Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

שימוש ב- MRI שדה Ultra-גבוה במודלים של מכרסמים קטנים של מחלת כליות פוליציסטיות ל Published: June 23, 2015 doi: 10.3791/52757
Automatic Translation
1, 2, 1, 2
1Department of Internal Medicine, Division of Nephrology, Mayo Clinic, 2Department of Biochemistry and Molecular Biology, Mayo Clinic

Introduction

מחלת כליות פוליציסטיות (PKD) כוללת קבוצה של הפרעות monogenic מאופיינות בהתפתחות ציסטות כליות. ביניהם אוטוזומלית דומיננטי מחלת כליות פוליציסטיות (ADPKD) ומחלת כליות פוליציסטיות אוטוזומלית רצסיבית-(ARPKD), המייצג את הסוגים הנפוצים ביותר הם 1,2. ADPKD, הצורה השכיחה ביותר של מחלות כליה תורשתיות פיברוזיס, הוא מקור על ידי מוטציות בגנים PKD1 או PKD2. הוא מאופיין על ידי הופעה מאוחרת, ציסטות כליות דו צדדיות מרובות, מלווה בציסטות במיוחד כליות משתנה, כמו גם חריגות שלד לב וכלי דם ושרירים. ARPKD, רוב התינוקות בדרך כלל משפיעים על ילדים ובני נוער, נגרמים על ידי מוטציות בPKHD1 ומאופיינת בכליות echogenic מוגדלות וסיסטיק הכבד המולדים 3.

חשוב לציין, במחלה מאופיינת בהטרוגניות, שניהם בגן (genic) ומוטציה (האללים) רמות, מה שגורם בעמ המשמעותיהשתנות henotypic. מוטציות בגן PKD1 משויכות מצגת חמורה קלינית (ציסטות רבות, אבחון מוקדם, יתר לחץ דם, והמטוריה), כמו גם התקדמות מהירה לסיום שלב מחלת כליות (20 שנים מוקדם יותר מחולים עם מוטציות PKD2) 4. מחלה קשה פוליציסטיות כבד (PLD) ומומים של כלי דם יכולים להיות קשורות למוטציות בשני PKD1 וPKD2 5. רוב סיבוכי כליות של ADPKD נובעים בעיקר כתוצאה מהרחבת ציסטה יחד עם הדלקת ופיברוזיס קשורים. פיתוח ציסטה מתחיל ברחם וממשיך דרך החיים מטופל. כליות בדרך כלל לשמור על צורתם reniform למרות שהם יכולים להגיע ליותר מ 20 פעמים נורמלי כליות נפח. רוב ההפצה דו-צדדית הנוכחית החולים של ציסטות כליות, אך במקרים יוצאי דופן, ציסטה עלולה להתפתח בתבנית חד-צדדית או א-סימטרית.

Challen גדולGE לנפרולוגים הבא חולים עם ADPKD או יישום טיפולים הוא ההיסטוריה הטבעית של המחלה. במשך רוב מסלולו, התפקוד הכלייתי נותר נורמלי ועד שהתפקוד הכלייתי מתחיל לרדת, רוב הכליות הוחלפו בציסטות. כאשר טיפולים מבוצעים בשלבים מאוחר יותר, זה פחות סביר להיות מוצלח מאז החולה עלול כבר הגיע לנקודת האל-חזור במחלת כליות כרונית. לעומת זאת, כאשר טיפולים הם התחילו בשלבים מוקדמים, קשה לזהות תגובה מבוססת אך ורק על קצב סינון גלומרולרי. כתוצאה מכך, הרעיון של כליות נפח כסמן של התקדמות מחלה זכה לתשומת לב.

קונסורציום לradiologic הדמיה מחקרים של מחלות כליה מחקר פוליציסטיות (פריך) הראה כי בחולים עם ADPKD הגידול במחזורים בכליות וציסטה ישירות בקורלציה עם הידרדרות בתפקוד הכלייתי, מדגיש את הפוטנציאל של נפח הכולל כליות (TKV) כמוסמן urrogate ל6,7 התקדמות מחלה. כתוצאה מכך, TKV משמש כיום כנקודת סיום ראשונית או משנית בניסויים קליניים מרובים לADPKD 2,8,9.

מודלים עכברי מרובים כוללים מוטציות ספונטניות ומהונדסות גנטי שפכו אור על הפתוגנזה של PKD 10,11. מודלים Pkd1 או Pkd2 (מוטציות בשני Pkd1 או Pkd2) הפכו הפופולרי ביותר, כפי שהם מחלות של בני אדם לחקות בצורה מושלמת. בנוסף, מודלים של מכרסמים עם מוטציות בגנים אחרים מאשר גני Pkd1 או Pkd2 שימשו כפלטפורמה ניסיונית להבהיר מסלולי איתות הקשורות למחלה. בנוסף, כמה ממודלים אלה היו בשימוש כדי לבחון טיפולים פוטנציאליים. עם זאת, גורם מגביל במחקרים במכרסמים רבים לPKD הוא לעתים קרובות חוסר שיטות לא פולשנית יעילים לנתח רצף השינויים אנטומיים ותפקודיים בכליות.

r המגנטיההדמיה esonance (MRI) היא טכניקת ההדמיה תקן זהב הנוכחית לעקוב חולים במחלה, מתן ניגוד רקמות רכות מעולה ופרטים אנטומיים, ומאפשר מדידות TKV. למרות שהבדיקה MRI היא מבוססת היטב להדמיה אנטומית בבעלי חיים גדולים יותר ובני אדם, מכרסמים קטנים הדמיה in vivo כרוך אתגרים טכניים נוספים, שבו היכולת לרכוש תמונות ברזולוציה גבוהה עלולה להגביל את השימושיות שלה. עם כניסתה של אולטרה-גבוה שדה (UHF) MRI (7-16.4 T) והפיתוח של שיפועים חזקים, ניתן כיום להשיג גבוה אות לרעש יחס ורזולוציה מרחבית של תמונות MRI עם איכות אבחון דומה לזה הושג בבני אדם. כתוצאה מכך, השימוש בUHF MRI הדמיה in vivo של מודלים של מכרסמים קטנים לPKD הפך לכלי רב עוצמה לחוקרים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

לפני תחילת כל הליכים עם בעלי חיים, צריכים להיות מאושרים על פרוטוקולי ניסוי על ידי הוועדה המוסדית טיפול בבעלי החיים ושימוש (IACUC).

1. סורק תצורה

  1. לפני שתתחיל, ודא דוד הוא במצב OFF.
  2. בחר את שיפוע מיני ההדמיה וסליל RF 38 מ"מ ובעל הדמיה מיני.
  3. בנישא של בעל המרכזי התקן את מכלול הטמפרטורה משתנה.

2. הכנת בעלי החיים

  1. לניסויי MRI, להשיג הרדמה אופטימלית באמצעות isoflurane מתאדה. לאינדוקציה של הרדמה, למקם בעלי חיים בתא אינדוקציה מרופד ברקמות סופגת. התאם את מד הזרימה של מאדה isoflurane ל2.0-2.5 ליטר / דקה, וisoflurane עד 3% בחמצן.
  2. הסר את כל תג מתכת או חפץ מתכתי אחר בשלב זה. החל משחה וטרינר בעיניים של בעלי החיים כדי למנוע יובש ואילו בהרדמה.
  3. ברגע שבעלי החייםהגיע המטוס של הרדמה כירורגית (כלומר, אובדן של רפלקס נסיגה לקמצוץ הבוהן), למקם את החיה על בעל עם אפה מוכנס לתוך חרטום. הגדר את זרימת האוויר בהרדמת הבדיקה ל2.0-2.5 מיליליטר / דקה וריכוז isoflurane ל1.5-2.0% בחמצן. הרדמה תימסר באמצעות החרטום במהלך ההליך. מעת לעת להתאים ריכוז isoflurane בהתאם לגילו של בעל החיים ולשמור על משקל קצב נשימה של ~ 40 פעימות לדקה.
  4. השתמש מחזיקי בעלי חיים כדי לאבטח את בעלי החיים במקום ולמנוע תנועה במהלך ניסוי MRI. להשתנות הסוג של בעל חיים בהתאם לאזור בגוף לסריקה.
    הערה: הבעלים מותאמים אישית מפלסטיק מעבדה (פוליפרופילן, טפלון, פוליסטירן, פוליקרבונט) יכולים להתבצע כדי להתאים ניסוי ספציפי וכדי להתאים את גודל החיה (מעכבר שזה עתה נולד לחולדות 160 ז).
  5. מניחים את מדחום רקטלי בבעלי החיים כדי לפקח על טמפרטורת הגוף של בעלי החיים. במהלך Experiment, לשמור על בעלי החיים ב35-37 מעלות צלזיוס, באמצעות זרם של אוויר חם. התאם טמפרטורת אוויר (30-38 מעלות צלזיוס) וזרימה (HR / 1,200-2,000 L) המבוסס על משוב טמפרטורת גוף של בעלי החיים.
  6. צרף חיישן לחץ נשימה בלון לבטן של החיה כדי לפקח על קצב נשימה.
  7. אבטח את החיה במרכז סליל RF ולמקם את סליל RF עם בעלי חיים לסורק MRI בזהירות.

ניסוי 3. MRI

  1. מנגינה ולהתאים את סליל RF לפני תחילת הניסויים כדי למזער כוח RF משמש ועל מנת למקסם את יחס אות לרעש. כדי להפעיל את ההתאמה / הכוונון:
    1. פתח את כלי שליטת ספקטרומטר ידי לחיצה על סמל הכלים.
    2. בכלי שליטת ספקטרומטר לחץ רכישת → לנענע. חלון ACQ / Reco יפתח בו מוצגות העקומה לנענע.
    3. לחלופין להתאים את קבלי כוונון והתאמה (באמצעות הכוונון והתאמת מוטות) בצעדים קטנים עד שכוח RF משתקףממוזער. המטרה היא לראות עקומה עם מינימום בציר האנכי ממוקם באפס על הציר האופקי.
    4. כאשר הכיול של הסליל הושג בהצלחה, לחץ על כפתור העצירה בחלון ACQ / Reco.
  2. לרכוש תמונות צופים בשלושה מטוסים מאונך כדי ליצור תמונות ציריות, עטרה ועל sagittal. השתמש רצף תמונה מהיר כגון Shot זווית נמוכה מהירה (IG-FLASH) תוך השער לרכוש את תמונות הסקאוט 12. השתמש בתמונות הסקאוט להגדיר את הגיאומטריה הנכונה להדמיה בפועל.
  3. בהתאם למטרות המחקר הספציפיות, בחר תמונה ברצף נכון ופרמטרים ולהתחיל בסריקה עם רמזור. זה לכייל ערוץ RF, שים את מגנט תדר הנושא מוגדר, על-תהודה למים ולהתאים את רווח מקלט, כל באופן אוטומטי.
    1. ללימודים אנטומיים ותמונות משוקללים T2, לרכוש בפרוסה רבת 2D או 3D מצב. כדי לקצר את זמן הניסוי לרזולוציה מרחבית נתון, לשמור על השדהמעריך-נוף (FOV) קטן ככל האפשר, אך גדול מספיק כדי להימנע מחפצים בניילון סביב (2.56-3.2 סנטימטרים).
  4. שמור את המחזור של רצף נבחר מעט קצר יותר מאשר מחזור הנשימה של בעלי החיים על ידי בחירה נכונה של זמן החזרה (TR) ו / או מספר פרוסות. הדבר מבטיח כי הנתונים שנאספו במהלך התקופה השקטה "בעלי החיים.
    1. לדוגמא, עבור תמונות בטן, לשמור על קצב הנשימה של החיה ב ~ 30 פעימות לדקה; שהוא כ -2,000 אלפיות שניים לנשימה. השתמש טורבו מהירה רכישה עם שיפור ההרפיה רצף (נדיר) ולרכוש 11-19 פרוסות עטרה, עם TR / 1500/9 msec TE, גורם נדיר 8 ו( מטריצה ​​256 x 256, FOV 2.56 x 2.56 סנטימטר, עובי פרוסה 0.75 מ"מ) .
      הערה: על ידי התאמת TR 1,500 אלפיות שניים, ושמירה על קצב הנשימה של החיה ~ 30 פעימות לדקה (2,000 אלפיות שניים לנשימה), אנו מבטיחים כי הנתונים שנאספו במהלך התקופה השקטה "בעלי החיים.
  5. אחרי הכל רכישת התמונה הושלמה, למקם את החיה שנסרקהעל משטח לוהט ולפקח עד אמבולטורי. לאחר התאוששות, להחזיר את בעלי החיים לכלוב ופיקוח לפחות עבור שעה 1 לפני ההחזרה למתקן בעלי החיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

בכתב היד הזה, אנו שואפים להראות את התועלת של UHF MRI ככלי לאפיון in vivo phenotypical או ניטור תרופה במודלים של מכרסמים לPKD ומחלות כליה אחרות. כל הניסויים היו חלק מפרוטוקולי ניסוי אושרו על ידי IACUC.

בphenotyping vivo של מודלים של מכרסמים קטנים לPKD באמצעות UHF MRI:

כל מחקרי ההדמיה בוצעו בבעלי חיים תחת ההרדמה isoflurane, עם ברוקר AVANCEIII-700 (16.4 T) אנכיים-נשא שני ספקטרומטר multinuclear הערוץ, מצויד במיני ואביזרי מיקרו הדמיה לin vivo ובספקטרוסקופיה NMR מבחנה ומיקרוסקופ.

בטן:

השינוי המבני העיקרי בPKD הוא פיתוח ציסטה וצמיחה שאחראי למרבית סיבוכי כליות. הביטוי נוסף-הכליות הנפוצות ביותר בADPKD הוא הנוכחות של ציסטות וג הכבדניתן למצוא בעד 90% ממבוגרים מושפעים 13. באמצעות UHF MRI, ניתן לרכוש בחדות גבוהה, תמונות בטן האנטומי של מכרסמים PKD קטנים שתאפשרנה להערכת in vivo של מדידות נפח פנוטיפ וכליות פיברוזיס איור 1 א -. D מראה תמונות מרובות 2D T2 משוקללים אנטומיים בטן למודלים של מכרסמים שונים של PKD. תמונות בטן נרכשו באמצעות סליל RF נפח 38 מ"מ. MRI בעל תואם שימש למקום חיות אנכי לאורך השדה המגנטי. חיישן בלון משמש לניטור נשימה. gating הנשימה בוצע. לאחר מכן, sagittal, וצירי, תמונות עטרה, הסקאוט נרכשו על מנת לאתר את הכליות ולקבוע הגיאומטריה שלו. טורבו מהירה רכישה עם שיפור הרפיה רצף (נדיר), 11-19 פרוסות עטרה עם TR / TE 1500 msec / 9, גורם נדיר 8, (מטריצה ​​256 x 256, FOV 2.56 x 2.56 סנטימטר, עובי פרוסה 0.75 מ"מ) שימש ל לאסוף תמונות אנטומיים.

סיבוכי לב וכלי דם נשארים בעיה חשובה בחולים עם ADPKD, הקשורים לתחלואה ותמותה מוגברות 14,15. MRI הניסיוני והקליני מאפשר הערכה מדויקת ושחזור של מבנה ותפקוד לב 16-18. MRI בעל רזולוציה של זמן ומרחב גבוה, המאפשר הדמיה וניתוח של לב המכרסם הקטן בגודל, מהירה מכות אופטימליות. מסיבה זו, זה אפשרי להשתמש UHF MRI לרכוש תמונות לב לחשב סוף-דיאסטולי נפח (EDV), קצה הסיסטולי נפח (ESV), כמו גם מסת שריר לב מCines ציר קצר רציף המכסה את כל הלב בכמה מודלים של מכרסמים של PKD. איור 2 מראה תמונות MRI של שריר הלב העכבר. תמונות קולנוע לב נרכשות באמצעות נמוך זווית ירו Intra-שער מהיר (IG-FLASH) רצף 19 (11 פרוסות ציר קצרות, TR / TE 3.5 msec / 1.45, חזרה 100, מטריקס 256 x 256, FOV 2.56 x 2.56 סנטימטר, SLעובי קרח 1 מ"מ).

מוח:

ciliopathies רב נקשר עם מומים מוח בין פגמים אחרים. בשנים האחרונות, MRI הפך זהב-סטנדרטי להדמיה לא פולשנית של המוח. בניגוד למחקרים היסטולוגית, MRI מציע איתור של שינויים אנטומיים ללא חפצי הכנה שמפריעים לבדיקה רגילה. אנו משתמשים בUHF MRI כדי להעריך את הפנוטיפ המוח של מודלים בעכברים מרובים עבור PKD, או גני מתקן אחרים הקשורים למחלה. איור 3 מראה תמונות האנטומי של מוח העכבר. תמונות נרכשו באמצעות רצף נדיר טורבו, 11-13 פרוסות ציריות ו25-29 פרוסות עטרה עם TR / TE 1500 msec / 9, גורם נדיר 8, (מטריצה ​​256 x 256, FOV 2.56 x 2.56 סנטימטר, מ"מ 0.75 עובי פרוסה) .

בבדיקת MRI vivo של עוברי עכברים בתוך הרחם האימהי:

האפשרות של איסוף המידע בvivo על מספר עובר, viability, שלב ההתפתחותי, כמו גם להעריך את הבדלים פנוטיפי של העוברים, יש חשיבות במיוחד כאשר בוחנים את ההשפעה של inactivating מסלולי איתות ספציפיות בשילוב עם מוטציות ספציפיות Pkd1 או Pkd2. על ידי ביצוע in vivo MRI של נשים בהריון, אפשר לזהות קטלני עוברי ולהעריך להפרעות פנוטיפי, וכאשר קיימים, לקבוע באיזה שלב עוברי הם התרחשו. איור 4 מראה דוגמא שניתן להשיג מידע מפורט עוברי מנשים בהריון באמצעות in vivo UHF MRI. תמונות בטן נרכשו כפי שתוארו לעיל לבעלי חיים שאינם בהריון. Isoflurane ניתן להשתמש בבטחה במכרסמים בהריון והרדמה מושגת כמו בבעלי החיים שאינם בהריון 20. ביום עוברי 13 (E13), אפשר לזהות תכונות אנטומיים רבות כגון ניצני גפיים, המוח התיכון, telencephalon ולב. מE14-15 ניתן להצביע על metanephros, מופיע ing כמבנה דמוי ביצה (1-1.5 מ"מ אורך) עם לשדי ומרכיב בקליפת המוח 21.

בהתקדמות המחלה vivo או ניטור טיפול במודלים של מכרסמים קטנים לPKD באמצעות UHF MRI:

בנוסף לאספקת פרטים אנטומיים מצוינים, UHF MRI מאפשר למדידות TKV במודלים של מכרסמים לPKD. כמו בחולים, TKV ניתן להשתמש כדי לעקוב אחר התקדמות מחלה או להעריך התערבויות סמים לפני שינוי בתפקוד הכלייתי יכול להיתפס. יתר על כן, את האפשרות של הדמיה מכרסמים ילוד מספקת נקודת כניסה חשובה למחקרי MRI שבו ברחם התערבויות מבוצעות. איור 5 מראה מספר רב של תמונות 2D T2 משוקללת אנטומיים בטן למחקר עכברוש PCK שמשמש כTKV נקודת סיום. תמונות בטן נרכשו כפי שתוארו לעיל.

"Width =" 467 res.jpg "/>
איור 1:. אנטומי תמונות MRI בטן עטרה למודלים של מכרסמים שונים של PKD () עכבר בן 19 חודש Pkd1 RC / RC מראים החלפה כמעט מוחלטת של רקמת כליה על ידי ציסטות (חיצים), מחקה שינויים אופייניים בADPKD, (ב) Pkd2 בן 4 חודשים - עכבר / ws25 מראה ציסטות דו צדדיות כליות (חיצים) ונותר parenchyma כליות, וציסטות בכבד (ראשי חץ), (ג) 4 חודשים LSL / עכבר LSL ישן Pkhd1 מראים פיברוזיס בכבד ולא ציסטות בכליות, ו עכברוש PCK בן 21 ימים (ד ') מראה ציסטות מרובות דו-צדדיות כליות (חיצים) בעיקר באזור corticomedullary והלשד חיצוני, והתרחבות צינור מרה קלה. תמונות מראות פירוט טוב אנטומיים לאפיון פנוטיפי, עם רזולוציה במטוס של 100 מיקרומטר / פיקסל ועובי פרוסה 750 מיקרומטר. הערהההבדל בין כליות פוליציסטיות (A, B ו- D) בהשוואה לכליות נורמליות מופיעות (C). ברים סולם:. 10 מ"מ אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2: מורפולוגיה ותפקוד לב. תמונה האנטומי של לב העכבר מציר קצר, רצף IG-FLASH (). (ב) חלוקה לרמות של גבול endocardial בסוף-תרוויח (אדום) מאפשר חישוב הסוף-דיאסטולי נפח (EDV) לכל פרוסה. אותו ההליך יכול להתבצע לסוף-סיסטולי נפח (ESV). בנוסף, נפח שריר לב (כחולה-אדום) ניתן לחשב עבור כל פרוסה מציר קצר, תמונות Cine 22. (C אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3:. הדמיה האנטומי של מוח עכבר עם UHF MRI () ו צירי (ב), (ג) ו- (ד) תמונות עטרה של המוח במודל של עכברים במחלה, שנרכש ברצף טורבו-נדיר משוקלל 2D T2. הרזולוציה במטוס התמונה של 100 מיקרומטר / פיקסל ועובי פרוסה 750 מיקרומטר מאפשרת לניתוח מוח האנטומיה ברוטו. ב( ב) ו- (ד) החצים הלבנים מצביעים על Cys הארכניאידTS שנמצא באזור של החדר הרביעי. ברים סולם:. 10 מ"מ אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4:.. בהדמיה הרחם של עוברי עכברי E14 תמונות טורבו-נדיר T2 משוקלל נרכשו במטוס האימהי העטרה () ומטוס צירי אימהי (ב) מציג 4 עוברים שונים 1-4 ו- B עובר 1 ו -4, ו עובר נוסף שלא ראה ב. ריבועי העליונים, תמונות מוגדלות מעובר 1, מטוס sagittal של עובר תצוגה, הממוקם בראש מצביע כלפי מעלה-תקין, גבה לשמאל, ומטוס העטרה של העובר B. ההחלטה במטוס התמונה של 100 מיקרומטר / פיקסל מאפשרת זיהוי תכונות אנטומיים רבות כגון ניצני גפיים, המוח התיכון, telencephalon, לב וכבד. ברים בקנה מידה תמונה:. 10 מ"מ אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5:. תמונות אנטומי עטרה בטן MRI במחקר עכברוש PCK (- C) מייצג את קבוצת הביקורת (שטופל מלוחה). תמונות נרכשו מאותו בעלי החיים בP3, P10 וp21. (D - F) מייצג את קבוצת הטיפול (1-deamino-8-ד-ארגינין vasopressin טופל). תמונות נרכשו מאותו בעלי החיים באותו הגיל כמו השליטה. ברים סולם: 10 מ"מ.p_upload / 52,757 52757fig5highres.jpg "target =" / _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

כתב יד זה מראה את הכדאיות של שימוש UHF MRI ככלי לאפיון in vivo phenotypical או ניטור תרופה במודלים של מכרסמים לPKD.

אנו מתארים ניסויים שנעשו ב16.4 T עם שעם רחב ספקטרומטר תמ"ג ברזולוציה גבוהה Avance III מצויד באבזרי הדמיה מיקרו ומיני. ספקטרומטר היה מונע על ידי רכישת התוכנה ועיבוד TopSpin2.0PV נשלטת על ידי תוכנת הדמיה פאראוויזיון 5.1. בגלל גודל המכרסמים משתנה במחקרים ארוכי טווח, שנהגנו אביזרי הדמיה המיני עם סליל RF 38 מ"מ ובעל הדמיה מיני. לבקרת טמפרטורת בעלי החיים שנהגנו emperature הסטנדרטי נ רזולוציה הגבוה ariable t u ניט (דיגיטלי VTU BVT 3000) מונחה על ידי טופספין 2.0. הקרון האכיל מהתחתית של החללית עובר מעל התנור ולאחר מכן על ידי הצמד התרמי אשר ממוקם מייד מתחת למכרסמים בהרדמה. תרמישולט בכוח רמת דוד משתנה ללא הרף אותו, כדי לשמור על טמפרטורת האוויר בהגדרה רצויה.

אחד היתרונות העיקריים של שימוש UHF MRI לאפיון פנוטיפי של מודלים של מכרסמים של PKD הוא האפשרות לרכישה בתמונות vivo, ובכך מאפשרת למחקרים ארוכי טווח שבוצעו באותה החיה. יתרונות של מחקרים ארוכי טווח כוללים ירידה בעלויות של בעלי והשתנות הנתונים, כמו גם ניתוח של התקדמות פנוטיפ או נסיגה בדגמים עם יתרון penetrance.Another שלם של MRI לעומת היסטולוגיה הקונבנציונלית הוא שתמונות MR להציג האנטומיה מציאותית יותר ללא ההתכווצות והעיוות הגלומה בסעיפים היסטולוגית. יתר על כן, MRI מאפשר לשחזור 3D של התמונות.

בנוסף לאספקת פרטים אנטומיים מצוינים, MRI מאפשר למדידות TKV in vivo. TKV ניתן להשתמש כדי לעקוב אחר התקדמות מחלה לאורך זמן, ושאר תרופת ישבניםventions לפני שינוי בתפקוד הכליות מתרחש. יתר על כן, את האפשרות של הדמיה מכרסמים ילוד מספקת נקודת כניסה חשובה למחקרים בהם ברחם התערבויות מבוצעות.

למרות היתרונות הגדולים שלה, ההדמיה vivo של מודלים של מכרסמים לPKD עדיין מאתגרת. זה נכון במיוחד לעכברים וחולדות בילוד בשל גודלם הקטן ונשימה גבוהה יותר וקצב לב בהשוואה לבני אדם. השימוש בUHF MRI והדרגות חזקות מאפשר ליחסים גבוהים יותר ותמונות טובות יותר במרחב נפתרו אות לרעש, עדיין MRI הוא רגיש מאוד לתנועה, וממצאים תנועה באופן משמעותי יכולים להקטין את רזולוציית תמונה, הפחתת ההטבות מהטכניקה. הדבר חשוב במיוחד להדמיה בטן שהיא עניין המרכזי בPKD. סריקות לעצור את נשימה, כמו שנרכשו בבני אדם, אינן אפשריים ללא החדרת הטובוס (ET). האפשרות של שליטה בבעלי החיים הרדימו שלדרכי נשימה עם ET היא יתרון במקרה של דום לב או נשימה; עם זאת, אינטובציה של מכרסמים דורשת מיומנות טכנית גבוהה וקשה להורים. משלוח הרדמה נשימתית כגון isoflurane ידי פנים מסכה קל ואת האפשרות של בחירה עבור רוב הליכי MRI 23. עם זאת, האפשרות של היפוקסיה / חנק יש לקחת בחשבון אם בעל החיים הוא לא ממוקם כראוי בזמן הרדמה, ואין שליטה בדרכי הנשימה במקרה של מצב חירום. לפיכך, ניטור זהיר של קצב הנשימה של בעלי החיים ורצפים ממוקדים נשימה הופכים לחשובים ביותר. בנוסף, להשגת מיצוב הרדמה ובעלי החיים אופטימלי היא חיונית לרכישת תמונות ברזולוציה גבוהה בסורק. ובאשר לכל מחקרים בבעלי החיים חיים, במיוחד בעת שימוש במחלה, בעלי חיים בילוד או בגיל, זה קריטי כדי לפקח על הפרמטרים החיוניים של בעלי החיים ולשמור על מצב פיסיולוגי יציב במהלך ההליך, כדי להבטיח את בריאות בעלי חיים וההצלחה לטווח הארוכה.

למרות האתגרים שלה, התקדמות ניכרת נעשתה עם UHF MRI מאפשר למידע פנוטיפי מפורט במודלים של מכרסמים קטנים של PKD והופך לכלי רב עוצמה לphenotyping in vivo וניטור סמים. בתמונות של עוברים ברחם מתפתחים לאפשר לאפיון מוקדם של פנוטיפ קשור עם מוטציה גנטית ויכול לזהות מקרים של עוברים שאינם בר-קיימא. בvivo MRI הוא קריטי להשגה (כל מערכת מודל מכרסם אחרת או) מירב תועלת ממודלים של מכרסמים של PKD ויש לשקול בכל עיצוב ניסיוני.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AVANCEIII-700 (16.4 T) Bruker BH067206 Wide-bore two channel multinuclear spectrometer equipped with mini and micro-imaging accessories for in vivo small rodent imaging
TopSpin2.0PV Bruker H9088TA2 Spectrometer processing software
Paravision 5.1 Bruker T10314L5 Imaging sofware
VTU BVT 3000 digital Bruker W1101095 Temperature controller

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Torres, V. E., Harris, P. C. Autosomal dominant polycystic kidney disease: the last 3 years. Kidney Int. 76, 149-168 (2009).
  2. Chapman, A. B., et al. Kidney volume and functional outcomes in autosomal dominant polycystic kidney disease. Clinical journal of the American Society of Nephrology : CJASN. 7, 479-486 (2012).
  3. Torres, V. E., Harris, P. C. Polycystic kidney disease: genes, proteins, animal models, disease mechanisms and therapeutic opportunities. J Intern Med. 261, 17-31 (2007).
  4. Hateboer, N., et al. Comparison of phenotypes of polycystic kidney disease types 1 and 2 European PKD1-PKD2 Study Group. Lancet. 353, 103-107 (1999).
  5. Rossetti, S., et al. Association of mutation position in polycystic kidney disease 1 (PKD1) gene and development of a vascular phenotype. Lancet. 361, 2196-2201 (2003).
  6. Chapman, A. B., et al. Renal structure in early autosomal-dominant polycystic kidney disease (ADPKD): The Consortium for Radiologic Imaging Studies of Polycystic Kidney Disease (CRISP) cohort. Kidney international. 64, 1035-1045 (2003).
  7. Grantham, J. J., et al. Volume progression in polycystic kidney disease. N Engl J Med. 354, 2122-2130 (2006).
  8. Schrier, R. W., et al. Blood Pressure in Early Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease. The New England journal of medicine. , (2014).
  9. Torres, V. E., et al. Angiotensin Blockade in Late Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease. The New England journal of medicine. , (2014).
  10. Wilson, P. D. Mouse models of polycystic kidney disease. Curr Top Dev Biol. 84, 311-350 (2008).
  11. Happe, H., Peters, D. J. Translational research in ADPKD: lessons from animal models. Nature reviews. Nephrology. , (2014).
  12. Frahm, J., Haase, A., Matthaei, D. Rapid NMR imaging of dynamic processes using the FLASH technique. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 3, 321-327 (1986).
  13. Bae, K. T., et al. Magnetic resonance imaging evaluation of hepatic cysts in early autosomal-dominant polycystic kidney disease: the Consortium for Radiologic Imaging Studies of Polycystic Kidney Disease cohort. Clin J Am Soc Nephrol. 1, 64-69 (2006).
  14. Hossack, K. F., Leddy, C. L., Johnson, A. M., Schrier, R. W., Gabow, P. A. Echocardiographic findings in autosomal dominant polycystic kidney disease. N Engl J Med. 319, 907-912 (1988).
  15. Lumiaho, A., et al. Mitral valve prolapse and mitral regurgitation are common in patients with polycystic kidney disease type 1. American journal of kidney diseases : the official journal of the National Kidney Foundation. 38, 1208-1216 (2001).
  16. Vallee, J. P., Ivancevic, M. K., Nguyen, D., Morel, D. R., Jaconi, M. Current status of cardiac MRI in small animals. Magma. 17, 149-156 (2004).
  17. Epstein, F. H. MR in mouse models of cardiac disease. NMR Biomed. 20, 238-255 (2007).
  18. Bloomgarden, D. C., et al. Global cardiac function using fast breath-hold MRI: validation of new acquisition and analysis techniques. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 37, 683-692 (1997).
  19. Larson, A. C., et al. Self-gated cardiac cine MRI. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 93-102 (2004).
  20. Smith, J. C., Corbin, T. J., McCabe, J. G., Bolon, B. Isoflurane with morphine is a suitable anaesthetic regimen for embryo transfer in the production of transgenic rats. Laboratory animals. 38, 38-43 (2004).
  21. Ahrens, E. T., Srinivas, M., Capuano, S., Simhan, H. N., Schatten, G. P. Magnetic resonance imaging of embryonic and fetal development in model systems. Methods Mol Med. 124, 87-101 (2006).
  22. Zhou, R., Pickup, S., Glickson, J. D., Scott, C. H., Ferrari, V. A. Assessment of global and regional myocardial function in the mouse using cine and tagged MRI. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 760-764 (2003).
  23. Stimpfel, T. M., Gershey, E. L. Selecting anesthetic agents for human safety and animal recovery surgery. FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 5, 2099-2104 (1991).

Tags

רפואה גיליון 100 הדמיית תהודה מגנטית (MRI) Ultra-גבוה שדה (UHF) MRI מכרסמים פנוטיפ בכליות ציסטות מחלת כליות פוליציסטיות (PKD) מחלת כליות פוליציסטיות אוטוזומלית דומיננטית (ADPKD) כליות פוליציסטיות Autosomal-רצסיבי מחלה (ARPKD) התקדמות התערבויות נפח כולל כליות (TKV).
שימוש ב- MRI שדה Ultra-גבוה במודלים של מכרסמים קטנים של מחלת כליות פוליציסטיות ל<em&gt; In vivo</em&gt; ניטור phenotyping ותרופות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Irazabal, M. V., Mishra, P. K.,… More

Irazabal, M. V., Mishra, P. K., Torres, V. E., Macura, S. I. Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring. J. Vis. Exp. (100), e52757, doi:10.3791/52757 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter