GHK é suportado pelo NIH / NHLBI K08-HL098565 e do Instituto de Pesquisa Cardiovascular da Universidade de Chicago. Todos os métodos experimentais descritos são aprovados pelo Animal Care Institucional e Comitê de Uso da Universidade de Chicago.

1. Preparando Ratos de Imaging <ol><li> Antes do estudo de imagem, anestesiar a barragem (2-3% de isoflurano) na câmara de indução. Remover o animal a partir da câmara de indução e colocar imediatamente o focinho dentro de um cone de nariz ligado ao sistema de anestesia. Remover pêlos do peito nível médio e membros inferiores (ver Figura 1) com cortar cabelo. Remover o cabelo do corpo restante com creme depilatório. Creme depilatório também pode ser utilizado sem cortar cabelo, e deve ser cuidadosamente lavados para fora da pele depois da utilização para evitar a irritação. </li><li> Colocar o rato anestesiado numa posição supina sobre uma almofada de aquecimento com embutidos ECG a fim de manter a temperatura do corpo (Figura 1). Aplique o gel eletrodo para as quatro patas e fita-los para os eletrodos de ECG. </li><li> Se obter um nível de sedação em estado estacionário ao longo do procedimento (1,0% a 1,5% de isoflurano misturado com 100% de O 2). O nível de anestesia pode ser ajustado para mantenha uma freqüência cardíaca alvo de 450 ± 50 batimentos por minuto (bpm). Uma atenção cuidadosa deve ser dada a minimizar a dose de isoflurano e duração da sedação para menos de uma hora. </li><li> Suavemente inserir uma sonda rectal (depois de lubrificação) para monitorizar a temperatura do corpo por meio da almofada de aquecimento. É importante manter a temperatura do corpo dentro de um intervalo estreito (37,0 ° C ± 0,5 ° C). Controlled anestésico e a temperatura corporal constante é essencial para a estabilidade hemodinâmica da mãe e fetos. </li></ol> Considerações Técnicas A aquisição de ecocardiogramas fetais pode ser um desafio. Os dados obtidos a partir destes estudos pode confundidos devido à resposta ao stress, tanto a barragem e do feto. Idealmente, a temperatura do animal deve ser mantida usando uma plataforma de imagem aquecida, circulando almofada de aquecimento, aquecimento lâmpadas, ou cobertores de aquecimento autoregulado. Além disso, o uso rotineiro de um gel acústico aquecido é recomendada. Alembora a preocupação predominante em relação ao controle de temperatura do corpo é o de evitar a hipotermia, hipertermia do desenvolvimento deve ser de grande preocupação. Um aparelho de aquecimento não monitorizada como uma almofada de aquecimento simples, ou a presença de estreita proximidade com a iluminação de halogénio pode resultar em elevação rápido e perigoso da temperatura corporal. Desde flutuações substanciais de temperatura do corpo em qualquer direção coloca o animal em risco, todo esforço deve ser feito para manter a temperatura normal do corpo. A aquisição das imagens sonographer precisa de forma a evitar o excesso de pressão sobre a cavidade com o transdutor, uma vez que o peso do transdutor só pode resultar na alteração da função cardíaca. A duração de aquisição de imagem deve também ser mantido a um mínimo (idealmente menos do que uma hora), a fim de reduzir as alterações fisiológicas e hemodinâmicas resultantes de sedação prolongada. Além disso, a duração do tempo e exposição ao isoflurano para cada estudo deve ser mantido a um minimum devido a potenciais efeitos teratogênicos de 12 de isoflurano. 2. Identificação de Embriões <ol><li> Imagem é iniciado usando bexiga da mãe como um marco, com fetos sobre os chifres esquerda e direita uterinos rotulados como L1, 2,3, et cetera (lado esquerdo) e R1, 2,3, et cetera (lado direito) (ver Figura 1C). Notação de localização feto é útil para a recuperação das amostras após a criação de imagens. </li><li> Espécimes situados muito profundo no abdômen são digitalizados para documentar sua presença, mas são excluídos da análise de dados por causa da baixa resolução. A capacidade de digitalizar embriões adjacentes podem ajudar em fetos de rastreamento (Figura 2A). </li><li> Planos de verificação são modificadas através da alteração da orientação do rato em relação ao plano de digitalização. As imagens são obtidas em dois planos ortogonais de cada feto (Figura 2). É feito um esforço para obter opiniões aproximam as transversais, planos frontal, ou sagital, mas sometimes está limitado a planos oblíquos pela posição do útero no abdómen. Rotação da cabeça de varredura irá também permitir a modificação da orientação sem mover a barragem. </li></ol> Considerações Técnicas Enquanto a operação de mão da sonda é viável em ecocardiografia rato adulto, não a operação de mão em imagens fetal em recomendado. Identificação de fetos é complicado devido à natureza variável de localização uterina, tortuosidade, e movimento. Para minimizar as dificuldades com localização feto, o uso do transdutor estacionária (Figura 1) com o mínimo movimento para além do plano horizontal da barragem é essencial. 3. Avaliação da Estrutura e Função <ol><li> B digitalização modo de imagens são usados ​​para identificar estruturas básicas cardíacas, tais como átrios, septo interventricular, câmaras ventriculares, e vias de saída esquerdo e direito (Figura 2). </li><li> M-mode imagems são obtidos a partir do eixo curto e são usados ​​para medir a espessura da parede ventricular e dimensões da câmara (Figura 3). Se o alinhamento correcto não possam ser obtidas devido à mentira fetal, a partir de medições b imagens no modo pode ser usado para quantificar o encurtamento fraccional% (FS). Alterações temporais entre LV dimensão sistólica final (LVESD) ea dimensão diastólica final do VE (DDVE) durante todo o ciclo cardíaco são utilizados para o cálculo da percentagem de encurtamento (FS), como se segue: % FS = [(DDVE - LVESD) / DDVE] x 100 </li><li> Os ventrículos esquerdo e direito são identificados por varredura da cabeça à cauda. Os lados esquerdo e direito deve ser anotada. Correntes de fluxo visíveis gerados pelo sangue fetal ecogénica facilita a colocação precisa do volume da amostra no interior do orifício de Doppler mitral. Velocidade de entrada do ventrículo esquerdo é obtido das válvulas mitral em apical quatro câmaras e vistas eixo LV longos (Figura 4, C). Medições de escoamento da aorta pode ser usado para medir sistotempo de ejecção lic (Figura 4, D). A frequência cardíaca pode ser calculada a partir da medição de um ciclo de fluxo para o fluxo de ciclo seguinte (Figura 4, C e D). Deve ser tomado cuidado para alinhar o fluxo de sangue e o feixe de Doppler para minimizar o ângulo Doppler. Os valores tomados para além de um ângulo de 60 graus são imprecisos e deve ser evitado. </li><li> B digitalização modo de imagens são usados ​​para identificar estruturais comuns anomalias congênitas, como defeitos do septo ventricular (Figura 5). Doppler volume da amostra dentro dos ventrículos pode ser usado para identificar o fluxo através do septo ventricular. Os parâmetros adicionais que são facilmente monitoradas incluem o tamanho do feto, batimentos cardíacos, velocidade de fluxo, efusões pericárdicas, hidropsia fetal. O diagnóstico definitivo de determinados defeitos cardíacos requer avaliação adicional por necropsia e histopatologia. </li></ol> Considerações Técnicas Identificação de cham esquerda e à direitabers pode ser difícil em imagem cardíaca fetal devido às dimensões similares de câmaras ventriculares durante o desenvolvimento. Uma estratégia é estabelecer direita e esquerda orientação fetal, em tempo real, movendo a plataforma de imagem no plano horizontal. Identificação de focinho, brotos de membros e coluna vai ajudar a identificar a orientação let / direito do feto. Se possível, seguindo a pista de escoamento do arco ou a visualização da bifurcação principal da artéria pulmonar permitirá a identificação da via de saída ou da via de saída direita, respectivamente. Para cada feto estudado, é importante notar a orientação da esquerda para a direita em determinado imagens guardadas. Pós-imagem de Monitoramento Animal e Cuidados Após a realização de imagem, a barragem é retornado para a caixa apropriada e controlada de acordo com o protocolo padrão da pós-procedimento institucional.Analgesia após este procedimento de imagem não é necessária. Retomada completa da actividade normal, podem ser antecipadas em cinco minutos. 4. Resultados representativos de Ecocardiografia Fetal O desenvolvimento de sondas de alta frequência (acima de 8 MHz), permitiram equipamento ecocardiográfico comercial para ter uma resolução axial de aproximadamente 0,2 mm, com uma resolução lateral de 0,3 mm, quando a imagem é ampliada e adquirida a uma profundidade de 1 cm. A maior parte dos transdutores desenvolvidos recentemente são lineares, que têm a vantagem de evitar artefactos de campo próximo. De alta frequência (30-50 MHz) sondas mecânicas que foram recentemente desenvolvidos, que são adequados para o peito de murino e do ritmo cardíaco, o que permite uma resolução axial de cerca de 50 um, a uma profundidade de 5-12 mm. Mais recentemente, essas sondas mecânicas de alta freqüência adicionaram potencialidades Doppler colorido permitindo uma avaliação completa da função ventricular e valvar e identificação de scaça lesões no coração fetal. Os métodos descritos aqui são realizados num sistema de VisualSonics Vevo 770 e pode ser aplicado a quase todos os sistemas equivalentes. Corrente comercialmente disponível de ultra-alta frequência do sistema de ultra-som pode operar a 40 Hz com uma profundidade máxima de imagem, de 7 a 14 mm, com até 60 mm lateral e 50 a 100 mm resolução axial (Vevo770, VisualSonics, Inc.). Isto compara com 60 Hz e 20 profundidade de imagem mm, com 50 a 100 mm axial e 200 a resolução de 500 mm lateral com o sistema de ultra-clínica Acuson Sequoia. Dado o pequeno tamanho do coração do rato fetal, os estudos em ecocardiografia fetal em ratos são tecnicamente desafiante. Ao contrário de ecocardiografia em ratos adultos, o ultra-sonografista deve usar aviões não-convencionais de imagem de ultra-som definidos por eixos do feto do corpo. Tortuosidade do útero também afecta a orientação do feto e deve ser tomado em consideração. Além disso, a profundidade da penetração da limitação inerente de ultrum ultra-som de alta frequência pode tornar difícil a imagem de todos os espécimes em gravidezes com um grande número de fetos. Uma estratégia de imagem de ultra-som permite uma seleção de alto rendimento para defeitos congênitos cardiovasculares e extracardíaca 7. Além do estudo de alterações genéticas, esta técnica pode ser usada para triagem de defeitos em estudos farmacológicos e toxicológicos. Esta metodologia pode também ser utilizada como um instrumento de orientação para procedimentos de intervenção, tais como injecções ou de medição das pressões ventriculares 13. A natureza não invasiva do ultrassom fetal é vantajosa, não só porque ela permite que a função cardiovascular para ser avaliado sob condições fisiológicas, mas também porque esta fornece informações fenotípica essencial em tempo real. Exame longitudinal de corações embrionárias, embora tecnicamente possível, ainda é um desafio por diversas razões. Exame de série do mesmo feto e identification do feto mesmo em cada exame é um desafio, na ausência de um defeito evidente estrutural. Movimento do útero e do feto pode mudar completamente a orientação da amostra e, assim, fazer acompanhamento longitudinal e de acompanhamento, medições difíceis 14. Embora a ecocardiografia é uma técnica poderosa para a identificação de anormalidades cardíacas, o diagnóstico específico de defeitos estruturais do coração requer fenotipagem detalhada por necropsia e histopatologia 15. Correlação do genótipo e um feto específico requer fetos de colheita por histerotomia, de preferência imediatamente depois de um estudo de eco e enquanto a barragem é ainda anestesiados para minimizar as alterações de orientação e localização do embrião. Os valores normais para dimensões da câmara e da função têm sido relatados para camundongos embrionárias e usuários desta técnica são aconselhados a rever as referências citadas para estes 6-10 valores. Avaliaçãoda morfologia valvar é limitada pela resolução da imagem, no entanto, medidas de dimensão anulares e medições de velocidade através dos grandes vasos é viável, mesmo tão cedo quanto ED 9.5. Deve ser tomado cuidado para se obter o alinhamento adequado com o fluxo de sangue e o transdutor 10, 16. Deve ser enfatizado que as dimensões cardíacas variam de acordo com ratos cepas de gênero e idade, e mudar rapidamente em diferentes pontos do tempo embrionárias e os batimentos cardíacos. É importante verificar que os grupos de ratinhos são comparadas para estes parâmetros. Imagem fetal varia de acordo com tensão mouse também. Por exemplo, a grávida CD-1 barragem rotineiramente contém mais embriões em comparação com a estirpe C57/BL6 e, assim, podem ser mais difíceis de visualizar todas as amostras. Por estas razões, o uso de idade e estirpe controles pareados para cada ensaio, devem ser usados ​​em vez de valores de referência. Além disso, as medições dos parâmetros individuais, como a do ventrículo esquerdo dimensão diastólica final e posteriora espessura da parede pode variar em ratos normais até 25% 8. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig1.jpg" /> Figura 1. Visão de set-up usando VisualSonics Vevo sistema 770. (A) VisualSonics sistema ferroviário integrado com a unidade de monitorização fisiológica. (B) O mouse é posicionado corretamente e contenção na placa de aquecimento. Os quatro membros são gravadas para os eletrodos de ECG. (C) Esquema de rato grávidas e layout de embriões. O número de embriões em cada trompa do útero pode variar significativamente, para além da orientação do feto. (D) Uma barragem posicionado na plataforma de imagem com setas assinalando os planos de manipulação (eixo X e do eixo Y) para mover a barragem para geração de imagens. O eixo Z refere-se ao movimento do transdutor para cima e para baixo (como indicado pela seta no painel B). B, bexiga, L, para a esquerda, R, right. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig2.jpg" /> Figura 2. B representativos do modo de imagens. Esta figura contém representativas b imagens no modo de embrionário feto 14,5 dias. (A) Visualização de dois fetos vizinhos. Caixas de indicar a localização do coração fetal. (B) marcos anatômicos em um feto para guiar a orientação. Embrionário 14,5 dias coração em uma visão de quatro câmaras (C), visão de curto eixo dos ventrículos esquerdo e direito (D), via de saída do ventrículo direito e artéria pulmonar (AP) (E), eo tato saída do ventrículo esquerdo (VSVE) e aorta (F). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig3.jpg" /> Figura 3. Avaliação representativa da função ventricular. Esta figura contém representanteimagens de ecocardiografia 2D da vista do eixo longo do coração no dia embrionário 14,5 (A), e uma vista de quatro câmaras (B). (C) M-mode o rastreio com linhas que indicam diâmetro ventricular esquerdo e direito interno a diástole (R / LVIDd) e a sístole (R / LVIDs) a partir do plano de imagem de quatro câmaras. Septo interventricular (SIV) também é visualizado. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig4.jpg" /> Figura 4. Representante Doppler. Esta figura contém as imagens representativas de ecocardiografia 2D do coração embrionário 14,5 dias, numa vista de quatro câmaras apical (A). O átrio esquerdo e cavidade ventricular esquerda foram delineadas. (B) colocação Representante do pulso volume de amostra Doppler para a gravação do fluxo mitral. (C) os padrões de fluxo transvalvar mitral Doppler a partir do qual velocit diastólica precocey (denotadas &quot;E&quot;) e contração atrial (denotadas &quot;A&quot;) velocidades pode ser medido. (D) representativas da aorta Doppler de onda. Aórtica Doppler jacto pode ser utilizado para medir o tempo de ejecção (ET). A frequência cardíaca (FC), pode ser calculada a partir da medição de um ciclo de fluxo para o fluxo de ciclo seguinte. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4416/4416fig4large.jpg" target="_blank">para ver figura maior</a> . <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig5.jpg" /> Figura 5. Representante da detecção de defeitos do septo ventricular. Esta figura contém representativas b modo de imagens de coração embrionário 14,5 dias em um apical quatro câmaras (A), com cavidades ventriculares direita e esquerda descritas em (B). Note a presença do septo interventricular. (C) seção transversal do coração com imagens coradas com hematoxilina e eosina.(D) a imagem modo B do coração embrionário 14,5 dias com um defeito ventricular sépala (VSD) indicado pela seta. (E) cavidades ventriculares direita e esquerda são descritas com a colocação sobreposta de pulso volume de amostra Doppler para a gravação do fluxo através do septo interventricular. (F) seção transversal corado com hematoxilina e eosina com imagens de coração após a recuperação da amostra. (G) Sobreposto colocação de pulso volume de amostra Doppler para a gravação do fluxo através do septo interventricular. (H) Representante Doppler traçado a partir de (G) demonstrando fluxo da esquerda para o ventrículo direito. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4416/4416fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver maior figura</a> .

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Não há conflitos de interesse declarados.

A capacidade de realizar medições em série e para detectar fetos com defeitos cardíacos mutantes destaca a utilidade do ecocardiograma para investigar normal e anormal desenvolvimento cardiovascular. Análise da estrutura e função cardíaca in vivo tornou-se parte integrante na descrição de modificações genéticas e não genéticas para o desenvolvimento fetal normal. A disponibilidade de 2D-guiada Doppler torna possível monitorizar a frequência cardíaca e padrões de fluxo de sangue, enquanto a ob...

<table border="1"><tbody><tr><td> Vevo 770 Imaging System </td><td> VisualSonics </td><td></td><td> (Toronto, Canadá) </td></tr><tr><td> RMV707B.15 transdutor de 45 MHz </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tec Vaporizador 3 isoflurano </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isoflurano (2-cloro-2-(dif luorometoxi) -1,1,1-trifluoro-etano) </td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

murine fetal echocardiography

Camundongos transgênicos apresentam anormalidades no desenvolvimento e função cardíaca representa uma poderosa ferramenta para a compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes tanto a função cardiovascular normal e base fisiopatológica da doença cardiovascular humano. Morte fetal e perinatal é uma característica comum ao estudo de alterações genéticas que afetam o desenvolvimento cardíaco 1-3. A fim de estudar o papel de alterações genéticas ou farmacológicas no desenvolvimento inicial da função cardíaca, a ultra-sonografia do feto vivo tornou-se uma importante ferramenta para a identificação precoce de anomalias e acompanhamento longitudinal. Ultra-sonografia é um método não invasivo ideal para detecção e estudo de malformações congênitas e do impacto sobre a função cardíaca antes da morte 4. Ele permite o reconhecimento precoce de anomalias no feto vivo e a progressão da doença pode ser seguido no útero com estudos longitudinais 5,6.Até recentemente, imagens de corações fetais de camundongos acometidos de métodos invasivos. O feto tinha que ser sacrificado para realizar microscopia de ressonância magnética e microscopia eletrônica ou cirurgicamente entregue para microscopia transiluminação. Uma aplicação de alta freqüência convencional sondas com 2-D e pulsado de onda Doppler foi mostrado para fornecer medições de contração cardíaca e freqüência cardíaca durante o desenvolvimento embrionário, com bases de dados de mudanças normais de desenvolvimento já disponíveis 6-10. M-modo de imagem ainda fornece importantes dados funcionais, embora, os planos de imagem apropriados são muitas vezes difíceis de obter. De alta freqüência ultra-sonografia do feto melhorou 2-D resolução e pode fornecer excelentes informações sobre o início do desenvolvimento das estruturas cardíacas 11.

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Murine Fetal Echocardiography

Morte fetal e perinatal é uma característica comum quando se estuda alterações genéticas que afetam o desenvolvimento cardíaco. De alta freqüência ultra-sonografia tem melhorado 2-D resolução e pode fornecer excelentes informações sobre o desenvolvimento cardíaco precoce e é um método ideal para detectar o impacto sobre a estrutura e função cardíaca antes da morte.

Ecocardiografia Fetal murino

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 visualizações.  University of Chicago. Morte fetal e perinatal é uma característica comum quando se estuda alterações genéticas que afetam o desenvolvimento cardíaco. De alta freqüência ultra-sonografia tem melhorado 2-D resolução e pode fornecer excelentes informações sobre o desenvolvimento cardíaco precoce e é um método ideal para detectar o impacto sobre a estrutura e função cardíaca antes da 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.

Ecocardiografia transtorácica em Ratos

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

Medicina

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.

De alta freqüência Ecocardiografia de alta resolução: primeira evidência de não-invasivos Medida repetida de Strain miocárdico, contratilidade, e regurgitação mitral no coração Isquemia-reperfundidos murino

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.

Ecocardiografia murino e ultra-sonografia

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.

Avaliar as alterações teratogênicos em um modelo de Zebrafish de exposição fetal ao álcool

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.

Ecocardiografia fetal e ultra-som Doppler pulsátil em um modelo de coelho de restrição do crescimento intra-uterino

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 imagem de Fetal Humano pancreáticas grupos de células

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.

Na medição utero da frequência cardíaca em rato por não invasiva em modo M Ecocardiografia

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.

Um modelo de pele Rato Fetal de reparação de feridas 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.

Murino Ecocardiografia de Esquerda Atrium, Aorta, ea artéria pulmonar

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 no 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 ...