High Throughput Echocardiography in Conscious Mice: Training and Primary Screens

Zusammenfassung

Ziel: Entwicklungen in der Gentechnologie haben in den letzten Jahren zu einer deutlichen Zunahme verschiedener genetisch modifizierter Mausmodelle geführt. Für viele dieser Mäuse ist eine Echokardiografie im Rahmen der Phänotypisierung essenziell. Viele Wissenschaftler führen diese Ultraschalluntersuchungen an wachen Mäusen durch, um die kardiodepressiven Effekte von Anästhetika zu vermeiden. Allerdings besteht eine kontroverse Diskussion bezüglich der Notwendigkeit, ein Training der Mäuse im Vorfeld durchzuführen. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss des Trainings auf verschiedene Parameter während der Mäuse-Echokardiografie zu untersuchen. Zusätzlich wurde getestet, ob ein simples und schnelles Echokardiografie-Protokoll ausreicht, um eine hohe Sensitivität und Spezifität bezüglich der Herzinsuffizienz in einem Primärscreen zu erzielen. Material und Methoden: Bei 139 Mäusen mit insgesamt 587 Einzeluntersuchungen wurden Verkürzungsfraktion, Herzfrequenz und Atemfrequenz gemessen. 103 Mäuse wurden an 5 aufeinander folgenden Tagen untersucht (wobei gleichzeitig die Tage 1 – 4 als Training angesehen wurden), 36 Mäuse wurden nur am Tag 1 und 5 untersucht. Ergebnisse: Die Verkürzungsfraktion, Herzfrequenz und Atemfrequenz zeigten keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen Tag 1 und 5 in beiden Gruppen. Sensitivität und Spezifität der einfachen Verkürzungsfraktion für die Erkennung des homozygoten Genotyps waren 86 % und 97 %. Schlussfolgerung: Zusammenfassend stellen wir fest, dass die Echokardiografie an wachen Mäusen im untrainierten Zustand durchgeführt werden kann. Die Messung der Verkürzungsfraktion ist für eine verlässliche Phänotypisierung im Hochdurchsatz-Screen ausreichend.

Abstract

Purpose: Genetic engineering techniques led to an exponential increase in the number of transgenic and knock-out mouse models. For many genetically modified mice, high throughput echocardiography is an essential part of a systematic screening workflow. Many researchers perform mouse echocardiography in conscious animals to avoid anesthesia-induced impairment of cardiac function. However, it has been controversially discussed whether mice need to be habituated to handling before their cardiac function can be assessed. The aim of this study was to test the influence of training on parameters assessed during conscious mouse echocardiography. In addition, we tested whether a simple and fast echocardiography protocol has sufficient sensitivity and specificity for primary screening. Materials and Methods: Examined parameters include fractional shortening, heart rate and respiratory rate. A total of 139 mice were examined in this study with a total of 587 echocardiograms. 103 mice were examined on five consecutive days (with examinations on day 1 – 4 regarded as training), 36 mice were only examined on day 1 and 5. Results: Fractional shortening, heart rate and respiratory rate did not show any statistically significant difference between day 1 and day 5 in both groups. The sensitivity and specificity of fractional shortening assessment for predicting a homozygote knock out genotype were 86 % and 97 %, respectively. Conclusion: We conclude that conscious mouse echocardiography can be performed in untrained mice. Fractional shortening measurements may suffice for correct phenotyping in a high throughput setting.

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