L'ecocardiografia transtoracica in topi

Riepilogo

L'ecocardiografia transtoracica offre un metodo non invasivo per la valutazione della funzione cardiaca nei topi. Una combinazione di ultrasuoni e Doppler modalità di imaging possono essere utilizzate per ottenere misure dimensionali del cuore e del flusso sanguigno intracardiaco, che insieme forniscono una valutazione delle cardiaca sistolica e diastolica prestazioni.

Abstract

Negli ultimi anni, i modelli murini sono diventati la principale strada per lo studio dei meccanismi molecolari della disfunzione cardiaca derivanti da cambiamenti nell'espressione genica. Transgeniche e metodi di gene targeting può essere utilizzato per generare topi con alterata funzione cardiaca e dimensioni,

Protocollo

1. I topi preparazione per gli studi di imaging

1. Prima gli studi di imaging, anestetizzare il mouse (2% isofluorano mescolato con 0,5 L / min 100% O ₂₎ nella camera di induzione. Assicurati di filtro gas di scarico per la sicurezza dell'operatore. Rimuovere l'animale dalla camera di induzione e l'utilizzo tosatrici per accorciare il pelo dalla scollatura a livello del torace a metà. Quindi rimuovere il corpo capelli rimanenti con la panna depilazione. Questa preparazione può essere effettuato un giorno prima degli studi di imaging per minimizzare potenziali risposte allo stress indesiderate nei topi.
2. Applicare duralube gel in entrambi gli occhi per evitare l'essiccazione della sclera (evitare il contatto della cornea con l'applicatore di gel). Posizionare il mouse anestetizzato in posizione supina in cima a una piastra elettrica con incorporato derivazioni al fine di mantenere la temperatura corporea.
3. Mettere il muso all'interno di un cono collegati al sistema di anestesia per mantenere un livello stazionario sedazione durante tutta la procedura (1,0% al 1,5% isoflurano mescolato con 0,5 L / min 100% O _2). Eseguire un pizzico punta o la coda per confermare la sedazione. Se necessario, il livello di anestesia può essere regolato per ottenere una frequenza cardiaca di 450 ± 50 battiti al minuto (bpm).
4. Inserire delicatamente una sonda rettale (dopo lubrificante) di monitorare continuativamente e regolare la temperatura corporea tramite il pad di riscaldamento. E 'importante mantenere la temperatura corporea in un range ristretto (37,0 ° C ± 0,5 ° C), come anche moderati cambiamenti di temperatura e frequenza cardiaca influenzare la funzione cardiaca nei topi.
5. Applicare il gel elettrodi ai quattro zampe e incollate agli elettrodi ECG.

2. Funzione sistolica valutazione del Cuore

1. Per iniziare questa procedura, applicare uno strato di gel per ultrasuoni preriscaldato al torace, in primo luogo l'area sovrastante il cuore. Gel dovrebbe essere riscaldato a temperatura corporea approssimativa. Un volume di gel freddo può rapidamente aggiungere al tasso di perdita della temperatura corporea. Evitare bolle d'aria nel gel, che possono interferire con l'imaging a ultrasuoni.
2. Immobilizzare il mouse in una posizione leggermente verso l'alto (a testa) con una leggera angolazione. Utilizzando un micromanipolatore, immobilizzare la sonda ecografica con un angolo di 90 ° tra la sonda e il cuore.
3. Per cominciare a fare le misurazioni ecocardiografiche asse corto, abbassare la sonda sul torace parasternale. Evitare di posizionare la sonda direttamente sopra lo sterno o sulla pelle, in modo da distorcere il segnale.
4. In primo luogo, eseguiremo bidimensionali (2D) immagini ('B-mode') per ottenere una vista lungo l'asse corto parasternale. Regolare l'area di visualizzazione della sonda per ottenere un'immagine completa a seconda delle dimensioni del cuore dell'animale.
5. Un'immagine corretta in questo orientamento includerà il ventricolo sinistro e una parte leggera della parete del ventricolo destro. La freccia (mostrato in video) indica i muscoli antero-laterale e postero-papillare, le pareti posteriore e anteriore del ventricolo sinistro, la parete del setto intraventricolare, e una parte leggera della parete del ventricolo destro. Durante queste misurazioni, prestare particolare attenzione ai potenziali alterazioni dei movimenti di parete (per esempio, ipocinesia, akinasia, asincronia) o aneurismi.
6. Quindi, useremo ecocardiografia M-mode, che fornisce un 1-dimensionali (1D) vista, per ottenere misurazioni multa di dimensioni e della contrattilità cardiaca. Memorizzare delle immagini acquisite per la successiva valutazione dei parametri della funzione sistolica ventricolare sinistra.

3. Valutazione della funzione diastolica del Cuore

1. Mentre ancora la visualizzazione della parasternale asse corto, siamo in grado di eseguire Doppler tissutale (TDI) per misurare la velocità di movimento del miocardio. La regione di interesse è segnato per includere una parete posteriore del ventricolo sinistro per la valutazione degli assi radiali. La forma d'onda ottenute avrà quattro punte per valutare la funzione diastolica: IVRT, E ', A', e IVCT. S 'rappresenta la velocità sistolica. (Figura 3B) Questi parametri saranno descritti più avanti nella sezione rappresentante risultati.
2. Pulse-Doppler (PWD) può essere utilizzato per misurare la velocità del flusso sanguigno all'interno di una piccola area ad una specifica profondità nel tessuto miocardico. Per l'immagine della trans-mitralico modello di flusso, inclinare l'animale all'indietro in posizione di Trendelenburg. Inclinare la sonda verso l'alto, in modo che la sonda è ortogonale con l'apice del cuore.
3. Ora aumentare il livello isoflurano per abbassare la frequenza cardiaca a 300-350 bpm, che rallenterà il movimento della valvola mitrale. Per gli studi di confronto, è importante per mantenere la frequenza cardiaca simile tra gli animali.
4. Visualizzare i movimenti della valvola mitrale come punto di riferimento per misurare il flusso attraverso la valvola. Posizionare il volume del campione alla punta della valvola mitrale.
5. Misurare i modelli di flusso attraverso la valvola mitrale tramite PWD. Due onde sono tipicamente visto, uno che rappresenta il riempimento passivo del ventricolo (inizio [E] d'onda), ecoerenti con il riempimento attivo con sistole atriale (atriale [A] onda) uno. In un cuore sano, la E-velocità dell'onda è leggermente superiore a quella del Un'onda (Figura 3C).
6. Una volta che tutte le misure sono, rimuovere il gel per elettrodi (strofinando delicatamente con garze standard) e vincoli dall'animale. Permettere all'animale sfrenato di recuperare in cima alla riscaldata ECG pad in posizione verticale e spegnere l'anestesia. Quando il mouse si risveglia, tornare alla sua gabbia.

4. Rappresentante Risultati ecocardiografia transtoracica

Non invasiva studi ecocardiografici possono essere utilizzati per valutare la morfologia e la funzione ventricolare sinistra in modelli murini di patologie cardiache. ^4,5 Questa tecnica è ampiamente utilizzata e fornisce un'alternativa alle procedure terminale per valutare la funzione LV, come intracardiaca pressione-volume measurements.8 o l'ex modello cuore vivo di lavoro. ⁹ Valutazione delle dimensioni della camera da LV transtoracica ecocardiografia M-mode permette di individuare anomalie allargamento della camera bassa tensione o lo spessore della parete aumentato in vari modelli di malattie cardiache. ⁵ Così, ecocardiografia transtoracica, combinata con impulsi Doppler , costituisce un viale completo per la valutazione non invasiva della pressione sistolica e diastolica funzione cardiaca nei topi.

Figura 1. Panoramica di Vevo 770 ad alta risoluzione In Vivo Micro-Imaging System ecocardiografia Doppler ed Imaging. (A) Usiamo il VisualSonics sistema ferroviario integrato con unità di monitoraggio fisiologico, ECG a bordo, e RMV 30MHz testa di scansione. (B) Il mouse è posizionato correttamente e moderazione nel consiglio di riscaldamento con elettrodi ECG (colore oro). I quattro arti sono registrate nel elettrodi ECG. (CD) fotografie che mostrano gli angoli corretto per pulse-Doppler utilizzato come strumento di funzione diastolica, come descritto nella sezione 4 del protocollo. L'orientamento della sonda per misurazioni funzione sistolica si mostrano nel protocollo video.

Figura 2. Rappresentante Immagini ecocardiografia 2D (B-mode). (A) para-sternale asse corto che mostra la parte anteriore del ventricolo sinistro (AW) e posteriore (PW) pareti, il muro del setto intraventricolare (SW), e la parete laterale (LW). Il diametro del lume ventricolare sinistra può essere misurato come il diametro interno del ventricolo sinistro (LVID). L'asterisco indica il muscolo papillare postero-mediale. (B) apicale quattro camere con un area di visualizzazione sopra la valvola mitrale per la determinazione di E / A velocità di picco. MVAL, volantino della valvola mitrale anteriore; MVPL, volantino della valvola mitrale posteriore; RV, ventricolo destro; LV, ventricolo sinistro.

Figura 3. Acquisizione e quantificazione dei dati e di Ecocardiografia Doppler. Questa figura contiene immagini rappresentative dei dati acquisiti corrispondenti alle immagini ecocardiografia 2D presentato nella Figura 2. (A) M-mode tracciare le linee che indicano telesistolico (ESD) e telediastolico diametri (EDD). LVAWD / S, spessore della parete ventricolare sinistra anteriore (diastole / sistole); LVPWD / S, a sinistra spessore della parete posteriore ventricolare (diastole / sistole). (B) tracciati rappresentante per Doppler tissutale della parete posteriore LV. IVRT, tempo isovolumica rilassamento; IVCT, tempo di contrazione isovolumica. E 'd'onda corrisponde al moto dell'anello mitrale durante il riempimento diastolico precoce del ventricolo sinistro, e la A' onda proviene da sistole atriale durante la fine di riempimento del ventricolo sinistro. S 'rappresenta la velocità sistolica. (C) Pulse wave registrazione Doppler delle punte della valvola mitrale opuscolo fornisce mitrale modelli di velocità del flusso da cui presto velocità diastolica (E), la velocità diastolica in ritardo con la contrazione diastolica (A), e il rapporto E / A può essere derivata. Il IVRT è anche una variabile utile per caratterizzare la funzione diastolica e la pressione di riempimento. ET indica il tempo di eiezione.

Discussione

E 'importante uniformare il livello di anestesia, ¹⁰ della temperatura corporea, e la frequenza cardiaca in una coorte di topi per facilitare il confronto tra i diversi gruppi o genotipi di topi usando ecocardiografia M-mode. Per la valutazione PWD di funzione diastolica, della frequenza cardiaca deve essere abbassato al fine di valutare le proprietà diastolica del cuore murino. Le funzioni vitali degli animali devono essere attentamente monitorati al fine di prevenire l'insufficienza emodinamica e la morte. D'altra parte, per misure di funzione sistolica mediante ecocardiografia M-modello, frequenza cardiaca inferiore a 400 battiti al minuto può causare telediastolico diametro per aumentare dovuti al riempimento aumentato del ventricolo sinistro.

Materiali