Ein Protokoll zur Beurteilung der diastolischen Funktion mittels Doppler-Ultraschall in einem präklinischen Modell der pulmonalen Hypertonie infolge einer linken Herzerkrankung wird vorgestellt.
Methodenartikel
Ein Protokoll zur Beurteilung der diastolischen Funktion mittels Doppler-Ultraschall in einem präklinischen Modell der pulmonalen Hypertonie infolge einer linken Herzerkrankung wird vorgestellt.
Diastolische Dysfunktion und Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) tragen wesentlich zu pulmonaler Hypertonie (PH) aufgrund einer linken Herzerkrankung bei. Die Standarduntersuchung von Relaxationsanomalien in präklinischen Modellen umfasst eine zweidimensionale (2D) Echokardiographie mit Doppler-Beurteilung des transmitralen Flusses und der Geweberelaxation, was komplex, teuer ist und hochentwickelte echokardiografische Geräte erfordert. Hier wird eine wertvolle Surrogatmethode zur Bewertung der diastolischen Dysfunktion im pH infolge einer linken Herzerkrankung in einem gut etablierten Nagertiermodell mit pulsiertem Doppler-Ultraschall ohne 2D-Echokardiographie demonstriert. Das diastolische transmitrale Flussmuster wird vom apikalen Fenster aus identifiziert und korreliert mit einer gleichzeitig aufgezeichneten EKG-Verfolgung. Indizes der diastolischen Funktion werden erfasst, und die Identifikation dieser Indizes wird in diesem Protokoll beschrieben. Diese kostengünstige, leicht umsetzende Technik identifiziert relevante Marker für diastolische Dysfunktion, die mit PH, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und HFpEF assoziiert sind. Darüber hinaus erkennt sie ihren Verlauf über die Zeit reproduzierbar, wenn eine 2D-Echokardiographie nicht bevorzugt oder verfügbar ist. Die Haupteinschränkungen dieser Methode hängen mit dem Fehlen einer Visualisierung der Herzstrukturen, dem Potenzial für Ungenauigkeiten durch die Winkelabhängigkeit des Dopplersignals sowie dem Körperzustand des Tieres zusammen, was durch Anpassung der Position der Sonde und Optimierung der Ausrichtung auf den Blutfluss gemildert werden kann.
Pulmonale Hypertonie (PH) ist eine tödliche Krankheit ohne Heilung, die durch einen erhöhten Lungenblutdruckgekennzeichnet ist. Die linke Herzkrankheit (LHD) ist weltweit mit Abstand die häufigste Ursache für den pH und ist mit hohen Kosten und erheblicher Morbiditätverbunden 2,3. Zu den kardialen Ursachen von PH-LHD gehören mehrere verschiedene Erkrankungen, die entweder zu systolischer oder diastolischer Dysfunktion führen, wie zum Beispiel Herzinsuffizienz, einem vielschichtigen klinischen Syndrom, das weltweit weiterhin zu den Hauptursachen für Sterblichkeit gehört4. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz macht HFpEF mehr als die Hälfte der incidentbasiertenKrankenhausaufnahmen aus, 4,5. Die diastolische Dysfunktion wurde als einer der wichtigsten Vorläufer und ein grundlegendes Merkmal im Zusammenspiel von HFpEF und PH aufgrund von LHD (PH-LHD)6,7 identifiziert. Aufgrund des Mangels geeigneter präklinischer Modelle, die die meisten klinischen und subklinischen Merkmale von PH und HFpEF wiederholen, ist das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen dieser Erkrankungen unvollständig7.
Diastolische Dysfunktion ist ein Kennzeichen von PH-LHD und kann durch 2D- und Doppler-Echokardiographie8 beurteilt werden. Zweidimensionale und Doppler-Methoden zur Beurteilung der diastolischen Funktion des linken Ventrikels umfassen unter anderem die Spitzengeschwindigkeit der frühen diastolischen E-Welle, die Spitzengeschwindigkeit der späten diastolischen A-Welle, die Dauer der Mitralklappe A (Zeitintervall vom Beginn der A-Welle bis zum Ende der A-Welle bei null Basislinie), das E/A-Verhältnis der Mitralklappe, die Verzögerungszeit der E-Welle (DT, Zeitintervall vom Peak der E-Welle extrapoliert auf die Null-Geschwindigkeits-Basislinie). Gewebe-Dopplerbildgebung (TDI) des septalen Mitralklappenannulus (e', echokardiographischer Parameter der Geweberelaxation des Mitralklappenannulus) und IVRT (isovolumische Relaxationszeit, Zeit zwischen dem Verschluss der Aortenklappe und dem Öffnen der Mitralklappe). Echokardiographische Marker für beeinträchtigte Relaxation umfassen eine Kombination aus reduziertem oder umgekehrtem E/A-Verhältnis im Zusammenhang mit A-Wellen-Augmentation und E-Wellen-Reduktion, verlängerter IVRT, verkürzter E-Wellen-Verzögerungszeit, verzögerten Gewebe-Doppler-Indizes (verlängerte e'-Geschwindigkeit, erhöhter durchschnittlicher septaler E/e') und ein niedrigerer absoluter Wert der globalen Longitudinaldehnung (GLS)9. Studien, die echokardiographische und invasive hämodynamische Messungen vergleichen, haben gezeigt, dass echokardiographische und invasive Messungen vergleichbar sind und eine zuverlässige Methode zur Bewertung der kardialen Hämodynamiksind. Die 2D-Echokardiographie ist jedoch komplex, teuer und erfordert hochentwickelte echokardiografische Geräte und Personal. Diese Faktoren sind eine wesentliche Einschränkung für das Fortschreiten der Krankheit bei Tieren. Folglich verlassen sich die Forscher entweder auf zwei Messgrößen (Beginn und -Ende) für Längsschnittstudien oder auf einzelne Messungen in einem Querschnittsstudiendesign.
Unter diesen Parametern der diastolischen Dysfunktion können E, A, E/A, A-Duration, DT und IVRT mittels pulsierter Doppler-Echokardiographie bewertet werden, wodurch eine 2D-Echokardiographie überflüssig wird. In diesem Artikel wird ein Protokoll zur Doppler-Bewertung der diastolischen Funktion im gut etablierten ZSF-1-Rattenmodell von PH-LHD11 demonstriert. Insgesamt wurden 25 männliche ZSF1-Ratten (10 genetisch fettleibig, 15 genetisch schlank) männliche ZSF1-Ratten längszeitlich verfolgt und sonografisch auf die Entwicklung einer diastolischen Dysfunktion für sechzehn Wochen zwischen 8 und 24 Wochen untersucht. Die gleichen echokardiographischen Parameter wurden in den beiden Kohorten bewertet. Alle Tiere wurden zu Beginn (8 Wochen alt) untersucht. Dopplerhinweise auf eine diastolische Dysfunktion zeigten sich bereits im Alter von 16 Wochen, als die Zwischenmessungen durchgeführt wurden. Endpunktmessungen wurden im Alter von 24 Wochen durchgeführt. Während der Datenerhebung des Prüfers aufgrund der offensichtlichen Gewichtszunahme in der fettleibigen Kohorte nicht blind sein konnte, war der Prüfer, der die Datenanalyse durchführte, für den Phänotyp der Tiere blind. Während diese leicht umsetzbare Methode eine Möglichkeit zur longitudinalen Beurteilung des Krankheitsverlaufs bei Nagetieren bietet, sind die Einschränkungen dieser Technik die Winkelabhängigkeit eines hochwertigen Dopplersignals, die je nach Ausrichtung der Sonde und Tiergröße schwierig zu erreichen sein kann.
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Alle Verfahren wurden gemäß der Genehmigung des Johns Hopkins University Animal Care and Use Committee (ACUC) für Protokoll RA21M273 durchgeführt. Kein Tier wurde bei der Datenerhebung oder den Messungszwecken Unbehagen ausgesetzt. Die Reagenzien und die verwendeten Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.
1. Vorbereitung der Ausrüstung und des Tieres
2. Durchführung einer EKG-Nachverfolgung
3. Aufbau des Computers
4. Durchführung von Doppler-Messungen
5. Datengewinnung aus der Doppler-Ultraschalluntersuchung
6. Beendigung des Experiments
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Diese Methode ermöglicht eine longitudinale Beurteilung der diastolischen Funktion bei PH-LHD. Für die genaueste Beurteilung der diastolischen Funktion müssen antegrade und retrograde Flussmuster im Zusammenhang mit dem Öffnen und Schließen von Mitral- und Aortenklappe innerhalb desselben Herzzyklus über mehrere Zyklen visualisiert werden (Abbildung 1). Das Schließen der Aortenklappe markiert den Beginn der Diastole, deren früheste Phase die isovolumische Re...
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In diesem Artikel wird eine Surrogatmethode zur Bewertung der diastolischen Dysfunktion bei PH-LHD in einem gut etablierten Nagetiermodell unter Verwendung von pulsiertem Doppler-Ultraschall ohne 2D-Echokardiographie demonstriert. Das diastolische transmitrale Flussmuster wird vom apikalen Fenster aus identifiziert und korreliert mit einer gleichzeitig aufgezeichneten EKG-Verfolgung, die die Bestimmung von Indizes der diastolischen Funktion ermöglicht. Diese kostengünstige Methode identi...
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Die Autoren haben keine finanziellen Beziehungen zu Herstellern der verwendeten Materialien.
Diese Arbeit wurde durch den Career Development Award der American Heart Association an MB (24CDA1267633), einen NHLBI R56 Award für JS (1R56HL169285) und einen NHLBI-Preis für LS (R01HL14811201) unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Anästhesie-Vorbereitung | VetEquip Inc. | 901806 | |
| Computer | Dell | 7420 Plus | |
| Wattestäbchen | Puritanische Medizinproduktefirma | 806-WC | |
| Depilator-Creme | Kirche und Dwight | 300725 | |
| Doppler-Sonde 10 und 20 MHz | INDUS Instrumente | NA | |
| Doppler-Aufbau | INDUS Instrumente | NA | |
| EKG-Pad | INDUS Instrumente | NA | |
| Elektrodengel | Parker Laboratories | 45993 | |
| Isofluran-Verdampfer | VetEquip Inc. | 911103 | |
| Ultraschallgel | Parker Laboratories | 45659 | |
| Belüftete Betäubungsinduktionskammer | VetEquip Inc. | 942102 |
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