I livmoderen Måling af Puls i mus ved Noninvasiv M-mode Ekkokardiografi
Summary
Ultra-højfrekvente ultralyd er en kraftfuld levende billedbehandling værktøj til at undersøge hjerteanomalier i små dyr. Dens noninvasiveness tillader opretholde den fysiologiske tilstand af embryoner. Heri viser vi brug af M-mode ultralyd til at måle puls embryoner ved E18.5 i livmoderen.
Abstract
Medfødt hjertesygdom (CHD) er den hyppigste infektiøse dødsårsag ved fødslen. Forekomsten af CHD varierer fra 4 til 50/1, 000 fødsler (sygdomme og skader regionale skøn, World Health Organization, 2004). Kirurgiske indgreb, der ofte kompromittere livskvalitet er forpligtet til at rette hjertefejl, minder os om vigtigheden af at finde årsagerne til CHD. Mutant musemodeller og live imaging-teknologi er vigtige redskaber til at studere ætiologien af denne sygdom. Selv avancerede metoder tillader billeddannelse af unormale hjerter i embryoner er de fysiologiske og hæmodynamiske tilstande af sidstnævnte ofte kompromitteret på grund af kirurgiske og / eller langvarige procedurer. Noninvasiv ultralydsbilleddannelse dog kan anvendes uden kirurgisk udsætte fostre, og dermed bevare deres fysiologi. Heri, bruger vi simpel M-mode ultralyd til at vurdere hjerte satser embryoner ved E18.5 i livmoderen. Afsløringen af unormal hjerterytme satser er faktisk en god indicator af dysfunktion af hjertet, og dermed udgør et første skridt i identifikationen af udviklingsmæssige defekter, der kan føre til hjertesvigt.
Introduction
CHD er den mest almindelige infektiøse dødsårsag ved fødslen 1. Flere operationer er ofte nødvendige for at rette op på de strukturelle mangler i fag, hvis livskvalitet kan forblive kompromitteret 1. Børn med CHD ofte udvikler neurologiske forstyrrelser, selv om de ikke har gennemgået en operation, hvilket indikerer vigtig i livmoderen konsekvenser for udvikling 2,3. Både genetiske og miljømæssige faktorer, såsom udsættelse for vira eller kemikalier (alkohol) under graviditeten, årsag CHD. Studere de genetiske bidragydere er stadig i sin tidlige fase, men vokser hurtigt. At identificere disse bidragydere og forstå deres rolle i hjerte udvikling, fænotypebestemmelse mutant mus med et enkelt og effektivt værktøj vil være yderst gavnligt.
Mus er faktisk en dyremodel for valg for at studere CHD, og de fleste af de humane tilfælde kan gengives i mus 4,5. Derfor har føtal mus cardiac fænotypebestemmelse blive increasingly vigtigt at undersøge ætiologien af menneskelige CHD og kræver passende værktøjer. Selv histologiske undersøgelser af faste prøver er uvurderlig, real-time scanning af levende dyr er afgørende at forstå fysiologi hjertet. Video mikroskopi tilbyder levende billedbehandling. Men det kræver laparotomi at afsløre fostre og dermed at kompromittere deres fysiologiske og hæmodynamisk tilstand. For nylig har ekkokardiografi blevet standard imaging teknik for hjerte-vurderinger i klinikken samt i mus.
Mus føtal ekkokardiografi udføres ved hjælp af standard kliniske ultralyd systemer samt ultra-højfrekvente ultralyd-systemer. Sidstnævnte giver 30 MHz eller højere frekvens transducere, der genererer to-dimensionelle billeder og tillade vurdering af tidlige embryonale stadier. Disse transducere har en forholdsvis dårlig indtrængningsdybde (~ 13 mm), som er imidlertid tilstrækkeligt til at opnå tilstrækkelige billeddiagnostiske fly og bestemme grundlæggende hjerte paparametre, såsom puls, venstre og højre ventrikel indvendig diameter på diastole og systole og septum og vægtykkelse, uden at udføre laparotomi.
I vores undersøgelse har vi brugt en ultra-højfrekvente ultralyd system til at vurdere hjerte satser museembryoer på embryonal dag E18.5. Vi valgte en 30 MHz transducer, der giver et synsfelt på 20 mm x 20 mm, som er ideel betragtning af størrelsen af fostrene, med en brændvidde på 12,7 mm. Dog kan en højere frekvens transducer vælges til at analysere tidligere udviklingsstadier. Den valgte M-tilstand tillader visualisering af væv i bevægelse takket være en høj tidslig opløsning på 1.000 billeder / sek. Den fulde procedure er enkel og bør udføres så hurtigt som muligt for at undgå enhver forstyrrelse af den fysiologiske og hæmodynamiske tilstande af fosteret. Analysen af omkring 8 embryoer kræver ca 1 time.
Protocol
Representative Results
Discussion
M-mode ekkokardiografi er en effektiv og enkel metode til at måle i livmoderen hjerte satser for mus embryoner. Kommercielt tilgængelige transducere giver tilstrækkelig opløsning til at visualisere små bankende hjerter. Således, de tillader en meget præcis pulsmåling, i forhold til andre metoder såsom pulsmåling, og kan erstatte video i høj opløsning mikroskopi. Men de nuværende værktøjer ikke tillade den samtidige analyse af alle embryoner, hvilket indebærer en kedelig procedure at visualisere …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Manon Laprise til træning i ekkokardiografi og Ann Chamberland for at træffe de billeder vist i figur 1 og 2.. Dette arbejde blev støttet af canadiske Institutes of Health Research tilskud MOP 44363 og Canada Chair 950-216.684.
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).
