Summary
Bu protokol, 7 günlük yenidoğan farelerde sol ventrikül morfolojisinin, fonksiyonunun ve koroner kan akımının ekokardiyografik değerlendirmesini açıklamaktadır.
Abstract
Ekokardiyografi, kardiyovasküler hastalıkların hayvan modellerinde yapısal ve fonksiyonel parametrelerin değerlendirilmesini sağlayan ve klinik öncesi çalışmalarda potansiyel tedavilerin etkisini değerlendirmek için kullanılan non-invaziv bir prosedürdür. Ekokardiyografik çalışmalar genellikle genç yetişkin farelerde (yani 4-6 haftalıkken) yapılır. Erken yenidoğan kardiyovasküler fonksiyonunun değerlendirilmesi genellikle fare yavrularının küçük boyutu ve buna bağlı teknik zorluklar nedeniyle yapılmaz. En önemli zorluklardan biri, yavruların uzuvlarının kısa uzunluğunun, ekokardiyografi platformundaki elektrotlara ulaşmalarını engellemesidir. Vücut ısısı diğer zorluktur, çünkü yavrular sıcaklıktaki değişikliklere karşı çok hassastır. Bu nedenle, araştırmacıların erken patolojik değişiklikleri tespit etmelerine ve zaman içinde kardiyovasküler hastalığın ilerlemesini incelemelerine yardımcı olmak için küçük fare yavrularında ekokardiyografik çalışmalar yapmak için pratik bir rehber oluşturmak önemlidir. Mevcut çalışma, 7 günlükken fare yavrularında ekokardiyografi yapmak için bir protokol tanımlamaktadır. Yenidoğan farelerde kardiyak morfoloji, fonksiyon ve koroner akımın ekokardiyografik karakterizasyonu da tanımlanmıştır.
Introduction
Bu protokolün genel amacı, ekokardiyografi kullanarak 7 günlük yenidoğan fare yavrularında kardiyak morfolojiyi, fonksiyonu ve koroner arter akımını incelemektir. Bu tekniğin geliştirilmesinin ardındaki mantık, kalp hastalığının fare modellerinde koroner akım ve kardiyak fonksiyondaki erken değişiklikleri belirlemektir1. Ekokardiyografinin invaziv olmayan doğası avantajlıdır, çünkü araştırmacıların fizyolojik koşullar altında kardiyovasküler fonksiyonu değerlendirmelerine izin verir ve araştırmacılara kardiyovasküler hastalıkları tedavi etmek için hedefe yönelik tedavilerin incelenmesi için bir tarama aracı sağlar 2,3. Geleneksel olarak, ekokardiyografik çalışmalar genç yetişkin farelerle (4-6 hafta) yapılır; Bununla birlikte, bazı fare modelleri (yani, genetiği değiştirilmiş modeller) zaten bu yaşta patolojik değişiklikler ve kardiyak disfonksiyon sergilemektedir. Bu nedenle, hayvan modellerini kullanan kardiyak araştırmalar, öncelikle kardiyak disfonksiyonu iyileştiren veya tedavi eden terapötik ajanlara odaklanmıştır. Buna karşılık, daha yakın zamanlarda, araştırma çabaları kalp hastalıklarında önleyici tedbirlere ve erken müdahalelere odaklanmak üzere yeniden yönlendirilmiştir4.
Önceki çalışmalar, yenidoğan farelerde miyokard enfarktüsü modellerinde kardiyak fonksiyonu ölçmek için ekokardiyografinin kullanımını tanımlamıştır 5,6; Bununla birlikte, bu çalışmalar koroner akışı ölçemedi ve en önemlisi, büyük olasılıkla elektrot pedlerine ulaşamayan yavruların uzuvlarının küçük boyutu nedeniyle, prosedür sırasında bir elektrokardiyogram (EKG) ve kalp atış hızı (HR) verilerini kaydedemedi. Bu protokolde, elektrot pedlerine ulaşmalarını ve bir EKG devresi oluşturmalarını sağlamak için uzuvlara alüminyum folyo takarak bu sorunun üstesinden geldik. Ayrıca, bu protokol yenidoğan farelerde koroner arter akışını tanımlar ve karakterize eder.
Bu çalışmada yapısal ve fonksiyonel parametreleri ölçmek için parasternal uzun ve kısa eksen görünümlerinde B-modu ve M-modu görüntüler elde edilmiştir 2,3. Morfolojik parametreler arasında sol atriyal boyutlar, sol ventrikül (AG) boyutları, AG duvar kalınlığı, AG kütlesi ve bağıl duvar kalınlığı (RWT) yer aldı. Fonksiyonel parametreler ejeksiyon fraksiyonu (EF), fraksiyonel kısalma (FS), kardiyak debi (CO) ve çevresel lif kısalma hızını (Vcf) içeriyordu. Parasternal kısa eksenli (PSAX) görünümde aort akımını ölçmek ve apikal dört odacıklı görünümde mitral kan akışını ölçmek için pulse wave (PW) Doppler kullanıldı. Apikal dört odacıklı görünüm, mitral kapak anulusunun septal kısmında Doku Doppler'i gerçekleştirmek için de kullanıldı. Sol anterior inen (LAD) koroner arterdeki koroner akım da modifiye parasternal uzun eksenli (PLAX) görünüm kullanılarak incelendi. Koroner akış rezervi (CFR), artmış izofluran konsantrasyonunun neden olduğu bir stres meydan okumasından sonra hesaplandı.
Mevcut protokol, yenidoğan farelerde ekokardiyografik çalışmaların çok erken yaşta yapılabileceğini göstermekte, böylece farklı fare modellerinde kardiyak patolojilerin erken tanınmasına ve LV hemodinamiği ve koroner akım parametrelerinin uzunlamasına takip çalışmalarına olanak sağlamaktadır. Bu teknik, erken postnatal yaşlarda genetik değişikliklerin veya farmakolojik müdahalelerin kardiyak fonksiyondaki rolünü incelemek için kullanılabilir. Dahası, protokol, yaşamın erken dönemlerinde kalp hastalıklarının başlangıcını belirlemek için değerli bir araç sağlar, böylece araştırmacıların farklı fare modellerinde kalp hastalıklarının ilk aşamalarının altında yatan moleküler mekanizmaların kilidini açmalarını sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm deneyler, Chicago'daki Illinois Üniversitesi Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylandı. Deneyler için 7 günlük FVB / N fareleri kullanıldı. Protokol fare hazırlığı, ekokardiyografi görüntü alımı ve görüntüleme sonrası hayvan bakımına ayrılmıştır.
1. Fare hazırlığı
- 7 günlük fareleri üreme kafesinden alın.
NOT: Bu erken yaşta, hayvanın cinsiyetini fizik muayene ile belirlemek zordur. - EKG jelini (bakınız Malzeme Tablosu) ısıtılmış platform elektrot pedlerine yerleştirin. Elektrot aralığını genişletmek ve bantla sabitlemek için elektrot pedlerinin üzerine alüminyum folyo şeritleri (~ 1,5 inç x 0,25 inç) yerleştirin (Şekil 1A). Daha sonra, EKG jelini alüminyum folyo şeritlerin üzerine yerleştirin.
NOT: İşlem sırasında alüminyum folyo şeritlerin altındaki jelin kurumadığından emin olun. Bu meydana gelirse, iletkenliği korumak için daha fazla jel ekleyin. - Bir nitril eldivenden bir parmağınızı kesin ve hem bir taraftaki izofluran/oksijen burun konisini hem de diğer taraftaki fare burnunu örtecek şekilde takın (Şekil 1B).
- Fare yavrusunu izofluran indüksiyon odasına yerleştirin ve% 100 oksijen tarafından tahrik edilen% 2.5 konsantrasyonda izofluran dağıtımına başlayın (Şekil 1C).
- Anestezi uygulanan yavruyu, alüminyum folyo pedlerin üstündeki pençelerle görüntüleme platformunda sırtüstü bir konuma yerleştirin ve bantla sabitleyin. Elektrik devresinin tamamlandığından ve EKG'nin kaydedildiğinden emin olun.
- İzofluran dağıtımını% 100 oksijen tarafından yönlendirilen% 1.5'e düşürün. Kesilen parmağı eldivenden yavrunun burnunun etrafına bantla sabitleyin. Yavrunun pençelerini sıkıştırarak anestezi derinliğini onaylayın.
- Yavrunun üst vücudunun üzerine kalın bir önceden ısıtılmış ultrason jeli tabakası yerleştirin. Ultrason jelini yerinde tutmak için iki gazlı bez rulosu kullanın (Şekil 1D).
- Yavrunun normal vücut sıcaklığını korumak için bir ısıtma lambası kullanın (Şekil 1E).
NOT: Mevcut çalışmada yavrunun küçük boyutu nedeniyle vücut sıcaklığını izlemek için rektal prob kullanılmamıştır.
2. Ekokardiyografik görüntü elde etme ve analizleri
- Yetişkin farelerin ekokardiyografi protokolleri 7,8,9'u izleyerek, B modu için 40 MHz'de ve Doppler için 32 MHz'de (kare hızı 233) doğrusal dizi transdüseri ile donatılmış bir ekokardiyografi cihazı kullanarak transtorasik ekokardiyografi yapın (bkz.
- Ekokardiyografik görüntü elde etme sırasında eko dönüştürücüyü yerleştirirken yavrunun göğüs boşluğuna aşırı baskı uygulamaktan kaçının.
NOT: Yavrunun küçük boyutu nedeniyle, dönüştürücünün ağırlığı, kalp fonksiyonunun değişmesine veya ölüme neden olabilir. - Sol ventrikül çıkış yolunun ve sol atriyumun PLAX görünümünü yakalayın.
- Dönüştürücüyü, indeks işareti yavrunun sağ omzuna doğru olacak şekilde tutucuya yerleştirin.
- Transdüser, jel ile temas edene kadar alçaltın ve sol ventrikül çıkış yolunu B modunda görselleştirin (Şekil 2A).
- Sistol ucundaki sol atriyum (LA) maksimum çapını ölçmek için aort broşürlerinde M-modunu kullanın (Şekil 2B, Tablo 1). Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın.
- Oda boyutlarını, duvar kalınlığını, aort akışını ve pulmoner akışı ölçmek için sol ventrikülün PSAX görünümünü yakalayın.
- PSAX görünümünü elde etmek için dönüştürücüyü PLAX'in saat yönünde ~90° döndürün.
- Probu papiller kasların seviyesine yerleştirin ve sistol ve diyastol sırasında sol ventrikül iç çaplarını (LVID), interventriküler septum kalınlığını (IVS) ve PW'yi ölçmek için M-modunu kullanın (Şekil 3A, Tablo 1). Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın.
- Bir hipertrofi indeksi olan RWT'yi, diyastolik oda boyutlarını aşağıdaki gibi kullanarak hesaplayın 3,10:
(Diyastol ucunda PW + IVS) / (Diyastol ucunda LVID) - Transdüseri kalbin tabanına doğru hareket ettirin ve pulmoner arteri görselleştirmek için renkli Doppler'i kullanın. Pulmoner pik akım hızını, pulmoner akım profillerini, pulmoner ejeksiyon süresini (PET) ve pulmoner hızlanma süresini (PAT)11,12 (Şekil 3B) ölçmek için PW Doppler'e basın. Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın.
- Transdüseri tabana doğru hareket ettirin ve aort akışını görselleştirmek için renkli Doppler kullanın (Şekil 3C). Kan akışını görselleştirmek ve aort ejeksiyon süresini (AET) ölçmek için PW Doppler'i kullanın. Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın.
- LVID uç diyastol (LVIDd), LVID uç sistol (LVID'ler) ve AET kullanarak miyokard performansının bir göstergesi olan Vcf (circ/sn)13,14'ü aşağıdaki gibi hesaplayın (Tablo 1):
(LVIDd - LVID'ler) / (LVIDd x AET)
- Apikal dört odacıklı görünümü yakalayın.
- Platformu Trendelenburg konumuna getirin, sola eğin ve dört odacığı görselleştirmek için probu ayarlayın (Şekil 4A).
- Kan akışını görselleştirmek için renkli Doppler ve mitral akışı kaydetmek için mitral kapak deliğinin ortasındaki mitral kapak broşürlerinin ucunda PW Doppler kullanın. Verileri kaydetmek için Cine Store'a basın.
- Bu görünümde, aşağıdaki parametreleri 2,3,10 hesaplayın (Şekil 4B ve Tablo 1):
- Diyastolün (E) erken fazındaki kan akışının maksimum hızı olan E / A oranını, diyastolün geç fazındaki (A) kan akışının maksimum hızına göre hesaplayın.
- E dalgası yavaşlama süresini (DT) belirleyin, bu da E zirvesinden erken diyastolün sonuna kadar geçen süredir.
- AG izolvumik gevşeme süresini (IVRT) hesaplayın, bu da aort kapağının kapanmasından mitral kapak açılmasına kadar geçen süredir.
- Mitral kapak kapanmasından aort kapağı açılmasına kadar geçen süre olan LV izovolumik kasılma süresini (IVCT) hesaplayın.
- Erken diyastolik dolgudaki (e') ve geç diyastolik dolgudaki (a') pik miyokard gevşeme hızını ve ayrıca pik sistolik miyokard kontraksiyon hızını (s') ölçmek için mitral kapak anulusunun septal tarafında dört odacıklı bir görünümde Doku Doppler'i kullanın (Şekil 4C ve Tablo 1). Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın.
- Sol ön inen koroner arteri incelemek için modifiye edilmiş PLAX görünümünü yakalayın.
- Modifiye edilmiş bir PLAX görünümü15 kullanın, dönüştürücüyü yanal olarak hareket ettirin ve kirişi ön tarafa doğru eğin (Şekil 5A).
- Probu hareket ettirin ve aorttan oluşan sol ana koroner arterin (LCA) kökenini görselleştirmek için renkli Doppler kullanın. LCA'dan çıkan ve sol ventrikül ön duvarı ile sağ ventrikül çıkış yolu arasında çalışan LAD arterini tanımlayın16,17. Bu pozisyonda, LAD akışını ölçmek için PW Doppler uygulayın (Şekil 5B). Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın.
- Aşağıdaki LAD koroner arter akış parametrelerini hesaplayın (Şekil 5C ve Tablo 2): pik koroner akış hızı (CFV), ortalama CFV ve hız-zaman integrali (VTI).
NOT: Tüm bu parametreler %1,5'lik bir bazal izofluran konsantrasyonunda ölçülür (başlangıç). - İzofluran konsantrasyonunu% 2.5'e yükseltin ve maksimum akışı elde etmek için 5 dakika bekleyin (Şekil 5C). Verileri kaydetmek için Cine Store düğmesine basın. CFR'yi, maksimum akıştaki diyastolik pik CFV'nin başlangıç 18,19,20'deki diyastolik pik CFV'ye oranı olarak hesaplayın (Tablo 2):
CFR = diyastolik pik CFV (%2.5) / diyastolik pik CFV (%1.5)
3. Görüntüleme sonrası hayvan izleme ve bakımı
- Ekokardiyografik görüntülemeyi tamamladıktan sonra, yavruyu dikkatlice temizleyin ve yaklaşık 2 dakika boyunca anesteziden kurtulmasına izin verin.
- Yavruyu kafesine geri döndürmeden önce, reddedilmeyi veya yamyamlaşmayı önlemek için yavruyu kafes annesinin yatağıyla bulaştırın.
- İşlemden sonra yaklaşık 30 dakika boyunca annenin davranışını gözlemleyin. Agresif davranış gözlenirse, hayvan prosedürü kurallarına uyarak yavruyu ötenazi yapın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu çalışmada, kardiyak morfolojiyi, fonksiyonu ve koroner arter akışını karakterize etmek için 7 günlük fare yavruları kullanılmıştır. Fare kullanımı dikkatle yapılmalı ve fare platformu, Şekil 1'de açıklandığı gibi yavruların küçük boyutlarına göre uyarlanmalıdır. PLAX görünümünün temsili bir görüntüsü Şekil 2A ve Ek Video 1'de gösterilmiştir. Bu görünümde, sol atriyum (LA) çapını ölçmek için M-modu kullanılmıştır (Şekil 2B). PSAX görünümü (Ek Video 2) sol ventrikül odası boyutlarını (Şekil 3A), pulmoner akımı (Şekil 3B) ve aort akışını (Şekil 3C) ölçmek için kullanıldı. Apikal dört odacıklı görünüm (Ek Video 3 ve Şekil 4A), mitral kapak boyunca kan akış hızlarını (Şekil 4B) ve mitral kapak anulusundaki miyokard gevşeme ve kasılma hızlarını (Şekil 4C) incelemek için kullanıldı.
Modifiye PLAX görünümü, daha önce15,16,21'de açıklandığı gibi LAD koroner arter akım parametrelerini (Şekil 5A, B ve Ek Video 4) incelemek için kullanıldı. Şekil 5C'de, diyastolik pik CFV, ortalama CFV ve VTI'nın temsili sonuçları, maksimum vazodilatasyonu indüklemek için izofluranın% 2.5'e yükseltilmesinden 5 dakika sonra bir dinlenme akış durumunda (% 1.5 izofluran) ve gösterilmiştir. İzofluran artışından 5 dakika sonra bu parametrelerin artmış değerleri (yani, pik CFV, ortalama CFV ve VTI), yenidoğan farelerde hiperemiye beklenen yanıtı doğrulamaktadır18. CFR, %2.5 izofluran tarafından indüklenen maksimal vazodilatasyon sırasında diyastolik pik CFV'nin diyastolik pik CFV'ye oranı olarak %1.5 izofluran konsantrasyonu18 başlangıç çizgisinde hesaplandı. Tüm ölçümlerin ve hesaplamaların art arda 3 döngü boyunca ortalaması alınmıştır ve temsili sonuçlar Tablo 1 ve Tablo 2'de gösterilmiştir.
Resim 1: Ekokardiyografik platform kurulumu ve 7 günlük fare yavrusu hazırlığı . (A) Alüminyum folyo şeritler platform elektrot pedlerine yerleştirilir ve bantla sabitlenir. (B) Eldiven parmağı kesilir ve izofluran/oksijen burun konisine uyacak şekilde uyarlanır. (C) Yavru izofluran indüksiyon odasına yerleştirilir ve izofluran dağıtımı% 2.5 konsantrasyonda başlar. (D) Yavru, pençeleri alüminyum folyo şeritlere temas edecek şekilde sırtüstü pozisyonda yerleştirilir ve bantla sabitlenir. Akustik jeli yerinde tutmak için iki rulo gazlı bez kullanılır. (E) Vücut ısısını korumak için yavrunun yakınına bir ısıtma lambası yerleştirilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Sol ventrikülün parasternal uzun eksenli (PLAX) görünümü . (A) Sol ventrikül odasının (LV), sol atriyumun (LA) ve aortun B-mod görüntüleri. (B) M-modu, LA çapını ölçmek için kullanılır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Sol ventrikülün parasternal kısa eksenli (PSAX) görünümü. (A) Sol ventrikül odasının B-mod görüntüleri. (B) Diyastolde interventriküler septumun M-mod örneği (IVSd), diyastolde sol ventrikül iç çapı (LVIDd) ve diyastolde arka duvar kalınlığı (PWd). (C) Pulmoner pik akım hızının, pulmoner ejeksiyon süresinin (PET) ve pulmoner ivme süresinin (PAT) temsili görüntüleri. (D) Aort ejeksiyon zamanının (AET) temsili görüntüleri. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Apikal dört odacıklı görünüm . (A) Sol ventrikülün (LV), sağ ventrikülün (RV), sol atriyumun (LA) ve sağ atriyumun (RA) B modu görüntüsü. (B) Diyastolün erken fazındaki maksimal kan giriş hızının (E), diyastolün geç fazındaki maksimal kan giriş hızının (A), yavaşlama süresinin (DT), izovolumetrik kasılma süresinin (IVCT) ve izovolumetrik gevşeme süresinin (IVRT) temsili görüntüleri. (C) Erken diyastolik dolgudaki (e'), geç diyastolik dolgudaki (a') ve pik sistolik miyokard hızındaki (s') pik miyokard gevşeme hızının Doku Doppler örnek görüntüleri. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Modifiye parasternal uzun eksenli görünüm. (A) Modifiye parasternal uzun eksenli görünümde platform ve dönüştürücü konumu. (B) Sol ön inen (LAD) koroner arter akımının görselleştirilmesi ve kaydedilmesi. LVOT = sol ventrikül çıkış yolu. (C) Diyastoldeki pik koroner akış hızı (CFV), ortalama CFV ve hız-zaman integrali (VTI), izofluran konsantrasyonunu %2,5'e yükselttikten sonra %1,5 izofluran (başlangıç) ve 5 dakika olarak ölçülür; 7 günlük fareler, N = 7; SD ± ortalama olarak sunulan veriler. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Ekokardiyografik parametreler | WT (n = 7) | |
| Ortalama ± SD | ||
| Morfoloji | LA (mm) | 1.25 ± 0.11 |
| PWd (mm) | 0.40 ± 0.06 | |
| LVIDd (mm) | 1.98 ± 0.34 | |
| AG Kütlesi (g) | 10,92 ± 3,53 | |
| cesaret | 0.39 ± 0.09 | |
| Sistolik Fonksiyon | İK (bpm) | 500,69 ± 40,04 |
| EF(%) | 81,97 ± 10,76 | |
| SV (ml) | 10,16 ± 3,44 | |
| CO (ml/dak) | 5,04 ± 1,53 | |
| s' (cm/s) | 16,16 ± 3,56 | |
| Vcf (sirk/ler) | 10,50 ± 3,12 | |
| Diyastolik Fonksiyon | E/A | 1.25 ± 0.11 |
| E/e' | 45,58 ± 11,44 | |
| DT (ler) | 23,97 ± 2,63 | |
| IVRT (ler) | 16,27 ± 2,11 | |
Tablo 1: 7 günlük fare yavrularında sol ventrikül morfolojisi ve fonksiyonunun ekokardiyografik olarak değerlendirilmesi.
| Koroner Akış Parametreleri | Taban çizgisi | 5 dk | CFR | |
| İzofluran %1.5 | İzofluran %2.5 | 5 dk/taban çizgisi | ||
| Diyastol | Tepe hızı (mm/s) | 516,58 ± 113,04 | 599,43 ± 101,34 | 1.18 ± 0.18 |
| Ortalama hız (mm/s) | 308,50 ± 63,44 | 351,50 ± 53,98 | ||
| VTI (mm) | 25,23 ± 5,86 | 30,65 ± 7,75 | ||
| Şili | Tepe hızı (mm/s) | 121,81 ± 40,52 | 163,13 ± 32,59* | |
| Ortalama hız (mm/s) | 84,82 ± 27,16 | 114,70 ± 21,84* | ||
| VTI (mm) | 5,21 ± 1,84 | 7,76 ± 2,08* | ||
| Kalp atış hızı (bpm) | 536,20 ± 128,90 | 540,80 ± 233,15 | ||
| Solunum hızı (rpm) | 69,60 ± 15,89 | 38,80 ± 24,18 | ||
Tablo 2: 7 günlük fare yavrularında koroner arter akımının ekokardiyografik olarak değerlendirilmesi. Yedi günlük fareler, N = 7; ortalama ± SD olarak sunulan veriler; Verileri analiz etmek için Öğrencinin t-testi kullanıldı; *p < 0,05; CFR = koroner akış rezervi; VTI = hız zaman integrali.
Ek Video 1: Sol ventrikül çıkışının ve sol atriyumun parasternal uzun eksenli görünümü. Bu videoyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Video 2: Sol ventrikül odasının parasternal kısa eksenli görünümü. Bu videoyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Video 3: Apikal dört odacıklı görünüm. Bu videoyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Video 4: Sol ön inen koroner arter akımının modifiye parasternal uzun eksenli görünümü. Bu videoyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Koruyucu hekimlik çağında, kardiyovasküler fonksiyondaki değişikliklerin erken değerlendirilmesi, hastalığın başlangıcını belirlemek ve uygun girişimsel tedavileri tasarlamak için gereklidir. Fareler, kardiyak araştırmalarda klinik öncesi modeller olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır ve ekokardiyografik çalışmalar tipik olarak genç yetişkin farelerle yürütülmektedir. Bununla birlikte, genetik değişikliklerin veya farmakolojik müdahalelerin kalp hastalıklarının erken evrelerindeki rolünü incelemek için, ekokardiyografik görüntülemenin yaşamın erken dönemlerinde başlatılması gerekir. Sorunlu olarak, yenidoğan farelerde ekokardiyografik çalışmalar teknik olarak zordur. Bu çalışmada, 7 günlük kadar genç farelerde ekokardiyografik ölçümler yapmak için bir protokol oluşturduk. Bu, özellikle bir genin silinmesinin veya aşırı ekspresyonunun kardiyovasküler disfonksiyona neden olduğuna inanılan transgenik fare modelleri için önemlidir. Bu hayvan modellerindeki kardiyovasküler anormalliklerin erken tanınması, araştırmacıların hastalığın ilerlemesini önleyen farmakolojik tedaviler tasarlamalarını sağlar.
7 günlük farelerin küçük boyutu nedeniyle, bu protokoldeki bazı teknik hususlar normal vücut sıcaklıklarını korumayı ve ekokardiyografik prosedürün uzunluğunu en aza indirmeyi içeriyordu. Hipotermiyi önlemek için ısıtılmış bir platform, bir ısıtma lambası ve önceden ısıtılmış akustik jel kullanıldı. İdeal olarak, hayvanın sıcaklığı rektal bir prob kullanılarak izlenmelidir; Bununla birlikte, bu çalışmadaki yavruların küçük boyutları göz önüne alındığında, işlem sırasında rektal prob kullanamadık. Dahası, hipertermi de bir endişe kaynağıdır ve yavruların ısıtma lambasına yakın olmasını önlemek için özen gösterilmesi gerekir. Büyük sıcaklık değişimlerini en aza indirmek ve uzun süreli anestezinin fizyolojik etkilerinden kaçınmak için eko prosedürünün süresinin 1 saatten az tutulması gerekir22. Ek olarak, ekokardiyografik probun boyutu yetişkin fareleri görüntülemek için tasarlandığından, odak mesafesini ayarlamak için daha kalın bir akustik jel tabakası kullanılması önerilir. Bu çalışmada kullanılan görüntüleme sisteminin, platform elektrot pedleri tarafından tespit edilen EKG sinyalinden solunum hızını ve kalp atış hızını hesapladığını da belirtmek önemlidir (Tablo 2). EKG pedleri, alüminyum folyo kullanılarak yavrunun uzuvlarına ulaşacak şekilde uzatıldığından, tespit edilen sinyal bozulmuş olabilir. Karşılaşılan bir diğer sorun, prosedürün sonunda, alüminyum folyo şeritlerin altındaki jelin kuruduğunu fark etmemizdi, bu da iletkenliği ve EKG sinyalini etkilemiş olabilir. İdeal olarak, hayvanın büyüklüğüne uyan elektrot pedlerine veya yavrunun uzuvlarına temas eden iğne elektrotlarına sahip bir platform, daha güvenilir bir EKG sinyali23,24 elde etmek için kullanılmalıdır.
Mevcut çalışmanın sınırlamaları, yenidoğan farelerin anestezisi için gereken daha yüksek izofluran konsantrasyonlarını içermektedir. Bu protokol, koroner akış dinamikleri de dahil olmak üzere ekokardiyografik analizler yapmak için% 1.5 izofluran kullandı. İzofluran konsantrasyonu, hiperemi indüklemek ve CFR'yi değerlendirmek için %1.5'ten %2.5'e çıkarıldı. Yetişkin farelerde istirahat koroner akım hızı değerlendirmesi %1 izofluranda yapılır ve hiperemik yanıt %2,5 olarak yapılır18,25,26 olarak yapılır. Bununla birlikte, yenidoğan farelerde,% 1 izofluran, yeterli anestezi seviyesini korumak için yeterli değildir. Bununla birlikte, yenidoğan farelerde izofluran% 1.5'ten% 2.5'e kayma, pik CFV, ortalama CFV ve VTI'yi arttırdı (Şekil 5C ve Tablo 2), böylece izofluran kaynaklı koroner arter vazodilatasyonunu doğruladı. Bu protokolde, LAD koroner akış parametrelerini görselleştirmek ve incelemek için modifiye edilmiş bir PLAX görünümünün kullanıldığını belirtmek de önemlidir15,16,21; Bununla birlikte, LAD modifiye edilmiş bir PSAX 16,19,21 veya modifiye apikal dört odacıklı görünüm16,21 kullanılarak da görselleştirilebilir. Bu çalışmada, modifiye edilmiş PLAX, yenidoğan farelerde LAD koroner akımının ve CFR'nin doğru görüntülenmesi ve değerlendirilmesinde bize daha tutarlı sonuçlar vermiştir.
Bu makalede, yenidoğan farelerde kardiyovasküler fonksiyonların görüntülenmesi ve değerlendirilmesi için pratik bir kılavuz sunulmaktadır. Kardiyak fonksiyon parametrelerinin farelerin suşuna ve yaşına göre değiştiği düşünülmelidir. Bu çalışmada FVB/N fareleri kullanıldı ve bu sonuçlar aynı suş ile gelecekteki çalışmalar için referans değer olarak kullanılabilir (Tablo 1 ve Tablo 2).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Acknowledgments
Yazarlar, bu makaleyi düzenledikleri için MS Chad M. Warren'a (Chicago'daki Illinois Üniversitesi) teşekkür eder. Bu çalışma PCR'ye NIH/NHLBI K01HL155241 ve AHA CDA849387 hibeleri ile desteklenmiştir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Depilating agent | Nair Hair Remover | ||
| Electrode gel | Parker Laboratories | 15-60 | |
| High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| Isoflurane | MedVet | RXISO-250 | |
| Linear array high frequency transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS550D | |
| Mice breeding pair | Charles River Laboratories | FVB/N | Strain Code 207 |
| Ultrasound Gel | Parker Laboratories | 11-08 | |
| Vevo Lab Software | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Verison 5.5.1 |
References
- Le, V. P., Wagenseil, J. E. Echocardiographic Characterization of Postnatal Development in Mice with Reduced Arterial Elasticity. Cardiovascular Engineering and Technology. 3 (4), 424-438 (2012).
- Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal: Cardiovascular Imaging. 17 (12), 1321-1360 (2016).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal: Cardiovascular Imaging. 16 (3), 233-270 (2015).
- Chrysant, S. G. A new paradigm in the treatment of the cardiovascular disease continuum: focus on prevention. Hippokratia. 15 (1), 7-11 (2011).
- Blom, J. N., Lu, X., Arnold, P., Feng, Q. Myocardial infarction in neonatal mice, a model of cardiac regeneration. Journal of Visualized Experiments. (111), e54100 (2016).
- Mahmoud, A. I., Porrello, E. R., Kimura, W., Olson, E. N., Sadek, H. A. Surgical models for cardiac regeneration in neonatal mice. Nature Protocol. 9 (2), 305-311 (2014).
- Chowdhury, S. A. K., et al. Modifications of sarcoplasmic reticulum function prevent progression of sarcomere-linked hypertrophic cardiomyopathy despite a persistent increase in myofilament calcium response. Frontiers in Physiology. 11, 107 (2020).
- Batra, A., et al. Deletion of P21-activated kinase-1 induces age-dependent increased visceral adiposity and cardiac dysfunction in female mice. Molecular and Cellular Biochemistry. 476 (3), 1337-1349 (2021).
- Capote, A. E., et al. B-arrestin-2 signaling is important to preserve cardiac function during aging. Frontiers in Physiology. 12, 1302 (2021).
- Armstrong, W. F., Ryan, T., Feigenbaum, H. Feigenbaum's Echocardiography. 7th ed. , Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. (2010).
- Su, J., et al. Impact of chronic hypoxia on proximal pulmonary artery wave propagation and mechanical properties in rats. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 314 (6), 1264-1278 (2018).
- Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (7), 685-713 (2010).
- Wilson, J. R., Reichek, N. Echocardiographic indices of left ventricular function. A comparison. Chest. 76 (4), 441-447 (1979).
- Stypmann, J., et al. Echocardiographic assessment of global left ventricular function in mice. Lab Animal. 43 (2), 127-137 (2009).
- Wikstrom, J., Gronros, J., Bergstrom, G., Gan, L. M. Functional and morphologic imaging of coronary atherosclerosis in living mice using high-resolution color Doppler echocardiography and ultrasound biomicroscopy. Journal of the American College of Cardiology. 46 (4), 720-727 (2005).
- Douglas, P. S., Fiolkoski, J., Berko, B., Reichek, N. Echocardiographic visualization of coronary artery anatomy in the adult. Journal of the American College of Cardiology. 11 (3), 565-571 (1988).
- Lambertz, H., Lethen, H., Tries, H. P., Kersting, S. Non-invasive assessment of coronary flow reserve - valuable functional information in cardiac workflow. Ultraschall in der Medizin. 25 (1), 25-33 (2004).
- Lenzarini, F., Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Faita, F. Time course of isoflurane-induced vasodilation: A Doppler ultrasound study of the left coronary artery in mice. Ultrasound in Medicine and Biology. 42 (4), 999-1009 (2016).
- Gan, L. M., Wikstrom, J., Bergstrom, G., Wandt, B. Non-invasive imaging of coronary arteries in living mice using high-resolution echocardiography. Scandinavian Cardiovascular Journal. 38 (2), 121-126 (2004).
- Gan, L. M., Wikstrom, J., Fritsche-Danielson, R. Coronary flow reserve from mouse to man--from mechanistic understanding to future interventions. Journal of Cardiovascular Translational Research. 6 (5), 715-728 (2013).
- Krzanowski, M., Bodzon, W., Dimitrow, P. P. Imaging of all three coronary arteries by transthoracic echocardiography. An illustrated guide. Cardiovascular Ultrasound. 1, 16 (2003).
- Constantinides, C., Mean, R., Janssen, B. J. Effects of isoflurane anesthesia on the cardiovascular function of the C57BL/6 mouse. ILAR Journal. 52 (3), 21-31 (2011).
- Ha, T. W., Oh, B., Kang, J. O. Electrocardiogram recordings in anesthetized mice using lead II. Journal of Visualized Experiments. (160), e61583 (2020).
- Chu, V., et al. Method for non-invasively recording electrocardiograms in conscious mice. BMC Physiology. 1, 6 (2001).
- Hartley, C. J., et al. Effects of isoflurane on coronary blood flow velocity in young, old and ApoE(-/-) mice measured by Doppler ultrasound. Ultrasound in Medicine and Biology. 33 (4), 512-521 (2007).
- You, J., Wu, J., Ge, J., Zou, Y. Comparison between adenosine and isoflurane for assessing the coronary flow reserve in mouse models of left ventricular pressure and volume overload. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 303 (10), 1199-1207 (2012).
