Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Дисфункция левого желудочка представляет собой последний общий путь для множества сердечных заболеваний. Здесь мы представляем подробный протокол трансторакальной стресс-эхокардиографии с добутамином для комплексной оценки функции левого желудочка у мышей с моделями сердечных заболеваний, а также для фенотипирования сердца.
Дисфункция левого желудочка (ЛЖ) прокладывает окончательный путь для множества сердечных заболеваний. С помощью неинвазивной высокочастотной трансторакальной стресс-эхокардиографии с добутамином у людей стал возможен редукционистский исследовательский подход для выявления тонких изменений в сердечной функции. В данной работе мы предоставляем протокол использования этого метода на мышах, чтобы облегчить расширенный анализ архитектуры и функции ЛЖ в физиологии и патологии, что позволяет наблюдать за изменениями в моделях сердечных заболеваний, скрытых в сердцах без стресса. Это исследование может быть выполнено на одном и том же животном и позволяет проводить как базальные, так и фармакологически стресс-индуцированные измерения. Мы подробно описываем критерии для надлежащей анестезии, анализа ЛЖ на основе визуализации, учета внутри- и межнаблюдательной вариабельности, а также получения положительного инотропного ответа, который может быть достигнут у мышей после внутрибрюшинного введения добутамина в условиях, близких к физиологическим. Чтобы резюмировать характеристики физиологии и болезней человека на моделях мелких животных, мы выделяем критические подводные камни в оценке, например, выраженный эффект Боудича у мышей. Для дальнейшего достижения трансляционных целей мы сравниваем эффекты, вызванные стрессом, у людей и мышей. При использовании в трансляционных исследованиях необходимо обращать внимание на физиологические различия между мышами и человеком. Экспериментальная строгость диктует, что некоторые параметры, оцененные у пациентов, можно использовать только с осторожностью из-за ограничений пространственного и временного разрешения в мышиных моделях.
Отличительной чертой многих сердечных заболеваний у человека является систолическое и/или диастолическое функциональное нарушение левого желудочка (ЛЖ). Для выявления структурных аномалий, диагностики и лечения систолической сердечной недостаточности, а также оценки диастолической функции у пациентов с симптомами сердечной недостаточности эхокардиография используется в качестве основного метода оценки.
Поскольку симптомы неспецифичны и более трети пациентов с клиническим синдромом сердечной недостаточности могут не страдать от самой сердечной недостаточности, важно найти объективный эхокардиографический коррелят для клинической картины пациента. Кроме того, некоторые симптомы, которые являются оккультными в состоянии покоя или статике, могут возникать в условиях активности или стресса. У пациентов с ишемической болезнью сердца уже незначительные изменения коронарной перфузии могут привести к аномалиям движения регионарной стенки. Тем не менее, эти тонкие изменения не могут быть оценены с помощью обычной эхокардиографии, поскольку изменения сердечного заболевания могут быть скрыты в сердцах без стресса. Для более глубокого понимания кардиологической физиопатологии стресс-эхокардиография обеспечивает динамическую оценку структуры и функции миокарда в условиях физической нагрузки или фармакологического стресса, что позволяет сопоставить симптомыс кардиологическими данными. Также у мелких животных этот метод представляет собой неинвазивное надежное средство in-vivo 3,4,5. Как и у человека, стрессовая реакция миокарда может быть вызвана фармакологическими агентами у мышей и крыс. Добутамин является часто используемым препаратом, и стресс-эхокардиография с добутамином широко применяется у людей 6,7, но только иногда используется на моделях мелких животных для оценки сердечной стрессовой реакции 8,9,10,11. Добутамин представляет собой синтетический катехоламин с преимущественно β1-агонистическим эффектом, приводящим к положительной инотропии и хронотропии сердца. Для достижения правильного перевода с человека на мышь, технологию и концептуальную основу эхокардиографии необходимо учитывать технические ограничения, связанные, например, с маленьким размером и учащенным сердцебиением у мыши. Целевая частота сердечных сокращений человека при стресс-эхокардиографии с добутамином составляет [(возраст 220 лет) x 0,85], что приводит к увеличению средней частоты сердечных сокращений примерно на 150 ± 10% у здоровых добровольцев12,13. Для мышей такая формула отсутствует. Показано, что фракция выброса (ФВ) увеличивается при проведении стресс-эхокардиографии у человека на 5-20%12,14. ФВ у мышей, в зависимости от частоты сердечных сокращений, составляет от 58 ± 11% (< 450 уд/мин) до 71 ± 11% (≥ 450 уд/мин) и изменяется почти на 20% при более высокой частоте сердечныхсокращений. Основным механизмом у мышей по увеличению сердечного выброса является увеличение частоты сердечных сокращений. Частично ответственным за этот механизм является эффект Боудича или феномен лестницы, частотно-зависимый кальций-инотропный сердечный ответ, который более выражен у мышей, чем у людей15,16. Кроме того, (стрессовая) эхокардиография лежит в основе внутри- и межнаблюдательной вариабельности. Поэтому необходима высокостандартизированная процедура17,18.
Здесь мы представляем подробную процедуру стресс-эхокардиографии добутамина для получения стандартизированных изображений для выявления тонких изменений в сердечной функции у мышей в моделях здоровья и болезни. Ключевыми компонентами являются адекватная анестезия, адекватный мониторинг сердечного ритма и возможные подводные камни в стресс-индуцированной визуализации у мышей. Ключевыми параметрами являются оценка систолической и диастолической функции, в том числе с учетом ФВЛЖ. Поскольку мыши устойчивы к сердечной дисфункции, вызванной последующей нагрузкой17, этот протокол может добавить ценную информацию для использования в моделях клапанных пороков сердца.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Все методы и процедуры выполнялись в соответствии со всеми соответствующими нормами («Европейская конвенция о защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и других научных целях» (Директива 2010/63/ЕС), а уход за животными осуществлялся в соответствии с институциональными руководящими принципами. Данные от людей были проанализированы в соответствии со всеми институциональными, национальными и международными рекомендациями по благополучию человека и были одобрены Местным комитетом по этике (20-9218-BO). Все эксперименты проводились с самцами C57BL/6JRj в возрасте 12 недель.
1. Подготовка материалов и оборудования
ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 1 показан пример рабочего места для ультразвукового управления мелкими животными.
Рисунок 1: Рабочее место для ультразвукового исследования сердца мелких животных. Эргономичная настройка незаменима при стресс-эхокардиографии мелких животных, так как время обследования должно оставаться коротким. Рабочее место состоит из ультразвукового аппарата, наркозной системы для мелких животных с подачей кислорода и активным отводом газа, подогреваемой эхокардиографической платформы со встроенной ЭКГ и возможностями движения с помощью микроманипуляторов в составе интегрированной рельсовой системы, а также блока физиологического мониторинга. Полезными вспомогательными средствами являются подогреватель геля к теплому гелю для ультразвука и тепловая лампа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
2. Подготовка мыши к визуализации и индукции анестезии
Рисунок 2: Положение животного и датчика. (A) Мышь прикреплена к нагреваемой платформе всеми четырьмя конечностями, закрепленными на серебряных электродах ЭКГ. Для измерения температуры тела вставляется ректальный термометр. Рыло аккуратно вводится в носовой конус наркозной системы. (B) Ориентация зонда для парастернального обзора по длинной оси (PSLAX); Смотрите шаг 3.2. (C) ориентация зонда для парастернального обзора короткой оси (PSSAX); Смотрите шаг 3.3. (D) Ориентация зонда для апикального четырехкамерного обзора (4CH); Смотрите шаг 3.4. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
3. Базовая визуализация сердечно-сосудистой системы
ПРИМЕЧАНИЕ: Изображения могут быть получены с использованием двух основных положений преобразователя (парастернальное и апикальное ультразвуковое окно) (Рисунок 2) и, по крайней мере, трех ультразвуковых модальностей (режим B(правильность), режим M(otion) и режим Допплера (цветной допплер и допплер импульсной волны (PW)) (Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5). Для ознакомления с основами визуализации обратитесь к ранее опубликованным статьям16,18. Очень важно получить четкие изображения для сравнения с более поздними полученными изображениями напряжений.
4. Визуализация стресса с добутамином
ПРИМЕЧАНИЕ: Как только целевая частота сердечных сокращений достигнута, следует получить стандартизированные изображения, если целевая частота сердечных сокращений стабильна. Обычно для этого требуется более одного переключения между PSLAX и PSSAX. Поскольку для переключения между PSLAX и PSSAX требуется всего лишь поворот на 90°, виды можно легко визуализировать.
5. Заключительные шаги
6. Оценка в автономном режиме
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Физиологическое ненапряженное эхокардиографическое изображение, полученное при PSLAX, показано на рисунке 3. При диастоле стенки желудочков выглядят равномерно (рисунок 3А) и утолщаются до определенной степени (
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Стресс-индуцированная оценка сердечной функции широко используется у людей в клинических условиях с использованием нагрузочного тестирования или фармакологического нагрузочного тестирования 6,7. Поскольку эхокардиография мышей сра?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы отмечают следующие источники финансирования: Немецкое научно-исследовательское общество (младший ученый-клиницист UMEA Штефан Сеттельмайер; RA 969/12-1, Тиенуш Рассаф; HE 6317/2-1, Ulrike Hendgen-Cotta), Else-Kroener-Fresenius-Stiftung (2014_A216, Tienush Rassaf).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Activated Charcoal Filter | UNO BV | 180000140 | http://www.unobv.com/Rest%20Gas%20Filters.html |
Aquasonic 100 Ultrasound Transmission Gel | Parker Laboratories | 001-02 | https://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp |
Chemical Hair removal lotion | General Supply | - | |
Cotton Swaps | General Supply | - | |
ddH2O | General Supply | - | |
Dobutamine | Carinopharm | 71685.00.00 | https://www.carinopharm.de/stammsortiment/#103 |
Flowmeter for laboratory animal anesthesia | UNO BV | SF3 | http://www.unobv.com/Flowmeters.html |
Gas Exhaust Unit | UNO BV | - | http://www.unobv.com/Gas%20Exhaust%20Unit.html |
Heating Lamp | Philips | - | |
Induction Box | UNO BV | - | http://www.unobv.com/Induction%20box.html |
Medical Sharps Container | BD | 305626 | https://legacy.bd.com/europe/safety/de/products/sharps/ |
MX400 ultrasound transducer (20-46 Mhz) | VisualSonics | MX400 | https://www.visualsonics.com/product/transducers/mx-series-transducers |
Octenisept disinfectant | Schuelke | 173711 | https://www.schuelke.com/de-de/produkte/octenisept.php |
Omnican F syringe with needle 1ml | B. Braun | 9161502S | https://www.bbraun.de/de/products/b60/omnican-f.html |
Paper Towels | General Supply | - | |
Signacreme Electrode Cream | Parker Laboratories | 017-05 | https://www.parkerlabs.com/Signacreme.asp |
Standard Gauze Pads | BeeSana Meditrade | 4852728 | https://www.meditrade.de/de/wundversorgung/verbandstoffe/beesana-mullkompresse/ |
Thermasonic Gel Warmer | Parker Laboratories | 82-03-20 CE | https://www.parkerlabs.com/thermasonic_apta_sbp.asp |
Transpore Tape | 3M | 1527NP-0 | https://www.3mdeutschland.de/3M/de_DE/unternehmen-de/produkte/~/3M-Transpore-Fixierpflaster/ |
Vaporizer Sigma Delta | UNO BV | - | http://www.unobv.com/Vaporizers.html |
Vevo 3100 high-frequency preclinical ultrasound imaging system | VisualSonics | Vevo3100 | https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 * required software package: Cardiovascular package; B-mode, M-mode, pulsed-wave doppler mode |
Vevo Imaging Station with integrated rail system, heated platform and physiological monitoring unit | VisualSonics | - | https://www.visualsonics.com/product/accessories/imaging-stations |
VevoLab Analysis Software | VisualSonics | Vers. 3.2.5 | https://www.visualsonics.com/product/software/vevo-lab *required software package: Vevo Strain, LV analysis |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены