Name: 2d and 3d echocardiography in the axolotl (ambystoma mexicanum)
Uploaded: 2018-11-29T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about 2D and 3D Echocardiography in the Axolotl Ambystoma Mexicanum at JoVE.com

Vi skulle vilja erkänna Kasper Hansen, Institutet för Bioscience, Århus universitet för att ge tillgång till och hjälp med den elektroniska micromanipulator för 3D ekokardiografiska förvärv.

De förfaranden som genomförs i detta protokoll var i enlighet med den danska lagstiftningen för skötsel och användning av laboratoriedjur och experimenten godkändes av den danska nationella djur experiment kontrollavdelningen (protokoll nr 2015-15-0201-00615).
1. förberedelser
<ol><li>Förbereda axolotl medium.<ol>
<li>Tillämpa hög kvalitet icke-kemiskt behandlat kranvatten som axolotl medium. Om detta inte är tillgänglig, tillämpa 40% Holtfreters lösning.</li>
		<li>Förbereda ...

<ol>
	<li>Forouzanfar, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+Global+Burden+of+Ischemic+Heart+Disease.">Assessing the Global Burden of Ischemic Heart Disease.</a> Glob. Heart. 7, 331-342 (2012).</li><li>Go, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+Disease+and+Stroke+Statistics--2014+Update:+A+Report+From+the+American+Heart+Association.">Heart Disease and Stroke Statistics--2014 Update: A Report From the American Heart Association.</a> Circulation. 129, e28-e292 (2014).</li><li>Leferovich, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+regeneration+in+adult+MRL+mice.">Heart regeneration in adult MRL mice.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98, 9830-9835 (2001).</li><li>Leferovich, J. M., Heber-Katz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+scarless+heart.">The scarless heart.</a> Semin. Cell Dev. Biol. 13, 327-333 (2002).</li><li>Nakada, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia+induces+heart+regeneration+in+adult+mice.">Hypoxia induces heart regeneration in adult mice.</a> Nature. 541, 222-227 (2017).</li><li>Poss, K. D., Wilson, L. G., Keating, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+regeneration+in+zebrafish.">Heart regeneration in zebrafish.</a> Science. 298, 2188-2190 (2002).</li><li>Chablais, F., Veit, J., Rainer, G., Jazwinska, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+heart+regenerates+after+cryoinjury+induced+myocardial+infarction.">The zebrafish heart regenerates after cryoinjury induced myocardial infarction.</a> BMC Dev. Biol. 11, 21 (2011).</li><li>Gemberling, M., Bailey, T. J., Hyde, D. R., Poss, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+as+a+model+for+complex+tissue+regeneration.">The zebrafish as a model for complex tissue regeneration.</a> Trends. Genet. 29, 611-620 (2013).</li><li>Gonzalez-Rosa, J. M., Martin, V., Peralta, M., Torres, M., Mercader, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extensive+scar+formation+and+regression+during+heart+regeneration+after+cryoinjury+in+zebrafish.">Extensive scar formation and regression during heart regeneration after cryoinjury in zebrafish.</a> Development. 138, 1663-1674 (2011).</li><li>Schnabel, K., Wu, C. C., Kurth, T., Weidinger, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+cryoinjury+induced+necrotic+heart+lesions+in+zebrafish+is+associated+with+epicardial+activation+and+cardiomyocyte+proliferation.">Regeneration of cryoinjury induced necrotic heart lesions in zebrafish is associated with epicardial activation and cardiomyocyte proliferation.</a> PLoS One. 6 (4), e18503 (2011).</li><li>Oberpriller, J. O., Oberpriller, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+the+adult+newt+ventricle+to+injury.">Response of the adult newt ventricle to injury.</a> J. Exp. Zool. 187, 249-260 (1974).</li><li>Witman, N., Murtuza, B., Davis, B., Arner, A., Morrison, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recapitulation+of+developmental+cardiogenesis+governs+the+morphological+and+functional+regeneration+of+adult+newt+hearts+following+injury.">Recapitulation of developmental cardiogenesis governs the morphological and functional regeneration of adult newt hearts following injury.</a> Dev. Biol. 354, 67-76 (2011).</li><li>Gressens, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+introduction+to+the+Mexican+axolotl+(Ambystoma+mexicanum).">An introduction to the Mexican axolotl (Ambystoma mexicanum).</a> Lab Animal. 33, 41-47 (2004).</li><li>Cano-Mart&#237;nez, A., Vargas-Gonz&#225;lez, A., Guarner-Lans, V., Prado-Zayago, E., Le&#243;n-Oleda, M., Nieto-Lima, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+and+structural+regeneration+in+the+axolotl+heart+(Ambystoma+mexicanum)+after+partial+ventricular+amputation.">Functional and structural regeneration in the axolotl heart (Ambystoma mexicanum) after partial ventricular amputation.</a> Arch. Cardiol. Mex. 80, 79-86 (2010).</li><li>McCusker, C., Gardiner, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+axolotl+model+for+regeneration+and+aging+research:+a+mini-review.">The axolotl model for regeneration and aging research: a mini-review.</a> Gerontology. 57, 565-571 (2011).</li><li>Khattak, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+axolotl+(Ambystoma+mexicanum)+husbandry,+breeding,+metamorphosis,+transgenesis+and+tamoxifen-mediated+recombination.">Optimized axolotl (Ambystoma mexicanum) husbandry, breeding, metamorphosis, transgenesis and tamoxifen-mediated recombination.</a> Nat. Protoc. 9, 529-540 (2014).</li><li>Nakamura, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+analysis+of+Baf60c+during+heart+regeneration+in+axolotls+and+neonatal+mice.">Expression analysis of Baf60c during heart regeneration in axolotls and neonatal mice.</a> Develop. Growth Differ. 58, 367-382 (2016).</li><li>Tan, G. X. Y., Jamil, M., Tee, N. G. Z., Zhong, L., Yap, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Reconstruction+of+Chick+Embryo+Vascular+Geometry+Using+Non-Invasive+High-Frequency+Ultrasound+for+Computational+Fluid+Dynamics.">3D Reconstruction of Chick Embryo Vascular Geometry Using Non-Invasive High-Frequency Ultrasound for Computational Fluid Dynamics.</a> Ann. Biomed. Eng. 43, 2780-2793 (2015).</li><li>Ho, S., Tan, G. X. Y., Foo, T. J., Phan-Thien, N., Yap, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ+Dynamics+and+Fluid+Dynamics+of+the+HH25+Chick+Embryonic+Cardiac+Ventricle+as+Revealed+by+a+Novel+4D+High-Frequency+Ultrasound+Imaging+Technique+and+Computational+Flow+Simulations.">Organ Dynamics and Fluid Dynamics of the HH25 Chick Embryonic Cardiac Ventricle as Revealed by a Novel 4D High-Frequency Ultrasound Imaging Technique and Computational Flow Simulations.</a> Ann. Biomed. Eng. , (2017).</li><li>Wasmeier, G. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+transthoracic+echocardiography+in+small+animals+using+clinical+equipment.">Reproducibility of transthoracic echocardiography in small animals using clinical equipment.</a> Coron. Artery. Dis. 18, 283-291 (2007).</li><li>Thygesen, M. M., Rasmussen, M. M., Madsen, J. G., Pedersen, M., Lauridsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Propofol+(2,6-diisopropylphenol)+is+an+applicable+immersion+anesthetic+in+the+axolotl+with+potential+uses+in+hemodynamic+and+neurophysiological+experiments.">Propofol (2,6-diisopropylphenol) is an applicable immersion anesthetic in the axolotl with potential uses in hemodynamic and neurophysiological experiments.</a> Regeneration. 4 (3), (2017).</li></ol>

Ekokardiografi i axolotl och andra icke däggdjur arter ger väsensskilda data än däggdjur ekokardiografi på grund av röda blodkroppar i alla ryggradsdjur utom vuxna däggdjur kärnförsedda. Detta resulterar i en uttalad blod signal och mindre blod-till-vävnad kontrast i axolotl ekokardiografiska bilder jämfört med exempelvis mus eller mänskliga ekokardiografi. Detta kan försvåra bild segmentering på obearbetade bildruta ultraljudsbilder som det kan vara svårt att skilja blod från vävnad. Detta fe...

Ischemisk hjärtsjukdom är en ledande orsak till döden i världen1,2. Även om många överlever en hjärtinfarkt på grund av snabb och finjusteras medicinsk intervention, leda ischemiska incidenter i människor ofta till fibrotiska ärrbildning förknippas med hypertrofi, elektriska fel och en minskad funktionell kapacitet av hjärtat . Denna brist på regenerativ potential av hjärtvävnad delas bland däggdjur och även om kontroversiella påståenden om däggdjur hjärtats förnyelse har rapporterats, har varit begränsad till specifika murina stammar3,4 och hypoxi behandlas möss5. Således är fältet hjärt regenerativ medicin och biologi i allmänhet begränsad till icke däggdjur djurmodeller att studera inneboende hjärtat regenerativ fenomen. Zebrafiskar (Danio rerio) har under det senaste decenniet etablerat sig som den mest väl karakteriserade modellen för inneboende hjärtat regenerering6,7,8,9,10 . På grund av lätt laboratorium underhåll, en kort generationstid och ett brett utbud av molekylära verktyg tillgängliga, är zebrafiskar väl anpassad som modell för genetiska och molekylära mekanismer bakom hjärt utveckling och förnyelse. Men minuten måtten på zebrafiskar hjärtat gör den mindre lämpad för funktionell utvärdering och komplicerade kirurgiska ingrepp och icke-idag fylogenin av zebrafiskar begränsar förnuftiga extrapolering av resultaten i denna art, således motiverar användningen av andra större idag modeller. En av de tidigaste modellerna av vertebrate hjärtat förnyelse var ett caudatus amfibie, östra newt (Notophthalmus viridescens)11, en art som förblir en värdefull modell12.
Under senare år en annan caudatus amfibie, den mexikanska axolotl (A. mexicanum) har kommit in på scenen som en stor (upp till 100 g av kroppen massa) och mycket laboratorium anpassningsbar djurmodell för ett brett spektrum av regenerativ discipliner spanning lem förnyelse, ryggmärgsskada och hjärtats förnyelse13,14,15,16,17. Axolotl är mycket mottagliga för funktionella mått på hjärtat med hög frekvens ekokardiografi och avsaknad av förkalkade strukturer på ventrala sida av hjärtat möjliggör ultraljud avbildning med en mycket lägre nivå av bildartefakter (akustisk skuggning och efterklang i synnerhet) än i andra modell djur med förkalkade bröstbenet och revbenen.
Följande protokoll beskriver flera olika metoder och preparat (figur 1, figur 2) att förvärva reproducerbara ekokardiografiska mätningar på axolotl hjärtat både bedövas (tillämpa tre olika bedövningsmedel: bensokain, MS-222 och propofol) och unanesthetized djur i två (bild 3, bild 4, figur 5, figur 6, figur 7, Kompletterande filer 1-12) och tre (figur 8, bild 9, Kompletterande filer 13-14) rumsliga dimensioner. Det amfibiska hjärtat är trekamrat (två atria och en enda ventrikeln). Förmaken levereras av en stor sinus venosus och ventrikeln tömmer in i conus arteriosus utflöde tarmkanalen (figur 2). Eftersom de flesta betoning är traditionellt placerade den ventrikulära förnyelse och mindre på återvinning av atria6,7,8,9,10,11 , 12 , 14 , 17, detta protokoll fokuserar främst på mätningar av vänsterkammarfunktion.
Amfibie ekokardiografi är inte väl beskrivna i litteraturen, och utvecklingen av 2D metoderna som beskrivs i denna uppsats har drivits av att behöva bästa representerar funktionaliteten i det axolotl hjärtat vid en given tidpunkt och experimentell miljö. Metoderna som beskrivs här är således tillämpliga i hjärtat regenerativ experiment där hjärtfunktion kan kontrolleras upprepade gånger under loppet av en återhämtningsprocess. Dessutom kan metoderna som tillämpas i cardiophysiological experiment på axolotl i allmänhet eller modifierats något för att sträcka sig över andra caudatus eller talamancae amfibie modeller (e.g.,Xenopus). Axolotl finns i flera olika stammar och färgvariationer (t.ex., vildtyp, melanoid, vit, albino, transgena vit med grön fluorescens proteinuttryck), men dessa egenskaper påverkar inte huruvida den axolotl med protokollet beskrivs. Den metod som beskrivs här för att förvärva 3D ekokardiografiska data är en modifierad version av spatiotemporal bild korrelation (STIC) tekniken utvecklats för kliniska ultraljud och den kvadratiska genomsnitt metoden som beskrevs tidigare i utvecklingsländer kyckling att förbättra signalen av blod fläckar i mjukdelar i arter som innehåller kärnförsedda röda blodkroppar18,19. Denna metod möjliggör avancerad modellering av hjärtats kontraktion och beräknade fluiddynamik i axolotl hjärtat.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1230">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Axolotl (Ambystoma mexicanum)</td>
			<td style="width:147px;">Exoterra GmbH</td>
			<td style="width:103px;">N/A</td>
			<td style="width:765px;">All strains (wildtype, melanoid, white, albino, transgenic white with GFP) can be applied for echocardiography</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vevo 2100</td>
			<td style="width:147px;">Fujifilm, Visualsonics</td>
			<td style="width:103px;">Vevo 2100</td>
			<td>High frequency ultrasound system</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MS700</td>
			<td style="width:147px;">Fujifilm, Visualsonics</td>
			<td style="width:103px;">MS700</td>
			<td>50 MHz center frequency, transducer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MS550s</td>
			<td style="width:147px;">Fujifilm, Visualsonics</td>
			<td>MS550s</td>
			<td>40 MHz center frequency, transducer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micromanipulator</td>
			<td style="width:147px;">Zeiss</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Benzocain</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>94-09-7</td>
			<td>ethyl 4-aminobenzoate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MS-222</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>886-86-2</td>
			<td>ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonic acid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Propofol</td>
			<td>B. Braun Medical A/S</td>
			<td style="width:103px;">NA</td>
			<td>2,6-diisopropylphenol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:103px;">&#160;7647-14-5&#160;</td>
			<td>NaCl</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:216px;">Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:103px;">10035-04-8</td>
			<td>CaCl2&#183;2H2O</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:216px;">Magnesium sulfate heptahydrate&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:103px;">&#160;10034-99-8&#160;</td>
			<td>MgSO4&#183;7H2O</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Potassium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:103px;">&#160;7447-40-7</td>
			<td>KCl</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:103px;">&#160;67-64-1&#160;</td>
			<td>Propanone</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Soft cloth</td>
			<td style="width:147px;">N/A</td>
			<td style="width:103px;">N/A</td>
			<td>Any piece of soft cloth measuring appromixately 70 x 55 cm^2 e.g. a dish towel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Styrofoam block</td>
			<td style="width:147px;">N/A</td>
			<td style="width:103px;">N/A</td>
			<td>Any piece of Styrofoam block measuring approximately 33 x 27 x 5 cm^3 e.g. a medium sized Styrofoam cooler lid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Plastic wrap</td>
			<td style="width:147px;">N/A</td>
			<td style="width:103px;">N/A</td>
			<td>Any piece of plastic wrap e.g. food wrap</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tape</td>
			<td style="width:147px;">BSN Medical</td>
			<td style="width:103px;">72359-02</td>
			<td>Leukoplast sleek</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Kimwipes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:103px;">Z188956&#160;</td>
			<td>Kimwipes, disposable wipers&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Excel 2010</td>
			<td style="width:147px;">Microsoft</td>
			<td style="width:103px;">N/A</td>
			<td>Excel 2010 or newer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ImageJ</td>
			<td colspan="2">National Institutes of Health</td>
			<td>ImageJ 1.5e or newer. Rasband, W.S., ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/, 1997-2016.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

2d and 3d echocardiography in the axolotl (ambystoma mexicanum)

Hjärt fel till följd av ischemisk hjärtsjukdom är en stor utmaning och regenerativa behandlingar till hjärtat är i hög efterfrågan. Några modell arter såsom zebrafisk och salamandrar som klarar inneboende hjärtat regenerering håll löftet för framtida regenerativ terapier för mänskliga patienter. Att utvärdera resultatet av cardioregenerative experiment är det absolut nödvändigt att hjärtats funktion kan övervakas. Axolotl salamandern (A. mexicanum) representerar en väletablerad modell art i regenerativ biologi att uppnå storlekar som möjliggör utvärdering av hjärtfunktionen. Syftet med detta protokoll är att fastställa metoder för att mäta reproducibly hjärtfunktion hos den axolotl med ekokardiografi. Tillämpningen av olika bedövningsmedel (bensokain, MS-222 och propofol) demonstreras och förvärvet av tvådimensionella (2D) ekokardiografiska data i både sövda och unanesthetized axolotls beskrivs. 2D ekokardiografi av tredimensionella (3D) hjärtat kan drabbas av vaghet och subjektivitet mätningar, och för att lindra detta fenomen en fast metod, nämligen intra/inter-operator/observatör analys, att mäta och minimera denna bias är visat. Slutligen beskrivs en metod för att förvärva 3D ekokardiografiska data av det pulserande axolotl hjärtat på en mycket hög spatiotemporal upplösning och med uttalad blod-till-vävnad kontrast. Detta protokoll bör sammantaget ger de nödvändiga metoderna för att bedöma hjärtfunktionen och modell anatomi och flow dynamics i den axolotl med ultraljudsundersökningar med program både regenerativ biologi och allmänna fysiologiska experiment.

Intraperikardiell utrymme i axolotl är beroende av storleken på djuret. Mindre djur (2-20 g, 7-15 cm) kommer att ha ett överskott av perikardiell vätska (förekommer mörka i ekokardiografi) kring hjärtat kammare medan i större könsmogna djur (> 20 g, > 15 cm) avdelningar kommer att uppta de flesta av de intrapericardial utrymme. För att ge bästa överblick för representativa resultat av ekokardiografiska vyer av axolotl hjärtat, tillämpades en mindre djur (10 g, 10 cm) för <...

Watch this Scientific Journal Video about 2D and 3D Echocardiography in the Axolotl Ambystoma Mexicanum at JoVE.com

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl Ambystoma Mexicanum

Här presenterar vi ekokardiografi protokoll för tvådimensionell och tredimensionell bild förvärv av det pulserande hjärtat av axolotl salamandern (Ambystoma mexicanum), en modell art i hjärtat regenerering. Dessa metoder möjliggöra längsgående utvärdering av hjärtfunktion vid en spatiotemporal högupplöst.

2D och 3D ekokardiografi i 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 ...

Denna metod kan hjälpa till att besvara viktiga frågor i det regenerativa området, till exempel hur hjärtregenerering fortskrider efter hjärtinfarktskada. Den största fördelen med denna teknik är att det ger hög upplösning, noninvasive, och repeterbar utvärdering av hjärt funktion i axolotl. Dessutom kan denna metod tillämpas även på andra amfibiemodellorganismer, såsom newts och xenopus.Börja med att placera en sövd axolotl supine i en läppformad djurbädd. När mediet blir tillsatt kommer djuret att flyta, så det måste säkras med lösa gummiband. Fyll därefter sängen med medium som innehåller bedövningsmedel så att bröstkorgen är tre till fem millimeter djup.Om bara använda B-läge, färg-Doppler läge, och puls-wave Doppler läge data, då axolotl kan vara alert för denna procedur. I denna situation, placera djuret benägna i en hängmatta, och låt den återhämta sig från stressen i 30 till 60 minuter innan du fortsätter. För vita eller albino djur, har en kall ljuskälla redo att hjälpa placera givaren.För en givare, använd antingen en 40-eller 50-hertz modell beroende på djurets massa. Sedan, förbereda givaren ultraljud gel, och fortsätt med att samla in data. Börja med positionering av ultraljudsgivaren över djurets mittlinje i bröstregionen, och parallellt med sin långa axel.En liten del av ventrikeln, placerad till höger i brösthålan, bör visas i-ram vid ventrikulära diastole. En stor del av båda atria bör också vara synliga, liksom sinus venosus. Dessa strukturer bör kunna identifieras i diastole- eller systolevyn.Därefter översätt givaren en till tre millimeter till höger, för att erhålla den ventrikulära långaxelvyn. I slutändan är den korrekta positionen uppnås när tvärsnittsområdet i slutet-systole ventrikeln är på sin maximala. Korrekta 2D-ultraljudsmätningar är mycket beroende av korrekt positionering av givaren.Öva på givarens placering minutiöst och utför inter-operatoranalys för att minimera subjektivitet. Nu, i B-läge, förvärva minst tre hjärt cykler på minst 50 bilder per sekund. Välj mellan att använda det allmänna bildläge eller kardiologiläget.Därefter översätt givaren längs djurets långa axel tills mitten av ventrikeln är i mitten av skärmen. Rotera sedan givaren 90 grader medsols för att få den midventrikulära kortaxelvyn. Från denna position, utvärdera den cirkulära formen av ventrikeln genom att översätta givaren längs den långa axeln av hjärtat.Sedan, tillbaka givaren till den långa axeln planet, och översätta den tillbaka mot mittlinjen för att få en förmaksflera lång-axel två-kammare vy. Den korrekta positionen uppnås när tvärsnittsområdena i slutet-systole atria är på deras maxima, och de två atria kombinerade anta konturerna av nummer åtta när lutas ca 45 grader åt vänster. Samla sedan in B-modebilder.För att fortsätta, översätta givaren till höger tills utflödeskanalen visas. Den ventrikulära end-systole-vyn är korrekt när utflödets diameter är som störst, och när, under mitten av injektionen, två av de semiluminära ventilerna, vid ingången av utflödet, är synliga. Från denna vy kan mätningar av hastighet och flöde göras med hjälp av Doppler-avbildning.Applicera färg-Doppler-läget för att kartlägga blodflödeshastigheter i utflödestrakten under hjärtinjektion. Därefter tillämpa färg-Doppler bildbehandling och power-Doppler bildbehandling för att visualisera blodflödet i ventrikulärt vy, och göra samma sak i förmaksvyn. Därefter använder färg-Doppler läge riktas på platsen för maximal blodhastighet i utflöde tarmkanalen som löper direkt mot givaren.När utflödet inte är helt vinkelrätt mot givaren, applicera en strålvinkel och vinkelkorrigering för att korrigera bilden med upp till 45 grader. Därefter samla in data om hastighetstid i läget puls-våg Doppler. Under ingen fas av hjärtcykeln bör spiralventilen överlappa sikten på utflödet.Samla in data från minst tre hjärtcykler. Sedan, utan att flytta givaren, förvärva data i B-läge från minst tre hjärt cykler. Nästa, för sövda djur bara, rotera djuret 90 grader så att den högra delen av djuret är vänd uppåt, och flytta givaren till sneda para-gälen uppfattning, bara parallellt och bakre till utskjutande gälar.Denna uppfattning erbjuder en alternativ mätning av blodflödet hastighet i utflödeskanalen. Utflödeskanalen ska vara igång nedåt i ca 45 grader, och atria bör visas under utflödestrakten under injektionen. Slutligen, växla till puls-wave Doppler läge och placera givaren för att visa den maximala blodhastigheten som rinner bort från givaren i utflödeskanalen.Efter behov, använd upp till 45 grader av strålvinkel och vinkelkorrigering för att göra utflödet vinkelrätt mot givaren. Samla sedan in data i puls-wave Doppler-läge och i B-läge från samma position som tidigare. 3D-förvärv tar ett tag, så axolotlen måste sövas.Placera den supine i läppformade djur säng. Säkra den med gummiband, och dränka dess bröst yta i tre till fem millimeter av ultraljud medium som innehåller ett bedövningsmedel. Rörelser under 3D-förvärv är skadliga för efterföljande återuppbyggnad.Om djuret rör sig under 3D ultraljudsförvärv, måste proceduren upprepas från början. Därefter placerar givaren över mittlinjen i regionen bröstkorg, och placera den parallellt med den långa axeln för en sagittal 3D-inspelning, eller ortogonal till den långa axeln för transversal 3D-inspelning. Sedan, översätta givaren för att försäkra att hela hjärtregionen blir täckt i den efterföljande 3D-fångsten.Flytta den i både dimensionen i plan och i dimensionen utanför plan. För avbildningsläget väljer du det allmänna bildläge om djurets puls är mellan 20 och 60 slag per minut. Annars väljer du kardiologiläget.Släck lampan. Nu, i den råa B-lägesbilden, justera 2D-förstärkningen till en nivå där de anatomiska strukturerna knappt känns igen. Detta kommer att öka signal-brusförhållandet i de slutliga rekonstruktionerna.Sedan bestämmer du storleken på Z-steg- eller segmenttjockleken. Nu, översätta givaren ett Z-steg i taget, ta en inspelning som innehåller 1, 000 ramar vid varje Z-steg tills hela hjärtregionen har täckts. En 2D echocardiographic analys av en 10-gram, 10-centimeter axolotl utfördes med hjälp av den beskrivna tekniken.Den långa axelvyn gav en bra utgångspunkt. Mittlinjen planet visade sinus venosus, atria och delar av ventrikel. Visa ventrikulärt planet visade ventrikeln vara sfäriska och mycket trabeculated.I förmaksplanet verkade atrier mer oregelbunden och knappt trabekulerad. Mitten av utflödestrakten är nära centrum av ventrikeln. Mätningar av hjärtcykeln med hjälp av puls-wave Doppler från lång-axeln och från sneda para-gill planet hade vissa bakgrundsljud.Detta buller var överstigbart när mätningar av hastighetstiden integrerade. Färg-Doppler och power-Doppler bildframställning visade flödet mönstret genom hjärtat kamrarna. Synpunkter var möjliga från ventrikeln, från atria, och från utflödestrakten.3D ekokardiografi utfördes också. Denna multiplanar syn på hjärtat har många användningsområden, såsom yta och volym rekonstruktioner, eller segmentering och generering av 3D-modeller. Efter att ha sett den här videon bör du ha en god förståelse för hur man utför 2D och 3D ekokardiografi i axolotl.När mastrar, 2D ultraljud teknik kan göras på mindre än fem minuter per djur, om det utförs på rätt sätt, medan 3D-förvärvet kan ta upp till en timme per djur. Efter detta förfarande, andra metoder som hjärtat extraktion och histologi kan utföras i syfte att besvara ytterligare frågor som rör hjärt struktur och anatomi.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Transthoracic Echocardiography in Mice

Transtorakal ekokardiografi hos möss

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

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

Högfrekvent Högupplöst Ekokardiografi: första beviset på icke-invasiva Upprepad Mät hjärtinfarkt i stam, kontraktilitet och mitralis-insufficiens i ischemi-reperfused Murine hjärta

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

Murina ekokardiografi och ultraljudsundersökningar

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

Murine Fetal Echocardiography

Murin Fetal Echocardiography

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

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

Fetal ekokardiografi och pulserande våg Doppler Ultrasound in en kanin Modell av intrauterin tillväxthämning

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

Contusion Spinal Cord Injury via a Microsurgical Laminectomy in the Regenerative Axolotl

Kontusion ryggmärgsskada via en mikrokirurgisk laminektomi i regenerativ axolotl

The purpose of this study is to establish a standardized and reproducible regenerative blunt spinal cord injury model in the axolotl (Ambystoma ...

A Whole Body Dosimetry Protocol for Peptide-Receptor Radionuclide Therapy (PRRT): 2D Planar Image and Hybrid 2D+3D SPECT/CT Image Methods

A Whole Body Dosimetry Protocol for Peptide-Receptor Radionuclide Therapy PRRT: 2D Planar Image and Hybrid 2D+3D SPECT/CT Image Methods

En hel kropp Dosimetri Protokoll för peptid-receptor radionuklid terapi (PRRT): 2D Planar Bild och Hybrid 2D + 3D SPECT / CT bildmetoder

Peptide-receptor-radionuclide-therapy (PPRT) is a targeted therapy that combines a short-range energy radionuclide with a substrate with high specificity ...

Morphological and Functional Assessment of the Right Ventricle Using 3D Echocardiography

Morfologisk och funktionell bedömning av höger kammare med hjälp av 3D-ekokardiografi

Traditionally, it was believed that the right side of the heart has a minor role in circulation; however, more and more data suggest that right ...

Time-Resolved, Dynamic Computed Tomography Angiography for Characterization of Aortic Endoleaks and Treatment Guidance via 2D-3D Fusion-Imaging

Time-Resolved, Dynamic Computed Tomography Angiography for Characterization of Aortic Endoleaks and Treatment Guidance via 2D-3D Fusion-Imaging

Tidsupplöst, dynamisk datortomografi Angiografi för karakterisering av aorta endoleaks och behandlingsvägledning via 2D-3D Fusion-Imaging

In the United States, more than 80% of all abdominal aortic aneurysms are treated by endovascular aortic aneurysm repair (EVAR). The endovascular approach ...

Hemodynamic Precision in the Neonatal Intensive Care Unit using Targeted Neonatal Echocardiography

Targeted neonatal echocardiography (TnECHO) refers to the use of comprehensive echocardiographic evaluation and physiologic data to obtain accurate, ...