Name: 心脏异常的实验性自身免疫性心肌炎的无创性评估磁共振成像显微镜在鼠标 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 24 s
Description: 了解磁共振显微成像技术在小鼠实验性自身免疫性心肌炎中的无创评估方法。该技术可实时监测心脏功能异常，计算舒张末期容积和射血分数，为炎症性心脏病的研究提供高分辨率三维成像。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

本研究工作由美国国立卫生研究院（HL114669）资助。CM 获得了新泽西州心肌炎基金会颁发的博士后研究奖学金。

伦理声明：
所有动物实验均按照《实验动物护理和使用指南》的规定进行，并经美国内布拉斯加州林肯市内布拉斯加大学林肯分校批准。
1. 实验性自身免疫性心肌炎的诱导
<ol>
	<li>将 Myhc-α 334-352 溶解于 1× 磷酸盐缓冲液中，配制成终浓度为 2 mg/1.5 ml 的多肽溶液。</li>
	<li>取含 50 μg 冻干百日咳毒素（PT）的小瓶，加入 1 ml 无菌 1× PBS，配制成 50 ng/μl 的储备液。取 20 μl 储备液加入无菌 1.5 ml 离心管中，再加入 980 μl 无菌 1× PBS，配制成 1 ng/μl 的工作液。</li>
	<li>向 10 ml 完全弗氏佐剂（CFA）中加入 40 mg 结核分枝杆菌（Mycobacterium&#160;tuberculosis）H37Rv（MTB）提取物，配制成终浓度为 5 mg/ml 的 CFA。</li>
	<li>制备多肽-CFA 乳剂。注意：用于诱导实验性自身免疫性心肌炎（EAM）时，每只动物皮下注射 150 μl 乳剂，含 100 µg Myhc-α 334-352。例如，免疫 10 只小鼠需使用含 1 mg Myhc-α 334-352 的 1.5 ml 多肽-CFA 乳剂。
	<ol>
		<li>为配制 1.5 ml 乳剂，取 750 μl Myhc-α 334-352 多肽溶液加入一个 1.5 ml 离心管中，另取等体积含 MTB 的 CFA 加入另一个 1.5 ml 离心管中。使用一支 3&#160;ml 鲁尔锁扣注射器，先吸取多肽溶液，再吸取 CFA/MTB 混合液。</li>
		<li>将注射器连接至三通阀，并将三通阀的另一出口连接一支空的 3&#160;ml 注射器。调节三通阀的通畅度，使多肽-CFA 混合液在两支注射器之间转移时具有适当阻力。</li>
		<li>反复推动注射器活塞，使液体在两支注射器间转移约 1 分钟，然后将整个装置置于冰上约 3 分钟。此操作至少重复 10 次。</li>
		<li>通过将少量乳剂滴入 100 ml 玻璃烧杯的静水中，检测乳剂的稠度。乳剂滴不应在水中扩散；若发生扩散，则需继续混合，直至达到理想稠度。</li>
		<li>更换连接在三通阀上的其中一支 3 ml 注射器为 1&#160;ml 鲁尔锁扣注射器，将乳剂从 3 ml 注射器转移至 1&#160;ml 注射器中，并在 1 ml 注射器上安装 27½ G 针头。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在 6 至 8 周龄雌性 A/J 小鼠的双侧腹股沟区域，皮下分次注射共 150 µl 多肽-CFA 乳剂（每侧约 75 µl）。</li>
	<li>在免疫当天（第 0 天）和免疫后第 2 天，每只动物腹腔注射 100 μl PT 悬液（含 100 ng PT）。</li>
	<li>于第 7 天重复免疫程序：将 150 µl 新鲜配制的多肽-CFA 乳剂分次皮下注射至胸骨两侧（每侧约 75 µl）。随后于第 21 天对动物进行 MRM 成像，参见步骤 3。</li>
</ol>
2. 动物操作
<ol>
	<li>将每只小鼠放入麻醉诱导室中，室内含有2%异氟烷-空气混合气体，并在下方放置加热垫以维持体温，随后将动物转移至特制的动物固定装置（图&#160;1）。</li>
	<li>将动物以俯卧位固定在动物固定装置上，使其鼻部插入鼻罩以维持麻醉（图&#160;1）。使用与小鼠门齿相连的咬合杆固定其头部。</li>
	<li>开启空气吹热器，并将其出气软管插入扫描仪的垂直孔中，以在实验期间维持动物体温。</li>
	<li>在整个成像过程中，以2 ml/min的流速维持0.5%至2%的异氟烷浓度进行麻醉。通过脚趾夹捏法确认麻醉深度，应无任何运动反应。</li>
	<li>设置气动枕式传感器、小鼠尾部/踝部光纤脉搏血氧传感器以及直肠温度探针，分别用于监测呼吸、心率和体温（图&#160;1）。注意：心脏门控通过脉搏血氧仪实现，可无创监测动脉血氧饱和度。脉搏血氧传感器应固定于左踝，足部用线圈固定并用胶带缠绕，以保持踝部位于传感器内。磁共振显微成像（MRM）通过呼吸和心脏信号门控实现，无需使用任何对比剂。</li>
</ol>
3. 图像采集
<ol>
	<li>在完成动物准备后（图&#160;1），将小鼠置于MRM扫描仪中心，使心脏位于视场（FOV）中心，此处磁场均匀性最高。注：应使用配备100 G/cm三轴梯度和4 cm射频（RF）成像线圈的宽孔径（89 mm）&#160;9.4 T垂直磁体，以获取高分辨率三维（3D）图像。注意：使用MRI扫描仪时，务必使用无磁性物品。&#160;</li>
	<li>运行成像界面，从“Study Options”菜单中选择“New Study”。在命令栏中输入“mtune”并运行，以调出“Tune GUI”。然后选择“Start Probe Tune”，并点击“Autoscale”按钮。Tune GUI将更新以显示RF信号。使用线圈末端的远程调谐/匹配旋钮，将RF线圈调谐至质子共振频率（400 MHz）。在“Start”选项卡中进入“Prescan”页面，点击相应按钮执行频率和功率校准。在“Study”选项卡的“Shim”选项卡中点击XYZ（快速）按钮，调出匀场页面。进入匀场页面，选择所有迭代项，点击shim按钮以执行自动匀场。</li>
	<li>在成像界面的“Study”选项卡中选择一个定位序列，以定位小鼠心脏。在“Acquire”选项卡中将FOV调整为35 mm2，并保持设备默认设置。点击“Start”运行序列；若心脏未位于FOV中心，调整动物固定装置的位置，重新调谐RF线圈，并再次获取定位图像。</li>
	<li>在“Study”选项卡中点击“GEMS”序列按钮，然后在相应的“Acquire”选项卡中输入采集参数，以获取沿心脏短轴和长轴的两个正交平面图像20,21。注：梯度回波扫描的典型采集参数为：层厚1 mm；重复时间（TR）200 msec；回波时间（TE）2.67 msec（最小值）；翻转角25°；面内矩阵大小128 × 128；FOV 22 mm2；采集次数4次；总采集时间约1分钟&#160;30秒。</li>
	<li>在“Adv”选项卡中选择“CINE”序列，采集脉搏血氧门控的短轴电影MR图像，以测量左心室（LV）解剖和功能参数。根据心脏长轴视图，通过鼠标悬停和拖动调整成像层面的位置和角度。在“Acquire”选项卡中输入以下成像参数以获取梯度回波电影序列：TR 500 msec；TE 5 msec；FOV 22 mm2；采集矩阵256 × 256；层厚1 mm；采集次数8次；帧数6帧；采集时间约17分钟。点击“Start”开始采集。</li>
	<li>使用成像软件的“I/O”选项卡将采集的图像转换为DICOM格式，并将相应文件传输至数据中心进行处理。</li>
	<li>成像过程结束后，将小鼠置于滤帽笼中恢复麻醉。在小鼠恢复足够意识以维持胸卧位之前，不得离开无人看护，并根据需要保留用于后续研究。</li>
</ol>
4. 心脏磁共振显微成像的数据分析
<ol>
	<li>使用 Segment 软件分析左心室的解剖与功能参数19。通过“文件”菜单中的“打开图像文件”子菜单，将 DICOM 格式的电影图像导入软件。在图形用户界面（GUI）中选择“MRGE”作为成像技术，“Cine”作为图像类型，“短轴中室”作为图像切面。</li>
	<li>分别通过“编辑”菜单中的“将当前时间帧设为舒张末期”和“将当前时间帧设为收缩末期”子菜单，指定用于舒张末期和收缩末期的时间帧。</li>
	<li>首先点击“LV”命令按钮，然后点击右下方面板上的“ENDO”和“EPI”命令按钮，分别手动绘制左心室心内膜和心外膜。点击相应的命令按钮去除乳头肌，以提高计算的准确性。</li>
	<li>在右上面板读取定量的左心室参数，如舒张期容积、收缩期容积、每搏输出量和射血分数。点击“Misc”命令按钮，然后点击“Measurement Caliper”命令按钮，测量左心室壁厚度和心室直径等参数22。</li>
	<li>点击“文件”菜单中的“保存图像堆栈和分割结果”子菜单，将包含分割信息的图像以“.mat”格式保存，以便按需重新处理图像。</li>
</ol>

<ol><li>Heidenreich, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forecasting+the+future+of+cardiovascular+disease+in+the+United+States%3A+a+policy+statement+from+the+American+Heart+Association%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Forecasting the future of cardiovascular disease in the United States: a policy statement from the American Heart Association.</a> Circulation. 123 (8), 933-944 (2011).</li>
<li>Fujinami, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+mimicry%2C+bystander+activation%2C+or+viral+persistence%3A+infections+and+autoimmune+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Microbiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Molecular mimicry, bystander activation, or viral persistence: infections and autoimmune disease.</a> Clin Microbiol Rev. 19 (1), 80-94 (2006).</li>
<li>Cihakova, D., Rose, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathogenesis+of+myocarditis+and+dilated+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Immunol%22%5BJournal%5D)">Pathogenesis of myocarditis and dilated cardiomyopathy.</a> Adv Immunol. 99, 95-114 (2008).</li>
<li>Donermeyer, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myocarditis-inducing+epitope+of+myosin+binds+constitutively+and+stably+to+I-Ak+on+antigen-presenting+cells+in+the+heart%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Myocarditis-inducing epitope of myosin binds constitutively and stably to I-Ak on antigen-presenting cells in the heart.</a> J Exp Med. 182 (5), 1291-1300 (1995).</li>
<li>Gangaplara, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coxsackievirus+B3+infection+leads+to+the+generation+of+cardiac+myosin+heavy+chain-alpha-reactive+CD4+T+cells+in+A%2FJ+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Immunol%22%5BJournal%5D)">Coxsackievirus B3 infection leads to the generation of cardiac myosin heavy chain-alpha-reactive CD4 T cells in A/J mice.</a> Clin Immunol. 144 (3), 237-249 (2012).</li>
<li>Huber, S. A., Lodge, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coxsackievirus+B-3+myocarditis+in+Balb%2Fc+mice.+Evidence+for+autoimmunity+to+myocyte+antigens%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Pathol%22%5BJournal%5D)">Coxsackievirus B-3 myocarditis in Balb/c mice. Evidence for autoimmunity to myocyte antigens.</a> Am J Pathol. 116 (1), 21-29 (1984).</li>
<li>Massilamany, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+novel+mimicry+epitopes+for+cardiac+myosin+heavy+chain-alpha+that+induce+autoimmune+myocarditis+in+A%2FJ+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Immunol%22%5BJournal%5D)">Identification of novel mimicry epitopes for cardiac myosin heavy chain-alpha that induce autoimmune myocarditis in A/J mice.</a> Cell Immunol. 271, 438-449 (2011).</li>
<li>Pummerer, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+cardiac+myosin+peptides+capable+of+inducing+autoimmune+myocarditis+in+BALB%2Fc+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Identification of cardiac myosin peptides capable of inducing autoimmune myocarditis in BALB/c mice.</a> J Clin Invest. 97 (9), 2057-2062 (1996).</li>
<li>Rose, N. R., Hill, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pathogenesis+of+postinfectious+myocarditis%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Immunol+Immunopathol%22%5BJournal%5D)">The pathogenesis of postinfectious myocarditis.</a> Clin Immunol Immunopathol. 80, (1996).</li>
<li>Saraste, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coronary+flow+reserve+and+heart+failure+in+experimental+coxsackievirus+myocarditis.+A+transthoracic+Doppler+echocardiography+study%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">Coronary flow reserve and heart failure in experimental coxsackievirus myocarditis. A transthoracic Doppler echocardiography study.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291, (2006).</li>
<li>Altes, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+3He+MR+lung+ventilation+imaging+in+asthmatics%3A+preliminary+findings%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 3He MR lung ventilation imaging in asthmatics: preliminary findings.</a> J Magn Reson Imaging. 13 (3), 378-384 (2001).</li>
<li>Driehuys, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+animal+imaging+with+magnetic+resonance+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+J%22%5BJournal%5D)">Small animal imaging with magnetic resonance microscopy.</a> ILAR J. 49 (1), 35-53 (2008).</li>
<li>Smith, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+microscopy+with+cardiovascular+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cardiovasc+Med%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance microscopy with cardiovascular applications.</a> Trends Cardiovasc Med. 6 (8), 247-254 (1996).</li>
<li>Potter, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+microscopy+approaches+to+molecular+imaging%3A+sensitivity+vs+specificity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biochem+Suppl%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance microscopy approaches to molecular imaging: sensitivity vs specificity.</a> J Cell Biochem Suppl. 39, 147-153 (2002).</li>
<li>Benveniste, H., Blackband, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+microscopy+and+high+resolution+small+animal+MRI%3A+applications+in+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">MR microscopy and high resolution small animal MRI: applications in neuroscience research.</a> Prog Neurobiol. 67, 393-420 (2002).</li>
<li>Epstein, F. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+tagging+early+after+myocardial+infarction+in+mice+demonstrates+contractile+dysfunction+in+adjacent+and+remote+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">MR tagging early after myocardial infarction in mice demonstrates contractile dysfunction in adjacent and remote regions.</a> Magn Reson Med. 48 (2), 399-403 (2002).</li>
<li>Gewalt, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+microscopy+of+the+rat+lung+using+projection+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">MR microscopy of the rat lung using projection reconstruction.</a> Magn Reson Med. 29 (1), 99-106 (1993).</li>
<li>Kern, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKern%2C+MJ+%22The+cardiac+catheterization+handbook.%2C+Edn+5th%22">The cardiac catheterization handbook., Edn 5th</a>. , (2011).</li>
<li>Heiberg, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+validation+of+Segment--freely+available+software+for+cardiovascular+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">Design and validation of Segment--freely available software for cardiovascular image analysis.</a> BMC Med Imaging. 10, (2010).</li>
<li>Cranney, G. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Left+ventricular+volume+measurement+using+cardiac+axis+nuclear+magnetic+resonance+imaging.+Validation+by+calibrated+ventricular+angiography%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Left ventricular volume measurement using cardiac axis nuclear magnetic resonance imaging. Validation by calibrated ventricular angiography.</a> Circulation. 82 (1), 154-163 (1990).</li>
<li>Hiba, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+and+respiratory+double+self-gated+cine+MRI+in+the+mouse+at+7+T%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Cardiac and respiratory double self-gated cine MRI in the mouse at 7 T.</a> Magn Reson Med. 55 (3), 506-513 (2006).</li>
<li>Bryant, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+failure+in+transgenic+mice+with+myocardial+expression+of+tumor+necrosis+factor-alpha%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Cardiac failure in transgenic mice with myocardial expression of tumor necrosis factor-alpha.</a> Circulation. 97 (14), 1375-1381 (1998).</li>
<li>Neu, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+myosin-induced+myocarditis+as+a+model+of+postinfectious+autoimmunity%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Cardiac myosin-induced myocarditis as a model of postinfectious autoimmunity.</a> Eur Heart J. 12 Suppl D, 117-120 (1991).</li>
<li>Neumann, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+multiple+heart+autoantibodies+in+mice+with+coxsackievirus+B3-+and+cardiac+myosin-induced+autoimmune+myocarditis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Immunol%22%5BJournal%5D)">Induction of multiple heart autoantibodies in mice with coxsackievirus B3- and cardiac myosin-induced autoimmune myocarditis.</a> J Immunol. 152 (1), 343-350 (1994).</li>
<li>Rose, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postinfectious+autoimmunity%3A+two+distinct+phases+of+coxsackievirus+B3-induced+myocarditis%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Postinfectious autoimmunity: two distinct phases of coxsackievirus B3-induced myocarditis.</a> Ann N Y Acad Sci. 475, 146-156 (1986).</li>
<li>Farmer, J. B., Levy, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+recording+the+electrocardiogram+and+heart+rate+from+conscious+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Pharmacol+Chemother%22%5BJournal%5D)">A simple method for recording the electrocardiogram and heart rate from conscious animals.</a> Br J Pharmacol Chemother. 32 (1), 193-200 (1968).</li>
</ol>

未声明利益冲突。

本研究描述了MRM技术及其作为非侵入性工具在确定患自身免疫性心肌炎小鼠心脏异常方面的应用价值。由于实验性自身免疫性心肌炎（EAM）的组织学特征与人类感染后心肌炎相似，小鼠模型常被用于阐明心肌损伤的免疫机制23-25。然而，患心肌炎的小鼠在临床上通常表现正常，诊断依赖于实验终点时的组织学检查7。动物通常在免疫后第21天被处死。这种仅在单一时间点评估疾病进程的方法限制了这些模型的应用，尤其是在药物研究中，对治疗干预下疾病进展的动态监测是一个关键需求。
为了确定活体动物的心脏异常，可采用磁共振成像（MRM）等非侵入性手段。此处描述的 MRM 技术具有无需使用对比剂即可获取心脏结构和功能特征的优势。然而，该技术需要在强磁场中采集高分辨率的三维解剖图像。尽管如此，一旦完成图像采集，即可利用商业软件后续分析左心室舒张末期容积和射血分数等功能参数，而无需再次组装 MRM 设备。如图&#160;2所示，对免疫 Myhc-α 334-352 的动物进行 MRM 检查发现，其左心室壁厚度大于健康小鼠（图&#1...

心力衰竭是导致死亡的首要原因，而心肌炎是青少年心力衰竭的主要病因之一1。大多数心肌炎患者无明显症状，且疾病可自行缓解2。然而，约10%-20%的患者可能发展为慢性疾病，进而导致扩张型心肌病（DCM）3。目前已建立多种动物模型用于研究心肌炎的免疫发病机制。在易感心肌炎的A/J和Balb/c小鼠中，可通过免疫心脏肌球蛋白重链（Myhc）-α或其免疫优势肽片段，或通过感染柯萨奇病毒B3等病原体来诱导疾病4-9。本研究采用Myhc-α 334-352肽段诱导A/J小鼠心肌炎。尽管存在心肌浸润，但患病动物临床上表现正常；诊断主要依据心脏组织炎症的组织学评估7和超声心动图检查10。
磁共振显微成像（MRM）是一种常用的方法，可用于获得高分辨率的三维心血管图像，能够评估微小血管（直径可达10 μm）水平的功能细节；然而，常规磁共振成像（MRI）扫描通常只能达到约1 mm的分辨率11-14，无法实现如此高的分辨能力。MRM的优势在于能够在疾病早期阶段获取高分辨率图像，并提取功能参数14。临床上，MRM成像已被广泛用于研究病变心脏、肺或脑的功能参数15-17。本研究展示了将MRM技术作为一种非侵入性工具，用于确定自身免疫性心肌炎A/J小鼠的心脏异常。具体而言，MRM成像能够以合理的准确性量化左心室（LV）舒张末期容积和射血分数（EF）等功能参数18。各参数定义如下：左心室舒张末期容积，指舒张期结束时左心室内血液的容积；射血分数，指每搏输出量与舒张末期容积的比值。数据分析采用免费提供的Segment软件进行，该软件专为处理磁共振扫描仪获取的符合DICOM标准的心血管图像而开发19。数据显示，与健康小鼠相比，心肌炎动物模型的左心室壁厚度增加，同时左心室舒张末期容积、每搏输出量和射血分数均降低。

<table><tbody><tr><td>Myhc-a 334-352 (DSAFDVLSFTAEEKAGVYK)</td><td>Neopeptide，马萨诸塞州剑桥</td><td></td><td>4 &amp;#176;C 保存</td></tr><tr><td>CFA</td><td>Sigma Aldrich，密苏里州圣路易斯</td><td>5881</td><td>4 &amp;#176;C 保存</td></tr><tr><td>MTB H37Rv 提取物</td><td>Difco Laboratories，密歇根州底特律</td><td>231141</td><td>4 &amp;#176;C 保存</td></tr><tr><td>PT</td><td>List Biologicals Laboratories，加利福尼亚州坎贝尔</td><td>181</td><td>4 &amp;#176;C 保存</td></tr><tr><td>1x PBS</td><td>Corning，弗吉尼亚州马纳萨斯</td><td>21-040-CV</td><td>4 &amp;#176;C 保存</td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Piramal Healthcare，印度孟买</td><td>NDC66794-013-25</td><td></td></tr><tr><td>雌性 A/J 小鼠</td><td>Jackson Laboratories，缅因州巴港</td><td>646</td><td></td></tr><tr><td>Luer-lok 无菌 1 ml 注射器</td><td>BD，新泽西州富兰克林湖</td><td>309628</td><td></td></tr><tr><td>Luer-lok 无菌 3 ml 注射器</td><td>BD，新泽西州富兰克林湖</td><td>309657</td><td></td></tr><tr><td>无菌针头，18 G</td><td>BD，新泽西州富兰克林湖</td><td>305195</td><td></td></tr><tr><td>无菌针头，27 1/2 G</td><td>BD，新泽西州富兰克林湖</td><td>305109</td><td></td></tr><tr><td>三通阀</td><td>Smiths Medical ASD, Inc.，俄亥俄州都柏林</td><td>MX5311L</td><td></td></tr><tr><td>Kerlix 纱布绷带卷</td><td>Covidien，马萨诸塞州曼斯菲尔德</td><td>6720</td><td></td></tr><tr><td>Kimwipes 擦拭纸</td><td>Kimberly-Clark Professional，佐治亚州罗斯韦尔</td><td>34155</td><td></td></tr><tr><td>Protouch 织物套管</td><td>Medline Industries，伊利诺伊州芒德莱因</td><td>30-1001</td><td></td></tr><tr><td>无菌手术剪刀和镊子</td><td>INOX tool Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>微波炉</td><td>GE Healthcare,&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ThermiPAQ 冷热治疗系统&amp;nbsp;</td><td>Theramics Corporation，伊利诺伊州斯普林菲尔德</td><td></td><td></td></tr><tr><td>爬行动物加热灯</td><td>Energy Savers Unlimited, Inc. 加利福尼亚州卡森</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3M Transpore 胶带</td><td>Target Corporation，明尼苏达州</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Up and Up 多粘菌素B硫酸盐/杆菌肽/新霉素硫酸盐抗生素软膏</td><td>Target Corporation，明尼苏达州</td><td></td><td></td></tr><tr><td>North Safety DeciDamp-2PVC 泡沫耳塞</td><td>North Safety Products，罗德岛州史密斯菲尔德</td><td></td><td></td></tr><tr><td>棉签，6&amp;rsquo;&amp;rsquo; 木质杆&amp;nbsp;</td><td>Jorgensen Laboratories, Inc. 科罗拉多州洛夫兰</td><td></td><td></td></tr><tr><td>麻醉诱导室&amp;nbsp;</td><td>Summit Anesthesia Solutions，密歇根州安娜堡</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Summit 麻醉支持系统，用于调节麻醉气体流量&amp;nbsp;</td><td>Summit Anesthesia Solutions，密歇根州安娜堡</td><td></td><td></td></tr><tr><td>特制动物固定装置</td><td>Agilent Technologies，加利福尼亚州圣克拉拉</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bickford&amp;nbsp;Omnicon F/Air&amp;nbsp;麻醉气体过滤装置&amp;nbsp;</td><td>A.M. Bickford, Inc. 纽约州威尔士中心</td><td></td><td></td></tr><tr><td>脉搏血氧仪模块，适用于磁共振的小动物监测与门控系统&amp;nbsp;</td><td>Small Animal Instruments, Inc. 纽约州斯托尼布鲁克</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氧气瓶&amp;nbsp;</td><td>Matheson-Tri Gas，内布拉斯加州林肯，中北区</td><td></td><td></td></tr><tr><td>气体调节器&amp;nbsp;</td><td>Western Medica，俄亥俄州西湖</td><td></td><td></td></tr><tr><td>信号中断模块，适用于磁共振的小动物监测与门控系统</td><td>Small Animal Instruments, Inc. 纽约州斯托尼布鲁克</td><td></td><td></td></tr><tr><td>9.4 T (400 MHz) 89 mm 垂直腔体磁共振扫描仪</td><td>Agilent Technologies，加利福尼亚州圣克拉拉</td><td></td><td></td></tr><tr><td>4 cm 百足虫式显微成像射频线圈</td><td>Agilent Technologies，加利福尼亚州圣克拉拉</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SAM PC 监视器</td><td>Small Animal Instruments, Inc. 纽约州斯托尼布鲁克</td><td></td><td></td></tr><tr><td>定量医学图像分析软件</td><td>http://segment.heiberg.se;&amp;nbsp; Segment v1.8 R1430,&amp;nbsp; Medviso，瑞典厄勒松地区</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab 软件</td><td>The Mathworks, Inc.&amp;nbsp; 马萨诸塞州纳蒂克</td><td></td><td></td></tr><tr><td>计算机-Unix 操作系统</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

小鼠实验性自身免疫性心肌炎中心脏异常的磁共振显微成像无创评估

Noninvasive Assessment of Cardiac Abnormalities in Experimental Autoimmune Myocarditis by Magnetic Resonance Microscopy Imaging in the Mouse

心肌炎是心肌的炎症，但仅有约10%的患者表现出疾病的临床症状。为了研究心肌损伤中的免疫事件，已广泛使用多种小鼠心肌炎模型。本研究采用在A/J小鼠中通过心脏肌球蛋白重链（Myhc）-α 334-352诱导的实验性自身免疫性心肌炎（EAM）模型；受影响的动物出现淋巴细胞性心肌炎，但无明显临床体征。在此模型中，展示了磁共振显微成像（MRM）作为一种无创手段，在Myhc-α 334-352免疫小鼠中评估心脏结构和功能变化的应用价值。EAM小鼠与健康小鼠均使用一台9.4 T（400 MHz）89 mm垂直超导磁体扫描仪进行成像，该设备配备4 cm螺旋射频成像探头和100 G/cm三轴梯度系统。通过基于梯度回波的电影脉冲序列对麻醉动物进行心脏成像，并利用呼吸和脉搏血氧监测仪对动物进行生理监测。分析结果显示，与健康小鼠相比，EAM小鼠心室壁厚度增加，同时心室内径相应减小。数据表明，活体动物炎症心脏的形态学和功能变化可通过MRM实现无创监测。综上所述，MRM在评估由感染性病原体引起的心肌损伤进展与消退，以及治疗反应方面具有优势。

本报告展示了MRM技术作为一种无创手段，在评估患EAM动物心脏结构和功能变化中的应用价值。通过使用Myhc-α 334-352肽段在CFA7中免疫A/J小鼠以诱导心肌炎，并在免疫后第21天对动物进行MRM实验。MRM成像在异氟烷麻醉下的活体动物中进行，磁场强度为9.4 T（质子共振频率400 MHz），采用配备三轴梯度系统（最大强度100 G/cm）的89 mm垂直腔磁体。首先获取定位像以确定小鼠心脏位置并将其置于FOV中心，随后获取轴向图像以获得长轴四腔视图。两腔视图的心脏成像角度如图2A所示。心脏图像使用直径4 cm的千足虫射频成像探头，结合基于梯度回波的电影脉冲序列采集。利用Segment软件分析心脏功能指标（成像参数：左心室壁厚度；输出参数：左心室舒张末期容积和射血分数）。与健康小鼠相比，患EAM小鼠心脏的结构异常表现为左心室壁厚度增加约1.5倍（p = 0.018）（图2B和表1），同时伴随左心室舒张末期容积[18.0 ± 4.2 µl vs. 37.5 ± 3.5 µl，图2C</str...

本研究展示了磁共振显微成像成功建立为一种非侵入性工具，可用于评估患自身免疫性心肌炎小鼠的心脏异常。数据表明，该技术可用于在活体动物中监测疾病进展。

心肌炎是心肌的炎症，但仅有约10%的患者表现出疾病的临床症状。为了研究免疫事件……

本实验的总体目标是通过成像患有炎症性心脏病的活体动物心脏，来确定心脏功能异常。首先诱导疾病，例如心肌炎；第二步是准备动物以进行磁共振显微成像，并将其放入动物固定装置中。接下来，将小鼠置于磁体内部以获取心脏图像。最后一步是使用 Segment 软件分析心脏功能参数。最终，该技术用于计算患自身免疫性心肌炎小鼠的舒张末期容积和射血分数。与现有的组织病理学等方法相比，该技术的主要优势在于其具有非侵入性，并能提供心脏的三维高分辨率图像。该方法有助于回答心脏病学领域中涉及炎症性心脏病诊断的关键问题。通常，刚接触该技术的研究人员会因不熟悉动物磁共振显微成像前的准备工作而遇到困难。因此，该方法的可视化演示至关重要。首先准备诱导自身免疫性心肌炎的多肽溶液：将心脏肌球蛋白重链α多肽334至352溶解于磷酸盐缓冲液中，使其终浓度为每1.5毫升含2毫克。接着，通过向含有50微克冻干百日咳毒素的小瓶中加入1毫升无菌1×磷酸盐缓冲液，制备百日咳毒素溶液。获得50纳克/微升的储备浓度。然后取20微升储备液加入无菌的1.5毫升离心管中，加入980微升无菌的1×磷酸盐缓冲液，以获得1纳克/微升的工作浓度。同时，通过将40毫克结核分枝杆菌H37RV（MTB）提取物加入10毫升完全弗氏佐剂（CFA）中，制备完全弗氏佐剂（CFA），使终浓度为5毫克/毫升。现在配制肽类CFA乳剂，以制备1.5毫升乳剂分装液：取750微升心肌肌球蛋白重链α肽3 34至3 52的肽溶液，加入一个1.5毫升离心管中，另取等体积的含MTB提取物的CFA加入另一个1.5毫升离心管中。然后使用一支3毫升螺口注射器，先吸取肽溶液，再吸取CFA-MTB提取物。将该注射器连接至一个三通旋塞阀，并将旋塞阀的另一出口连接至一支空的3毫升注射器。调节止血钳的松紧度，使肽段与CFA的混合物能够以适中的阻力从一个注射器流入另一个注射器。通过反复将内容物在两个注射器之间推注约1分钟进行混合，然后将整个装置置于冰上静置约3分钟。至少重复此操作10次。通过将少量液滴小心地滴入100毫升玻璃烧杯中的静水上，以检测乳液的均匀性。若液滴在水中未发生分散，则说明已达到所需的一致性；若发生分散，则需继续混合直至达到理想状态。将三个3毫升注射器中的乳剂转移至一个1毫升注射器中。通过将连接在旋塞阀上的两个3毫升注射器中的一个替换为1毫升注射器，实现锁定。然后连接一个27.5号规格的针头。将150微升肽-CFA乳剂分次皮下注射至6至8周龄雌性aj小鼠的两个腹股沟区域。在免疫后第0天和第2天，每只动物分别腹腔注射100微升百日咳毒素悬液。于第7天重复免疫程序，将150微升肽-CFA乳剂分次皮下注射至胸骨两侧。按所述方法新鲜配制该乳剂。然后在第21天，对动物进行MRM成像以准备影像学检查。首先将每只小鼠放入含有2%异氟烷空气混合物的麻醉诱导室中，并使用加热垫以维持体温

noninvasive-assessment-cardiac-abnormalities-experimental-autoimmune

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

心脏异常的实验性自身免疫性心肌炎的无创性评估磁共振成像显微镜在鼠标

高频多普勒超声是一种用于评估局部心肌功能的新型技术。本研究首次证明了这种多功能成像平台在缺血-再灌注（IR）小鼠心脏中重复测量心肌应变、dp/dt及二尖瓣反流的可行性。...

高频高分辨率超声心动图：非侵入性重复测量缺血-再灌注小鼠心脏心肌应变、收缩力及二尖瓣反流的首次证据

增强对比的心脏磁共振（CMR）成像可对心血管疾病的小动物模型进行完整的心脏体内评估。本文详细介绍了在大鼠中使用小动物Lock-Locker反转恢复（SALLI）方法进行CMR成像、重建和分析的操作步骤。...

采用小动物Look-Locker反转恢复（SALLI）磁共振成像评估大鼠心脏功能与心肌形态

我们介绍了如何对小鼠心脏进行磁共振成像（MRI）和正电子发射断层扫描（PET）成像。该方案专为评估心肌梗死和心力衰竭模型中治疗效果而设计。...

小鼠心肌梗死模型中的磁共振成像与正电子发射断层扫描

本方法概述了使用量子微计算机断层扫描（MicroCT）结合碘化对比剂，在实验性心肌缺血小鼠模型中评估心脏形态、功能、灌注、代谢及存活能力。该技术可用于多种人类心脏病动物模型的无创、高通量、纵向体内成像。...

体内 心肌结构、功能、灌注及存活性的定量评估：基于心脏微型计算机断层扫描技术

超声心动图检查在小鼠中经常使用。为此已开发出昂贵的高分辨率超声设备。本方案描述了一种经济实惠的超声心动图操作流程，并结合组织学形态计量分析，以确定心脏形态。...

小鼠心脏形态的超声心动图与组织学检查

本研究描述了一种全面的小鼠心脏左心室功能参数定量评估的心血管磁共振成像（CMR）方案。该方案涵盖了CMR图像的采集、后处理与分析，以及多种心脏功能参数的评估。...

通过心血管磁共振成像定量小鼠左心室功能、心肌应变及血流动力学力

我们报告了一种通过结合组织转化和染色技术的新进展与轴向扫描光片显微镜的开发，实现小鼠全心脏介观重建的方法。...

小鼠全心介观光学成像

本文介绍一种简单且可重复的方法，通过显微操作对小鼠左前降支冠状动脉进行精确结扎，从而诱导心肌梗死或心肌缺血-再灌注损伤。...

小鼠心肌梗死与心肌缺血-再灌注损伤的诱导

再灌注急性心肌梗死（repAMI）中心脏损伤的三维（3D）重建可实现对相关疾病影响模式的精确量化与共定位。本文提供了一种可自动化的光片引导成像方法，用于同时测量心脏损伤、风险区域以及免疫细胞反应。...

利用光片荧光显微镜对再灌注急性心肌梗死中心脏损伤与免疫反应进行同步三维分析

测量心肌组织应变等参数的准确且实用的方法具有重要的临床价值，因为已有研究表明，与常用指标射血分数（EF）相比，应变是检测收缩功能障碍更敏感且更早期的指标。...

基于特征追踪的磁共振衍生心肌应变评估

了解磁共振显微成像技术在小鼠实验性自身免疫性心肌炎中的无创评估方法。该技术可实时监测心脏功能异常，计算舒张末期容积和射血分数，为炎症性心脏病的研究提供高分辨率三维成像。

小鼠实验性自身免疫性心肌炎中心脏异常的磁共振显微成像无创评估

探索更多视频