Souris foetale Cardiovascular Imaging à l’aide d’un système à ultrasons de haute fréquence (30 / 45MHZ)
Summary
Échographie haute fréquence de la souris fœtale s’est améliorée d’imagerie de résolution et peut fournir une caractérisation non invasive précise du développement cardiaque et vices de construction. Le protocole décrit dans les présentes est conçu pour effectuer en temps réel de souris foetales échocardiographie in vivo.
Abstract
Cardiopathies congénitales (cardiopathies congénitales) sont la cause la plus fréquente de morbidité infantile et de mortalité précoce. Dépistage prénatal des mécanismes moléculaires sous-jacents des cardiopathies congénitales est crucial pour inventer de nouvelles stratégies préventives et thérapeutiques. Modèles de souris mutantes sont des outils puissants pour découvrir de nouveaux mécanismes et modificateurs de stress environnemental qui animent le développement cardiaque et leur altération potentielle dans les cardiopathies congénitales. Toutefois, les efforts pour établir la causalité de ces collaborateurs présumés ont été limitées à des études histologiques et moléculaires lors des expérimentations animales sans survie, dans le contrôle des principaux paramètres physiologiques et hémodynamiques qui sont souvent absent. La technologie d’imagerie Live est devenu un outil essentiel pour établir l’étiologie des cardiopathies congénitales. En particulier, l’échographie peut être utilisé avant la naissance sans exposer chirurgicalement les foetus, ce qui permet de maintenir leur physiologie de base tout en surveillant l’impact des stress environnementaux sur les aspects structurels et hémodynamiques de chambre cardiaque développement. Ici, nous utilisons le système d’ultrasons haute fréquence (30/45) pour examiner le système cardiovasculaire chez la souris foetales à E18.5 dans l’utérus à la ligne de base et en réponse à l’exposition prénatale de l’hypoxie. Nous avons démontré la faisabilité du système pour mesurer la taille de chambre cardiaque, la morphologie, la fonction ventriculaire, du rythme cardiaque fœtal et indices de débit de l’artère ombilicale et leurs altérations foetale souris exposées à une hypoxie chronique systémique dans l’utérus en temps réel temps.
Introduction
Malformations congénitales du coeur sont des défauts de structure hétérogènes qui se produisent au début du développement cardiaque. Les progrès techniques actuels de procédures opérationnelles ont conduit à des améliorations significatives dans les taux de survie des nourrissons atteints de cardiopathies congénitales1,2. Cependant, qualité de vie est souvent compromise secondaire à une hospitalisation prolongée et les besoins pour la mise en scène de réparation chirurgicale procédures1,2,3,4,5. Dépistage prénatal des mécanismes moléculaires sous-jacents des cardiopathies congénitales est cruciale afin de planifier les interventions précoces, pour réaliser de nouvelles stratégies de prévention et d’améliorer les résultats permanente6,7.
Bien que plusieurs facteurs génétiques et environnementaux ont été impliqués dans la pathogenèse des cardiopathies congénitales, établissant le lien de causalité demeure un besoin non comblé pour améliorer le diagnostic, thérapeutique et les stratégies de prévention1,8,9 ,10,11,12. En outre, examinant le rôle des facteurs de stress dans l’utérus et modificateurs épigénétiques ouvre des nouveaux sites pour les recherches futures11,12. La dernière décennie a en effet assisté à des progrès rapides dans la prochaine génération technologie de séquençage notamment nucléotide simple (SNP) de polymorphisme microarray, séquençage de l’exome ensemble et études de méthylation de l’échelle du génome, leur utilisation dans l’étude de la génétique les causes des maladies humaines complexes, dont cardiopathies congénitales1,8,9,10,11 ouvrant la voie à identifier de nouvelles mutations et variants génétiques qui n’ont pas encore été testés pour leur pouvoir pathogène chez les modèles animaux appropriés.
Parmi les systèmes de modèle différent de la maladie, la souris est le modèle animal de choix, non seulement pour l’étude des mécanismes des cardiopathies congénitales au cours des premiers cardiogenesis13,14,15,16, mais aussi d’élucider leur impact sur la maturation de la chambre cardiaque et fonction à la fin de gestation dans les facteurs de stress prénatal et périnatal. Exécution en vivo caractérisation phénotypique d’un coeur de souris fœtales mutante, durant les stades précoces et tardifs du développement, est donc important de comprendre le rôle de ces variations génétiques et des facteurs environnementaux sur le développement cardiaque, et le futur potentiel impact sur les processus de maturation particuliers chambre chez la souris.
La détection précoce et un diagnostic précis de malformations cardiaques au cours du développement est essentielle pour interventionnelle planification17,18. Être simple, pratique, portable et reproductibles, l’échographie foetale est en effet devenue la norme technique pour l’évaluation cardiaque dans la clinique d’imagerie. Évaluation de la circulation foetale à l’aide de l’échographie Doppler a été utilisée en pratique clinique non seulement pour la détection des anomalies cardiaques, mais aussi de détecter les anomalies vasculaires, insuffisance placentaire et restriction de croissance intra-utérine et d’évaluer le foetus bien-être en réponse à in utero insultes dont une hypoxémie, maladie maternelle et drogues toxicité17,18. En parallèle à sa valeur dans l’évaluation des maladies et défauts humains, évaluation ultrasonique des souris foetales a gagné utilité croissante en paramètres expérimentaux19,20,21,22, 23. En particulier, l’échographie cardiaque fœtale (échocardiographie) permet séquentiel en vivo la visualisation du cœur en développement. Nombreuses études expérimentales ont utilisé la technologie d’imagerie par ultrasons pour observer le développement foetal cardiovasculaire chez des souris transgéniques foetales. Échographie Doppler a été particulièrement utile pour élucider les paramètres physiopathologiques, tels que les modèles d’écoulement dans la circulation foetale sous problèmes physiologiques ou maladie conditions10,19. Chez les humains et les animaux, anormale sanguine flux ou de l’oxygène dans le fœtus peut résulter de diverses conditions qui peuvent perturber environnement foetal in utero et influer sur l’axe fœtoplacentaire, y compris les anomalies placentaires, hypoxie maternelle, diabète gestationnel et constriction vasculaire induite pharmaceutiquement15,22. Par conséquent, portant fixation de méthodes normalisées permettant d’effectuer des échographies Doppler foetal chez la souris énormément habiliteront les futures études des cardiopathies congénitales en facilitant la surveillance des débits et des indices hémodynamiques clés des circuits cardiovasculaires au cours différents stades de développement cardiaque dans les modèles de souris génétique.
Échographie de haute fréquence est devenue un outil puissant pour mesurer les paramètres physiologiques et de développement du système cardio-vasculaire dans les modèles murins et maladies humaines18. Cette technologie a été encore affinée au cours des dernières années. Autres chercheurs et nous avons démontré la faisabilité de ce système de réalisation d’études ultra-hautes fréquences ultrasons sur les foetus de souris coeur15,19,20,21,22 ,,23. Le système est équipé d’une cartographie des flux Doppler couleur et transducteurs linéaire qui génèrent des images bidimensionnelles et dynamiques à une vitesse haute fréquence (30 à 50 MHz). Ces avantages, par rapport aux systèmes à ultrasons basse fréquence et de la génération précédente de haute fréquence ultrason21,22, fournissent la sensibilité nécessaire et la résolution pour une évaluation approfondie de la fetal circulatoire système, y compris la caractérisation complète des structures du cœur, la fonction de chambre et indices de flux des souris foetales en paramètres expérimentaux. Ici, nous exposons des méthodes permettant d’effectuer une évaluation rapide de la circulation cardio-pulmonaire et circulation fœto-placentaire à jour embryonnaire E18.5 in vivo à l’aide d’un système haute fréquence. Nous avons choisi un transducteur 30/45 MHz qui offre une résolution axiale environ 60 µm et une résolution latérale de 150 µm. Toutefois, un capteur de fréquence plus élevé (40/50 MHz) peut être choisi pour analyser des stades de développement plus tôt en suivant une approche méthodologique similaire. Le M-mode sélectionné permet la visualisation des tissus en mouvement aux niveaux haute résolution temporelle (1 000 images/s). Enfin, nous démontrer la faisabilité de l’échographie haute pour détaillée complète caractérisation phénotypique de l’état hémodynamique cardiovasculaire foetal et la fonction chez les souris au départ et en réponse à un stress prénatal hypoxie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Maladies et malformations cardiovasculaires sont fondamentalement influencées par des facteurs génétiques et environnementaux éléments19. Nous avons déjà démontré un impact significatif de la restriction calorique maternelle, initié durant le second trimestre, les flux circulatoire fœto-placentaire et la fonction cardiaque foetale9.
Hypoxie prénatale est un autre facteur de stress courants au cours du développement fœtal susceptible…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions le noyau de la physiologie animale, division de médecine moléculaire à l’université UCLA pour fournir le support technique et le libre accès à la biomicroscopie (UBM) de Vevo 2100 échographe. Cette étude a été financée par les NIH/Child Health Research Center (5K12HD034610/K12), l’UCLA-HME Discovery Institute et fonds aujourd’hui et demain pour enfants et David Geffen School of Medicine Research Innovation award à M. Touma.
Materials
| Vevo 2100 | VisualSonics, Toronto, Ontario, Canada | N/A | High Freequency Ultrasound Biomicroscopy. The set up is available in animal physiology core facility, division of molecular medicine, UCLA. USA |
| inbred mice (c57/BL6) | Charles River Laboratories | N/A | Inbread wild type mouse strain |
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