本方案描述了在肺动脉高压大鼠模型中，对右心室形态和功能进行超声心动图表征的方法。
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摘要
摘要
肺动脉高压（PAH）是一种由肺部小动脉血管收缩和结构重塑引起的进行性疾病。这种重塑导致肺血管阻力增加、右心室功能恶化，并引发过早死亡。目前获批的PAH治疗手段主要靶向肺血管舒张通路；然而，近年来新兴的治疗方法则聚焦于疾病发病机制中其他新的通路，包括右心室（RV）重塑。能够实现对新型治疗手段进行纵向评估的影像技术，在临床前研究中新药疗效的评价中具有重要价值。无创经胸超声心动图仍是评估心脏功能的标准方法，并在啮齿类动物模型中广泛应用。然而，由于右心室的解剖位置和结构特点，其超声心动图评估具有较大挑战性。此外，目前尚缺乏针对超声心动图检查的标准化操作指南 在临床前啮齿类动物模型中，这使得对右心室进行统一评估变得困难 在不同实验室的研究之间具有可比性。在临床前研究中，大鼠单克隆碱（monocrotaline, MCT）损伤模型被广泛用于评估药物治疗肺动脉高压（PAH）的疗效。本方案描述了对未经处理及MCT诱导PAH大鼠右心室（RV）的超声心动图评估方法。
引言
肺动脉高压（PAH）是一种进行性疾病，定义为静息状态下平均肺动脉压超过20 mmHg1。PAH的病理改变包括肺动脉（PA）重构、血管收缩、炎症反应以及成纤维细胞的活化与增殖。这些病理变化导致肺血管阻力增加，进而引起右心室重构、肥厚和功能衰竭2。PAH是一种复杂的疾病，涉及多种信号通路之间的相互作用。目前获批用于治疗PAH的药物主要靶向血管扩张通路，包括一氧化氮-环磷酸鸟苷通路、前列环素通路和内皮素通路。针对这些通路的治疗手段已被单独使用或联合应用于临床治疗3,4。尽管过去十年中PAH治疗取得了一定进展，但基于美国REVEAL注册研究的结果显示，新诊断患者的5年生存率仍然较低5。近年来，新兴治疗策略聚焦于疾病修饰类药物，旨在干预PAH中血管重构的多因素病理生理过程，以期阻断疾病进展6。
肺动脉高压（PAH）的动物模型在评估新药治疗效果方面具有不可估量的价值。由MCT诱导的PAH大鼠模型是一种广泛应用的动物模型，其特征是肺动脉血管发生重构，进而导致肺血管阻力升高，以及右心室肥厚和功能障碍7,
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方案
本方案中的所有实验均遵循芝加哥伊利诺伊大学芝加哥分校机构动物护理和使用委员会的动物护理指南进行。进行MCT注射时，雄性Sprague Dawley（SD）大鼠的体重在0.200-0.240 kg之间；然而，本文所述方案也可适用于更宽范围的体重。实验动物购自商业来源（见材料表）。
1. 研究设计
- 动物
- 获取雄性SD大鼠，适应环境4-7天。将大鼠按实验分组饲养于清洁笼具中，置于温度维持在20-26 °C（68-79 °F）、采用荧光灯照明并控制光照周期为14小时光照、10小时黑暗的房间内。
- 给大鼠 随意摄取 在整个实验期间可自由获取标准饮食和自来水。
- MCT 给药
- 在研究第0天，向大鼠皮下注射MCT（60 mg/kg，溶于HCl/NaOH，pH 7.4；参见 材料表；MCT组）或给予溶剂（去离子水，pH 7.4；对照组）。
注意：由于MCT给药相关的操作防护要求，所有大鼠应在第0天给药后置于化学危害防护饲养间内，并在此环境中饲养至第7天。 - 在第7天，将大鼠转移回普通饲养室，并在此后研究期间内保持在此环境中饲养。
- 在研究第0天，向大鼠皮下注射MCT（60 mg/kg，溶于HCl/NaOH，pH 7.4；参见 材料表；MCT组）或给予溶剂（去离子水，pH 7.4；对照组）。
- 临床观察
-
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结果
本研究采用MCT处理的大鼠作为肺动脉高压（PAH）模型。在MCT给药后第23天进行超声心动图分析，所有测量和计算数据均来自连续三个心动周期的平均值。对照组（溶剂：去离子水）和MCT处理组（60 mg/kg）大鼠的超声心动图参数见表1。
对照组和MCT处理大鼠的PLAX切面代表性图像如图1A所示。这些图像用于初步评估心脏位置及左心室（LV）形态。右心室（RV）的定量评估在改良PLAX切面中进行，因为该切面可清晰显示右心室（图1B）。在改良PLAX切面中，与对照组大鼠相比，MCT处理大鼠显示出右心室扩大，且左心室位置发生偏移（图1B）。在改良PLAX切面中，于右心室最宽处获取M型超声图像，用于测量右心室内径舒张末期（RVIDd）、右心室内径收缩末期（RVIDs）和右心室游离壁厚度（RVFWT）（图1C）。RVIDd、.......
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讨论
对右心室（RV）进行超声心动图评估是筛查肺动脉高压（PAH）动物模型中新型治疗方法有效性的有力发现工具。由于治疗PAH的新靶点涉及右心室重构，因此有必要深入表征右心室的结构和功能4,14。本研究描述了一种详细的操作方案，可用于成功表征右心室的结构与功能。
由于右心室位于胸骨后方，其复杂的结构几何形态和空间位置使得超声心动图对右心室的表征较为困难；因此，常采用改良的超声心动图切面以促进右心室的可视化，并在分析过程中协助精确识别右心室心内膜边界。在此方面，改良的胸骨旁长轴切面（PLAX）可用于更清晰地显示右心室结构，获取肺动脉血流速度以及右心室的形态学测量数据。其他研究方案曾描述使用胸骨旁短轴切面来测量肺动脉血流速度和右心室壁厚度15；然而，采用改良PLAX切面能够更稳定地获得具有代表性的肺动脉血流速度图像，同时改善右心室游离壁的显示。此外，采用聚焦右心室的四腔心心尖切面，有助于增强右心房和右心室腔壁的可视化效果，并可稳定.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由授予作者 P.C.R. 的 NHLBI K01 HL155241 和 AHA CDA849387 资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.9% 氯化钠注射液 USP | Baxter | 2B1324 | |
| 编织棉卷 | 4MD Medical Solutions | RIHD201205 | |
| 脱毛剂 | Wallgreens | Nair Hair Remover | |
| 电极凝胶 | Parker Laboratories | 15-60 | |
| 高频超声成像系统及成像工作站 | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| 异氟烷 | MedVet | RXISO-250 | |
| 雄性 Sprague Dawley 大鼠 | Charles River Laboratories | CD 001 | CD IGS 大鼠 (Crl:CD(SD)) |
| 野百合碱 (MCT) | Sigma-Aldrich | C2401 | |
| 直肠温度探针 | Physitemp | RET-3 | |
| 密封式诱导室 | Scivena Scientific | RES644 | 3 L 规格 |
| 固态阵列超声换能器 | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo MicroScan 换能器 MS250S | |
| 不锈钢数显卡尺 | VWR Digital Calipers | 62379-531 | |
| 超声耦合凝胶 | Parker Laboratories | 11-08 | |
| Vevo Lab 软件 | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | 版本 5.5.1 |
参考文献
- Galie, N., McLaughlin, V. V., Rubin, L. J., Simonneau, G. An overview of the 6th World Symposium on Pulmonary Hypertension. European Respiratory Journal. 53 (1), 1802148(2019).
- Tyagi, S., Batra, V. Novel therapeutic approaches of pulmonary arterial hyp....
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