The authors have nothing to disclose.

Il protocollo segue le linee guida del Comitato Cura e uso istituzionale animali dell&#39;Università di Washington. 1. Procedura chirurgica e preparazione per l&#39;imaging <ol><li> Soggetto C57BL / 6 topi per TAC o la chirurgia sham come descritto in precedenza 10. </li><li> Una settimana dopo la TAC o la chirurgia sham, anestetizzare il mouse nella camera di induzione con il 2% isoflurano mescolato con 1 L / min O 2. Verificare il corretto anestesia per mancanza di risposta alla punta o la coda pizzicare. Usare pomata veterinario occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia. Rimuovere i peli del torace applicando crema depilatoria. Disinfettare la pelle del mouse con il 70% di etanolo. </li><li> Fissare il mouse per una piattaforma di gestione degli animali in posizione supina. Per mantenere un livello costante di anestesia, utilizzare un nosecone per fornire 0,5-1% isoflurano mescolato con 1 L / min O 2. </li><li> Applicare il gel degli elettrodi alle zampe del mouse e incollate al pad elettrodi. </li><li> Inserire una sonda rettale per controllare la temperatura del corpo. Mantenere la temperatura corporea a 37 ° C tramite una piastra elettrica o lampada. </li><li> Applicare uno strato di gel ultrasuoni pre-riscaldato al petto mouse, principalmente zona sovrastante cuore. Nota: rimuovere gel per ultrasuoni e asciugare il mouse con garza sterile dopo la procedura di imaging. </li></ol> 2. Nella aortico vista, utilizzare B-mode e Doppler Imaging per valutare trasversale aortica Costrizione <ol><li> Utilizzare l&#39;impostazione B-mode per ottenere la vista arco aortico per visualizzare l&#39;aorta, grandi rami arteriosi, e il sito costrizione. <ol><li> Inclinare il lato sinistro della piattaforma fino, per quanto possibile ruotare il mouse in decubito partita. Tenere il trasduttore a ultrasuoni dal basamento in posizione verticale e posizionarlo sul petto lungo la linea parasternale destra, con la tacca di mira verso il mento del mouse. Nota: Non comprimere il torace del mouse quando si abbassa il trasducer; è necessaria quantità minima di pressione. </li><li> Inclinare il trasduttore fino al livello della scapola e ruotare leggermente in senso orario fino a quando aortico entra in vista. Osservare il sito costrizione aortica trasversale, che si trova tra la ramificazione di innominate dell&#39;arteria (IA) e di sinistra arteria carotide comune (LCCA) (Figura 1). Nota: Non costrizione viene rilevato nel topo sham-operated. </li></ol></li><li> Fare clic sul pulsante &quot;color Doppler&quot; sulla stazione di lavoro per passare alla modalità Doppler colore per monitorare la direzionalità e la velocità del flusso di sangue attraverso il sito costrizione. Acquisire e memorizzare le immagini facendo clic sul pulsante &quot;store cine&quot;. </li><li> Fare clic sul pulsante &quot;PW Doppler&quot; per passare a pulsare modalità onda Doppler, e il volume posto del campione (la casella del cursore tratteggiata) immediatamente distale al sito di costrizione per cercare il getto stenotica con la più alta velocità, quindi fare clic sul pulsante &quot;PW Doppler&quot; per ottenere forme d&#39;onda di fl aorticavelocità di picco ow e misurare (Figura 2). </li><li> Calcola gradiente di pressione attraverso il sito costrizione utilizzando il modificata di Bernoulli equazione: gradiente di pressione = 4 x V max 2. includere solo topi con un gradiente di pressione compresa da 40 a 80 mmHg per ulteriori analisi. </li></ol> 3. Nella parasternale asse lungo View, Usa B-mode e M-mode Imaging per valutare cardiache Dimensioni e della contrattilità <ol><li> Con il mouse giace in posizione supina sulla piattaforma, tenere il trasduttore in modo verticale con la punta tacca alla testa del mouse. Abbassare il trasduttore sul torace parallelo alla linea parasternale sinistra e ruotare di 30 ° in senso antiorario. </li><li> Utilizzare immagini B-mode per ottenere un asse lungo pieno &quot;sagittale&quot; del cuore. Regolare l&#39;angolo del trasduttore e concentrarsi profondità di visualizzare ventricolo sinistro, la parete del setto intraventricolare, e un leggero porzione della parete ventricolare destra. Save le immagini per le misurazioni successive di spessore della parete cardiaca e dimensione della camera. Utilizzando &quot;pacchetto cardiaco&quot;, selezionare i parametri come IVS o LVAW, LVID e LVPW, quindi fare clic sull&#39;immagine per disegnare le linee corrispondenti per ogni parametro per ottenere le misurazioni. </li><li> Osservare schemi di movimento della parete cardiaca e verificare la presenza di eventuali anomalie di movimento, tra cui acinesia, ipocinesia, e asincronia. Nota: Acinesia e ipocinesia denotare perdita totale e parziale di movimento della parete cardiaca, rispettivamente. Asincronia denota irregolare, scoordinato movimento della parete cardiaca. </li><li> Passare M-mode, posto cursore M-mode perpendicolare alle pareti LV a livello del muscolo papillare, e acquisire immagini per la misurazione successiva di dimensioni cardiaci e accorciamento frazionale (Figura 3). </li></ol> 4. Nella parasternale asse corto View, Usa B-mode e M-mode Imaging cardiaco per valutare Morfologia e funzione <ol><li> from la vista parasternale asse lungo, ottenere parasternale asse corto ruotando il trasduttore di 90 ° in senso orario. Regolare il trasduttore che invia un trasversale vista orizzontale &quot;trasversale&quot; del cuore in B-mode, con entrambi i muscoli papillari chiaramente visibili e situati a destra (posizione 2 e 4:00). </li><li> Passare M-mode e posizionare l&#39;asse M-mode a metà del livello del ventricolo sinistro. Acquisire e memorizzare immagini per le misure successive di spessore della parete cardiaca, dimensione della camera, e un accorciamento frazionale (Figura 4). Utilizzando &quot;pacchetto cardiaco&quot;, selezionare i parametri in SAX (asse corto) tra cui IVS o LVAW, LVID, e LVPW, e fare clic sull&#39;immagine per disegnare linee corrispondenti per ogni parametro per ottenere le misurazioni. Nota: Le misurazioni ottenute qui devono correlare strettamente a quelli ottenuti nel lungo vista dell&#39;asse parasternale (Figura 5). </li></ol> 5. Nella vista apicale quattro camere, UsaDoppler Imaging Per valutare sistolica e funzione diastolica <ol><li> Ottenere la vista apicale quattro camere di visualizzare ventricoli destro e sinistro con atri in basso dello schermo. In B-mode, dal asse corto, inclinare l&#39;angolo superiore sinistro della piattaforma di angolo di testa del mouse e orientare il trasduttore verso la spalla destra del mouse. Ciò è essenzialmente di ottenere una vista &quot;coronale&quot; del cuore guardando verso l&#39;apice. </li><li> Visualizzare la valvola mitrale in B-mode, e passare alla modalità colore Doppler, ponendo il volume del campione (casella cursore tratteggiata) alla punta della valvola mitrale. </li><li> Passa alla modalità PW Doppler per valutare schemi di flusso attraverso la valvola mitrale. Allineare la sonda Doppler cursore parallelo alla direzione del flusso sanguigno mitrale. Utilizzare un angolo sonda meno di 20 ° per determinare la velocità di picco (Figura 6). </li><li> Salvare le immagini per le misurazioni successive. Utilizzare &quot;pacchetto cardiaco&quot; e selezionare &quot;flusso MV. &quot;Fare clic su ogni parametro e disegnare linee corrispondenti per ottenere le misure misure disponibili sono:. Velocità e di picco (riempimento iniziale con il rilassamento ventricolare attiva), il picco una velocità (in ritardo di riempimento con la contrazione atriale), mitrale relax isovolumetrico e tempi di contrazione (IVRT e IVCT, rispettivamente), e il tempo di eiezione (ET). </li><li> Calcolare l&#39;indice prestazioni miocardica (MPI) di MPI = (IVCT + IVRT) / ET. </li></ol> Trattamento 6. post-procedurale di Animal <ol><li> Dare analgesia e / o soluzione salina sterile per via intraperitoneale ad animali chirurgiche quando necessario. </li><li> Lasciare che l&#39;animale di recuperare su una piastra elettrica in posizione prona. Non lasciare un animale incustodito fino a quando non ha ripreso conoscenza sufficiente a mantenere decubito sternale. Non restituire un animale che ha subito la procedura per la compagnia di altri animali fino alla completa guarigione. </li></ol>

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This work was supported in part by NIH/NHLBI grants R00HL0908076 and R01HL116507 (to Q.L.).

L&#39;ecocardiografia è stato ampiamente utilizzato per valutare la funzione cardiaca in modelli di roditori di malattie cardiache 2,6. Rispetto alle metodologie invasive o terminali, come la pressione-volume di misura del ciclo 11 e ex vivo di lavoro del cuore 12, l&#39;ecocardiografia fornisce un potente, strumento non invasivo per valutare i cambiamenti strutturali e funzionali cardiache in corso in animali viventi. Per ottenere dati affidabili, è importante mantenere la temperatura corporea e la frequenza cardiaca nel range fisiologico 13 mediante accurata regolando l&#39;apparecchio di riscaldamento e il livello di anestesia. Tutte le immagini devono essere acquisiti e analizzati costantemente secondo le procedure di imaging standardizzate, per facilitare il confronto tra i topi di ceppo o genotipo diverso. TAC è comunemente usato per indurre l&#39;ipertrofia cardiaca e insufficienza cardiaca nei topi 1. la misurazione non invasiva del gradiente di pressione attraverso il sito costrizione da DopplerImaging rappresenta una valutazione affidabile del grado di sovraccarico di pressione nei topi. Il successo TAC in genere produce un gradiente di pressione ≥40 mmHg. Solo i topi sottoposti a simili grado di sovraccarico di pressione dovrebbero essere inclusi per ulteriori analisi, mentre i topi con un gradiente di pressione troppo bassa o troppo alta dovrebbero essere esclusi. Dopo TAC, i topi sono tenuti a sviluppare ipertrofia cardiaca entro 1-2 settimane, e dilatazione cardiaca dopo 4 settimane, a seconda del grado di sovraccarico di pressione e il background genetico dei topi testati. Il rimodellamento cardiaco dinamica e cambiamenti funzionali seguenti TAC possono essere attendibilmente valutati mediante imaging ecocardiografico come descritto sopra. In contrasto con il suo utilizzo frequente negli esseri umani 14, colore / PW Doppler è stato recentemente disponibile in roditori imaging ad ultrasuoni 9 solo. Anche qui abbiamo descritto le applicazioni dell&#39;imaging Doppler nella misurazione gradiente di pressione così come le prestazioni sistolica e diastolica. Misurarezione di mitrale e tricuspide direzionalità del flusso sanguigno e la velocità (ad es., rapporto E / A, IVRT, IVCT, ET, e MPI) fornisce informazioni importanti sulla funzione cardiaca. Così l&#39;imaging ecocardiografico rappresenta uno strumento importante per lo studio della fisiologia cardiaca e fisiopatologia nei piccoli animali. La limitazione di ecografia cardiaca è correlata alla variabilità misurazione e riproducibilità. Per ridurre inter e intra variabilità dell&#39;operatore, è importante standardizzare modo le immagini vengono acquisiti ed analizzati. Le misurazioni devono essere eseguite da più finestre acustiche e modalità (B-mode, M-mode, e PW / color Doppler) e almeno 3 misurazioni separate devono essere mediati per garantire l&#39;accuratezza e l&#39;affidabilità. In aggiunta, ci sono finestre acustiche limitate e le immagini a volte di bassa qualità sono ottenuti in piccoli roditori sottoposti a procedure chirurgiche come TAC, a causa di gonfiore dei tessuti, cicatrici chirurgiche, ed edema polmonare che interferiscono con gli ultrasuonitravi. Per Doppler, a volte è difficile da onde A E separata e ed ottenere una forma d&#39;onda completa del flusso mitrale, a causa di un tasso relativamente alto del cuore in piccoli roditori, soprattutto in topi sottoposti a TAC o MI chirurgico. L&#39;abbassamento della frequenza cardiaca può essere utile per ottenere misurazioni, ma questo influenzerà valori ottenuti mediante Doppler e quindi l&#39;interpretazione dei dati. Con i recenti progressi tecnici, sistemi a ultrasuoni appena rilasciati forniscono immagini ad alta risoluzione e frame rate / di campionamento per assicurare una misurazione quantitativa accurata nei piccoli animali. Le nuove tecnologie ecocardiografia anche migliorare la sensibilità della valutazione ecocardiografica della funzione cardiaca e permettere la diagnosi precoce di patologia cardiaca. Ad esempio, l&#39;imaging ceppo speckle-tracking 15 è stato utilizzato per misurare con precisione la funzione miocardica regionale. Le nuove tecnologie trasduttori attualmente in fase di sviluppo fornirà il potenziale in tempo reale, 3D o 4Dimaging. Contrasto ecocardiografia che è in sviluppo avanzato consentirà di misurazioni volumetriche, valutazioni perfusione tissutale, imaging molecolare di malattie cardiovascolari, e la consegna di agenti terapeutici.

Mouse models of heart disease, such as TAC and myocardial infarction (MI), have been proven to be valuable to study disease mechanisms as well as to develop novel therapeutic strategies3. TAC initially induces compensatory hypertrophy, but prolonged pressure overload leads to cardiac dilatation and heart failure4. The tightness of the aortic constriction directly determines the degree of cardiac hypertrophy and its transition to heart failure. Noninvasive and reliable measurement of pressure gradient across the aortic constriction is essential for the success of these studies. Doppler imaging has been used to assess pressure gradient produced by TAC5, which is a noninvasive alternative for catheter-based pressure measurement.
Echocardiography has been widely used to noninvasively measure cardiac morphology as well as systolic and diastolic function in mice6-8. Two-dimensional B-mode imaging is used to detect abnormal movements or structural changes of the heart. One-dimensional M-mode imaging is used for quantification of cardiac dimensions and contractility. Color and PW Doppler imaging has recently been used on rodent ultrasound, which has broad applications for echocardiography, including measurement of flow directionality and velocity, as well as systolic and diastolic performance9. 
Longitudinal real-time monitoring of cardiac function using echocardiography in B-mode, M-mode, color and PW Doppler mode provides comprehensive assessment of cardiac structure and function in mice under physiological and pathological conditions. Here we provide a detailed description of the use of echocardiographic imaging to monitor dynamic cardiac morphological and functional changes in mice following TAC or sham surgery.

<table><tbody><tr><td>Anesthesia equipment</td><td>Harvard Apparatus, 84 October Hill Road&lt;br/&gt; Holliston, MA</td><td>723015</td><td></td></tr><tr><td>Vevo 2100 Imaging System</td><td>VisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, Canada</td><td>Vevo 2100</td><td></td></tr><tr><td>Aquasonic ultrasound gel</td><td>Parker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ&amp;nbsp;</td><td>03-50</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Piramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle&lt;br/&gt; Bethlehem, PA&amp;nbsp;</td><td>NDC 66794-017-25</td><td></td></tr><tr><td>F/air anesthesia gas filter unit</td><td>A.M. Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY&amp;nbsp;</td><td>80120</td><td></td></tr></tbody></table>

assessment of cardiac morphological and functional changes in mouse model of transverse aortic constriction by echocardiographic imaging

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable noninvasive method is essential to assess real-time cardiac morphological and functional changes in animal models of heart disease. Transthoracic echocardiography represents an important tool for noninvasive assessment of cardiac structure and function2. Here we used a high-resolution ultrasound imaging system to monitor myocardial remodeling and heart failure progression over time in a mouse model of TAC. B-mode, M-mode, and Doppler imaging were used to precisely assess cardiac hypertrophy, ventricular dilatation, and functional deterioration in mice following TAC. Color and pulse wave (PW) Doppler imaging was used to noninvasively measure pressure gradient across the aortic constriction created by TAC and to assess transmitral blood flow in mice. Thus transthoracic echocardiographic imaging provides comprehensive noninvasive measurements of cardiac dimensions and function in mouse models of heart disease.

La figura 1 mostra le immagini B-mode della vista aortico del cuore del mouse sottoposti a sham (Figura 1A) o la chirurgia TAC (Figura 1B). L&#39;arco aortico, arteria anonima, ha lasciato l&#39;arteria carotide comune, e l&#39;arteria succlavia sinistra sono mostrati. Si noti che costrizione aortica è chiaramente visibile nel TAC, ma non sham cuore. Immagini Color Doppler da vista aortica sono mostrati nella Figura 2A. Le forme d&#39;onda di flusso aortico attraverso il sito costrizione stati catturati da PW Doppler (Figura 2B). Successful TAC porterà ad una velocità di flusso notevolmente aumentato a valle del sito di costrizione (tipicamente ~ 4 m / sec in topi TAC). Gradiente di pressione attraverso la costrizione è stato calcolato sulla base di velocità del flusso di picco, secondo l&#39;equazione della modificata di Bernoulli (Figura 2C). Figura 3 </strong&gt; mostra B- e M-mode immagini della vista lunga asse parasternale di sham (Figura 3A) o TAC cardiaca (Figura 3B). Il pannello superiore mostra le immagini B-mode del ventricolo sinistro, il setto interventricolare, ed una porzione del ventricolo destro da topi simulate o TAC. Il pannello inferiore mostra i tracciati M-mode di diversi cicli cardiaci da topi sham o TAC. Le misurazioni di dimensioni cardiache sono indicate, tra cui lo spessore del ventricolo sinistro parete anteriore (LVAW), diametro interno del ventricolo sinistro (LVID), del ventricolo sinistro spessore della parete posteriore (LVPW) in diastole e la sistole. Nota significativamente aumentato spessore della parete nel cuore del mouse sottoposto a TAC rispetto alla chirurgia farsa. Figura 4 mostra le immagini del parasternale asse corto di finzione (Figura 4A) o TAC cardiaca (Figura 4B). La parte superiore di ciascun pannello mostra l&#39;asse M-mode (dottlinea ed) posto al centro del ventricolo sinistro. La parte inferiore di ciascun pannello è il modo M tracciare linee indicano le dimensioni cardiache come descritto sopra. Come un marker di ipertrofia ventricolare e lo spessore della parete del setto può essere determinato con precisione. I topi sottoposti a TAC hanno mostrato un aumento dello spessore della parete come valutato dal LVAWd e LVPWd, dilatazione ventricolare valutata mediante LVISd e LVISs, diminuita contrattilità come valutato dal LVFS e FEVS, ed ha aumentato la massa LV (Figura 5). La figura 6 mostra B-mode apicale quattro camere (Figura 6A, B) e PW Doppler immagini di modelli di flusso transmitralico (Figura 6C, D). Le misurazioni sono mostrati di picco E e A velocità, IVCT, IVRT, e ET. Il rapporto E / A e MPI sono calcolate (Figura 6E - I). Un cuore sano del mouse ha un rapporto E / A ≥1 e un valore ≤0.5 MPI. In condizioni patologiche con diametroStolic o disfunzione cardiaca sistolica, come in topi sottoposti a TAC, un ridotto rapporto E / A e / o un aumento del valore di MPI sono tipicamente osservati. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54101/54101fig1.jpg" /> Figura 1. B-mode immagine della aortico Vista del Cuore mouse Sottoposto a Sham Chirurgia (A) o TAC (B). Le principali rami aortici tra cui innominate arteria (IA), ha lasciato comune carotide (LCCA), e l&#39;arteria succlavia sinistra (LSA) sono mostrati. Si noti che costrizione aortica trasversale (indicata dalla freccia bianca) possono essere visualizzati in TAC, ma non sham cuore. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54101/54101fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54101/54101fig2.jpg" /> Figura 2. Colore / PW Doppler Imaging del Transverse Aorta sangue Fow dal aortico View. Colore (A) e PW (B) le immagini Doppler da sham e TAC cuori sono mostrati. Peak velocità aortica ottenuti dalle immagini PW Doppler viene utilizzato per calcolare gradiente di pressione secondo l&#39;equazione di Bernoulli modificata (C). Questi dati confermano un intervento chirurgico di successo TAC con il gradiente di pressione di ~ 70 mmHg. * P &lt;0,05 vs. Sham. I dati sono espressi come media ± sem n = 15 per Sham e n = 13 per TAC. Test t stata utilizzata per determinare la significatività statistica. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54101/54101fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54101/54101fig3.jpg" /> Figura 3. parasternale asse lungo (plax) Veduta del Cuore mouse sottoposto a Sham Chirurgia (A) o TAC (B). </strong&gt; Immagini M-mode indicano il posizionamento del volume del campione (linea tratteggiata gialla nel pannello superiore) e la misurazione delle dimensioni cardiache in diastole e la sistole (linee blu nel pannello inferiore). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54101/54101fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura .</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54101/54101fig4.jpg" /> Figura 4. parasternale asse corto (PSAX) Vista Cuore mouse sottoposto a Sham Surgery (A) o TAC (B). Immagini di modo M indicano la posizione del volume del campione (linea tratteggiata gialla nel pannello superiore) e la misurazione delle cardiaco dimensioni in diastole e la sistole (linee blu nel pannello inferiore). Gli asterischi indicano muscoli papillari. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54101/54101fig4large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Figura 5. Valutazione della ecocardiografica cardiaca morfologica e cambiamenti funzionali seguito TAC. Immagini M-mode in asse corto è stato eseguito come in Figura 4. (A) LVAWd, sinistra spessore della parete ventricolare anteriore in diastole. (B) LVPWd, sinistra ventricolare spessore della parete posteriore in diastole. (C) LVIDd, ha lasciato diametro interno del ventricolo in diastole. (D), LVIDs sinistra diametro interno del ventricolo in sistole. (E) LVFS, del ventricolo sinistro accorciamento frazionale. LVFS (%) = (LVIDd-LVIDs) / LVIDd x100%. (F) FEVS, frazione di eiezione ventricolare sinistra. FEVS (%) = (LVEDV-LVESV) / ​​LVEDV x100%. LVEDV e LVESV denotano volume telediastolico e telesistolico del ventricolo sinistro, rispettivamente. volume di LV e frazione di eiezione sono appunto valutati da Simpso<html> Il metodo di n. volume di LV è stimata da raccordo numerosi dischi nel ventricolo: Volume Simpson = [zona (1) + zona (2) + ... + zona (n)] x lunghezza. zona Simpson e la lunghezza sono ottenuti tracciando il confine endocardico del ventricolo sinistro in asse lungo e asse corto. (G) LV (ventricolo sinistro) di massa. LV di massa (mg) = 1.05 x [(+ LVIDd LVPWd + IVSD) 3 - (LVIDd) 3]. Il fattore 1,05 rappresenta la densità specifica del miocardio. (H) &#160; HR, la frequenza cardiaca. * P &lt;0,05 vs. Sham. Il numero di topi analizzati è mostrato nelle barre di ciascun pannello. I dati sono espressi come media ± t-test di Student sem stata utilizzata per determinare la significatività statistica. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54101/54101fig5large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> p_upload / 54101 / 54101fig6.jpg &quot;/&gt; Figura 6. Valutazione della transmitralico flusso sanguigno dal Doppler Imaging. (A e B) B-mode apicale quattro camere di sham (A) o TAC cardiaca (B). LV, ventricolo sinistro; RV, ventricolo destro; MV, valvola mitrale; TV, valvola tricuspide; LA, a sinistra dell&#39;atrio; RA, atrio destro. &#160; (C e D) PW Doppler forma d&#39;onda del flusso sanguigno trans-mitrale in sham (C) o TAC (D) cuore. le misurazioni rilevanti sono mostrati. (E) E / A, picco E e un rapporto di velocità. (F) IVCT, tempo di contrazione isovolumic. (G) IVRT, tempo di rilassamento isovolumetrico. (H) ET, il tempo di espulsione. (I) MPI, indice di performance miocardica. * P &lt;0,05 vs. Sham. Il numero di topi analizzati è mostrato nelle barre di ciascun pannello. I dati sono espressi come media77; t-test di Student sem stata utilizzata per determinare la significatività statistica. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54101/54101fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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Assessment of Cardiac Morphological and Functional Changes in Mouse Model of Transverse Aortic Constriction by Echocardiographic Imaging

L&#39;obiettivo di questo protocollo è quello di valutare in modo non invasivo i cambiamenti strutturali e funzionali cardiaci in un modello murino della malattia di cuore creato da trasversali costrizione aortica, con B e M-mode ecocardiografia e colore / impulsi di imaging onda Doppler.

Valutazione del Cardiac morfologiche e funzionali Variazioni modello murino di trasversale aortica costrizione da parte ecocardiografica Imaging

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

18.1K Views.  University of Washington.  L'obiettivo di questo protocollo è quello di valutare in modo non invasivo i cambiamenti strutturali e funzionali cardiaci in un modello murino della malattia di cuore creato da trasversali costrizione aortica, con B e M-mode ecocardiografia e colore / impulsi di imaging onda Doppler. 

Video: Assessment of Cardiac Morphological and Functional Changes in Mouse Model of Transverse Aortic Constriction by Echocardiographic Imaging

Transthoracic Echocardiography in Mice

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene expression. Transgenic and gene targeting methods can be used to generate mice with altered cardiac size and function,1-3 and as a result, in vivo techniques are needed to evaluate their cardiac phenotype. Transthoracic echocardiography, pulse wave Doppler (PWD), and tissue Doppler imaging (TDI) can be used to provide dimensional measurements of the mouse heart and to quantify the degree of cardiac systolic and diastolic performance. Two-dimensional imaging is used to detect abnormal anatomy or movements of the left ventricle, whereas M-mode echo is used for quantification of cardiac dimensions and contractility.4,5 In addition, PWD is used to quantify localized velocity of turbulent flow,6 whereas TDI is used to measure the velocity of myocardial motion.7 Thus, transthoracic echocardiography offers a comprehensive method for the noninvasive evaluation of cardiac function in mice.

Transthoracic echocardiography offers a noninvasive method for the evaluation of cardiac function in mice. A combination of ultrasound and Doppler imaging modalities can be used to obtain dimensional measurements of the heart and intracardiac blood flow, which together provide an assessment of cardiac systolic and diastolic performance.

L&#39;ecocardiografia transtoracica in topi

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene ...

Ricerca

Medicina

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1 Echocardiography provides a powerful, non-invasive tool to serially assess cardiac morphometry and function in a living animal.2 However, using this technique on mice poses unique challenges owing to the small size and rapid heart rate of these animals.3 Until recently, few ultrasound systems were capable of performing quality echocardiography on mice, and those generally lacked the image resolution and frame rate necessary to obtain truly quantitative measurements. Newly released systems such as the VisualSonics Vevo2100 provide new tools for researchers to carefully and non-invasively investigate cardiac function in mice. This system generates high resolution images and provides analysis capabilities similar to those used with human patients. Although color Doppler has been available for over 30 years in humans, this valuable technology has only recently been possible in rodent ultrasound.4,5 Color Doppler has broad applications for echocardiography, including the ability to quickly assess flow directionality in vessels and through valves, and to rapidly identify valve regurgitation. Strain analysis is a critical advance that is utilized to quantitatively measure regional myocardial function.6 This technique has the potential to detect changes in pathology, or resolution of pathology, earlier than conventional techniques. Coupled with the addition of three-dimensional image reconstruction, volumetric assessment of whole-organs is possible, including visualization and assessment of cardiac and vascular structures. Murine-compatible contrast imaging can also allow for volumetric measurements and tissue perfusion assessment.

This video demonstrates use of a rail-mounted high-frequency ultrasound probe to perform echocardiography on an anesthetized mouse. The methods describe both conventional two-dimensional and M-mode measurements of cardiac function in addition to newer, more powerful tools such as color Doppler, strain analysis, as well as general and targeted contrast imaging.

L&#39;ecocardiografia murini e imaging a ultrasuoni

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1  ...

Ultrasonic Assessment of Myocardial Microstructure

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and function. Ultrasonic assessments of cardiac tissue can include analyses of backscatter signal intensity within a given region of interest. Previously established techniques have relied predominantly on the integrated or mean value of backscatter signal intensities, which may be susceptible to variability from aliased data from low frame rates and time delays for algorithms based on cyclic variation. Herein, we describe an ultrasound-based imaging algorithm that extends from previous methods, can be applied to a single image frame&#160;and accounts for the full distribution of signal intensity values derived from a given myocardial sample. When applied to representative mouse and human imaging data, the algorithm distinguishes between subjects with and without exposure to chronic afterload resistance. The algorithm offers an enhanced surrogate measure of myocardial microstructure and can be performed using open-access image analysis software.

Echocardiography is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and function. We describe an ultrasound-based imaging algorithm that offers an enhanced surrogate measure of myocardial microstructure and can be performed using open-access image analysis software.

Valutazione ad ultrasuoni della microstruttura miocardica

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and ...

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

Valutazione del ventricolo destro Struttura e funzione in modello murino di polmonare Arteria Costrizione da ecocardiografia transtoracica

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Transverse Aortic Constriction in Mice

Transverse aortic constriction (TAC) in the mouse is a commonly used experimental model for pressure overload-induced cardiac hypertrophy and heart failure.1 TAC initially leads to compensated hypertrophy of the heart, which often is associated with a temporary enhancement of cardiac contractility. Over time, however, the response to the chronic hemodynamic overload becomes maladaptive, resulting in cardiac dilatation and heart failure.2 The murine TAC model was first validated by Rockman et al.1, and has since been extensively used as a valuable tool to mimic human cardiovascular diseases and elucidate fundamental signaling processes involved in the cardiac hypertrophic response and heart failure development. When compared to other experimental models of heart failure, such as complete occlusion of the left anterior descending (LAD) coronary artery, TAC provides a more reproducible model of cardiac hypertrophy and a more gradual time course in the development of heart failure. Here, we describe a step-by-step procedure to perform surgical TAC in mice. To determine the level of pressure overload produced by the aortic ligation, a high frequency Doppler probe is used to measure the ratio between blood flow velocities in the right and left carotid arteries.3, 4 With surgical survival rates of 80-90%, transverse aortic banding is an effective technique of inducing left ventricular hypertrophy and heart failure in mice.

Transverse aortic constriction (TAC) in the mouse is a commonly used experimental model to study mechanisms underlying cardiac hypertrophy and heart failure development. Here, we describe procedures to constrict the aorta to create a reproducible degree of cardiac hypertrophy in mice.

Aortica costrizione trasversale nei topi

Transverse aortic constriction (TAC) in the mouse is a commonly used experimental model for pressure overload-induced cardiac hypertrophy and heart ...

Biologia

Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice

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.

This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.

Approcci ecocardiografici e protocolli per completa caratterizzazione fenotipica di malattia valvolare cardiaca nei topi

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 ...

Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) is a more desirable method for the constriction of the transverse aorta in mice than standard open-chest transverse aortic constriction (TAC). Although transverse aortic constriction is a highly functional method for the induction of high pressure in the left ventricle, it is a more difficult and lengthy procedure due to its use of artificial ventilation with tracheal intubation. TAC is oftentimes also less survivable, as the newer method, MTAC, neither requires the cutting of the ribs and intercostal muscles nor tracheal intubation with a ventilation setup. In MTAC, as opposed to a thoracotomy to access to the chest cavity, the aortic arch is reached through a midline incision in the anterior neck. The thyroid is pulled back to reveal the sternal notch. The sternum is subsequently cut down to the second rib level, and the aortic arch is reached simply by separating the connective tissues and thymus. From there, a suture can be wrapped around the arch and tied with a spacer, and then the sternal cut and skin can be closed. MTAC is a much faster and less invasive way to induce left ventricular hypertension and enables the possibility for high-throughput studies. The success of the constriction can be verified using high-frequency trans-thoracic echocardiography, particularly color Doppler and pulsed-wave Doppler, to determine the flow velocities of the aortic arch and left and right carotid arteries, the dimension of the blood vessels, and the left ventricular function and morphology. A successful constriction will also trigger significant histopathological changes, such as cardiac muscle cell hypertrophy with interstitial and perivascular fibrosis. Here, the procedure of MTAC is described, demonstrating how the resulting flow changes in the carotid arteries can be examined with echocardiography, gross morphology, and histopathological changes in the heart.

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) conserves the essentials of regular transverse aortic constriction (TAC) while eliminating the use of a ventilator with tracheal intubation. It proves to be a highly desirable method for high-throughput studies on left ventricular overload, particularly in translational studies.

Minimamente invasiva trasversale aortica costrizione nei topi

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) is a more desirable method for the constriction of the transverse aorta in mice than standard ...

Echocardiographic and Histological Examination of Cardiac Morphology in the Mouse

An increasing number of genetically modified mouse models has become available in recent years. Moreover, the number of pharmacological studies performed in mice is high. Phenotypic characterization of these mouse models also requires the examination of cardiac function and morphology. Echocardiography and magnetic resonance imaging (MRI) are commonly used approaches to characterize cardiac function and morphology in mice. Echocardiographic and MRI equipment specialized for use in small rodents is&#160;expensive and requires a dedicated space. This protocol describes cardiac measurements in mice using a clinical echocardiographic system with a 15 MHz human vascular probe. Measurements are performed on anesthetized adult mice. At least three image sequences are recorded and analyzed for each animal in M-mode in the parasternal short-axis view. Afterwards, cardiac histological examination is performed, and cardiomyocyte diameters are determined on hematoxylin-eosin- or wheat germ agglutinin (WGA)-stained paraffin sections. Vessel density is determined morphometrically after Pecam-1 immunostaining. The protocol has been applied successfully to pharmacological studies and different genetic animal models under baseline conditions, as well as after experimental myocardial infarction by the permanent ligation of the left anterior descending coronary artery (LAD). In our experience, echocardiographic investigation is limited to anesthetized animals and is feasible in adult mice weighing at least 25 g.

Echocardiographic examination is frequently used in mice. Expensive high-resolution ultrasound devices have been developed for this purpose. This protocol describes an affordable echocardiographic procedure combined with histological morphometric analyses to determine cardiac morphology.

Esame ecocardiografico ed istologico della morfologia cardiaca nel topo

An increasing number of genetically modified mouse models has become available in recent years. Moreover, the number of pharmacological studies performed ...

Revealing Subtle Changes in Cardiac Function using Transthoracic Dobutamine Stress Echocardiography in Mice

Left ventricular (LV) dysfunction paves the final pathway for a multitude of cardiac disorders. With the non-invasive high-frequency transthoracic dobutamine stress echocardiography in humans, a reductionist investigation approach to unmask subtle changes in cardiac function has become possible. Here, we provide a protocol for using this technique in mice to facilitate expanded analysis of LV architecture and function in physiology and pathology enabling the observation of alterations in models of cardiac disease hidden in unstressed hearts. This investigation can be performed in one and the same animal and allows both, basal and pharmacologically stress-induced measurements. We outline detailed criteria for appropriate anesthesia, imaging-based LV analysis, consideration of intra- and interobserver variability, and obtaining positive inotrope response that can be attained in mice after intraperitoneal injection of dobutamine under near physiological conditions. To recapitulate the characteristics of human physiology and disease in small animal models, we highlight critical pitfalls in evaluation, e.g., a pronounced Bowditch effect in mice. To further meet translational objectives, we compare stress-induced effects in humans and mice. When used in translational studies, attention must be paid to physiological differences between mice and human. Experimental rigor dictates that some parameters assessed in patients can only be used with caution due to restrictions in spatial and temporal resolution in mouse models.

Left ventricular dysfunction constitutes the final common pathway for a host of cardiac disorders. We here provide a detailed protocol of transthoracic dobutamine stress echocardiography approach for comprehensive evaluation of the left ventricular function of mouse models of cardiac disease as well as cardiac phenotyping.

Left ventricular (LV) dysfunction paves the final pathway for a multitude of cardiac disorders. With the non-invasive high-frequency transthoracic ...

A Modified Technique for Transverse Aortic Constriction in Mice

Transverse aortic constriction (TAC) is a frequently used surgery in research regarding heart failure and cardiac hypertrophy based on the formation of pressure overload in mouse models. The main challenge of this procedure is to clearly visualize the transverse aortic arch and precisely band the target vessel. Classical approaches perform a partial thoracotomy to expose the transverse aortic arch. However, it is an open-chest model that causes a rather large surgical trauma and requires a ventilator during the surgery. To prevent unnecessary trauma and simplify the operating procedure, the aortic arch is approached via the proximal proportion of the sternum, reaching and binding the target vessel using a small self-made retractor that contains a snare. This procedure can be conducted without entering the pleura cavity and does not need a ventilator or microsurgical operation, which leaves the mice with physiological breathing patterns, simplifies the procedure, and significantly reduces operation time. Due to the less invasive approach and less operation time, mice can undergo fewer stress reactions and recover rapidly.

The present protocol describes a modified and simplified technique with a minimally invasive transverse aortic constriction (TAC) procedure using a self-made retractor. This procedure can be conducted without a ventilator or microscope and introduces pressure overload, eventually leading to cardiac hypertrophy or heart failure.

Una tecnica modificata per la costrizione aortica trasversale nei topi

Transverse aortic constriction (TAC) is a frequently used surgery in research regarding heart failure and cardiac hypertrophy based on the formation of ...

Valutazione del Cardiac morfologiche e funzionali Variazioni modello murino di trasversale aortica costrizione da parte ecocardiografica Imaging

Riepilogo

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Capitoli in questo video

L'ecocardiografia transtoracica in topi

L'ecocardiografia murini e imaging a ultrasuoni