I utero Måling av puls i Mouse av invasiv M-modus Ekkokardiografi
Summary
Ultra-høy frekvens ultralyd er en kraftig direkte avbildning verktøy for å undersøke hjertefeil i små dyr. Dens noninvasiveness kan opprettholde fysiologisk tilstand av embryoer. Heri, vi viser bruk av M-modus ultralyd for å måle hjertefrekvens for embryoer ved E18.5 in utero.
Abstract
Medfødt hjertesykdom (CHD) er den hyppigste infeksiøs dødsårsaken ved fødselen. Forekomsten av CHD varierer fra 4 til 50/1, 000 fødsler (sykdom og skade regionale anslag, World Health Organization, 2004). Operasjoner som ofte kompromiss livskvalitet er pålagt å korrigere hjertefeil, og minner oss om viktigheten av å finne årsakene til CHD. Mutant musemodeller og levende bildeteknologi har blitt viktige verktøy for å studere etiologi av denne sykdommen. Selv avanserte metoder tillate direkte avbildning av unormale hjerter i embryoer, er de fysiologiske og hemodynamiske tilstander av sistnevnte ofte kompromittert på grunn av kirurgiske og / eller omstendelige prosedyrer. Ikke-invasiv ultralydavbildning, men kan benyttes uten kirurgisk eksponering av embryoene, og derved opprettholde deres fysiologi. Heri, bruker vi enkle M-modus ultralyd for å vurdere hjertefrekvenser av embryoer ved E18.5 in utero. Påvisning av unormal hjerterytme er faktisk en god indikasjontor av dysfunksjon av hjertet og dermed utgjør et første skritt i identifisering av utviklingsmessige defekter som kan føre til hjertesvikt.
Introduction
CHD er den vanligste dødsårsak infeksiøs ved fødsel 1.. Flere operasjoner er ofte nødvendig for å rette opp de strukturelle defekter i fag hvis livskvalitet kan forbli kompromittert en. Barn med CHD ofte utvikle nevrologiske lidelser, selv om de ikke har gjennomgått kirurgi, noe som indikerer viktig in utero konsekvenser for utviklingen 2,3. Både genetiske og miljømessige faktorer, som for eksempel eksponering for virus eller kjemikalier (alkohol) under graviditet, føre CHD. Å studere genetiske bidragsytere er fortsatt på sitt tidlig fase, men vokser raskt. For å identifisere disse bidragsytere og forstå sin rolle i hjerte utvikling, fenotyping muterte musene med et enkelt og kraftig verktøy vil være svært gunstig.
Mus er faktisk en dyremodell for valg å studere CHD, og mesteparten av den menneskelige tilfeller kan gjengis i mus 4,5. Derfor har fosterets mus hjerte phenotyping bli increasingly viktig å undersøke etiologien av menneskelig CHD og krever tilstrekkelig verktøy. Selv histologiske undersøkelser på faste prøver er uvurderlig, er sanntids avbildning av levende dyr avgjørende å forstå fysiologi av hjertet. Video mikros tilbyr live bildebehandling. Men, det krever laparotomi å eksponere embryoer, og dermed svekke deres fysiologiske og hemodynamisk tilstand. Nylig har ekkokardiografi blitt standard avbildningsteknikk for hjerteundersøkelser i klinikken, så vel som hos mus.
Mus fetal ekkokardiografi er utført ved hjelp av standard kliniske ultralydsystemer, samt ultra-høyfrekvente ultralydsystemer. Sistnevnte gir 30 MHz eller høyere frekvens transdusere som genererer to-dimensjonale bilder og tillater vurdering av tidlige embryonale stadier. Disse transdusere har en relativt dårlig inntrengningsdybde (~ 13 mm), som er imidlertid tilstrekkelig til å oppnå tilfredsstillende bildeplan, og å bestemme grunnleggende hjerte paparametere, som hjertefrekvens, venstre og høyre ventrikkel indre diameter på diastole og systole og septum og veggtykkelse, uten å utføre laparotomi.
I vår studie har vi brukt en ultra-høy frekvens ultralyd system for å vurdere hjertefrekvenser av mus embryoer på embryonale dag E18.5. Vi har valgt en 30 MHz transduser som gir et synsfelt på 20 mm x 20 mm, noe som gjør det gitt størrelsen på fostrene, med en brennvidde på 12,7 mm. Imidlertid kan en høyere frekvens transduser være valgt for å analysere tidligere utviklingsstadier. Den valgte M-modus lar visualisering av vev i bevegelse takket være en høy tidsoppløsning på 1000 bilder / sek. Den fullstendige prosedyren er enkel og bør utføres så raskt som mulig for å unngå forstyrrelse av de fysiologiske og hemodynamiske tilstander hos fosteret. Analysen av ca 8 embryoer krever omtrent 1 time.
Protocol
Representative Results
Discussion
M-mode ekkokardiografi er en effektiv og enkel metode for å måle in utero hjertefrekvens for mus embryoer. Kommersielt tilgjengelige transdusere gi tilstrekkelig oppløsning til å visualisere små bankende hjerter. Således, de tillater en meget nøyaktig måling av hjertefrekvensen, i forhold til andre metoder som for eksempel pulsmålinger, og kan erstatte høy oppløsning videomikroskopi. Men gjør dagens verktøy ikke la samtidig analyse av alle befruktede egg, noe som tyder på en langtekkelig prosedyre…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Manon Laprise for opplæring i ekkokardiografi og Ann Chamber for å ta bildene vist i figur 1 og 2. Dette arbeidet ble støttet av kanadiske Institutes of Health Research stipend MOP 44363 og Canada Chair 950-216684.
Materials
| Isoflurane | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | CP0406v2 | 1-chloro-2,2,2-trifluoroethyl difluoromethyl ether |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories Inc. | Aquasonic Clear | |
| Electrode gel | Parker Laboratories Inc. | Spectra 360 | |
| Ophthalmic gel | Novartis | Tear-Gel | |
| Depilatory cream | Church & Dwight Co., Inc. | Nair | |
| Hair clipper | |||
| Gauze/cotton swap | Q-tips | ||
| Permanent marker | |||
| High-Resolution In vivo Ultrasound Imaging System | Visual Sonics | Vevo770 | |
| 30 MHz Transducer | Visual Sonics | RMV707B | |
| Imaging platform and physiology controller unit | Visual Sonics | ||
| Anesthetic System | Cyprane North America Inc. | 312462 | |
| Infrared heating lamp |
References
- Hoffman, J. I., Kaplan, S. The incidence of congenital heart disease. J. Am. Coll. Cardiol. 39, 1890-1900 (2002).
- Miller, S. P., et al. Abnormal brain development in newborns with congenital heart disease. N. Engl. J. Med. 357, 1928-1938 (2007).
- Bruneau, B. G. The developmental genetics of congenital heart disease. Nature. 451, 943-948 (2008).
- Wessels, A., Sedmera, D. Developmental anatomy of the heart: a tale of mice and. 15, 165-176 (2003).
- Yu, Q., et al. ENU induced mutations causing congenital cardiovascular anomalies. Development. 131, 6211-6223 (2004).
- Seidah, N. G., Prat, A. The biology and therapeutic targeting of the proprotein convertases. Nat. Rev. Drug Discov. 11, 367-383 (2012).
- Roebroek, A. J., et al. Failure of ventral closure and axial rotation in embryos lacking the proprotein convertase Furin. Development. 125, 4863-4876 (1998).
- Roebroek, A. J., et al. Limited redundancy of the proprotein convertase furin in mouse liver. J. Biol. Chem. 279, 53442-53450 (2004).
- Kisanuki, Y. Y., et al. Tie2-Cre transgenic mice: a new model for endothelial cell-lineage analysis in vivo. Dev. Biol. 230, 230-242 (2001).
- Kim, W., et al. Loss of endothelial furin leads to cardiac malformation and early postnatal death. Mol. Cell Biol. 32, 3382-3391 (2012).
