GHK è sostenuto da NIH / NHLBI K08-HL098565 e l&#39;Istituto per la Ricerca Cardiovascolare presso l&#39;Università di Chicago. Tutti i metodi sperimentali descritti sono stati approvati dalla cura degli animali e del Comitato Istituzionale uso presso l&#39;Università di Chicago.

1. Preparazione mouse da Imaging <ol><li> Prima dello studio di imaging, anestetizzare la diga (2-3% isoflurano) nella camera di induzione. Rimuovere l&#39;animale dalla camera di induzione e mettere immediatamente il muso di un cono collegato al sistema di anestesia. Rimuovere pelliccia dal livello del torace metà degli arti inferiori (vedi figura 1) con tosatrici. Rimuovere i capelli rimanenti corpo con crema depilatoria. Crema depilatoria può essere utilizzato anche senza tosatrici, e deve essere accuratamente risciacquato della pelle dopo l&#39;uso per evitare irritazioni. </li><li> Posizionare il mouse anestetizzato in posizione supina su un tappetino riscaldante con embedded ECG per mantenere la temperatura corporea (Figura 1). Applicare il gel per elettrodi ai quattro zampe e incollate agli elettrodi ECG. </li><li> Ottenere un livello stazionario sedazione durante tutta la procedura (1,0% al 1,5% isoflurano mescolata con 100% O 2). Il livello di anestesia può essere regolato per mantenere una frequenza cardiaca di 450 ± 50 battiti al minuto (bpm). Particolare attenzione dovrebbe essere prestata da minimizzare la dose di durata isoflurano e di sedazione a meno di un&#39;ora. </li><li> Inserire delicatamente una sonda rettale (dopo la lubrificazione) per monitorare la temperatura corporea attraverso il termoforo. È importante mantenere la temperatura corporea in un intervallo ristretto (37,0 ° C ± 0,5 ° C). Controllata anestetico e la temperatura corporea costante è essenziale per la stabilità emodinamica della madre e feti. </li></ol> Considerazioni tecniche L&#39;acquisizione di ecocardiogrammi fetali può essere impegnativo. I dati ottenuti da questi studi possono confusa a causa della risposta allo stress sia dalla diga e il feto. Idealmente, la temperatura deve essere mantenuta animale usando una piattaforma riscaldata imaging, circolanti pad riscaldamento, lampade riscaldanti o coperte, riscaldamento autoregolato. Inoltre, l&#39;uso di routine di un gel acustico riscaldata è raccomandato. Alanche se la preoccupazione predominante per quanto riguarda il controllo della temperatura del corpo è quello di evitare l&#39;ipotermia, lo sviluppo di ipertermia deve essere di uguale considerazione. Apparecchiatura di riscaldamento non monitorato come una piastra elettrica o la semplice presenza di prossimità illuminazione alogena può causare elevazione veloce e pericoloso della temperatura corporea. Dal momento che sostanziali variazioni della temperatura corporea in entrambe le direzioni pone l&#39;animale a rischio, ogni tentativo dovrebbe essere fatto per mantenere la temperatura corporea normale. Dell&#39;ecografista acquisizione delle immagini deve evitare una pressione eccessiva sulla cavità con il trasduttore, poiché il peso del trasduttore solo può causare alterazione della funzione cardiaca. La durata di acquisizione delle immagini deve essere ridotto al minimo (idealmente meno di un&#39;ora) per ridurre i cambiamenti fisiologici ed emodinamiche risultanti dalla sedazione prolungata. Inoltre, la durata del tempo di esposizione e di isoflurano per ciascuno studio deve essere mantenuta ad un minimua causa dei potenziali effetti teratogeni di isoflurano 12 m. 2. Identificazione di embrioni <ol><li> Imaging viene avviato utilizzando vescica della madre come un punto di riferimento, con feti sulle corna a destra ea sinistra uterini etichettati come L1, 2,3, eccetera (a sinistra) e R1, 2,3, eccetera (lato destro) (si veda la Figura 1C). Notazione di posizione feto è utile per il recupero di esemplari dopo imaging. </li><li> I campioni situati troppo in profondità nell&#39;addome vengono sottoposti a scansione per documentare la loro presenza, ma sono esclusi dall&#39;analisi dei dati a causa della bassa risoluzione. La capacità di scansione embrioni adiacenti possono contribuire in feti di tracciamento (Figura 2A). </li><li> Piani di scansione vengono modificate cambiando l&#39;orientamento del mouse rispetto al piano di scansione. Immagini sono ottenute in due piani ortogonali per ciascun feto (Figura 2). Uno sforzo è fatto per ottenere pareri di ravvicinamento delle trasversali, piano frontale, sagittale o ma sometimes è limitata a piani obliqui dalla posizione dell&#39;utero nell&#39;addome. La rotazione della testa di scansione anche consentire di cambiare l&#39;orientamento senza spostare la diga. </li></ol> Considerazioni tecniche Mentre il funzionamento del palmare della sonda è fattibile in ecocardiografia topo adulto, non il funzionamento portatile nell&#39;imaging fetale in raccomandata. Identificazione dei feti è complicata dalla natura variabile di posizione uterina, tortuosità, e movimento. Per minimizzare le difficoltà con localizzazione feto, uso trasduttore stazionario (Figura 1) con il movimento minimo oltre il piano orizzontale della diga è essenziale. 3. Valutazione della struttura e funzione <ol><li> Scansione immagini B-mode vengono utilizzati per identificare basilari strutture cardiache quali atri, setto interventricolare, camere ventricolari, e tratti di efflusso sinistro e destro (Figura 2). </li><li> M-modes sono ottenuti dalla vista asse corto e sono utilizzati per misurare lo spessore della parete ventricolare e Dimensioni camera (Figura 3). Se l&#39;allineamento corretto non è ottenibile a causa di menzogna fetale, misurazione da b-mode immagini possono essere utilizzate per quantificare% frazione di accorciamento (FS). Variazioni temporali tra LV telesistolico dimensione (LVESD) e LV telediastolica dimensione (LVEDD) durante il ciclo cardiaco vengono utilizzati per il calcolo della frazione di accorciamento (FS), come segue: % FS = [(LVEDD - LVESD) / LVEDD] x 100 </li><li> I ventricoli destro e sinistro sono identificati mediante la scansione dalla testa alla coda. Lati sinistro e destro devono essere annotati. Flussi d&#39;visibili generati da ecogena sangue fetale facilita il posizionamento preciso del volume campione Doppler all&#39;interno dell&#39;orifizio mitralico. Velocità del flusso del ventricolo sinistro è ottenuto dalla valvola mitrale in apicale quattro camere e viste LV assi lunghi (Figura 4, C). Misurazioni efflusso aortico può essere utilizzato per misurare sistoespulsione tempo lic (Figura 4, D). Frequenza cardiaca può essere calcolato dalla misurazione di un ciclo di flusso per il ciclo seguente flusso (Figura 4, C e D). Si deve prestare attenzione ad allineare il flusso di sangue e il fascio Doppler per minimizzare l&#39;angolo Doppler. Rilevazione di là di un angolo di 60 gradi sono inesatti e deve essere evitato. </li><li> Scansione di immagini B-mode vengono utilizzati per identificare comuni anomalie strutturali congenite come difetti del setto ventricolare (Figura 5). Volume campione Doppler nei ventricoli può essere utilizzato per identificare il flusso attraverso il setto ventricolare. Parametri aggiuntivi che possono essere facilmente monitorati comprendono dimensioni del feto, la frequenza cardiaca, velocità di flusso, versamento pericardico, e idrope fetale. La diagnosi definitiva di specifici difetti cardiaci richiede una valutazione supplementare da autopsia e istopatologia. </li></ol> Considerazioni tecniche Identificazione di cham destra e sinistrabri può essere difficile in imaging cardiaco fetale a causa delle dimensioni simili di camere ventricolari durante lo sviluppo. Una strategia è di stabilire destra e sinistra orientamento fetale in tempo reale muovendo la piattaforma di imaging nel piano orizzontale. Identificazione di muso, gemme degli arti, colonna vertebrale e permetterà di individuare il let / destra l&#39;orientamento del feto. Se possibile, il monitoraggio della traccia deflusso verso l&#39;arco o la visualizzazione della biforcazione principale dell&#39;arteria polmonare consentirà di identificazione del tratto efflusso del ventricolo sinistro o tratto di efflusso destro rispettivamente. Per ciascun feto studiato, è importante notare il determinato orientamento sinistra-destra sulle immagini memorizzate. Post-imaging di monitoraggio e cura degli animali A seguito del completamento delle immagini, la diga viene restituito al corpo appropriato e monitorati secondo la norma istituzionale post-procedura di protocollo.Analgesia seguendo questa procedura di imaging non è necessaria. Piena ripresa della normale attività può essere anticipata entro cinque minuti. 4. Risultati rappresentativi di ecocardiografia fetale Lo sviluppo di sonde ad alta frequenza (sopra 8 MHz), hanno permesso attrezzature commerciali ecocardiografica avere una risoluzione assiale di circa 0,2 mm con una risoluzione laterale di 0,3 mm quando l&#39;immagine è acquisita e ad una profondità di 1 cm. La maggior parte dei trasduttori recentemente sviluppati sono lineari che hanno il vantaggio di evitare artefatti di campo vicino. Alta frequenza (30-50 MHz) tastatori meccanici sono state recentemente sviluppate che sono sufficienti per il torace murina e la frequenza cardiaca, consentendo una risoluzione assiale di circa 50 micron a una profondità di 5-12 mm. Più di recente, queste sonde ad alta frequenza meccaniche sono state aggiunte funzionalità di colore Doppler che permette una valutazione completa di ventricolare e della funzione valvolare e identificazione di scaccia lesioni nel cuore fetale. I metodi descritti qui sono eseguiti su un sistema VisualSonics Vevo 770 e può essere applicato a quasi tutti i sistemi equivalenti. Corrente disponibile in commercio ultra-alta frequenza ultrasuoni sistema può funzionare a 40 Hz con profondità massima di imaging di 7 a 14 mm, con fino a 60 mm laterale e 50-100 mm risoluzione assiale (Vevo770, VisualSonics, Inc.). Ciò a fronte di 60 Hz e 20 di profondità di imaging mm, con 50-100 assiale mm e 200-500 mm Risoluzione laterale con la clinica ecografia sistema Acuson Sequoia. Date le piccole dimensioni del cuore fetale topo, studi di ecocardiografia fetale nei topi sono tecnicamente difficili. A differenza di ecocardiografia in topi adulti, l&#39;ecografista deve utilizzare non convenzionali piani di imaging a ultrasuoni definite dagli assi del corpo del feto &#39;. Tortuosità dell&#39;utero colpisce anche l&#39;orientamento del feto e deve essere presa in considerazione. Inoltre, la limitazione insita nella profondità di penetrazione ultra-ultrasuoni ad alta frequenza può rendere difficile per l&#39;immagine tutti i campioni di gravidanze con un gran numero di feti. Una strategia di imaging ad ultrasuoni consente di screening ad alto rendimento per difetti congeniti cardiovascolari e extracardiache 7. Oltre lo studio di alterazioni genetiche, questa tecnica può essere usato per individuare difetti farmacologici e tossicologici. Questo metodo può anche essere usato come strumento di guida per procedure interventistiche come iniezioni o misurazione della pressione ventricolare 13. La natura non invasiva della ecografia fetale è vantaggioso, non solo perché consente funzione cardiovascolare essere valutata in condizioni fisiologiche, ma anche perché questo fornisce informazioni critiche fenotipica in tempo reale. Esame longitudinale di cuori embrionali, se tecnicamente possibili, rimane difficile per diverse ragioni. L&#39;esame di serie del feto stesso e identification del feto stesso ad ogni prova è una sfida in assenza di un evidente difetto strutturale. Movimento dell&#39;utero e il feto può cambiare completamente l&#39;orientamento del campione e quindi rendere il monitoraggio longitudinale e di follow-up misure difficili 14. Anche se l&#39;ecocardiografia è una potente tecnica per l&#39;identificazione di anomalie cardiache, la diagnosi specifica di difetti cardiaci strutturali, è necessario fenotipizzazione ulteriormente approfondita da autopsia e istopatologia 15. Correlazione tra genotipo e un feto specifico richiede feti raccolta mediante isterotomia, preferibilmente subito dopo uno studio eco e, mentre la diga è ancora anestetizzato per ridurre al minimo i cambiamenti di orientamento e la posizione dell&#39;embrione. I valori normali per le dimensioni della camera e la funzione sono stati riportati per topi embrionali e gli utilizzatori di questa tecnica sono invitati a rivedere i riferimenti citati per questi valori 6-10. Valutazionedella morfologia valvolare è limitato dalla risoluzione delle immagini, tuttavia, le misure delle dimensioni anulari e le misure di velocità attraverso i vasi maggiori è fattibile anche se già nel ED 9.5. Occorre prestare attenzione per ottenere l&#39;adeguata con il flusso di sangue e il trasduttore 10, 16. Va sottolineato che le dimensioni cardiache variano in base ai topi ceppi, di genere e di età, e rapidamente cambiare in diversi momenti embrionali e frequenza cardiaca. È importante verificare che i gruppi di topi sono stati abbinati per questi parametri. Di imaging fetale varia in base al ceppo di topi pure. Per esempio, la gravidanza CD-1 diga contiene routine più embrioni rispetto al ceppo C57/BL6 e quindi può essere più difficile da visualizzare tutti i campioni. Per queste ragioni, l&#39;uso di età e versare controlli appaiati per ciascun esperimento dovrebbe essere usato invece di valori di riferimento. Inoltre, misure di parametri individuali quali ventricolare sinistra telediastolica dimensione e posteriorespessore può variare in topi normali fino al 25% 8. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig1.jpg" /> Figura 1. Panoramica di set-up con VisualSonics Vevo sistema 770. (A) VisualSonics sistema ferroviario integrato con unità di monitoraggio fisiologico. (B) Il mouse è posizionato correttamente e moderazione sulla scheda di riscaldamento. I quattro arti sono nastrate nei elettrodi ECG. (C) Schema di mouse incinta e il layout degli embrioni. Il numero di embrioni all&#39;interno di ogni corno dell&#39;utero può variare significativamente in oltre all&#39;orientamento del feto. (D) Una diga posizionato sulla piattaforma di imaging con frecce rilevando i piani di manipolazione (asse X e Y) per spostare la diga per l&#39;imaging. L&#39;asse Z si riferisce al movimento del trasduttore verso l&#39;alto e verso il basso (come indicato dalla freccia in pannello B). B, della vescica, L, sinistra, R, right. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig2.jpg" /> Figura 2. Rappresentative immagini B-mode. Questa figura contiene rappresentativi b immagini di modo embrionale di 14,5 giorni feto. (A) Visualizzazione di due feti vicini. Scatole indicare la posizione del cuore fetale. (B) punti di repere anatomici in un feto per guidare l&#39;orientamento. Embrionali giorni 14,5 cuore in un quattro camere vista (C), asse corto dei ventricoli destro e sinistro (D), a destra del tratto di efflusso del ventricolo e arteria polmonare (PA) (E), e di efflusso del ventricolo sinistro tatto (LVOT) e aorta (F). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig3.jpg" /> Figura 3. Rappresentante valutazione della funzione ventricolare. La figura presenta rappresentanteimmagini di ecocardiografia 2D della vista asse lungo del cuore al giorno embrionale 14,5 (A), ed una a quattro camere vista (B). (C) M-mode tracciando linee indicano con diametro ventricolare sinistra e destra interna alla diastole (R / LVIDd) e sistole (R / LVIDs) dal piano quattro camere immagine. Setto interventricolare (IVS) è visualizzato. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig4.jpg" /> Figura 4. Rappresentante valutazione Doppler. Questa figura contiene immagini rappresentative di ecocardiografia 2D embrionale di 14,5 giorni in un cuore apicale quattro camere (A). L&#39;atrio sinistro e la cavità ventricolare sinistra sono stati delineati. (B) Rappresentante posizionamento del volume campione Pulse Doppler per la registrazione di afflusso mitrale. (C) di afflusso mitrale modelli Doppler da cui velocit primi diastolicay (indicato &quot;E&quot;) e la contrazione atriale (indicato &quot;A&quot;) velocità può essere misurata. (D) rappresentativa aortica Doppler. Aortica Doppler getto può essere usato per misurare il tempo di eiezione (ET). La frequenza cardiaca (HR) può essere calcolato automaticamente dalla misura di un ciclo di flusso per il ciclo di flusso seguente. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4416/4416fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig5.jpg" /> Figura 5. Rilevamento Rappresentante del difetto del setto ventricolare. La figura presenta rappresentativi b immagini di modo embrionale di 14,5 giorni in un cuore apicale quattro camere (A) con le cavità del ventricolo destro e sinistro descritte in (B). Si noti la presenza del setto interventricolare. (C) Sezione trasversale di cuore con immagini colorate con ematossilina ed eosina.(D) B-mode di 14,5 giorni embrionale cuore con un difetto sepal ventricolare (VSD) indicata dalla freccia. (E) cavità ventricolare destra e sinistra sono delineati con posizionamento sovrapposto di impulsi d&#39;onda campione di volume Doppler per la registrazione del flusso attraverso l&#39; setto interventricolare. (F) Sezione trasversale colorate con ematossilina ed eosina di cuore con immagini dopo il recupero del campione. (G) sovrapposizione posizionamento del campione Pulse Doppler dell&#39;onda di volume per la registrazione del flusso attraverso il setto interventricolare. (H) Rappresentante Doppler traccia da (G) dimostrando di flusso da sinistra a ventricolo destro. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4416/4416fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> .

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Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La possibilità di eseguire misurazioni seriali e di individuare feti mutanti con difetti cardiaci mette in evidenza l&#39;utilità di ecocardiografia per lo studio dello sviluppo normale e anormale cardiovascolare. Analisi della struttura e della funzione cardiaca in vivo è diventato una parte integrante nella descrizione di modificazioni genetiche e non genetiche al normale sviluppo del feto. La disponibilità di 2D-Doppler guidata consente di monitorare la frequenza cardiaca e modelli di flusso di sangue ot...

<table border="1"><tbody><tr><td> Vevo 770 Imaging System </td><td> VisualSonics </td><td></td><td> (Toronto, Canada) </td></tr><tr><td> RMV707B.15-45 MHz trasduttore </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tec 3 vaporizzatore isoflurano </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isoflurano (2-cloro-2-(difluorometossi) -1,1,1-trifluoro-etano) </td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

murine fetal echocardiography

Topi transgenici che mostrano anomalie nello sviluppo cardiaco e funzione rappresentano un potente strumento per la comprensione dei meccanismi molecolari alla base sia normale funzione cardiovascolare e la base fisiopatologica della malattia cardiovascolare umano. Morte fetale e perinatale è una caratteristica comune quando si studiano le alterazioni genetiche che colpiscono lo sviluppo cardiaco 1-3. Al fine di studiare il ruolo di alterazioni genetiche o farmacologica nello sviluppo iniziale della funzione cardiaca, ecografia del feto vivo è diventato uno strumento importante per il riconoscimento precoce di anomalie e di follow-up longitudinale. Ecografia non invasiva è un metodo ideale per individuare e studiare le malformazioni congenite e l&#39;impatto sulla funzione cardiaca prima della morte 4. Esso consente il riconoscimento precoce di anomalie nel feto vivente e la progressione della malattia può essere seguita in utero con studi longitudinali 5,6.Fino a poco tempo, l&#39;imaging di cuore di topo fetali spesso coinvolti metodi invasivi. Il feto doveva essere sacrificato per effettuare microscopia risonanza magnetica e la microscopia elettronica o consegnato chirurgicamente per microscopia transilluminazione. Una applicazione di alta frequenza con sonde convenzionali 2-D e pulsato Doppler ha dimostrato di fornire misurazioni di contrazione cardiaca e della frequenza cardiaca durante lo sviluppo embrionale con i database dei normali cambiamenti evolutivi ora disponibili 6-10. M-mode fornisce ulteriori importanti dati funzionali, anche se, i piani d&#39;immagine propri sono spesso difficili da ottenere. Ad alta frequenza di immagini ecografiche del feto ha migliorato 2-D risoluzione e in grado di fornire informazioni eccellenti sullo sviluppo precoce di strutture cardiache 11.

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Murine Fetal Echocardiography

Morte fetale e perinatale è una caratteristica comune quando si studiano le alterazioni genetiche che influenzano lo sviluppo cardiaco. Alta frequenza ecografia ha migliorato 2-D risoluzione e può fornire informazioni excellent precoce sviluppo cardiaco ed è un metodo ideale per rilevare l&#39;impatto sulla struttura e funzione cardiaca prima della morte.

Murine ecocardiografia fetale

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

Research

JoVE Journal

Medicine

17.1K Views.  University of Chicago. Morte fetale e perinatale è una caratteristica comune quando si studiano le alterazioni genetiche che influenzano lo sviluppo cardiaco. Alta frequenza ecografia ha migliorato 2-D risoluzione e può fornire informazioni excellent precoce sviluppo cardiaco ed è un metodo ideale per rilevare l'impatto sulla struttura e funzione cardiaca prima della morte.

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Transthoracic Echocardiography in Mice

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene expression. Transgenic and gene targeting methods can be used to generate mice with altered cardiac size and function,1-3 and as a result, in vivo techniques are needed to evaluate their cardiac phenotype. Transthoracic echocardiography, pulse wave Doppler (PWD), and tissue Doppler imaging (TDI) can be used to provide dimensional measurements of the mouse heart and to quantify the degree of cardiac systolic and diastolic performance. Two-dimensional imaging is used to detect abnormal anatomy or movements of the left ventricle, whereas M-mode echo is used for quantification of cardiac dimensions and contractility.4,5 In addition, PWD is used to quantify localized velocity of turbulent flow,6 whereas TDI is used to measure the velocity of myocardial motion.7 Thus, transthoracic echocardiography offers a comprehensive method for the noninvasive evaluation of cardiac function in mice.

Transthoracic echocardiography offers a noninvasive method for the evaluation of cardiac function in mice. A combination of ultrasound and Doppler imaging modalities can be used to obtain dimensional measurements of the heart and intracardiac blood flow, which together provide an assessment of cardiac systolic and diastolic performance.

L&#39;ecocardiografia transtoracica in topi

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene ...

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High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in functional parameters of key clinical significance. Two-dimensional movies were acquired at high frame rate (8 kHz) and were utilized to estimate high-quality myocardial strain. Two-dimensional elastograms (strain images), as well as strain profiles, were visualized. Results were powerful in quantitatively assessing IR-induced changes in cardiac events including left-ventricular (LV) contraction, LV relaxation and isovolumetric phases of both pre-IR and post-IR beating hearts in intact mice. In addition, compromised sector-wise wall motion and anatomical deformation in the infarcted myocardium were visualized.  The elastograms were uniquely able to provide information on the following parameters in addition to standard physiological indices that are known to be affected by myocardial infarction in the mouse: internal diameters of mitral valve orifice and aorta, effective regurgitant orifice, myocardial strain (circumferential as well as radial), turbulence in blood flow pattern as revealed by the color Doppler movies and velocity profiles, asynchrony in LV sector, and changes in the length and direction of vectors demonstrating slower and asymmetrical wall movement. This work emphasizes on the visual demonstration of how such analyses are performed. 

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart 

High frequency Doppler ultrasound is a novel technology for assessing regional myocardial function. This work presents first evidence demonstrating applicability of this versatile imaging platform for the repeated measure of myocardial strain, dp/dt, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused (IR) murine heart.

Ad alta frequenza ad alta risoluzione Ecocardiografia: Prima Prova a non invasiva misura ripetuta di deformazione miocardica, contrattilità, e rigurgito mitralico in Ischemia-riperfuso Cuore Murine

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in ...

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1 Echocardiography provides a powerful, non-invasive tool to serially assess cardiac morphometry and function in a living animal.2 However, using this technique on mice poses unique challenges owing to the small size and rapid heart rate of these animals.3 Until recently, few ultrasound systems were capable of performing quality echocardiography on mice, and those generally lacked the image resolution and frame rate necessary to obtain truly quantitative measurements. Newly released systems such as the VisualSonics Vevo2100 provide new tools for researchers to carefully and non-invasively investigate cardiac function in mice. This system generates high resolution images and provides analysis capabilities similar to those used with human patients. Although color Doppler has been available for over 30 years in humans, this valuable technology has only recently been possible in rodent ultrasound.4,5 Color Doppler has broad applications for echocardiography, including the ability to quickly assess flow directionality in vessels and through valves, and to rapidly identify valve regurgitation. Strain analysis is a critical advance that is utilized to quantitatively measure regional myocardial function.6 This technique has the potential to detect changes in pathology, or resolution of pathology, earlier than conventional techniques. Coupled with the addition of three-dimensional image reconstruction, volumetric assessment of whole-organs is possible, including visualization and assessment of cardiac and vascular structures. Murine-compatible contrast imaging can also allow for volumetric measurements and tissue perfusion assessment.

This video demonstrates use of a rail-mounted high-frequency ultrasound probe to perform echocardiography on an anesthetized mouse. The methods describe both conventional two-dimensional and M-mode measurements of cardiac function in addition to newer, more powerful tools such as color Doppler, strain analysis, as well as general and targeted contrast imaging.

L&#39;ecocardiografia murini e imaging a ultrasuoni

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1  ...

Assessing Teratogenic Changes in a Zebrafish Model of Fetal Alcohol Exposure

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, including mental retardation due to disordered and damaged brain development. Fetal alcohol spectrum disorder (FASD) is a term used to cover a continuum of birth defects that occur due to maternal alcohol consumption, and occurs in approximately 4% of children born in the United States. With 50% of child-bearing age women reporting consumption of alcohol, and half of all pregnancies being unplanned, unintentional exposure is a continuing issue2. In order to best understand the damage produced by ethanol, plus produce a model with which to test potential interventions, we developed a model of developmental ethanol exposure using the zebrafish embryo. Zebrafish are ideal for this kind of teratogen study3-8. Each pair lays hundreds of eggs, which can then be collected without harming the adult fish. The zebrafish embryo is transparent and can be readily imaged with any number of stains. Analysis of these embryos after exposure to ethanol at different doses and times of duration and application shows that the gross developmental defects produced by ethanol are consistent with the human birth defect. Described here are the basic techniques used to study and manipulate the zebrafish FAS model.

In order to understand the molecular mechanisms of the ethanol-induced developmental damage, we have developed a zebrafish model of ethanol exposure and are exploring the physical, cellular, and genetic alterations that occur after ethanol exposure1. We then seek to find potential interventions and rapidly test them in this animal model.

Valutare i cambiamenti teratogeni in un modello di Zebrafish di esposizione alcolica fetale

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, ...

Fetal Echocardiography and Pulsed-wave Doppler Ultrasound in a Rabbit Model of Intrauterine Growth Restriction

Fetal intrauterine growth restriction (IUGR) results in abnormal cardiac function that is apparent antenatally due to advances in fetoplacental Doppler ultrasound and fetal echocardiography. Increasingly, these imaging modalities are being employed clinically to examine cardiac function and assess wellbeing in utero, thereby guiding timing of birth decisions. Here, we used a rabbit model of IUGR that allows analysis of cardiac function in a clinically relevant way. Using isoflurane induced anesthesia, IUGR is surgically created at gestational age day 25 by performing a laparotomy, exposing the bicornuate uterus and then ligating 40-50% of uteroplacental vessels supplying each gestational sac in a single uterine horn. The other horn in the rabbit bicornuate uterus serves as internal control fetuses. Then, after recovery at gestational age day 30 (full term), the same rabbit undergoes examination of fetal cardiac function. Anesthesia is induced with ketamine and xylazine intramuscularly, then maintained by a continuous intravenous infusion of ketamine and xylazine to minimize iatrogenic effects on fetal cardiac function. A repeat laparotomy is performed to expose each gestational sac and a microultrasound examination (VisualSonics VEVO 2100) of fetal cardiac function is performed. Placental insufficiency is evident by a raised pulsatility index or an absent or reversed end diastolic flow of the umbilical artery Doppler waveform. The ductus venosus and middle cerebral artery Doppler is then examined. Fetal echocardiography is performed by recording B mode, M mode and flow velocity waveforms in lateral and apical views. Offline calculations determine standard M-mode cardiac variables, tricuspid and mitral annular plane systolic excursion, speckle tracking and strain analysis, modified myocardial performance index and vascular flow velocity waveforms of interest. This small animal model of IUGR therefore affords examination of in utero cardiac function that is consistent with current clinical practice and is therefore useful in a translational research setting.

We describe examination of fetal cardiac function with contemporary functional fetal echocardiography and fetoplacental Doppler ultrasound using the VisualSonics VEVO 2100 microultrasound in a surgically induced model of intrauterine fetal growth restriction in a rabbit.

L&#39;ecocardiografia fetale e Pulsed-Doppler ad ultrasuoni in un modello di coniglio di ritardo di crescita intrauterino

Fetal intrauterine growth restriction (IUGR) results in abnormal cardiac function that is apparent antenatally due to advances in fetoplacental Doppler ...

Isolation, Culture, and Imaging of Human Fetal Pancreatic Cell Clusters

For almost 30 years, scientists have demonstrated that human fetal ICCs transplanted under the kidney capsule of nude mice matured into functioning endocrine cells, as evidenced by a significant increase in circulating human C-peptide following glucose stimulation1-9. However in vitro, genesis of insulin producing cells from human fetal ICCs is low10; results reminiscent of recent experiments performed with human embryonic stem cells (hESC), a renewable source of cells that hold great promise as a potential therapeutic treatment for type 1 diabetes. Like ICCs, transplantation of partially differentiated hESC generate glucose responsive, insulin producing cells, but in vitro genesis of insulin producing cells from hESC is much less robust11-17. A complete understanding of the factors that influence the growth and differentiation of endocrine precursor cells will likely require data generated from both ICCs and hESC. While a number of protocols exist to generate insulin producing cells from hESC in vitro11-22, far fewer exist for ICCs10,23,24. Part of that discrepancy likely comes from the difficulty of working with human fetal pancreas. Towards that end, we have continued to build upon existing methods to isolate fetal islets from human pancreases with gestational ages ranging from 12 to 23 weeks, grow the cells as a monolayer or in suspension, and image for cell proliferation, pancreatic markers and human hormones including glucagon and C-peptide. ICCs generated by the protocol described below result in C-peptide release after transplantation under the kidney capsule of nude mice that are similar to C-peptide levels obtained by transplantation of fresh tissue6. Although the examples presented here focus upon the pancreatic endoderm proliferation and &#946;&#160;cell genesis, the protocol can be employed to study other aspects of pancreatic development, including exocrine, ductal, and other hormone producing cells.

A protocol to isolate, culture, and image islet cell clusters (ICCs) derived from human fetal pancreatic cells is described.&#160; The method details the steps necessary to generate ICCs from tissue, culture as monolayers or in suspension as aggregates, and image for markers of proliferation and pancreatic cell fate decisions.

Isolamento, Cultura e Imaging di Human Fetal pancreatici gruppi di cellule

For almost 30 years, scientists have demonstrated that human fetal ICCs transplanted under the kidney capsule of nude mice matured into functioning ...

In utero Measurement of Heart Rate in Mouse by Noninvasive M-mode Echocardiography

Congenital heart disease (CHD) is the most frequent noninfectious cause of death at birth. The incidence of CHD ranges from 4 to 50/1,000 births (Disease and injury regional estimates, World Health Organization, 2004). Surgeries that often compromise the quality of life are required to correct heart defects, reminding us of the importance of finding the causes of CHD. Mutant mouse models and live imaging technology have become essential tools to study the etiology of this disease. Although advanced methods allow live imaging of abnormal hearts in embryos, the physiological and hemodynamic states of the latter are often compromised due to surgical and/or lengthy procedures. Noninvasive ultrasound imaging, however, can be used without surgically exposing the embryos, thereby maintaining their physiology. Herein, we use simple M-mode ultrasound to assess heart rates of embryos at E18.5 in utero. The detection of abnormal heart rates is indeed a good indicator of dysfunction of the heart and thus constitutes a first step in the identification of developmental defects that may lead to heart failure.

In utero Measurement of Heart Rate in Mouse by Noninvasive M-mode Echocardiography

Ultra-high frequency ultrasound is a powerful live imaging tool to examine cardiac abnormalities in small animals. Its noninvasiveness allows maintaining the physiologic state of embryos. Herein, we show the use of M-mode ultrasound to measure the heart rates of embryos at E18.5 in utero.

In utero Misurazione della frequenza cardiaca in mouse da non invasiva ecocardiografia M-mode

Congenital heart disease (CHD) is the most frequent noninfectious cause of death at birth. The incidence of CHD ranges from 4 to 50/1,000 births (Disease ...

A Mouse Fetal Skin Model of Scarless Wound Repair

Early in utero, but not in postnatal life, cutaneous wounds undergo regeneration and heal without formation of a scar. Scarless fetal wound healing occurs across species but is age dependent. The transition from a scarless to scarring phenotype occurs in the third trimester of pregnancy in humans and around embryonic day 18 (E18) in mice. However, this varies with the size of the wound with larger defects generating a scar at an earlier gestational age. The emergence of lineage tracing and other genetic tools in the mouse has opened promising new avenues for investigation of fetal scarless wound healing. However, given the inherently high rates of morbidity and premature uterine contraction associated with fetal surgery, investigations of fetal scarless wound healing in vivo require a precise and reproducible surgical model. Here we detail a reliable model of fetal scarless wound healing in the dorsum of E16.5 (scarless) and E18.5 (scarring) mouse embryos.

During mammalian development, early gestational skin wounds heal without a scar. Here we detail a reliable and reproducible model of fetal scarless wound healing in the cutaneous dorsum of E16.5 (scarless) and E18.5 (scarring) mouse embryos.

Un Mouse fetale Modello Skin of Wound Repair scarless

Early in utero, but not in postnatal life, cutaneous wounds undergo regeneration and heal without formation of a scar. Scarless fetal wound healing occurs ...

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 ...

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl (Ambystoma Mexicanum)

Cardiac malfunction as a result of ischemic heart disease is a major challenge, and regenerative therapies to the heart are in high demand. A few model species such as zebrafish and salamanders that are capable of intrinsic heart regeneration hold promise for future regenerative therapies for human patients. To evaluate the outcome of cardioregenerative experiments it is imperative that heart function can be monitored. The axolotl salamander (A. mexicanum) represents a well-established model species in regenerative biology attaining sizes that allows for evaluation of cardiac function. The purpose of this protocol is to establish methods to reproducibly measure cardiac function in the axolotl using echocardiography. The application of different anesthetics (benzocaine, MS-222, and propofol) is demonstrated, and the acquisition of two-dimensional (2D) echocardiographic data in both anesthetized and unanesthetized axolotls is described. 2D echocardiography of the three-dimensional (3D) heart can suffer from imprecision and subjectivity of measurements, and to alleviate this phenomenon a solid method, namely intra/inter-operator/observer analysis, to measure and minimize this bias is demonstrated. Finally, a method to acquire 3D echocardiographic data of the beating axolotl heart at a very high spatiotemporal resolution and with pronounced blood-to-tissue contrast is described. Overall, this protocol should provide the necessary methods to evaluate cardiac function and model anatomy, and flow dynamics in the axolotl using ultrasound imaging with applications in both regenerative biology and general physiological experiments.

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl Ambystoma Mexicanum

Here we present echocardiography protocols for two-dimensional and three-dimensional image acquisition of the beating heart of the axolotl salamander (Ambystoma mexicanum), a model species in heart regeneration. These methods allow for longitudinal evaluation of cardiac function at a high spatiotemporal resolution.

Ecocardiografia 2D e 3D nell'Axolotl (Ambystoma Mexicanum)

Cardiac malfunction as a result of ischemic heart disease is a major challenge, and regenerative therapies to the heart are in high demand. A few model ...