마우스의 심장 형태학의 echocardiographic 및 조직학 검사
Summary
Echocardiographic 시험 쥐에서 자주 사용 됩니다. 비싼 고해상도 초음파 장치가이 목적을 위해 개발 되었습니다. 이 프로토콜에서는 심장 형태를 결정 하는 조직학 형태학 분석 함께 저렴 한 echocardiographic 절차를 설명 합니다.
Abstract
유전자 변형된 마우스 모델의 증가 최근 몇 년 동안에서 가능한 되고있다. 또한, 약리 연구에서 쥐의 수는 높다. 이 마우스 모델의 phenotypic 특성에는 심장 기능과 형태학의 검사를 필요합니다. 심장 초음파 및 자기 공명 영상 (MRI)은 심장 기능과 마우스 형태학 특성을 일반적으로 사용 되 접근법입니다. Echocardiographic 및 MRI 장비 전문 사용 작은 설치류에 비싼 하 고 전용된 공간이 필요 합니다. 이 프로토콜 15 MHz 인간의 혈관 프로브 임상 echocardiographic 시스템을 사용 하 여 마우스에 심장 측정을 설명 합니다. 측정은 마 취 성인 쥐에 수행 됩니다. 적어도 3 개의 이미지 시퀀스는 기록 하 고 parasternal 짧은 축 보기에서 M 모드에서 각 동물에 대 한 분석. 나중에, 심장 조직학 검사 수행 및 cardiomyocyte 직경 hematoxylin에 결정 됩니다-오신-또는 밀 세균 agglutinin (WGA)-파라핀 섹션 스테인드. 배 밀도 Pecam-1 immunostaining 후 결정된 morphometrically입니다. 프로토콜 약리 연구에 성공적으로 적용 하 고 다른 유전 동물 모델의 왼쪽된 앞쪽 내림차순 관상 동맥 (영구 결 찰 하 여 실험적인 심근 경색 후에 뿐만 아니라 초기 조건 되었습니다. 젊은이)입니다. 우리의 경험에서는, echocardiographic 조사 마 취 동물에 제한 되 고 적어도 무게 성인 쥐에 가능 25 g.
Introduction
유전자 변형된 마우스 모델의 큰 다양 한 사용할 수 있습니다, 하 고 약리 연구에서 쥐의 수는 높은1,2. 심장 초음파 및 MRI은 심장 기능과 형태학이 마우스 모델3의 phenotypic 특성 일반적으로 사용 되 접근법입니다. 제시 프로토콜의 목적은 심장 기능과 성인 쥐에 형태 분석입니다. 그것은 echocardiographic, 조직학, 결합 및 immunohistochemical 측정. Echocardiographic 시험 쥐4,5,6,7,,89,10,11에서 널리 이용 된다 12. Pachon 외. 11 식별 205 연구 2012과 2015 사이의 순환, 순환 연구, 미국의 저널의 생리-심 혼과 순환 상 생리학, 및 심장 혈관 연구 에 게시 동물에 echocardiographic 검사를 사용합니다.
심장 초음파는 심장 고기 유전자 변형된 쥐5,6,13,,1415,16, 를 식별 하는 데 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22, 또한 만성 과부하 유발 비 대, 심근 허 혈, 및 쥐 (12에서 검토) 심장 근육 병 증 모델에서 심장 기능 분석으로. 향상 된 심장 초음파 장비에 대 한 수는 왼쪽 심 실 (LV) 수축 기 및 diastolic 차원, 조직 도플러 영상, 심근 대비 진단법, 그리고 라스베가스 지역 기능과 관상 예비 의 평가의 표준 측정 12. 이상적으로, echocardiographic 시험 수축 기능, 자율 반사 제어에 마 취의 부정적인 영향을 피하기 위해 의식 쥐에서 수행 해야 하 고 심장 속도11. 그럼에도 불구 하 고,이 방법은 동물; 훈련 요구에 의해 제한 됩니다. 안정적인; 체온 유지에 어려움 운동 유물; 스트레스; 매우 높은 심장 주파수; 그리고 동물의 많은 수는 조사 하는 경우에 특히 실험을 수행 하기 위해 두 개 이상의 조사에 대 한 요구 사항. 흥미롭게도, 최근 연구 보고 훈련 하 고 훈련 되지 않는 동물19에 echocardiographic 매개 변수에서 차이가. 우리는 마 취 쥐에 echocardiographic 측정을 수행합니다. 다른 마 취 프로토콜 아래에 설명 될 것 이다.
비록 표준 해상도 심장 초음파 (> 10 MHz)은 측정 LV 수축 기 및 diastolic 크기와 성인 쥐에 심장 기능에 충분 한, 메서드를 기본 구조 현상의 설명에 제한 됩니다. 따라서, 우리가 결합 조직학을 vivo에서 측정 및 측정, 예를 들어 cardiomyocyte 직경 및 배 밀도를 immunohistological 분석. 동일한 유형의 다른 조직학 및 immunohistological 조사, 확산의 결정, apoptosis, 경색 크기 측정, 섬유 증, 및 특정 마커 식의 검사를 수행할 수 있습니다. 조직 처리 하지만이 프로토콜의 대상이 되지 않습니다. 조직학 분석 비보에 echocardiographic 시험의 기본 구조 변경에 대 한 추가적인 통찰력을 제공합니다. 추가 단계에서 우리는 분자와 울트라 구조 조사와이 측정을 완료할 수 있습니다. 조직학 분석 echocardiographic 시험 완료 뿐만 아니라 또한 불가결 될 때 심장 초음파의 해상도 충분 하지 않습니다. 이것은 유전자 변형된 생쥐 배아 치명적인23,24의 모델의 경우 특히.
Protocol
Representative Results
Discussion
다른 방법은 심장 구조와 쥐, 심장 초음파, 등 대비 강화 된 MRI, 마이크로 CT, PET 스캔 기능을 평가 하기 위해 개발 되었습니다. 비용 효율성과 단순함, 심장 초음파는 마우스11기능 분석에 대 한 가장 널리 사용 되 기술입니다. 마음과 쥐에서 심장 박동, 주파수 변환기의 높은 주파수의 작은 크기 때문에 일반적으로, > 10 MHz 해야 사용할 수 있지만 성공적인 측정 8 또는 9 MHz 변환?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
작품 “미래 위한 투자” LABEX SIGNALIFE 프로그램 (참조 ANR-11-LABX-0028-01) (국립 연구 기관, ANR) 프랑스 정부에 의해 지원 되었다 하 고 공화국을 교부 금에 의해 협회에서 D. W. 부 la Recherche 쉬르 르 암, Fondation 드 프랑스, 고 암 Inserm 계획입니다. D. B.와 A. V. 받은 장학 Fondation 부 라 검색 Médicale에서에서와 니스의 도시에서 각각. 필립스에 의해 제공 되는 echocardiograph와 변환기를 친절 하 게 했다. 우리가 그들의 숙련 된 기술 지원에 대 한 A. Borderie, S. Destree, M. Cutajar Bossert, A. Landouar, A. Martres, A. Biancardini, 및 S. M. 바그너 감사합니다.
Materials
| Wheat germ agglutinin (WGA) conjugated tetramethylrhodamine | Life Technologies, Molecular Probes | W849 | |
| Biotinylated Goat Anti-Rabbit IgG Antibody | Vectorlabs | BA-1000 | |
| Avidin/Biotin Blocking Kit | Vectorlabs | SP-2001 | |
| VECTASTAIN Elite ABC HRP Kit (Peroxidase, Standard) | Vectorlabs | PK-6100 | |
| VECTASHIELD Antifade Mounting Medium with DAPI | Vectorlabs | H-1200 | |
| SIGMAFAST 3,3'-Diaminobenzidine tablets | Sigma | D4168 | |
| Hydrogen peroxide solution | Sigma | H1009 | |
| Anti-Pecam-1 (CD31) antibody | Abcam | ab28364 | |
| Ultrasound transmission gel, Gel Aquasonic 100 | Parker | ||
| Linear ultrasound probe, L15-7io | Philips Healthcare | ||
| Echocardiograph, IE33 xMATRIX | Philips Healthcare | ||
| Microscope, Leica DMi8 | Leica | ||
| Fluorescence Filterset DAPI | Leica | 11525304 | |
| Filterset TxR | Leica | 11525310 | |
| Digital Camera, SPOT RT3 Color Slider | Spot Imaging | ||
| Imaging Software, SPOT 5.2 Advanced and Basic Software | Spot Imaging | ||
| Imaging Computer | Dell | ||
| Fine Scissors | Fine Science Tools | 14028-10 | |
| Large Scissors | Fine Science Tools | 14501-14 | |
| Scalpel blades | Fine Science Tools | 10023-00 | |
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11650-10 | |
| Rodent shaver | Harvard Apparatus | 34-0243 | |
| cassettes for paraffin embedding | Sakura | 4155F | |
| neutral buffered Formalin | Sakura | 8727 | |
| Xylene | Sakura | 8733 | |
| Paraffine TEK III | Sakura | 4511 | |
| automated embedding apparatus, Tissue-Tek VIP | Sakura | 6032 | |
| paraffin-embedding station Tissue-Tek TEC 5 | Sakura | 5229 | |
| microtome blades,Accu-Edge S35 | Sakura | 4685 | |
| microscopy slides, Tissue-Tek | Sakura | 9533 | |
| cover slips, Tissue-Tek | Sakura | 9582 | |
| Mounting medium Tissue-Tek | Sakura | 1408 | |
| slide boxes | Sakura | 3958 | |
| eosine solution | Sakura | 8703 | |
| hematoxyline solution | Sakura | 8711 | |
| microtome, RM2125RT | Leica | 720-1880 (VWR) | |
| water bath, Leica HI1210 | Leica | 720-0113(VWR) | |
| Ethanol | VWR | ACRO444220050 | |
| 15 ml tubes | VWR | 734-0451 | |
| staining glass dish | VWR | MARI4220004 | |
| staining jars | VWR | MARI4200005 | |
| Incubator | Binder | 9010-0012 | |
| DAB and urea hydrogen peroxide tablets, SIGMAFAST 3,3′-Diaminobenzidine tablets | Sigma | D4293 | |
| PBS (10X) | Thermo Fisher Scientific | 70011044 |
References
- Ormandy, E. H., Dale, J., Griffin, G. Genetic engineering of animals: ethical issues, including welfare concerns. Can Vet J. 52 (5), 544-550 (2011).
- Karl, T., Pabst, R., von Hörsten, S. Behavioral phenotyping of mice in pharmacological and toxicological research. Exp Toxicol Pathol. 55 (1), 69-83 (2003).
- Phoon, C. K., Turnbull, D. H. Cardiovascular Imaging in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 6 (1), 15-38 (2016).
- Wagner, N., et al. Peroxisome proliferator-activated receptor beta stimulation induces rapid cardiac growth and angiogenesis via direct activation of calcineurin. Cardiovasc Res. 83 (1), 61-71 (2009).
- Wagner, K. D., Vukolic, A., Baudouy, D., Michiels, J. F., Wagner, N. Inducible Conditional Vascular-Specific Overexpression of Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Beta/Delta Leads to Rapid Cardiac Hypertrophy. PPAR Res. 2016, 7631085 (2016).
- Ghanbarian, H., et al. Dnmt2/Trdmt1 as Mediator of RNA Polymerase II Transcriptional Activity in Cardiac Growth. PLoS One. 11 (6), e0156953 (2016).
- Meguro, T., et al. Cyclosporine attenuates pressure-overload hypertrophy in mice while enhancing susceptibility to decompensation and heart failure. Circ Res. 84 (6), 735-740 (1999).
- de Araújo, C. C., et al. Regular and moderate aerobic training before allergic asthma induction reduces lung inflammation and remodeling. Scand J Med Sci Sports. 26 (11), 1360-1372 (2016).
- Benavides-Vallve, C., et al. New strategies for echocardiographic evaluation of left ventricular function in a mouse model of long-term myocardial infarction. PLoS One. 7 (7), e41691 (2012).
- Colazzo, F., et al. Murine left atrium and left atrial appendage structure and function: echocardiographic and morphologic evaluation. PLoS One. 10 (4), e0125541 (2015).
- Pachon, R. E., Scharf, B. A., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Best anesthetics for assessing left ventricular systolic function by echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 308 (12), H1525-H1529 (2015).
- Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 1, 71-83 (2011).
- Mor-Avi, V., et al. Current and evolving echocardiographic techniques for the quantitative evaluation of cardiac mechanics: ASE/EAE consensus statement on methodology and indications endorsed by the Japanese Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 24 (3), 277-313 (2011).
- Collins, K. A., Korcarz, C. E., Lang, R. M. Use of echocardiography for the phenotypic assessment of genetically altered mice. Physiol Genomics. 13 (3), 227-239 (2003).
- Rottman, J. N., Ni, G., Brown, M. Echocardiographic evaluation of ventricular function in mice. Echocardiography. 24 (1), 83-89 (2007).
- Hart, C. Y., Burnett, J. C., Redfield, M. M. Effects of avertin versus xylazine-ketamine anesthesia on cardiac function in normal mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 281 (5), H1938-H1945 (2001).
- Moran, C. M., Thomson, A. J., Rog-Zielinska, E., Gray, G. A. High-resolution echocardiography in the assessment of cardiac physiology and disease in preclinical models. Exp Physiol. 98 (3), 629-644 (2013).
- Fayssoil, A., Tournoux, F. Analyzing left ventricular function in mice with Doppler echocardiography. Heart Fail Rev. 18 (4), 511-516 (2013).
- Schoensiegel, F., et al. High throughput echocardiography in conscious mice: training and primary screens. Ultraschall Med. 32, S124-S129 (2011).
- Yariswamy, M., et al. Cardiac-restricted Overexpression of TRAF3 Interacting Protein 2 (TRAF3IP2) Results in Spontaneous Development of Myocardial Hypertrophy, Fibrosis, and Dysfunction. J Biol Chem. 291 (37), 19425-19436 (2016).
- Jara, A., et al. Cardiac-Specific Disruption of GH Receptor Alters Glucose Homeostasis While Maintaining Normal Cardiac Performance in Adult Male Mice. Endocrinology. 157 (5), 1929-1941 (2016).
- Kerr, B. A., et al. Stability and function of adult vasculature is sustained by Akt/Jagged1 signalling axis in endothelium. Nat Commun. 7, 10960 (2016).
- Wagner, N., et al. Coronary vessel development requires activation of the TrkB neurotrophin receptor by the Wilms’ tumor transcription factor Wt1. Genes Dev. 19 (21), 2631-2642 (2005).
- Wagner, K. D., et al. The Wilms’ tumour suppressor Wt1 is a major regulator of tumour angiogenesis and progression. Nat Commun. 5, 5852 (2014).
- Yang, X. P., et al. Echocardiographic assessment of cardiac function in conscious and anesthetized mice. Am J Physiol. 277 (5 Pt 2), H1967-H1974 (1999).
- Rottman, J. N., et al. Temporal changes in ventricular function assessed echocardiographically in conscious and anesthetized mice. J Am Soc Echocardiogr. 16 (11), 1150-1157 (2003).
- Quiñones, M. A., et al. Recommendations for quantification of Doppler echocardiography: a report from the Doppler Quantification Task Force of the Nomenclature and Standards Committee of the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 15 (2), 167-184 (2002).
- van Laake, L. W., et al. Monitoring of cell therapy and assessment of cardiac function using magnetic resonance imaging in a mouse model of myocardial infarction. Nat Protoc. 2 (10), 2551-2567 (2007).
- Wagner, K. D., et al. The Wilms’ tumor suppressor Wt1 is expressed in the coronary vasculature after myocardial infarction. FASEB J. 16 (9), 1117-1119 (2002).
- Wagner, K. D., et al. RNA induction and inheritance of epigenetic cardiac hypertrophy in the mouse. Dev Cell. 14 (6), 962-969 (2008).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
- Ruifrok, A. C., Johnston, D. A. Quantification of histochemical staining by color deconvolution. Anal Quant Cytol Histol. 23 (4), 291-299 (2001).
- Lazzeroni, D., Rimoldi, O., Camici, P. G. From Left Ventricular Hypertrophy to Dysfunction and Failure. Circ J. 80 (3), 555-564 (2016).
- Ismail, J. A., et al. Immunohistologic labeling of murine endothelium. Cardiovasc Pathol. 12 (2), 82-90 (2003).
- Benton, R. L., Maddie, M. A., Minnillo, D. R., Hagg, T., Whittemore, S. R. Griffonia simplicifolia isolectin B4 identifies a specific subpopulation of angiogenic blood vessels following contusive spinal cord injury in the adult mouse. J Comp Neurol. 507 (1), 1031-1052 (2008).
- Ayoub, A. E., Salm, A. K. Increased morphological diversity of microglia in the activated hypothalamic supraoptic nucleus. J Neurosci. 23 (21), 7759-7766 (2003).
- Maddox, D. E., Shibata, S., Goldstein, I. J. Stimulated macrophages express a new glycoprotein receptor reactive with Griffonia simplicifolia I-B4 isolectin. Proc Natl Acad Sci U S A. 79 (1), 166-170 (1982).
- dela Paz, N. G., D’Amore, P. A. Arterial versus venous endothelial cells. Cell Tissue Res. 335 (1), 5-16 (2009).
