Questo lavoro è stato finanziato, in parte, da sovvenzioni NIH HL087653 e HL105314. Alcuni dei metodi sono stati sviluppati in laboratorio del Dr. Robert Mecham presso la Washington University School of Medicine.

1. L&#39;ecografia e la pressione del sistema <ol><li> Avviare il sistema ad ultrasuoni secondo le istruzioni del produttore (Vevo 770, Visualsonics). Riempire il sonda appropriata (età E18 - P7 = modello 708, età&gt; = P7 modello 707B) con acqua distillata e connettersi al sistema ad ultrasuoni. Posizionare la sonda nel supporto regolabile in orientamento approssimativo necessaria per ottenere un asse lungo LV per un mouse montato sulla piattaforma di imaging in modo che l&#39;apice LV è puntato verso il braccio di iniezione. </li><li> Il sistema di pressione costituito da un fluido-riempita trasduttore di pressione, amplificatore a ponte, sistema di acquisizione dati e software di registrazione dati (LabChart). I collegamenti sono costituiti da tre vie rubinetti, tubi, blocchi luer e giunzioni dei tubi. Una siringa da 20 ml viene riempita con 10% soluzione salina eparinizzata per il lavaggio ad una estremità. L&#39;altra estremità si collega ad un ago e un corpo 3 della siringa mL viene modificato per l&#39;utilizzo come involucro per tenere il tubo dell&#39;ago nel braccio di iniezione (Figura 1). </li><li&gt; Calibrare il sistema trasduttore di pressione con un manometro. </li><li> Montare il tubo dell&#39;ago e corpo nel braccio di iniezione del sistema ad ultrasuoni. Bloccare il trasduttore di pressione in uno stand anello all&#39;altezza approssimativa della piattaforma di imaging. Inserire un ago appropriato per l&#39;età del mouse (età E18 - P3 = 30G, età&gt; P3 = 25G) per il tubo dell&#39;ago. Piccoli aghi intasarsi più facile, sono più difficili da passare attraverso la parete toracica, e hanno un tempo di risposta più lento. Quindi, la dimensione più grande ago che si inserisce nel lume LV viene utilizzato per ogni età. </li><li> Inserire un cumulo di gel ultrasuoni sulla piattaforma di imaging e accuratamente allineare la sonda con il supporto regolabile in modo che l&#39;ago può essere fatto avanzare direttamente nel gel sotto il centro della sonda di imaging (Figura 2). L&#39;ago deve essere sufficientemente al di sotto della sonda non forare la copertura di sonda, ma abbastanza vicino per essere all&#39;interno della profondità focale della sonda. Se necessario, l&#39;ago può essere piegato a mano in modo che rimanga in the piano corretto per tutta la sua corsa. </li><li> Mantenere l&#39;allineamento, ritirare l&#39;ago e innalzare la sonda di imaging per posizionare il mouse sulla piattaforma di imaging. Lavare l&#39;ago per eliminare qualsiasi gel che possono essere entrati la punta. </li></ol> 2. Preparazione del mouse <ol><li> Tutti i metodi illustrati in questo protocollo sono stati approvati dalla Institutional Animal Care e del Comitato uso. Anestetizzare una madre a tempo in stato di gravidanza (E18) o il mouse neonatale (P1 - 20) per inalazione continua di 1,5% isoflurano. Tubo può essere inserito in un cono standard per accogliere la testa piccola di un mouse neonatale (P1 - 15). </li><li> Fissare il mouse per la piattaforma di imaging del sistema ad ultrasuoni in una posizione di decubito dorsale con il vertice rivolto verso il LV braccio per iniezioni. Per le mamme in gravidanza, applicare gel ultrasuoni per il monitoraggio della frequenza cardiaca con il rivelatore allegato ECG e inserire il termometro rettale per il controllo del feedback della temperatura corporea. F topi neonati sono troppo piccoleo questi rivelatori, così frequenza cardiaca viene monitorata durante le misure di pressione e temperatura corporea viene mantenuta con una lampada di calore esterno. </li><li> Rimuovere i capelli dal ventre della madre in gravidanza o sul petto del mouse giovane con una crema depilatoria. Topi neonati (P1 - 10) non richiedono alcuna depilazione. </li><li> Per le mamme in gravidanza, aprì l&#39;addome con le forbici e pinze sezionare curve. Esternalizzare un corno uterino e il luogo su garza inumidita con soluzione salina calda. Attenzione manipolare un embrione nella posizione corretta per ottenere una visione parasternale asse lungo del ventricolo sinistro usando la sonda ad ultrasuoni. Misurare la pressione in tutti gli embrioni su questo lato, prima esternalizzare l&#39;altro corno uterino. Tenere tutti gli embrioni e l&#39;addome della madre umida con l&#39;aggiunta periodica di soluzione salina calda. </li></ol> 3. Misurazione della pressione <ol><li> Luogo preriscaldata, gel ultrasuoni degasificato del mouse embrionale o neonatale. Topi neonati che non sono stati depilata dovrebbe avere una piccola quantità di gel ultrasuoni strofinato sulla loro petto prima che il gel ultrasuoni rimanente viene applicata per migliorare accoppiamento. Abbassare la sonda di imaging e regolare l&#39;angolo della piattaforma di imaging per ottenere una ottimale visione parasternale asse lungo LV. Non regolare l&#39;angolo della sonda poiché l&#39;allineamento dell&#39;ago verranno persi. </li><li> Durante il monitoraggio della immagine LV sullo schermo ultrasuoni, lentamente avanzare l&#39;ago fino a che è vicino al fondo della sonda. Regolare la posizione dell&#39;ago della sonda e, se necessario, correggere spostamenti di allineamento. Delicatamente a filo l&#39;ago con soluzione fisiologica. Avviare la registrazione dei dati di pressione e azzerare il trasduttore di pressione con il software LabChart. Il trasduttore scivola con la temperatura e la posizione, quindi è importante a zero prima di misurare la pressione in ciascun topo. </li><li> Avanzare lentamente fino a che l&#39;ago può essere visto sul bordo della immagine ad ultrasuoni, ma non ancora in LV. Regolare la posizione dell&#39;ago, se necessario, per inserire il LV alapice. Regolare la posizione della sonda, se necessario, per mantenere una chiara immagine dell&#39;ago. Avanzare l&#39;ago nel lume LV (figura 3), durante la registrazione di dati di pressione e monitorare la posizione dell&#39;ago sulla immagine ad ultrasuoni. L&#39;inizio delle registrazioni pulsatili dal trasduttore di pressione conferma la posizione all&#39;interno del lume LV (Figura 4). </li><li> Se l&#39;ago appare nel lume LV, ma non sono le registrazioni di pressione pulsatile, a filo con un rubinetto luce sul pistone della siringa, solo fino a un aumento di pressione viene rilevata (circa 5 - 10 pl di volume). Questo dovrebbe eliminare eventuali ostruzioni che possono impedire una lettura accurata. Se le letture di pressione non sono ancora pulsatile, l&#39;ago può essere sopra o sotto il piano corretto e non essere inserito nel lume LV. Ritrarre l&#39;ago, lavare con soluzione fisiologica, e avanzare ancora. Se le letture pulsatili non ancora ottenuto, passare il mouse successiva. Usare un ago nuovo per ogni mouse. </li><li> Letture di pressione successo può essere ottenuta dal 75% deii topi embrionali e neonatale tentato. Letture dovrebbe prendere 5 - 10 minuti ciascuno ed i dati di pressione per un mouse non devono essere inclusi, se le frequenze cardiache sono significativamente diverso da quello previsto (Figura 5A). La frequenza cardiaca ha un effetto significativo sulle misure cardiovascolari e frequenza cardiaca alterati sono indicativi di sofferenza cardiaca. Distress embrionali di solito si verifica 1 - 1,5 ore dopo la prima esternalizzazione di utero, così la velocità è importante per misurare la pressione in una intera cucciolata. </li></ol> 4. Risultati rappresentativi Tutti i risultati indicati sono per i topi C57BL6J. Un&#39;immagine dell&#39;ago nel lume LV per un topo in P1 illustrato in Figura 3. L&#39;ago è necessario forare la parete toracica e ottenere l&#39;accesso al lume piccolo LV, ma aumenta notevolmente il tempo di risposta del sistema di pressione. Quando un aumento passo approssimativo in pressione viene applicata manualmente al sistema, il tempo per raggiungere il 67% della pressione massima è di 0,067 séc con la tubazione unica (probabilmente indicativa del tempo reale per applicare la fase di pressione), 0,105 sec con un ago da 25 G e 0,529 sec con un ago 30 G. Il ritardo nel raggiungimento della pressione massima può essere visto nelle tracciati completi mostrate in Figura 4A e 4C. Anche se il tempo di risposta è più lenta con l&#39;ago 30G, la forma d&#39;onda è meglio catturato nelle fasi embrionale e neonatale precoce, in quanto la frequenza cardiaca aumenta con l&#39;età nei topi 5. Nonostante questa limitazione, la pressione sistolica può essere calcolato assumendo che la vera LV diastolica (minima) di pressione è zero, e la (massimo) di pressione sistolica LV è due volte la pressione media LV determinato dalle letture allo stato stazionario (Figura 4B e 4D ) 6. Si ritiene generalmente che la sistolica e la pressione arteriosa sono uguali. Le pressioni misurati frequenza cardiaca e calcolati per BT varie epoche tra E18 e P14 sono mostrati in figura 5. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig1.jpg" /> Figura 1. Immagine del trasduttore di pressione con allegate tre vie rubinetti, di sesso maschile (M) e femminile (F), connessioni Luer lock, le giunzioni dei tubi, tubi, siringhe e aghi. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig2.jpg" /> Figura 2. Immagine della impostato per allineare l&#39;ago con la sonda di imaging (A). La piattaforma di imaging è ruotata in modo che l&#39;apice LV del mouse è di fronte al braccio di iniezione. La sonda è montata nel supporto regolabile in orientamento approssimativo necessaria per ottenere un asse lungo LV immagine. L&#39;involucro tubo dell&#39;ago è montato nel braccio di iniezione. L&#39;ago viene fatto avanzare in un cumulo di gel ultrasuoni sulla piattaforma di imaging per determinare la corretta angolazione e la posizione verticale e orizzontale rispetto alla sonda di imaging (B). <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig3.jpg" /> Figura 3. Immagine dell&#39;ago (N) fatto avanzare attraverso la parete toracica (CW) enel lume LV in un topo P1. Barra della scala = 0.1 mm. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig4.jpg" /> Figura 4. Esempio letture della pressione pulsatili come l&#39;ago entra nel LV di E18 (A) e P14 (C) topo. Vi è un ritardo nel raggiungere uno stato stabile a causa del tempo di risposta del sistema con l&#39;ago inserito. Zoom vista delle letture allo stato stazionario sono mostrati in B e D. Si noti che il minimo E18 pressioni LV sono vicini allo zero, ma la forma d&#39;onda completa da zero alla massima pressione non può essere registrata presso le frequenze cardiache più elevate di P14 topi. Le pressioni medi sono misurati dai valori di stato stazionario e si presume che LV pressione sistolica = 2 x misurata pressione media. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig5.jpg" /> Figura 5 frequenze cardiache di misura (A) e calcolato pressioni sistolica LV (B) per E18 -. P14 topi. N = 7 per E18, 5 per P1, P3 per 22, 23 per P7 e 16 per P14 <sup&gt; 5-7.

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	<li>Ji, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Onset+of+cardiac+function+during+early+mouse+embryogenesis+coincides+with+entry+of+primitive+erythroblasts+into+the+embryo+proper.">Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper.</a> Circ. Res. 92 (2), 133-135 (2003).</li><li>Ishiwata, T., Nakazawa, M., Pu, W. T., Tevosian, S. G., Izumo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+in+ventricular+diastolic+function+correlate+with+changes+in+ventricular+myoarchitecture+in+normal+mouse+embryos.">Developmental changes in ventricular diastolic function correlate with changes in ventricular myoarchitecture in normal mouse embryos.</a> Circ. Res. 93 (9), 857-865 (2003).</li><li>Huang, Y., Guo, X., Kassab, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axial+nonuniformity+of+geometric+and+mechanical+properties+of+mouse+aorta+is+increased+during+postnatal+growth.">Axial nonuniformity of geometric and mechanical properties of mouse aorta is increased during postnatal growth.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 290 (2), H657-H664 (2006).</li><li>Ishii, T., Kuwaki, T., Masuda, Y., Fukuda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+development+of+blood+pressure+and+baroreflex+in+mice.">Postnatal development of blood pressure and baroreflex in mice.</a> Auton. Neurosci. 94 (1-2), 34-41 (2001).</li><li>Le, V. P., Knutsen, R. H., Mecham, R. P., Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+aortic+diameter+and+compliance+precedes+blood+pressure+increases+in+postnatal+development+of+elastin-insufficient+mice.">Decreased aortic diameter and compliance precedes blood pressure increases in postnatal development of elastin-insufficient mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , (2011).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+vessel+elasticity+alters+cardiovascular+structure+and+function+in+newborn+mice.">Reduced vessel elasticity alters cardiovascular structure and function in newborn mice.</a> Circ. Res. 104 (10), 1217-1224 (2009).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+elastin+to+aortic+development+in+mice.">The importance of elastin to aortic development in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299 (2), H257-H264 (2010).</li><li>Ramirez, F., Sakai, L. Y., Rifkin, D. B., Dietz, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+microfibrils+in+development+and+disease.">Extracellular microfibrils in development and disease.</a> Cell. Mol. Life Sci. 64 (18), 2437-2446 (2007).</li><li>Li, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastin+point+mutations+cause+an+obstructive+vascular+disease,+supravalvular+aortic+stenosis.">Elastin point mutations cause an obstructive vascular disease, supravalvular aortic stenosis.</a> Hum. Mol. Genet. 6 (7), 1021-1028 (1997).</li><li>Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+anesthesia+on+cardiac+function+during+echocardiography+in+mice.">Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).</li><li>Phoon, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+tools+for+the+developmental+biologist:+ultrasound+biomicroscopy+of+mouse+embryonic+development.">Imaging tools for the developmental biologist: ultrasound biomicroscopy of mouse embryonic development.</a> Pediatr. Res. 60 (1), 14-21 (2006).</li></ol>

Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.

Il protocollo qui presentata fornisce un metodo per misurare la pressione in LV fine embrionale e nei primi topi neonati. Il limite principale di questo protocollo è la risoluzione temporale del sistema di pressione. Il segnale di pressione viene smorzato mentre viaggia dal LV attraverso l&#39;ago al trasduttore, e solo i valori medi di pressione possono essere registrati. Lo smorzamento può essere minimizzato utilizzando la più ampia ago possibile, ma l&#39;ago deve inserirsi all&#39;interno del lume LV per diverse ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente / apparecchiatura </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Comments </td></tr><tr><td> Sistema ad ultrasuoni ad alta risoluzione </td><td> Visualsonics </td><td> Vevo 770 </td><td> O un altro sistema ad ultrasuoni appropriato </td></tr><tr><td> Sonde ad ultrasuoni ad alta frequenza </td><td> Visualsonics </td><td> 708 e 707B </td><td></td></tr><tr><td> Imaging piattaforma e braccio per iniezioni </td><td> Visualsonics </td><td> Imaging Station 2 </td><td> Con ECG e il feedback di controllo della temperatura della piattaforma </td></tr><tr><td> Trasduttore di pressione </td><td> AD Instruments </td><td> MLT 844 </td><td></td></tr><tr><td> Ponte amplificatore </td><td> AD Instruments </td><td> ML221 </td><td></td></tr><tr><td> Sistema di acquisizione dati </td&gt; <td> AD Instruments </td><td> ML866 </td><td></td></tr><tr><td> Dati software di registrazione </td><td> AD Instruments </td><td> LabChart </td><td></td></tr><tr><td> Anello e morsetto </td><td> Diversi fornitori </td><td></td><td> Per mantenere trasduttore di pressione durante le misurazioni </td></tr><tr><td> Rubinetti a 3 vie con connessioni Luer lock maschio </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-02 </td><td></td></tr><tr><td> 1/16 &quot;ID Tubing Tygon </td><td> Cole Parmer </td><td> 06408 </td><td></td></tr><tr><td> Luer maschio e femmina w &quot;aletta / 1/16 tubo </td><td> Cole Parmer </td><td> 45510-50 45510-00 </td><td></td></tr><tr><td> 24 &quot;tubo maschio e femmina luer a ciascuna estremità </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-60 </td><td></td></tr><tr><td> 3 e 10 ml siringhe </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 30 e aghi 25G </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td> 1,5 pollici di lunghezza </td></tr><tr><td> Big Ben manometro </td><td> Riester </td><td> 1456-100 </td><td></td></tr><tr><td> Salino </td><td> Diversi fornitori </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Eparina </td><td> Diversi fornitori </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Gel a ultrasuoni </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr><tr><td> Depilatore lozione </td><td> Nair </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice

La pressione sanguigna aumenta in modo significativo durante lo sviluppo embrionale e postnatale negli animali vertebrati. Nel topo, flusso di sangue è rilevabile prima intorno giorni embrionale (E) 8,5 1. Sistolica del ventricolo sinistro (LV) è di 2 mmHg di pressione a E9.5 e 11 mmHg a E14.5 2. A queste fasi di mid-embrionali, la LV è chiaramente visibile attraverso la parete toracica per la misurazione della pressione invasive, perché le costole e la pelle non sono pienamente sviluppati. Tra E14.5 e la nascita (circa E21) i metodi di imaging deve essere utilizzato per visualizzare il LV. Dopo la nascita, significa aumento della pressione arteriosa da 30 a 70 mmHg fin dal primo giorno post-natale (P) 2 - 35 3. Oltre P20, la pressione arteriosa può essere misurata con cateteri a stato solido (cioè Millar o Scisense). Prima di P20, questi cateteri sono troppo grandi per lo sviluppo di arterie del mouse e la pressione arteriosa deve essere misurata con l&#39;abitudine tirato cateteri di plastica attaccati al piene di liquido trasduttori di pressione 3 o vetro micropipette attdoleva di servo trasduttori di pressione nulle 4. Il nostro lavoro recente ha dimostrato che il maggior incremento della pressione arteriosa avviene durante le embrionali tardivi al primo periodo post-natale nei topi 5-7. Questo forte aumento della pressione arteriosa può influenzare cellule muscolari lisce (SMC) fenotipo nelle arterie di sviluppo e innescare eventi meccanotrasduzione importanti. Nella malattia umana, dove vengono compromesse le proprietà meccaniche delle arterie in via di sviluppo da difetti di proteine ​​della matrice extracellulare (ad esempio sindrome di Marfan 8 e stenosi aortica sopravalvolare 9) i rapidi cambiamenti della pressione sanguigna durante questo periodo può contribuire al fenotipo della malattia e la gravità con alterazioni meccanotrasduzione segnali. Pertanto, è importante essere in grado di misurare le variazioni della pressione durante il fine embrionale e periodi neonatali in modelli murini di malattie umane. Noi descriviamo un metodo per la misurazione della pressione LV fineembrionale (E18) e l&#39;inizio del post-natale (P1 - 20) i topi. Un ago attaccato ad una piena di fluido trasduttore di pressione viene inserito nella LV sotto guida ecografica. Si presta attenzione a mantenere una normale funzione cardiaca durante il protocollo di sperimentazione, soprattutto per i topi embrionali. Dati rappresentativi sono presentati e le limitazioni del protocollo sono discussi.

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Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Misurazione della pressione ventricolare sinistra (LV) nei topi embrionali e neonatale è descritto. La pressione è misurata inserendo un ago connesso ad un trasduttore riempito di fluido nella LV sotto guida ecografica. Si deve prestare attenzione a mantenere una normale funzione cardiaca durante il protocollo sperimentale.

Misurazione della pressione ventricolare sinistra nel tardo Mice embrionali e neonatale

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.9K Views.  Saint Louis University. Misurazione della pressione ventricolare sinistra (LV) nei topi embrionali e neonatale è descritto. La pressione è misurata inserendo un ago connesso ad un trasduttore riempito di fluido nella LV sotto guida ecografica. Si deve prestare attenzione a mantenere una normale funzione cardiaca durante il protocollo sperimentale.

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Murine Fetal Echocardiography

Transgenic mice displaying abnormalities in cardiac development and function represent a powerful tool for the understanding the molecular mechanisms underlying both normal cardiovascular function and the pathophysiological basis of human cardiovascular disease. Fetal and perinatal death is a common feature when studying genetic alterations affecting cardiac development 1-3. In order to study the role of genetic or pharmacologic alterations in the early development of cardiac function, ultrasound imaging of the live fetus has become an important tool for early recognition of abnormalities and longitudinal follow-up. Noninvasive ultrasound imaging is an ideal method for detecting and studying congenital malformations and the impact on cardiac function prior to death 4. It allows early recognition of abnormalities in the living fetus and the progression of disease can be followed in utero with longitudinal studies 5,6. Until recently, imaging of fetal mouse hearts frequently involved invasive methods. The fetus had to be sacrificed to perform magnetic resonance microscopy and electron microscopy or surgically delivered for transillumination microscopy. An application of high-frequency probes with conventional 2-D and pulsed-wave Doppler imaging has been shown to provide measurements of cardiac contraction and heart rates during embryonic development with databases of normal developmental changes now available 6-10. M-mode imaging further provides important functional data, although, the proper imaging planes are often difficult to obtain. High-frequency ultrasound imaging of the fetus has improved 2-D resolution and can provide excellent information on the early development of cardiac structures 11.

Fetal and perinatal death is a common feature when studying genetic alterations affecting cardiac development. High-frequency ultrasound imaging has improved 2-D resolution and can provide excellent information on early cardiac development and is an ideal method to detect the impact on cardiac structure and function prior to death.

Murine ecocardiografia fetale

Transgenic mice displaying abnormalities in  cardiac development and function represent a powerful tool for the understanding  the molecular mechanisms ...

Ricerca

Medicina

Right Ventricular Systolic Pressure Measurements in Combination with Harvest of Lung and Immune Tissue Samples in Mice

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is a common modifier of heart and lung function, by elaborating cellular infiltration, production of cytokines and growth factors, and by initiating remodeling processes 1.
Compared to the left ventricle, the right ventricle is a low-pressure pump that operates in a relatively narrow zone of pressure changes. Increased pulmonary artery pressures are associated with increased pressure in the lung vascular bed and pulmonary hypertension 2. Pulmonary hypertension is often associated with inflammatory lung diseases, for example chronic obstructive pulmonary disease, or autoimmune diseases 3. Because pulmonary hypertension confers a bad prognosis for quality of life and life expectancy, much research is directed towards understanding the mechanisms that might be targets for pharmaceutical intervention 4. The main challenge for the development of effective management tools for pulmonary hypertension remains the complexity of the simultaneous understanding of molecular and cellular changes in the right heart, the lungs and the immune system.
Here, we present a procedural workflow for the rapid and precise measurement of pressure changes in the right heart of mice and the simultaneous harvest of samples from heart, lungs and immune tissues. The method is based on the direct catheterization of the right ventricle via the jugular vein in close-chested mice, first developed in the late 1990s as surrogate measure of pressures in the pulmonary artery5-13. The organized team-approach facilitates a very rapid right heart catheterization technique. This makes it possible to perform the measurements in mice that spontaneously breathe room air. The organization of the work-flow in distinct work-areas reduces time delay and opens the possibility to simultaneously perform physiology experiments and harvest immune, heart and lung tissues.
The procedural workflow outlined here can be adapted for a wide variety of laboratory settings and study designs, from small, targeted experiments, to large drug screening assays. The simultaneous acquisition of cardiac physiology data that can be expanded to include echocardiography5,14-17 and harvest of heart, lung and immune tissues reduces the number of animals needed to obtain data that move the scientific knowledge basis forward. The procedural workflow presented here also provides an ideal basis for gaining knowledge of the networks that link immune, lung and heart function. The same principles outlined here can be adapted to study other or additional organs as needed.

A specific and rapid protocol to simultaneously investigate right heart function, lung inflammation, and the immune response is described as a learning tool. Video and figures describe physiology and microdissection techniques in an organized team-approach that is adaptable to be used for small to large sized studies.

Ventricolo destro di pressione sistolica Misure in combinazione con raccolta di campioni di tessuto polmonare e immunitaria nei topi

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is ...

Immunologia e infezioni

Fetal Mouse Cardiovascular Imaging Using a High-frequency Ultrasound (30/45MHZ) System

Congenital heart defects (CHDs) are the most common cause of childhood morbidity and early mortality. Prenatal detection&#160;of the underlying molecular mechanisms of CHDs is&#160;crucial for inventing new preventive and therapeutic strategies. Mutant mouse models are powerful tools to discover new&#160;mechanisms&#160;and environmental stress modifiers that drive cardiac development and their potential&#160;alteration in CHDs. However, efforts to establish the causality of these putative contributors have been limited to histological&#160;and molecular studies&#160;in non-survival animal experiments, in which&#160;monitoring the key physiological and hemodynamic parameters is&#160;often absent. Live imaging technology has become an essential tool to establish the&#160;etiology of CHDs. In particular,&#160;ultrasound imaging can be used prenatally without surgically exposing the fetuses,&#160;allowing maintaining&#160;their baseline physiology while monitoring the impact of environmental stress&#160;on the hemodynamic and structural aspects of cardiac chamber development. Herein, we use the High-Frequency Ultrasound (30/45)&#160;system to examine the cardiovascular system in fetal mice at E18.5 in utero at the baseline and in response to prenatal hypoxia exposure. We demonstrate the feasibility of the system to measure cardiac chamber size, morphology, ventricular function, fetal heart rate, and umbilical artery flow indices, and their alterations in fetal mice exposed to systemic chronic hypoxia in utero in real time.

Fetal Mouse Cardiovascular Imaging Using a High-frequency Ultrasound 30/45MHZ System

High-frequency ultrasound imaging of the fetal mouse has improved imaging resolution and can provide precise non-invasive characterization of cardiac development and structural defects. The protocol outlined herein is designed to perform real-time fetal mice echocardiography in vivo.

Fetali del Mouse cardiovascolari Imaging mediante un sistema a ultrasuoni ad alta frequenza (30 / 45MHZ)

Congenital heart defects (CHDs) are the most common cause of childhood morbidity and early mortality. Prenatal detection&#160;of the underlying molecular ...

Biologia dello sviluppo

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

La valutazione ecocardiografica del cuore destro in topi

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

Permanent Ligation of the Left Anterior Descending Coronary Artery in Mice: A Model of Post-myocardial Infarction Remodelling and Heart Failure

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It is characterized by fluid retention, shortness of breath, and fatigue, in particular on exertion. Heart failure is a growing public health problem, the leading cause of hospitalization, and a major cause of mortality. Ischemic heart disease is the main cause of heart failure.
Ventricular remodelling refers to changes in structure, size, and shape of the left ventricle. This architectural remodelling of the left ventricle is induced by injury (e.g., myocardial infarction), by pressure overload (e.g., systemic arterial hypertension or aortic stenosis), or by volume overload. Since ventricular remodelling affects wall stress, it has a profound impact on cardiac function and on the development of heart failure. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is used to investigate ventricular remodelling and cardiac function post-myocardial infarction. This model is fundamentally different in terms of objectives and pathophysiological relevance compared to the model of transient ligation of the left anterior descending coronary artery. In this latter model of ischemia/reperfusion injury, the initial extent of the infarct may be modulated by factors that affect myocardial salvage following reperfusion. In contrast, the infarct area at 24 hr after permanent ligation of the left anterior descending coronary artery is fixed. Cardiac function in this model will be affected by 1) the process of infarct expansion, infarct healing, and scar formation; and 2) the concomitant development of left ventricular dilatation, cardiac hypertrophy, and ventricular remodelling.
Besides the model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery, the technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented in detail.

Heart failure is the leading cause of hospitalization and a major cause of mortality. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is applied to investigate ventricular remodelling and cardiac dysfunction post-myocardial infarction. The technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented.

Legatura permanente dell&#39;arteria discendente anteriore sinistra coronarica nei topi: un modello di post-infarto rimodellante miocardico e insufficienza cardiaca

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It ...

Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these strategies is to examine their effects on heart function. There are several techniques to measure in vivo cardiac mechanics (e.g., echocardiography, pressure/volume relations, etc.). Compared to echocardiography, real-time left ventricular (LV) pressure/volume analysis via catheterization is more precise and insightful in assessing LV function. Additionally, LV pressure/volume analysis provides the ability to instantaneously record changes during manipulations of contractility (e.g., &#946;-adrenergic stimulation) and pathological insults (e.g., ischemia/reperfusion injury). In addition to the maximum (+dP/dt) and minimum (-dP/dt) rate of pressure change in the LV, an accurate assessment of LV function via several load-independent indexes (e.g., end systolic pressure volume relationship and preload recruitable stroke work) can be attained. Heart rate has a significant effect on LV contractility such that an increase in the heart rate is the primary mechanism to increase cardiac output (i.e., Bowditch effect). Thus, when comparing hemodynamics between experimental groups, it is necessary to have similar heart rates. Furthermore, a hallmark of many cardiomyopathy models is a decrease in contractile reserve (i.e., decreased Bowditch effect). Consequently, vital information can be obtained by determining the effects of increasing heart rate on contractility. Our and others data has demonstrated that the neuronal nitric oxide synthase (NOS1) knockout mouse has decreased contractility. Here we describe the procedure of measuring LV pressure/volume with increasing heart rates using the NOS1 knockout mouse model.

This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

Cateterizzazione cardiaca nei topi per misurare il rapporto pressione del volume: Indagare l&#39;effetto Bowditch

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

Murine Echocardiography of Left Atrium, Aorta, and Pulmonary Artery

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic pressure through echocardiography, as well as to obtain measurements of the Aorta and PA diameter in mice.
Mice older than 10 d of age can be analyzed using the present technique. The technique is composed of 3 main steps: set-up, image acquisition, and image analysis. The set-up step consists of getting the mouse anesthetized with 1% isoflurane, shaving it, and taping it in a supine position to a heated EKG board where the image acquisition will take place. The image acquisition step consists of learning to identify the cardiac structures and obtaining all the required images with its correspondent probe and axis in order to be able to calculate volumes and diameters. The image analysis step consists of measuring the previously acquired images with the aid of computer software.
Advantages of the proposed technique include a fast (15 min) procedure that would allow the researcher to evaluate interventions in a non-invasive, non-terminal approach and therefore follow the same mouse over time; each mouse can be used as its own control. This fact plus having the same operator perform all the acquisition and analysis for the entire experiment minimizes the limitation of operator-dependency. The present methodology is useful for mouse researchers in cardiovascular and pulmonary medicine.

The following protocol describes the methodology for the acquisition and analysis of echocardiographic images used to obtain the Left Atrial Volume (LAV), Aorta (Ao) diameter, and Pulmonary Artery (PA) diameter in mice. This technique is a non-invasive, non-terminal procedure that allows assessment of the cardiopulmonary function.

Murine ecocardiografia di Sinistra Atrium, Aorta, e l&#39;arteria polmonare

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic ...

Echocardiographic Measurement of Right Ventricular Diastolic Parameters in Mouse

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV diastolic function is rarely quantified in experimental studies. This might be due to technical difficulties in the visualization of the RV in the apical four-chamber view in rodents. Here we describe two positions facilitating the visualization of the apical four-chamber view in mice to assess the RV diastolic function.
The apical four-chamber view is enabled by tilting the mouse fixation platform to the left and caudally (LeCa) or to the right and cranially (RiCr). Both positions provide images of comparable quality. The results of the RV diastolic function obtained from two positions are not significantly different. Both positions are comparably easy to perform. This protocol can be incorporated into published protocols and enables detailed investigations of the RV function.

Here we describe and compare two positions for obtaining the apical four-chamber view in mice. These positions enable the quantification of the right ventricular function, provide comparable results, and can be used interchangeably.

Misurazione ecocardiografica dei parametri diastolici ventricolari a destra nel mouse

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV ...

Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse

Understanding the causes and progression of heart disease presents a significant challenge to the biomedical community. The genetic flexibility of the mouse provides great potential to explore cardiac function at the molecular level. The mouse&#39;s small size does present some challenges in regards to performing detailed cardiac phenotyping. Miniaturization and other advancements in technology have made many methods of cardiac assessment possible in the mouse. Of these, the simultaneous collection of pressure and volume data provides a detailed picture of cardiac function that is not available through any other modality. Here a detailed procedure for the collection of pressure-volume loop data is described. Included is a discussion of the principles underlying the measurements and the potential sources of error. Anesthetic management and surgical approaches are discussed in great detail as they are both critical to obtaining high quality hemodynamic measurements. The principles of hemodynamic protocol development and relevant aspects of data analysis are also addressed.

This manuscript describes a detailed protocol for the collection of pressure-volume data from the mouse.

Misurazione Loops Volume Pressione nel mouse

Understanding the causes and progression of heart disease presents a significant challenge to the biomedical community. The genetic flexibility of the ...

Biologia

Echocardiographic Characterization of Left Ventricular Structure, Function, and Coronary Flow in Neonate Mice

Echocardiography is a non-invasive procedure that enables the evaluation of structural and functional parameters in animal models of cardiovascular disease and is used to assess the impact of potential treatments in preclinical studies. Echocardiographic studies are usually conducted in young adult mice (i.e., 4-6 weeks of age). The evaluation of early neonatal cardiovascular function is not usually performed because of the small size of the mouse pups and the associated technical difficulties. One of the most important challenges is that the short length of the pups&#39; limbs prevents them from reaching the electrodes in the echocardiography platform. Body temperature is the other challenge, as pups are very susceptible to changes in temperature. Therefore, it is important to establish a practical guide for performing echocardiographic studies in small mouse pups to help researchers detect early pathological changes and study the progression of cardiovascular disease over time. The current work describes a protocol for performing echocardiography in mouse pups at the early age of 7 days old. The echocardiographic characterization of cardiac morphology, function, and coronary flow in neonatal mice is also described.

The present protocol describes the echocardiographic assessment of left ventricular morphology, function, and coronary blood flow in 7-day old neonate mice.

Caratterizzazione ecocardiografica della struttura, della funzione e del flusso coronarico del ventricolo sinistro in topi neonati

Echocardiography is a non-invasive procedure that enables the evaluation of structural and functional parameters in animal models of cardiovascular ...

Misurazione della pressione ventricolare sinistra nel tardo Mice embrionali e neonatale

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