肺动脉高压大鼠模型中右心室功能的综合超声心动图评估
2023年1月20日
本协议描述了肺动脉高压大鼠模型中右心室形态和功能的超声心动图特征。
对右心室结构和功能进行深入的超声心动图评估是筛选肺动脉高压动物模型中新型治疗靶点有效性的宝贵工具。该协议的主要优点是它提供了评估右心房和右心室形态以及表征右心室收缩和舒张功能所需的所有超声心动图视图和测量值的详细描述。该技术描述了由诺百合碱诱导的肺动脉高压大鼠模型的超声心动图特征。
重要的是，超声心动图师要花足够的时间练习并精通右心室成像，即使他们以前有左心室的经验。首先在大鼠失去知觉后将大鼠从诱导室中取出，并以背褥位将它们转移到成像站动物平台上。使用连接到蒸发器的鼻锥施用异氟醚。
将电极凝胶涂在每只爪子上，并将爪子固定在动物平台的心电图导板中。通过剃须胸部并使用脱毛剂去除皮毛。将直肠温度探头固定到位。
将棉卷放在动物的右侧和左侧，并用胶带固定它们，以在平台倾斜时保持位置。要获取图像，请将平台向右倾斜 10 到 15 度，然后将其尾部向下约 5 度。移动换能器指向大鼠的右胸骨旁线，并降低换能器。
逆时针旋转换能器，确保主动脉瓣和二尖瓣可见。将 M 模式样本体积线放在右心室最宽的区域，并调整门以包含右心室和左心室。提起换能器并重新定位，使其略微向大鼠的右胸骨旁线倾斜。
将平台移动到稍微向右倾斜的位置。降低换能器，直到它与凝胶接触。将平台向右或向左移动，直到右心室流出道在视野中，肺动脉瓣聚焦且清晰可见。
然后按标志存储记录肺动脉瓣的B模式图像。保持相同的 B 模式图像位置，按颜色以帮助识别通过肺动脉瓣的血流。调整速度，使最高速度点可见。
按PW或脉冲波以量化血流谱。将PW角平行于通过肺动脉瓣的流动方向对齐。按更新以查看肺速度。
将平台向左角倾斜，并尽可能向下倾斜。将换能器逆时针旋转 30 到 45 度，然后将换能器移动到动物的右肩或耳朵上。降低换能器，直到它与凝胶接触。
确保典型的四腔视图，其中左心室和左心房可见，但胸骨阴影在右心室游离壁上。移动换能器以调整适用的四腔视图，获取右心室的聚焦视图。如果需要，稍微向尾部移动平台，直到获得最大平面。
确保右心室未缩短，左心室流出道未打开。将 M 模式光标穿过右心室游离壁的三尖瓣环以可视化 TAPSE，然后按更新和签名存储以记录 TAPSE 数据。按 B 模式，然后按颜色以帮助识别通过电视的流量。按PW以量化血流谱。
返回 B 模式，按压组织，并将组织多普勒样品体积门放在 RV 游离壁的三尖瓣环处。按更新以查看组织多普勒图像。使用PLAX视图，对心脏位置和左心室形态进行初步评估。
使用改进的PLAX视图对右心室的评估显示，与对照大鼠相比，诺百合碱或MCT处理的大鼠右心室增大，左心室移位。在MCT处理的大鼠中观察到RVIDd，RVID和RVFWT的显着增加，表明右心室扩张和右心室游离壁增厚。修改后的PLAX视图也用于可视化肺动脉和测量肺动脉瓣直径。
使用多普勒成像测量肺动脉流速表明，在对照大鼠中，肺流表现出对称的V形，在收缩中期具有峰值速度。而MCT处理的大鼠，峰值速度较慢，并且在收缩期较早发生，而在收缩后期显示缺口。采用右心室聚焦心尖四腔视图测量右心室和收缩区以及右心房面积。
MCT治疗的大鼠由于肺动脉压升高而表现出右心房扩张。此外，与对照组相比，右心室压力增加导致左心室正常曲率丧失。脑室内隔也出现扁平。
明亮的心室聚焦顶端四腔视图也用于测量三尖瓣环的M模式询问的TAPSE。在MCT处理的大鼠中，TAPSE显着降低，表明功能受损。该方案最具挑战性的部分是获得最佳的右心室聚焦心尖四腔视图。
我们建议超声心动图师确保收缩期和舒张期整个右心室在视野范围内。使用以右心室为重点的心尖四腔视图获得的图像，以后可用于应变分析，这是一种强大的工具，可用于在初始阶段评估右心室收缩功能障碍。
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概述
本研究详细描述了单硫氰葡糖苷诱导的大鼠肺动脉高压模型中右心室形态和功能的超声心动图特征。该协议强调了熟练的成像技术对于评估右心室大小和性能的重要性，揭示了经过治疗的大鼠右心室的显著形态变化。
关键研究组成部分
研究领域
- 心血管成像
- 肺动脉高压
- 超声心动图技术
背景
- 肺动脉高压影响右心室功能。
- 超声心动图评估对理解心脏结构至关重要。
- 先前的研究已经利用单硫氰葡糖苷在动物模型中诱导肺动脉高压。
所用方法
- 用于右心室评估的超声心动图成像技术
- 肺动脉高压大鼠模型
- 测量右心房和右心室的尺寸
主要结果
- MCT处理的大鼠显示右心室显著扩张。
- RV壁厚等关键超声心动图参数表明功能改变。
- MCT处理的大鼠的TAPSE值降低表明心脏功能受损。
结论
- 该研究验证了肺动脉高压中右心室变化的超声心动图评估。
- 这种方法增强了我们对心脏适应高压反应的理解。
常见问题
Executive Industry Relevance
Comprehensive echocardiographic assessment of right ventricular function in rat models of pulmonary arterial hypertension (PAH) enables robust evaluation of therapeutic efficacy and mechanistic de-risking in preclinical drug discovery. Standardized, quantitative imaging of RV structure and function supports predictive confidence at the target validation and lead optimization stages. This capability is critical for portfolio triage and advancing novel PAH therapies targeting right ventricular remodeling.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of right ventricular remodeling in response to candidate therapeutics.
- Supports mechanistic de-risking by linking molecular interventions to functional cardiac outcomes.
- Facilitates functional target validation for pathways implicated in PAH progression.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging endpoints for preclinical efficacy screening.
- Delivers quantitative RV metrics (e.g., RVIDd, TAPSE) for cross-study comparability.
- Enables assay readiness for high-confidence compound evaluation in rodent models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical cardiac imaging outputs with translational biomarker strategies in PAH.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by enabling longitudinal assessment of RV function.
- Reduces translational risk by providing disease-relevant functional endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This echocardiographic protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum for PAH, bridging early target validation with translational efficacy assessment.
- Discovery Biology: Quantitative RV imaging supports hypothesis testing and biological de-risking of novel targets.
- Screening: Standardized echocardiographic endpoints enable reproducible, scalable compound screening.
- Analytics: Provides objective measurements (e.g., RV dilation, TAPSE) for statistical comparison of treatment groups.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical imaging with clinical cardiac biomarkers.
- Enterprise Reuse: Protocol can be adapted across PAH models and therapeutic modalities for consistent portfolio evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in PAH drug discovery.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of preclinical cardiac assessments.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and improves capital efficiency by enabling early functional readouts.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of PAH candidates targeting RV remodeling.
Implementation Considerations
- Requires specialized echocardiographic expertise for optimal RV imaging in rodents.
- Demands access to high-resolution ultrasound instrumentation and analytical software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and data interpretation.
- Adaptation may be needed for different rodent models or disease severities.
- Technical challenges include achieving consistent RV-focused apical four chamber views.
