Summary
Denne artikel giver en protokol for ekkokardiografisk vurdering af højre ventrikel størrelse og pulmonal hypertension hos mus. Applikationerne omfatter fænotype beslutsomhed og seriel vurdering transgene og toksin-induceret musemodeller af kardiomyopati og pulmonal vaskulær sygdom.
Abstract
Transgene og giftige modeller af pulmonal arteriel hypertension (PAH) er almindeligt anvendt til at studere patofysiologien af PAH og til at undersøge mulige behandlinger. I betragtning af den omkostning og tid involveret i at skabe dyremodeller for sygdomme, er det afgørende, at forskere har værktøjer til præcist at vurdere fænotypisk udtryk for sygdom. Højre ventrikel dysfunktion er den største manifestation af pulmonal hypertension. Ekkokardiografi er grundpillen i den ikke-invasiv vurdering af højre ventrikel funktion i gnavermodeller og har den fordel af klare oversættelse til mennesker, hos hvem det samme værktøj anvendes. Offentliggjorte ekkokardiografi protokoller murine modeller af PAH mangler.
I denne artikel beskriver vi en protokol til vurdering af RV og pulmonal vaskulær funktion i en musemodel af PAH med en dominerende negativ BMPRII mutation, men denne protokol er gældende for eventuelle sygdomme, der rammer de pulmonale kar eller højre hjerte. Vigive en detaljeret beskrivelse af forberedelse dyr, billede erhvervelse og hæmodynamisk beregning af slagvolumen, cardiac output og et skøn over lungepulsåren pres.
Introduction
Forhøjet pulmonal pres og højre ventrikel (RV) dysfunktion er kendetegnende for pulmonal vaskulær sygdom i dyremodeller og menneskelige patienter med pulmonal arteriel hypertension (PAH). Transgene og giftige (f.eks monocrotaline eller hypoxi) modeller af PAH er almindeligt anvendt til at studere patofysiologien af PAH og til at undersøge mulige behandlinger. I betragtning af den omkostning og tid involveret i at skabe dyremodeller for sygdomme, er det afgørende, at forskere har værktøjer til præcist at vurdere fænotypisk udtryk for sygdom.
Ekkokardiografi er grundpillen i den ikke-invasiv vurdering af ventrikulær funktion i gnavermodeller 1,2. Ekkokardiografi har den fordel af klare oversættelse til mennesker, hos hvem det samme værktøj anvendes. Desuden er nogle genetiske modeller udviser ufuldstændig penetrans 3, evnen til noninvasively identificere angrebne dyr sparer værdifuld tid og ressourcer. Noninvasiv vurdering af diseaSE sværhedsgrad uden at ofre et dyr giver også forskerne at serielt studere effekten af efterforskningsmæssige behandlinger. Dette er især vigtigt i betragtning af den hurtighed, hvormed translationelle behandlingsformer kan udvikle sig til menneskelige forsøg 4,5.
Hos mennesker ekkokardiografisk vurdering af RV størrelse og pulmonal hypertension er særligt udfordrende på grund af den retrosternale position og uregelmæssig form af RV 6.. Gnavermodeller har den ekstra udfordringer i lille størrelse og ekstremt hurtig hjerte satser (300-700 slag / min). Nylige fremskridt, herunder højere frame rates og mindre transducere har forbedret billedkvalitet og endog tilladt bevidst billeddannelse i nogle eksperimentelle protokoller, selvom de fleste gnaver billeddannelse sker under anæstesi 7,8. Fremragende forsøgsprotokoller af ekkokardiografi i rotte modeller af PAH er blevet beskrevet og valideret mod både MRI og invasive hemodynamics 1,9. Imidlertid offentliggjort ekkokardiografiprotokoller murine modeller af PAH mangler.
I denne artikel beskriver vi en protokol til vurdering af RV og pulmonal vaskulær funktion i en musemodel af PAH med en dominerende negativ BMPRII mutation og en model af isolerede RV afterload efter lungepulsåren banding, men denne protokol er gældende for eventuelle sygdomme, der påvirker lungekarrene eller højre hjerte. Vi vil beskrive forberedelse dyr og detaljeret vurdering af RV størrelse og funktion såvel som de vigtigste lungepulsåren (PA) størrelse. Vi viser også de teknikker og beregninger, som kræves til at estimere slagvolumen og minutvolumen. Tekniske begrænsninger udelukker præcise Doppler estimater af pulmonal pres, men vi har anvendt et godt valideret menneskelig surrogat, lungepulsåren acceleration tid, at estimere PA pres.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.. Klargøring af udstyr
- Undersøg ultralydstransducer for fejl. Afhængigt af det anvendte udstyr, kan dette trin unødvendigt.
- Hvis der observeres en luftboble, fjerne skruen placeret på højre side af transduceren hovedet, og tilsæt sterilt vand gennem hullet med en 26 G nål. Luftbobler i transduceren hovedet er almindelige. De vil hindre erhvervelse af kvalitet billeder.
- Kontroller membran, der dækker proben for lækager eller huller. Udskift om nødvendigt.
- Åbn softwaren og initialisere sonden.
- Vælg hjerte-pakke fra drop down menu, sammen med passende transducer. Klik på "initialisere". Brug en 20-60 MHz probe for mus under 35 g og en 15-45 MHz probe for mus større end 35 gram.
- Vælg operatør, dyr og dato på demografien skærmen, og vælg "start".
2. Mus preparation Herunder Anæstesi, Hair Removal, og Positionering
- Anæstesi: Placer musen i en induktion kammer og bedøver med en bærbar, bordplade anæstesiapparatet indeholdende en isofluran fordamper og spild gasbeholder.
- Indstil fordamperen til 3% med en ilt strømningshastighed på 3 l / min. Denne relativt høje anæstesi rate bruges til at opnå hurtig bedøvende effekt, og derfor minimere stress respons, der kan påvirke hjertets funktion. Den korte varighed af protokollen minimerer enhver potentiel risiko for dyret. Det er meget vigtigt altid at holde anæstesi sats det samme. Denne protokol er optimeret til eksklusiv brug af isofluran som bedøvelsesmiddel, derfor optimale betingelser for andre midler kan variere fra denne protokol. Kan vælges en lavere dybde af anæstesi, afhængigt af eksperimentelle behov, men når et bedøvelsesmiddel protokollen er etableret, skal det ikke ændres. Anæstesi påvirker puls og other hæmodynamiske målinger. Derfor, hvis anæstesidybden ændres under et eksperiment, kan dataene ikke være nyttigt for analyser. Hvis flere mus er der skal afbildes på én dag, bedøver dem separat.
- Overvåg stuetemperatur at den er den samme mellem forsøgsgrupper. Rumtemperaturen kan påvirke vasoreactivity, selv når musen er på en opvarmet bord, så det bør overvåges og holdes den samme mellem eksperimentelle grupper, der vil blive sammenlignet. Selv om denne protokol ikke måler dyr temperaturen direkte, konstant ambient og tabel temperatur sikrer, at der er lidt variation i temperatur mellem forsøgsgrupper.
- Hårfjerning: Fjern hår fra brystet med en rigtige spørgsmål creme efter musen er bedøvet. Begynd ansøgning med en bomuld tippes applikator, ved kraveben, og fortsætte med at lige under mellemgulvet.
- Anbring musen tilbage i anæstesi kammer i 1 minat tillade hårfjerningsmidler til at arbejde. At afgøre, om anæstesien er effektiv, fast trykke tommelfingerneglen mod en af musens poter. Hvis der ikke er tilbagekalde anæstesi er passende. Hvis benet trækker placere musen tilbage i anæstesi kammer til et minut.
- Anvende en lille mængde smørende salven på musens øjne for at undgå skade på hornhinden.
- Fjerne hår fra brystet med en 2 cm x 2 i gaze. Den kemiske anvendes i hårfjerningsmiddel er ætsende, og vil skade huden, hvis den er tændt for længe, så skal man sørge for at fjerne alle produkt fra huden.
- Påfør en hud fugtighedscreme efter hårfjerning.
- Positionering: Placer musen i en ventrodorsal position på en opvarmet tabellen til 37 ° C. Korrekt placering er afgørende for erhvervelsen af kvalitet billeder. Bruge en tabel, der kan fange kropstemperatur, respiration og hjertefrekvens. Anvendelse af et integreret jernbanesystem alleOWS for præcis positionering og efterfølgende billede optimering.
- Tape forsigtigt ned alle fire poter og anvende en skilling størrelse mængde transduktion gel på brystet.
3. Køb af billeder: Billedbehandling i parasternale lange akse View
- Lås ultralydstransducer på plads inde i mount på skinnesystemet, og drej den 10 ° mod uret, så metallet sonde af transduceren er placeret direkte over hjertet. Mere specifikt bør proben være på den venstre side af brystet, i 2. eller 3. interkostale mellemrum, og lateralt for brystbenet.
- Manipulere x-og y-akser placeret på jernbanesystemet, indtil den korrekte opfattelse er opnået.
- Vælg "B Mode". Dette er fundet i øverste højre del af systemet konsol, med henblik på at projicere et 2D-billede.
- Se følgende anatomiske strukturer på skærmen:
- Hele hjertet fra apex til aorta - Toppunktet vil blive visualiseret på den længst til venstre på skærmen, og aorta på den yderste højrefløj.
- Hulrummet i den venstre ventrikel (LV)
- Posterior væg af venstre ventrikel (LPW)
- Interventrikulært septum (IVS)
- Lumen af højre ventrikel (RV)
- Forreste og bagerste mitralklap foldere (AML & PML)
- Opstigende aorta (AO)
- Venstre forkammer (LA)
- Anskaf en diametrale måling af aorta i denne visning ved at trykke på scan / fryse-knappen for at "fryse" billedet. Derefter bruge musen til at trække sig tilbage gennem videoen sløjfe på bunden af billedet, indtil den venstre ventrikel er i systole og aorta er størst diameter.
- Klik på værktøjet måling i øverste venstre hjørne af skærmen og vælge det ikon, der ligner en diagonal linje. Venstre klik med musen og trække en lige linje fra den forreste til den bageste væg af aorta, perpendicular til sin lange akse. Gem ved at trykke på "Frame Store" knappen.
- Opret en video loop ved at trykke på "Cine Store"
. 4. Erhvervelse af billeder: Billedbehandling i parasternale Short Axis View
- Flyt transduceren til positionerne 3 og 09:00 (tværgående). Vinkel lidt caudally ved at manipulere transducerholderen at opnå den bedste visning af aorta-og LV-lumen. Metallet probe vil blive placeret vandret og direkte over brystbenet.
- Manipulere x-og y-akserne i skinnesystemet, indtil den korrekte opfattelse er opnået. LV lumen vil blive set sammen med den anterolaterale og posteromedial papillærmusklerne, som er synlige på højre side af skærmen. Dette er standard referencepunkt for den korte akse, der angiver midten del af venstre ventrikel, Hvor målinger dimension er foretaget. Afvigende lidt fra referencepunktet med x-og y-akser for at bringe forskellige anatomiske strukturer i betragtning vil være nødvendig, men positionering er forklaret ved at referere ovenstående synspunkt.
- Anskaf følgende målinger i den korte akse visning:
- B-mode
- To diametrale målinger af aorta.
- Tre målinger af pulmonal udstrømning tarmkanalen.
- Pulserende bølge Doppler-tilstand (PW)
- Tre hastighedstidsintegral målinger (VTI) af aorta
- Tre VTI målinger af lungepulsåren målt umiddelbart proksimalt til det pulmonale ventil.
- Mål lungepulsåren accelerationstid ved at spore VTI kurve fra starten af blodgennemstrømningen til peak hastighed.
- M-indstilling
- Tre målinger af venstre ventrikel indvendig diameter på diastole (LVIDd)
- Tre målinger af venstre ventrikel indvendige diameter i systole (LVIDs)
- Tre målinger af den højre ventrikulære indre diameter (RVID). RV lumen vil kun være synlige i denne visning, hvis det er forstørrede.
- Måle pulsen tre gange ved hjælp af m-mode ved at spore afstanden mellem to diastoliske toppe af forvæggen af LV i tre forskellige hjertecyklusser.
- B-mode
- B-mode målinger:
- Manipulere Y-aksen kranialt fra papillærmusklen visning, indtil halvmåneklappen ventil af aorta kommer i fokus.
- Opnå målinger af aorta lige over ventilen på den største diameter.
- Klik på værktøjet måling i øverste venstre hjørne af skærmen og vælge det ikon, der ligner en diagonal linje.
- Venstre klik med musen og trække en lige linje fra den forreste til den bageste væg af aorta.
- Manipulere than x-og y-akser, indtil de vigtigste pulmonal tveger. Denne struktur vil blive set fortil og til højre for aorta på skærmen.
- Manipulere y-aksen kranialt indtil ringrum vigtigste pulmonal kommer til syne. Det vil ikke blive så klart defineret som aorta.
- "Freeze" billedet og få målingen i systole.
- Saml tre målinger i alt.
- Pulserende Wave (PW) dopplermålinger: PW bruges primært til hæmodynamisk vurdering af blodgennemstrømningen gennem arterier og vener. I denne protokol, vil det blive brugt til at hente tre hastighedstidsintegral målinger af aorta og lungepulsåren.
- Bring aorta tilbage i betragtning som beskrevet i trin 4.3.1, og bullet punkt 1.
- Vælg "PW Mode". Dette er placeret på øverste højre hjørne af systemet konsol og vil producere en Doppler læsning af blodgennemstrømningen gennem aorta.
- Placer sample volumen lige over niveauet af aortaklappen. Skal muligvis justeret en smule for at opnå tilstrækkelig Doppler kuverter x-og y-akserne. Kuverterne skal have hvide kanter, og et hul indeni angiver laminar blodgennemstrømning.
- Når et tilstrækkeligt overblik opnås, "fryse" billedet og spore kant af Doppler konvolutten. Dette vil beregne VTI.
- Drej "Angle" knappen placeret på systemets konsol med uret, indtil den segmenterede gule linje ses på billedet i øverste højre side af skærmen er ved 0 °. Denne gule linje repræsenterer retningen af blodgennemstrømningen gennem karret. Da selve føleren er vinklet på en sådan måde at producere et tværsnit eller tværsnitsbillede af hjertet, skal linjen justeres til 0 °, for at tilpasse sig den vertikale strøm af blod gennem aorta ascendens.
- Anbring prøven volumen proximalt til niveauet af den pulmonale ventilen i midten afhøjre ventrikel udstrømning tarmkanalen og gentag VTI målinger som ovenfor. Strømmen af blod skal spejlvendt, eller modsat strømmen af blod i forhold til aorta på skærmen.
- Bring aorta tilbage i betragtning som beskrevet i trin 4.3.1, og bullet punkt 1.
- M-mode målinger: M-mode billedbehandling giver høj tidslig opløsning af væv bevægelse langs en enkelt ultralyd stråle, og anvendes til at kvantificere hulrum dimensioner, samt at studere valvular, myokardieinfarkt, og karvæggen bevægelse.
- Genoptag "B-tilstand", og flytte transduceren opnå "referencevisningen" (den tværsnitsbillede af den venstre ventrikel på niveauet af de papillære muskler).
- Tryk på "M-mode". Dette vil give en kontinuerlig video feed hvor bevægelsen af følgende anatomiske strukturer vil være synlig som en "bånd". Hvis forstørrede, vil RV lumen vist øverst i foderet som en meget tynd sort bånd. Interventricular septum (IVS) vil være synlig som en uigennemsigtig bånd direkte under RVlumen. De LV lumen vil ses direkte under IVS. Det er den store sorte rum, der dækker størstedelen af foderet. Nedenfor LV lumen er LV bageste væg (LVPW), der vil blive set som en uigennemsigtig bånd.
- Fryse billedet og trække sig tilbage gennem videoen løkke hvis det er nødvendigt til et punkt, hvor respiration ikke er indtruffet. Når musen ånder lige, er erhvervelsen billedet forstyrret ved bevægelse af mellemgulvet og brystvæggen, og derved producere et forvrænget "smurt" artefakt i foderet, der opstår med regelmæssig frekvens.
- Anskaf følgende målinger ved hjælp af ikonet diagonal linje:
- Tre målinger af LV slutdiastolisk dimension, der vises som den største afstand mellem IVS og LVPW.
- Tre målinger af LV ende systolisk dimension, der vises som den korteste afstand mellem IVS og LVPW.
- Tre målinger af puls, hvilket gøres ved at klikke på hjerte-ikonet og måling fra systoliske top tilsystolisk højdepunkt LVPW.
- Hvis RV lumen er forstørrede, få tre målinger vha. symbolet diagonal linje.
- Optag en video løkke af den korte parasternale akse visning i "B-mode" ved at trykke på "Cine Store" knappen.
- Gå til "Filer", vælg "Gennemse Study" for at opsummere dine målinger, skal du klikke på "End Session", og derefter "Commit Session data".
- Recover musen som skitseret af IACUC protokollen, og rydde op.
- Eksporter data som en CSV-fil til en tommelfinger drev til efterfølgende analyse.
- Beregn følgende parametre for hjertefunktion (tabel 1):
- Venstre ventrikel udstrømning tarmkanalen område
- Venstre ventrikel slagvolumen
- Venstre ventrikel minutvolumen
- Fraktioneret forkortning
- Lungepulsåren område
- Lungepulsåren accelerationstid
- Højre ventrikel slagvolumen
- Cardiac index
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De vigtigste mål for denne protokol er at kvantificere RV størrelse og funktion, og for at forstå, i hvilken grad de pulmonale kar er sygt. Passende forberedelse af både mus og ekkokardiografi udstyr er afgørende for at opnå nøjagtige og reproducerbare resultater. Mus burde have deres bryst depileret og lemmer fastgjort til billeddannelse platform med tape. Anæstesi, i dette tilfælde isofluran, administreres via næse kegle. Transduceren bør kontrolleres for fejl, især luftbobler, som kan forringe billedkvaliteten. Indhentning af god kvalitet 4-kammer visninger af hjertet er ganske vanskeligt i mus, så denne protokol fokuserer på RV vurdering ved hjælp af de parasternale korte og lange akser. Relevant anatomi i disse synspunkter er vist i figur 1A og 1B.
RV størrelse bedst vurderes på parasternale lange akse visning og måles som afstanden fra fri væg til interventricular skillevæg ved hjælp af M-mode (figur 2). Denne måling er kun muligt, når RV er forstørrede som den normale RV er meget lille. Hos mus, er det ikke muligt præcist at måle de sædvanlige målinger af RV funktion i mennesker såsom fraktioneret område ændring og tricuspid ringformede plane systolisk udflugt. Disse målinger kræver udsigt over RV frie væg, som er meget vanskeligt at opnå i mus af høj kvalitet. Men ved hjælp PW-Doppler til at måle hastigheden (VTI) på niveau med den højre ventrikulære udstrømning tarmkanalen (RVOT) og diameteren af lungepulsåren, er det muligt at estimere RV slagvolumen (figur 3). Slagvolumen og minutvolumen beregnes ud fra formlerne i tabel 1. Pulsen er fremstillet af m-mode scanning.
Main PA diameter afspejler PAH sværhedsgrad hos mennesker 10 og kan måles i mus i parasternale korte akse vis (figur 3). Det er imtigt at have frit udsyn til begge sider af den primære til PA, fordi denne værdi kvadreret i ligningen anvendes til at beregne hjertets minutvolumen. Hvis PA størrelse ikke kan måles nøjagtigt, kan venstre ventrikel udstrømning tarmkanalen diameter og LVOT VTI indsættes i ligningerne ovenfor som RV og LV output er lige i fravær af rangering.
RV VTI kan yderligere forhørt at estimere PA pres ved at måle tiden til peak hastighed (lungepulsåren accelerationstid [PAT], figur 4). Hos mennesker PAT bruges til dichotomize PA tryk som høj eller lav 11 og kan anvendes til at estimere PA tryk, når en tricuspid regurgitant stråle ikke er til stede. 12.
Figur 1. Ekkokardiografiske Views af murine Anatomi. Panel A viser normale anatomi i parasternale lange akse visning. PanelB viser anatomi i parasternale korte akse visning. Den højre hjertekammer er forstørret i panel B. Klik her for at se større billede .
Figur 2. Måling af Dilaterede højre hjertekammer. Denne figur viser (A) normal RV størrelse i en kontrol mus (B) svær RV udvidelsen i en mus, der undergik lungepulsåren banding model. Klik her for at se større billede .
Figur 3. Måling og beregning af Højre ventrikels slagvolumen. Denne figur viser målingerne for både højre ventrikel VTI og lungepulsåren diameter. Metoden til beregning af slagvolumen med disse data er også vist. Klik her for at se større billede .
Figur 4.. Måling af PAT. Pulmonal accelerationstid måles som tiden til maksimum hastighed i RVOT VTI. Klik her for at se større billede .
Tabel 1: Nyttige Beregninger i ekkokardiografi.
| Måling | Formula |
| Lungepulsåren / aorta område | π (diameter / 2) |
| Højre ventrikels Slagvolumen | PA område x VTI |
| Cardiac output | puls x slagvolumen |
| Cardiac Index | minutvolumen / legemsoverflade |
| Fraktioneret forkortning | (LV slutdiastoliske dimension - LV ende-systolisk dimension) / LV slutdiastoliske dimension |
Legemsoverflade = 10,5 (gram) 2/3 13
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Musemodeller af sygdom, enten transgene eller toksin-relateret, kræver fænotypisk validering, at modellen faktisk rekapitulerer den menneskelige sygdom, det er beregnet til at efterligne. Denne validering kan ofte opnås ved tilstedeværelsen eller fraværet af en bestemt funktion, for eksempel udviklingen af en tumor. Imidlertid modeller, der resulterer i hæmodynamiske abnormiteter såsom Aortakonstriktion modeller af hypertrofi i venstre ventrikel eller vores transgene model af PAH er vanskeligere at validere. Disse modeller kræver enten terminal måling af hæmodynamik eller værktøjer til noninvasively måle hæmodynamik og abnormaliteter i hjertefunktion. Ekkokardiografi er afgørende for sådanne modeller, fordi det giver real-time kvantificering af hæmodynamik og hjertefunktion uden at kræve ofre af syge dyr 14. Desuden kan de enkelte dyr skal afbildes serielt at følge den naturlige historie af en sygdom eller respons på behandlingen. Vi vurderer, at proficiency i ekkokardiografi af retten hjerte i henhold til denne protokol kan opnås efter udførelse cirka 20 undersøgelser.
Evnen til at estimere minutvolumen på ekkokardiografi er også kritisk for beregningen af pulmonal vaskulær modstand (PVR) på tidspunktet for offer. Måling af cardiac output ved hjælp af ledningsevne katetre er ofte upålidelige i vores model på grund af den lille størrelse af RV. På tidspunktet for ofre, måler vi invasive PA systoliske tryk ved hjælp af en ledningsevne kateter og kombinere dette med minutvolumen fra ekkokardiografi til at bestemme PVR (pulmonal indkilingstryk antages at være lav og ignoreres). Dette giver os mulighed for yderligere at kvantificere graden af pulmonal vaskulær sygdom i vores model.
Teoretiske og praktiske begrænsninger Echocardiography
Det er vigtigt at erkende, at anvendelsen af ultralyd fysik til mennesker og levende dyr har sine begrænsninger.Nøjagtig måling af blodets hastighed ved hjælp af Doppler er afhængig af vinklen på strømmen i forhold til vinklen for insonation (vinkel, hvor transduceren er rettet). For hver grad de to vinkler er unaligned, vil måling af blodets hastighed sænkes med cos (θ) 15. Klinisk, hvis de to vinkler er slukket med mere end 20 ° målingen anses for at være upålidelige. Dette har potentielt store konsekvenser for denne protokol i målingen af den LVOT og RVOT VTI. Hvis PW vinkel ikke kan være godt afstemt med retningen af blodgennemstrømningen i LVOT og RVOT vil den målte SV og minutvolumen være falsk lav.
En anden potentiel målefejl er i beregningen af PA og aorta område, som derefter bruges til at beregne SV og cardiac output. Da arealet af en cirkel er πr 2 er unøjagtigheder i målingen af diameteren af aorta eller lungepulsåren kvadreret og fejlen forværres. I humants er de RVOT og LVOT diametre anvendes til at beregne SV stedet af diameteren af aorta og pulmonale arterier, men i mus er det meget vanskeligt præcist at identificere LVOT og RVOT så vi erstatte aorta og lungepulsåren områder. Forudsat den samme teknik bruges i et dyr til det næste, skal denne mindre forskel ikke påvirke undersøgelsens resultater.
Højre ventrikel dysfunktion er den største manifestation af pulmonal hypertension hos mennesker. En række praktiske begrænsninger vedrører invasiv vurdering af højre hjerte. Hos mennesker og mus, er det højre hjertekammer beliggende støder op til brystvæggen. Denne nærhed til transduceren gør at afbilde den forreste RV fri væg meget vanskelig. RV er en uregelmæssig halvmåneform som udelukker volumetriske antagelser som dem, der anvendes til at bestemme LV størrelse og funktion. RV størrelse i mus kan normalt kun bestemmes som normal eller udvidet på grund af difficultly i at se RV frivæg. Imidlertid er denne metode er stadig nyttigt at validere nærvær eller fravær af pulmonær vaskulær sygdom.
Ekkokardiografi kan udføres på mus med eller uden bedøvelse. Vi foretrækker at bruge bedøvelse for at maksimere kvaliteten og nøjagtigheden af vores målinger, men erkender, at anæstesi vil sænke hjertefrekvensen. Når de udføres uden bedøvelse, kan billedkvaliteten lider og processen er en kilde til stress for dyrene, der vil ophøje puls og blodtryk. Vi udfører alle ekkokardiogrammer med en identisk grad af bedøvelse for at kunne sammenligne resultater mellem og inden for mus.
Kvantificering af RV og pulmonal vaskulær funktion i mus er afhængig af Doppler estimering af slag at slå strømmen på tværs af pulmonal ventil, RVOT VTI. Dette kan anvendes som et dichotomous variabel (høj / lav), men når der måles omhyggeligt kan anvendes som en seriel måling i en mus eller sammenlignes mellem grupper med forskelerent interventioner. Avanceret udstyr er kommercielt tilgængelig til brug farvedoppler vurdering af tilstedeværelsen og hastigheden af en tricuspid regurgitation (TR) stråle, som anvendes på mennesker til at kvantificere graden af pulmonal hypertension. Hos mennesker uden en målbar TR jet, er PAT bruges som et surrogat for at afgøre, om pulmonal hypertension er til stede eller fraværende 11. PAT vil forkorte som PH forværres fordi RV udslyngning vil stoppe hurtigere imod øget pres. Denne metode er også blevet valideret i rotte modeller af PAH som et præcist skøn over sværhedsgraden af pulmonal hypertension 1. Endelig kan formen af RVOT VTI kuvert belyse kobling mellem RV og den pulmonale vaskulatur hos mennesker 16. Udhugning af konvolutten er i overensstemmelse med forhøjet pulmonal vaskulær modstand med senere udhugning indikerer højere modstand. Imidlertid har vi ikke observeret disse mønstre i mus i vores model for PAH, selv i mus efterfølgende confirmed at have alvorlige PH ved invasiv måling.
Bortset fra ekkokardiografi, hjerte-magnetisk resonans (CMR) er det eneste noninvasiv alternativ til vurdering af RV funktion. Hos rotter, CMR giver nøjagtig måling af RV tykkelse, masse og volumen (og dermed uddrivningsfraktion og minutvolumen) 17. Desuden CMR-målte PAT og flow-tid kurver (svarende til VTI) korrelerer stærkt med ekkokardiografi og invasivt målte hæmodynamik. På trods af nogle åbenlyse fordele, CMR er dyrere og tidskrævende end ekkokardiografi og af disse grunde er sjældent brugt i vores eksperimenter. Til vores viden ingen undersøgelse har valideret de ekkokardiografiske målinger er beskrevet her med invasive målinger eller CMR. Men vi rutinemæssigt bruger målingerne præsenteres i denne protokol for at vurdere sygdommens penetrans og alvorlighed 18-20.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at afsløre.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vevo 770 High Resolution Micro-Ultrasound System | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| RMV (Real-Time MicroVisualization) 704B 40 mH Scanhead w/ Encapsulated Transducer | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| Vevo Integrated Rail System including the Physioogical Monitoring System | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| Computer Monitor set up for use with the Vevo770 | DELL or other General Supplier | ||
| Computer Mouse set up for use with the Vevo770 | General Supplier | ||
| Vevo770 Cardiac Package Software | Visualsonics Inc. | get more info at www.visualsonics.com/products | |
| VetEquip Portable Tabletop Anesthesia Machine with an Isoflurane Vaporizer | VetEquip | get more info at vetequip.com | |
| Activated Charcoal Waste Gas Containers | VetEquip/Vaporguard | 931401 | get more info at vetequip.com |
| Puralube Eye Ointment | Henry Schein | get more info at henryschein.com | |
| Ecogel 100 Ultrasound Gel | EcoMed Pharmaceuticals | 30GB | get more info at ecomed.com |
| 3M Transpore Tape | Fisher Scientific | 1527-0 | get more info at fishersci.com |
| Small Flathead Screwdriver | General Supplier | ||
| Sterile H2O | DDI H2O from faucet and then autoclave | ||
| 6 in Cotton Tipped Applicators | Fisher Scientific | get more info at fishersci.com | |
| Nair (depilatory cream) | General Supplier | ||
| 2 in x 2 in Gauze Sponges | Fisher Scientific | get more info at fishersci.com |
References
- Urboniene, D., Haber, I., Fang, Y. H., Thenappan, T., Archer, S. L. Validation of high-resolution echocardiography and magnetic resonance imaging vs. high-fidelity catheterization in experimental pulmonary hypertension. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 299, 401-412 (2010).
- Rottman, J. N., Ni, G., Brown, M. Echocardiographic evaluation of ventricular function in mice. Echocardiography. 24, 83-89 (2007).
- West, J., et al. Pulmonary hypertension in transgenic mice expressing a dominant-negative BMPRII gene in smooth muscle. Circ. Res. 94, 1109-1114 (2004).
- Ghofrani, H. A., Seeger, W., Grimminger, F. Imatinib for the treatment of pulmonary arterial hypertension. N. Engl. J. Med. 353, 1412-1413 (2005).
- Gomberg-Maitland, M., et al. A dosing/cross-development study of the multikinase inhibitor sorafenib in patients with pulmonary arterial hypertension. Clin. Pharmacol. Ther. 87, 303-310 (2010).
- Brittain, E., et al. Right ventricular plasticity and functional imaging. Pulm. Circ. 2, 309-326 (2012).
- Yang, X. P., et al. Echocardiographic assessment of cardiac function in conscious and anesthetized mice. Am. J. Physiol. 277, 1967-1974 (1999).
- Suehiro, K., et al. Assessment of segmental wall motion abnormalities using contrast two-dimensional echocardiography in awake mice. Am. J. Physiol. Heart Circ Physiol. 280, 1729-1735 (2001).
- Jones, J. E., et al. Serial noninvasive assessment of progressive pulmonary hypertension in a rat model. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283, 364-371 (2002).
- Devaraj, A., et al. Detection of pulmonary hypertension with multidetector CT and echocardiography alone and in combination. Radiology. 254, 609-616 (2010).
- Kitabatake, A., et al. Noninvasive evaluation of pulmonary hypertension by a pulsed Doppler technique. Circulation. 68, 302-309 (1983).
- Yared, K., et al. Pulmonary artery acceleration time provides an accurate estimate of systolic pulmonary arterial pressure during transthoracic echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 24, 687-692 (2011).
- Cheung, M. C., et al. Body surface area prediction in normal, hypermuscular, and obese mice. J. Surg. Res. 153, 326-331 (2009).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ. Heart Fail. 2, 138-144 (2009).
- Baumgartner, H., et al. Echocardiographic assessment of valve stenosis: EAE/ASE recommendations for clinical practice. J. Am. Soc. Echocardiogr. 22, 1-23 (2009).
- Arkles, J. S., et al. Shape of the right ventricular Doppler envelope predicts hemodynamics and right heart function in pulmonary hypertension. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 183, 268-276 (2011).
- Wiesmann, F., et al. Analysis of right ventricular function in healthy mice and a murine model of heart failure by in vivo MRI. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283, 1065-1071 (2002).
- West, J., et al. A potential role for Insulin resistance in experimental pulmonary hypertension. Eur. Respir. J. , (2012).
- Johnson, J. A., et al. Cytoskeletal defects in Bmpr2-associated pulmonary arterial hypertension. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 302, L474-L484 (2012).
- Johnson, J. A., West, J., Maynard, K. B., Hemnes, A. R. ACE2 improves right ventricular function in a pressure overload model. PLoS One. 6, e20828 (2011).
