Оценка кардиологической Морфологические и функциональные изменения в модели мышей поперечных сужением аорты по ЭхоКГ визуализации

Резюме

Целью данного протокола является неинвазивным оценки сердечной структурные и функциональные изменения в модели мыши болезни сердца, созданной поперечным сужением аорты, используя B- и M-режим эхокардиографии и цвет / пульсовой волны, допплерографии.

Аннотация

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure¹. A reliable noninvasive method is essential to assess real-time cardiac morphological and functional changes in animal models of heart disease. Transthoracic echocardiography represents an important tool for noninvasive assessment of cardiac structure and function². Here we used a high-resolution ultrasound imaging system to monitor myocardial remodeling and heart failure progression over time in a mouse model of TAC. B-mode, M-mode, and Doppler imaging were used to precisely assess cardiac hypertrophy, ventricular dilatation, and functional deterioration in mice following TAC. Color and pulse wave (PW) Doppler imaging was used to noninvasively measure pressure gradient across the aortic constriction created by TAC and to assess transmitral blood flow in mice. Thus transthoracic echocardiographic imaging provides comprehensive noninvasive measurements of cardiac dimensions and function in mouse models of heart disease.

Введение

Mouse models of heart disease, such as TAC and myocardial infarction (MI), have been proven to be valuable to study disease mechanisms as well as to develop novel therapeutic strategies³. TAC initially induces compensatory hypertrophy, but prolonged pressure overload leads to cardiac dilatation and heart failure⁴. The tightness of the aortic constriction directly determines the degree of cardiac hypertrophy and its transition to heart failure. Noninvasive and reliable measurement of pressure gradient across the aortic constriction is essential for the success of these studies. Doppler imaging has been used to assess pressure gradient produced by TAC⁵, which is a noninvasive alternative for catheter-based pressure measurement.

Echocardiography has been widely used to noninvasively measure cardiac morphology as well as systolic and diastolic function in mice^6-8. Two-dimensional B-mode imaging is used to detect abnormal movements or structural changes of the heart. One-dimensional M-mode imaging is used for quantification of cardiac dimensions and contractility. Color and PW Doppler imaging has recently been used on rodent ultrasound, which has broad applications for echocardiography, including measurement of flow directionality and velocity, as well as systolic and diastolic performance⁹.

Longitudinal real-time monitoring of cardiac function using echocardiography in B-mode, M-mode, color and PW Doppler mode provides comprehensive assessment of cardiac structure and function in mice under physiological and pathological conditions. Here we provide a detailed description of the use of echocardiographic imaging to monitor dynamic cardiac morphological and functional changes in mice following TAC or sham surgery.

протокол

Протокол следует рекомендациям Институциональным животных по уходу и использованию комитетом Университета штата Вашингтон.

1. Хирургическая процедура и подготовка для работы с изображениями

1. Тема мышей C57BL / 6 , в ТБК или фиктивной операции , как описано выше ^10.
2. Через неделю после того, как TAC или мнимого операции, анестезию мыши в индукционной камере с 2% изофлуран в смеси с 1 л / мин O _2. Подтвердите надлежащее обезболивание путем зависания до ног или хвоста щипать. Используйте ветеринарную мазь на глаза, чтобы предотвратить сухость под наркозом. Удалите волосы на груди, применяя крем для удаления волос. Лечить кожу мыши с 70% этанола.
3. Закрепите мышь на платформе животного обработки в положении лежа на спине. Для того, чтобы поддерживать постоянный уровень анестезии, использовать головная часть для доставки 0,5 - 1% изофлуран смешивают с 1 л / мин O _2.
4. Нанесите гель электрода к лапам мыши и ленты их к электродной площадке,
5. Вставьте ректальный зонд для контроля температуры тела. Поддерживать температуру тела при 37 ° С с помощью грелки или лампы.
6. Нанесите слой подогретого ультразвукового геля к грудной клетке мыши, в основном области, покрывающей сердце. Примечание: удалите ультразвуковой гель и высушить мышь с стерильную марлю после процедуры визуализации.

2. В Arch View Аортальной, использование B-режим и допплерографии для оценки Поперечная сужением аорты

1. Используйте параметр B-режим, чтобы получить аортального вид арки для визуализации аорты, крупных артериальных ветвей, и участок сужения.
   1. Наклоните левую сторону платформы вверх, насколько это возможно, чтобы повернуть мышь в левое положение пролежни. Держите ультразвуковой датчик на стенде в вертикальном положении и поместите его на груди вдоль правой парастернальной линии, с насечкой, указывающей в сторону подбородка мыши. Примечание: Не сжимайте грудную клетку мыши при опускании transducer; минимальное количество давления требуется.
   2. Наклоните датчик вверх на уровне лопаткой и повернуть немного по часовой стрелке до дуги аорты не попадает в поле зрения. Обратите внимание на поперечное аортальный участок сужения, который расположен между разветвлением подвздошной артерии (IA) и левой общей сонной артерии (LCCA) (рисунок 1).
      Примечание: Ни один Сужение не обнаружен в ложнооперированными мыши.
2. Нажмите кнопку "цвет Доплера" на рабочей станции, чтобы переключиться в режим цветного допплеровского для контроля направленности и скорости кровотока через сайт сужения. Приобретать и сохранять изображения, нажав на кнопку "киношный магазин".
3. Нажмите на кнопку "PW Doppler", чтобы переключиться на импульсный режим волны Допплера, и объем места образца (пунктирная курсор окна) сразу дистальной к месту сужения для поиска стеноза струи с самой высокой скоростью, а затем нажмите кнопку "PW Доплера" для получения формы волны фл аортывл и измерения пиковой скорости (Рисунок 2).
4. Расчет градиента давления на участке сужения , используя уравнение модифицированного Бернулли: градиент давления = 4 х V _макс ^2. Только включать мышей с градиентом давления в диапазоне от 40 до 80 мм рт.ст. для дальнейшего анализа.

3. В парастернальной длинной оси View, использование B-режим и M-режим визуализации для оценки Сердечные Размеры и сократимость

1. С помощью мыши, лежа в положении лежа на спине на платформе, удерживая датчик в вертикальной моды с насечкой, указывающей на голову мыши. Опустить датчик на грудную клетку, параллельной левой парастернальной линии и повернуть на 30 ° против часовой стрелки.
2. Использование изображений B-режиме, чтобы получить полный длинной оси "саггитальную" вид на сердце. Отрегулируйте угол датчика и фокус глубины для визуализации левого желудочка, внутрижелудочкового септальный стенку и небольшой участок стенки правого желудочка. Sпр изображения для последующего измерения толщины стенок сердца и размеров камеры. Используя "сердечный пакет", выберите параметры, такие как IVS или LVAW, LVID и LVPW, а затем нажмите на изображение, чтобы сделать соответствующие строки для каждого параметра для получения измерений.
3. Соблюдайте сердечные модели движения стенки и проверить возможные нарушения движения, в том числе акинеза, гипокинезии и асинхронности.
   Примечание: Акинезия и гипокинезии обозначают полную и частичную потерю движения сердечной стенки, соответственно. Асинхронность обозначает нерегулярное, несогласованное движение сердца стенки.
4. Переключение в M-режиме, место M-режим курсора перпендикулярно к стенкам ЛЖ на уровне папиллярных мышц, и получать изображения для последующего измерения сердечных размеров и фракционного укорочения (рисунок 3).

4. В парастернальной короткой оси View, использование B-режиме и M-режима визуализации для оценки сердечного морфологию и функцию

1. FrО.М. парастернальная вид длинной оси, получим парастернальной вид сокращённый оси путем поворота датчика на 90 ° по часовой стрелке. Отрегулируйте датчик, чтобы дать горизонтальное поперечное сечение "поперечный" вид сердца в B-режиме, с обеих папиллярных мышц, хорошо видимых и расположенных справа (часовой позиции 2 и 4).
2. Переключение в M-режиме и установите ось M-режим на среднем уровне левого желудочка. Приобретать и сохранять изображения для последующего измерения толщины стенки сердца, размер камеры и фракции укорочения (рисунок 4). Используя "сердечный пакет", выберите параметры в SAX (короткой оси), включая МСО или LVAW, LVID и LVPW, и нажмите на изображение, чтобы сделать соответствующие строки для каждого параметра для получения измерений.
   Примечание: Измерения , полученные здесь , должны тесно коррелируют с результатами , полученными в парастернальной перспективе оси (рисунок 5).

5. В апикальной четырех камерные представления, используйтеДопплерографии для оценки систолической и диастолической функции

1. Получаем апикальная четырехкамерного визуализировать как левого и правого желудочков с предсердием в нижней части экрана. В В-режиме, с короткой оси зрения, наклон верхний левый угол платформы под углом голову мыши вниз и ориентировать датчик по направлению к правому плечу мыши. Это, по сути, чтобы добиться «корональной» взгляд на сердце, глядя в сторону вершины.
2. Визуализируйте митрального клапана в В-режиме, и переключиться в режим цветного допплеровского, помещая объем образца (пунктирная курсор боксов) на кончике митрального клапана.
3. Переключение в режим PW Доплера для оценки структуры потока через митральный клапан. Совместите доплеровский зонд курсора параллельно направлению митрального кровотока. Используйте угол менее 20 ° зонда для определения пиковой скорости (рисунок 6).
4. Сохранение изображений для последующих измерений. Используйте "сердечный пакет" и выберите "поток М.В.". Нажмите каждый параметр и сделать соответствующие линии для получения измерений Доступные измерения включают:. Пик E скорость (раннее заполнение с активной релаксации желудочков), пик скорости (в конце заполнения с мерцательной сжатием), митральный изоволюмического релаксации и времени сжатия (IVRT и IVCT соответственно), и времени выброса (ЕТ).
5. Рассчитайте индекс производительности миокарда (MPI) с помощью MPI = (IVCT + IVRT) / ET.

6. постабортных Лечение животных

1. Дайте аналгезии и / или стерильного физиологического раствора внутрибрюшинно хирургических животных при необходимости.
2. Дайте животному восстановиться на грелку в положении лежа. Не оставляйте животное без присмотра, пока он не пришел в сознание достаточное для поддержания грудины лежачее. Не возвращать животное, которое подвергшийся процедуру компании других животных, пока полностью не выздоровел.

Результаты

На рисунке 1 показан B-режим изображения аорты зрения арки сердца мыши , подвергнутой мнимого (рис 1А) или TAC операции (Рисунок 1В). Дуга аорты, безымянной артерии, левой общей сонной артерии и левой подключичной артерии показаны. Обратите внима?...

Обсуждение

Эхокардиографии широко используется для оценки функции сердца в моделях грызунов ^2,6 болезни сердца. По сравнению с инвазивным или терминальных методик , таких как измерение петли давление-объем ¹¹ и ех естественных условиях работает сердце ^12, эхокардиография обе?...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia equipment	Harvard Apparatus, 84 October Hill Road Holliston, MA	723015
Vevo 2100 Imaging System	VisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, Canada	Vevo 2100
Aquasonic ultrasound gel	Parker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ	03-50
Isoflurane	Piramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle Bethlehem, PA	NDC 66794-017-25
F/air anesthesia gas filter unit	A.M. Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY	80120