Approcci ecocardiografici e protocolli per completa caratterizzazione fenotipica di malattia valvolare cardiaca nei topi
Summary
This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.
Abstract
The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in rodents, with detailed descriptions of the appropriate methods for anesthesia, the echocardiographic windows used, the imaging planes and probe orientations for image acquisition, the methods for data analysis, and the limitations of emerging technologies for the evaluation of cardiac and valvular function. Importantly, we also highlight several future areas of research in cardiac and heart valve imaging that may be leveraged to gain insights into the pathogenesis of valve disease in preclinical animal models. We propose that using a systematic approach to evaluating cardiac and heart valve function in mice can result in more robust and reproducible data, as well as facilitate the discovery of previously underappreciated phenotypes in genetically-altered and/or physiologically-stressed mice.
Introduction
L'invecchiamento è associato con aumenti progressivi nella calcificazione cardiovascolare 1. Emodinamicamente significativa stenosi della valvola aortica colpisce il 3% della popolazione di età superiore ai 65 2, e pazienti con anche moderata stenosi della valvola aortica (picco di velocità di 3-4 m / s) hanno una sopravvivenza libera da eventi a 5 anni del meno del 40% 3. Attualmente, non ci sono trattamenti efficaci per rallentare la progressione della calcificazione della valvola aortica, e chirurgica sostituzione della valvola aortica è l'unico trattamento disponibile per Advanced valvola aortica Stenosi 4.
Gli studi volti a ottenere una più profonda comprensione dei meccanismi che contribuiscono alla iniziazione e la progressione della calcificazione della valvola aortica sono un primo passo fondamentale nella transizione verso metodi farmacologici e non chirurgiche per la gestione della valvola aortica Stenosi 5, 6. geneticotopi ly-alterati hanno svolto un ruolo importante nello sviluppo della nostra comprensione dei meccanismi che contribuiscono a una varietà di malattie e sono ormai prossimi alla ribalta degli studi meccanicistici volti a comprendere la biologia di una stenosi della valvola aortica 6, 7, 8. A differenza di altre malattie cardiovascolari come l'aterosclerosi e insufficienza cardiaca, dove i protocolli standard per la valutazione della funzione vascolare e ventricolare sono per la maggior parte ben consolidata, ci sono sfide uniche associate a fenotipizzazione in vivo della funzione valvola cardiaca nei topi. Mentre recensioni più recenti hanno fornito discussioni approfondite per quanto riguarda i vantaggi e gli svantaggi di numerose immagini e le modalità invasive utilizzate per valutare la funzione della valvola nei roditori 9, 10, 11, ad oggi, non siamo a conoscenza di una pubblicazione che fornisce una comprehensive, step-by-step di protocollo per la funzione della valvola cardiaca fenotipizzazione nei topi.
Lo scopo di questo manoscritto è descrivere i metodi ei protocolli di fenotipo funzione della valvola cardiaca nei topi. Tutti i metodi e le procedure sono state approvate dal Comitato Istituzionale cura degli animali e Usa Mayo Clinic. I componenti chiave di questo protocollo sono la profondità dell'anestesia, la valutazione della funzione cardiaca, e la valutazione della funzionalità delle valvole cardiache. Ci auguriamo che questo rapporto non solo servirà a guidare gli investigatori interessati a perseguire la ricerca nel campo delle malattie delle valvole cardiache, ma anche avviare un dialogo nazionale ed internazionale in materia di standardizzazione del protocollo per garantire la riproducibilità dei dati e la validità in questo settore in rapida crescita. È importante sottolineare che, imaging successo utilizzando sistemi a ultrasuoni ad alta risoluzione richiede una conoscenza dei principi di ecografia (e terminologia comunemente utilizzati in ecografia), una comprensione della Princip fondamentaleles di fisiologia cardiaca, e una significativa esperienza con ecografia per consentire una valutazione precisa e in tempi rapidi della funzione cardiaca nei roditori.
Protocol
Representative Results
Discussion
Induzione dell'anestesia
l'induzione e il mantenimento dell'anestesia corretta è fondamentale per la corretta valutazione dei cambiamenti di valvola cardiaca e funzione cardiaca nei topi. Data la rapida induzione di anestesia suscitato dalla isoflurano e il tempo relativamente lungo di wash-out di questo anestetico dopo anestesia profonda, non usiamo una camera di anestesia stand-alone per l'induzione. Invece, come indicato in dettaglio in precedenza, gli anima…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by NIH grants HL111121 (JDM) and TR000954 (JDM).
Materials
| High resolution ultrasound machine | VisualSonics, Fujifilm | Vevo 2100 | |
| Isoflurane diffuser (capable of delivering 1 % to 1.5 % isoflurane mixed with 1 L/min 100% O2 | VisualSonics, Fujifilm | N/A | |
| Transducers for small mice (550D) or larger mice (400) | MicroScan, VisualSonics, Fujifilm | MS 550D, MS 400 | |
| Animal platform | VisualSonics, Fujifilm | 11503 | |
| Advanced physiological monitoring unit | VisualSonics, Fujifilm | N/A | |
| Isoflurane | Terrell | NDC 66794-019-10 | |
| Nose cone and tubing connected to isoflurane diffuser and 100% O2 | Custom Engineered in-house | — | |
| Hair razor | Andis Super AGR+ vet pack clipper | AD65340 | |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories | REF 01-08 | |
| Electrode gel | Parker Laboratories | REF 15-25 | |
| Adhesive tapes | Fisher Laboratories | 1590120B | |
| Paper towels |
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