Echocardiografische Beoordeling van de rechter hart in Muizen
Summary
Dit artikel geeft een protocol voor de echocardiografische evaluatie van rechter ventriculaire omvang en pulmonale hypertensie bij muizen. Toepassingen zijn onder andere fenotype vastberadenheid en seriële beoordeling in transgene en toxine-geïnduceerde muismodellen van cardiomyopathie en pulmonale vasculaire ziekte.
Abstract
Transgene en giftige modellen van pulmonale arteriële hypertensie (PAH) worden veel gebruikt om de pathofysiologie van PAH bestuderen en mogelijke therapieën te onderzoeken. Gezien de kosten en tijd die het creëren diermodellen van de ziekte, is het essentieel dat onderzoekers tools waarmee fenotypische expressie van de ziekte nauwkeurig te beoordelen. Rechter ventrikel disfunctie is de belangrijkste manifestatie van pulmonale hypertensie. Echocardiografie is de steunpilaar van de niet-invasieve evaluatie van rechter ventriculaire functie in diermodellen en heeft het voordeel van duidelijke vertaling naar mensen bij wie hetzelfde gereedschap wordt gebruikt. Gepubliceerd echocardiografie protocollen in muismodellen van PAK ontbreken.
In dit artikel beschrijven we een protocol voor de beoordeling van campers en pulmonaire vasculaire functie in een muismodel van PAK met een dominant negatieve BMPRII mutatie, maar dit protocol is van toepassing op alle ziekten van de longvaten of rechter hart. Wijeen gedetailleerde beschrijving van dierlijke preparaat, beeldacquisitie en hemodynamische berekening van het slagvolume, hartdebiet en een raming van pulmonale arteriële druk.
Introduction
Verhoogde pulmonale druk en rechter ventrikel (RV) disfunctie zijn de kenmerken van pulmonale vasculaire ziekte in diermodellen en menselijke patiënten met pulmonale arteriële hypertensie (PAH). Transgene en toxisch (bijv. monocrotaline of hypoxie) modellen van PAK worden op grote schaal gebruikt om de pathofysiologie van PAH te bestuderen en mogelijke therapieën te onderzoeken. Gezien de kosten en tijd die het creëren diermodellen van de ziekte, is het essentieel dat onderzoekers tools waarmee fenotypische expressie van de ziekte nauwkeurig te beoordelen.
Echocardiografie is de steunpilaar van de niet-invasieve evaluatie van ventriculaire functie in diermodellen 1,2. Echocardiografie heeft het voordeel duidelijke vertaling naar mensen bij wie hetzelfde gereedschap wordt gebruikt. Bovendien hebben sommige genetische modellen vertonen onvolkomen 3, de mogelijkheid om niet-invasief identificeren lijders spaart waardevolle tijd en middelen. Niet-invasieve evaluatie van disease ernst zonder in te boeten een dier maakt het ook onderzoekers naar serieel onderzoeken de effecten van onderzoeks-therapieën. Dit is vooral belangrijk gezien de snelheid waarmee translationele therapieën kan evolueren tot menselijke proeven 4,5.
Bij de mens, echocardiografische evaluatie van RV grootte en pulmonale hypertensie is bijzonder uitdagend vanwege de retrosternale positie en de onregelmatige vorm van de RV 6. Knaagdier modellen hebben de extra uitdagingen van kleine omvang en zeer snelle hartslag (300-700 tel / min). Recente ontwikkelingen waaronder een hogere frame rates en kleinere sensoren zijn verbeterd beeldkwaliteit en zelfs toegestaan bewuste beeldvorming in sommige experimentele protocollen, hoewel de meeste knaagdieren beeldvorming wordt gedaan onder verdoving 7,8. Uitstekende experimentele protocollen van echocardiografie in rat modellen van PAK's zijn beschreven en gevalideerd tegen zowel MRI en invasieve hemodynamiek 1,9. Echter, gepubliceerd echocardiografieprotocollen in muismodellen van PAK ontbreken.
In dit artikel beschrijven we een protocol voor de beoordeling van campers en pulmonaire vasculaire functie in een muismodel van PAK met een dominant negatieve BMPRII mutatie en een model van geïsoleerde RV afterload na longslagader banding, maar dit protocol is van toepassing op alle ziekten die de longvaten of rechter hart. We zullen de bereiding van dierlijke en gedetailleerde beoordeling van RV omvang en functie als de belangrijkste longslagader (PA) formaat beschrijven. We tonen ook de technieken en berekeningen nodig slagvolume en hartminuutvolume schatten. Technische beperkingen beletsel nauwkeurige Doppler schattingen van pulmonale druk, maar we hebben een goed gevalideerde menselijke surrogaat, longslagader acceleratietijd, om PA druk schatten toegepast.
Protocol
Representative Results
Discussion
Muismodellen van de ziekte, ofwel transgene of toxine gerelateerde vereisen fenotypische validatie dat het model daadwerkelijk recapituleert de menselijke ziekte wordt overwogen emuleren. Deze validatie kan vaak worden bereikt door de aanwezigheid of afwezigheid van een bepaalde functie, bijvoorbeeld de ontwikkeling van een tumor. Echter, modellen die resulteren in hemodynamische afwijkingen zoals aorta vernauwing modellen van linker ventriculaire hypertrofie of onze transgeen model van PAK zijn moeilijker te valideren….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Vevo 770 High Resolution Micro-Ultrasound System | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| RMV (Real-Time MicroVisualization) 704B 40 mH Scanhead w/ Encapsulated Transducer | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| Vevo Integrated Rail System including the Physioogical Monitoring System | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| Computer Monitor set up for use with the Vevo770 | DELL or other General Supplier | ||
| Computer Mouse set up for use with the Vevo770 | General Supplier | ||
| Vevo770 Cardiac Package Software | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| VetEquip Portable Tabletop Anesthesia Machine with an Isoflurane Vaporizer | VetEquip | get more info at vetequip.com | |
| Activated Charcoal Waste Gas Containers | VetEquip/Vaporguard | 931401 | get more info at vetequip.com |
| Puralube Eye Ointment | Henry Schein | get more info at henryschein.com | |
| Ecogel 100 Ultrasound Gel | EcoMed Pharmaceuticals | 30GB | get more info at ecomed.com |
| 3M Transpore Tape | Fisher Scientific | 1527-0 | get more info at fishersci.com |
| Small Flathead Screwdriver | General Supplier | ||
| Sterile H2O | DDI H2O from faucet and then autoclave | ||
| 6 in Cotton Tipped Applicators | Fisher Scientific | get more info at fishersci.com | |
| Nair (depilatory cream) | General Supplier | ||
| 2 in x 2 in Gauze Sponges | Fisher Scientific | get more info at fishersci.com |
References
- Urboniene, D., Haber, I., Fang, Y. H., Thenappan, T., Archer, S. L. Validation of high-resolution echocardiography and magnetic resonance imaging vs. high-fidelity catheterization in experimental pulmonary hypertension. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 299, 401-412 (2010).
- Rottman, J. N., Ni, G., Brown, M. Echocardiographic evaluation of ventricular function in mice. Echocardiography. 24, 83-89 (2007).
- West, J., et al. Pulmonary hypertension in transgenic mice expressing a dominant-negative BMPRII gene in smooth muscle. Circ. Res. 94, 1109-1114 (2004).
- Ghofrani, H. A., Seeger, W., Grimminger, F. Imatinib for the treatment of pulmonary arterial hypertension. N. Engl. J. Med. 353, 1412-1413 (2005).
- Gomberg-Maitland, M., et al. A dosing/cross-development study of the multikinase inhibitor sorafenib in patients with pulmonary arterial hypertension. Clin. Pharmacol. Ther. 87, 303-310 (2010).
- Brittain, E., et al. Right ventricular plasticity and functional imaging. Pulm. Circ. 2, 309-326 (2012).
- Yang, X. P., et al. Echocardiographic assessment of cardiac function in conscious and anesthetized mice. Am. J. Physiol. 277, 1967-1974 (1999).
- Suehiro, K., et al. Assessment of segmental wall motion abnormalities using contrast two-dimensional echocardiography in awake mice. Am. J. Physiol. Heart Circ Physiol. 280, 1729-1735 (2001).
- Jones, J. E., et al. Serial noninvasive assessment of progressive pulmonary hypertension in a rat model. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283, 364-371 (2002).
- Devaraj, A., et al. Detection of pulmonary hypertension with multidetector CT and echocardiography alone and in combination. Radiology. 254, 609-616 (2010).
- Kitabatake, A., et al. Noninvasive evaluation of pulmonary hypertension by a pulsed Doppler technique. Circulation. 68, 302-309 (1983).
- Yared, K., et al. Pulmonary artery acceleration time provides an accurate estimate of systolic pulmonary arterial pressure during transthoracic echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 24, 687-692 (2011).
- Cheung, M. C., et al. Body surface area prediction in normal, hypermuscular, and obese mice. J. Surg. Res. 153, 326-331 (2009).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ. Heart Fail. 2, 138-144 (2009).
- Baumgartner, H., et al. Echocardiographic assessment of valve stenosis: EAE/ASE recommendations for clinical practice. J. Am. Soc. Echocardiogr. 22, 1-23 (2009).
- Arkles, J. S., et al. Shape of the right ventricular Doppler envelope predicts hemodynamics and right heart function in pulmonary hypertension. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 183, 268-276 (2011).
- Wiesmann, F., et al. Analysis of right ventricular function in healthy mice and a murine model of heart failure by in vivo MRI. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283, 1065-1071 (2002).
- West, J., et al. A potential role for Insulin resistance in experimental pulmonary hypertension. Eur. Respir. J. , (2012).
- Johnson, J. A., et al. Cytoskeletal defects in Bmpr2-associated pulmonary arterial hypertension. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 302, L474-L484 (2012).
- Johnson, J. A., West, J., Maynard, K. B., Hemnes, A. R. ACE2 improves right ventricular function in a pressure overload model. PLoS One. 6, e20828 (2011).
