肺動脈性肺高血圧症(PAH)は、肺細動脈の消滅と右心室不全の発症につながる病気です。PAHのげっ歯類モデルは、PAHの病態生理を理解する上で重要です。ここでは、マウスとラットで、右心カテーテル法と心エコー検査による血行動態特性を示します。
方法論記事
肺動脈性肺高血圧症(PAH)は、肺細動脈の消滅と右心室不全の発症につながる病気です。PAHのげっ歯類モデルは、PAHの病態生理を理解する上で重要です。ここでは、マウスとラットで、右心カテーテル法と心エコー検査による血行動態特性を示します。
肺動脈性肺高血圧症(PAH)は、内皮細胞のアポトーシス、平滑筋の増殖、肺細動脈の消滅を特徴とする肺血管系の稀な疾患です。これにより、右心室(RV)の失敗が起こり、罹患率と死亡率が著しくなります。マウスとラットにおけるPAHのげっ歯類モデルは、この希少疾患の根底にある病態生理を理解するために重要です。特に、PAHの異なるモデルは、異なる程度の肺高血圧症、RV肥大、およびRV不全と関連している可能性があります。したがって、PAHを発症したマウスおよびラットの完全な血行動態特性評価は、薬物または遺伝子改変が疾患に及ぼす影響を決定する上で重要です。
ここでは、ラットとマウスの両方のPAHモデルにおける右心室機能と血行動態の評価のための標準的な手順を示します。心エコー検査は、ラットのRV機能を決定するのに役立ちますが、覚醒しているマウスでは右心室の標準的な画像を取得することは困難です。右心カテーテル法へのアクセスは、閉鎖胸部マウスおよびラットの内頸静脈によって得られます。圧力は、流体圧力トランスデューサーまたは小型マイクロマノメーター圧力カテーテルを備えたポリエチレンチューブを使用して測定できます。圧力-体積ループ解析は、オープンチェストで実行できます。血行動態を取得した後、げっ歯類は安楽死されます。心臓を解剖してRVフリーウォールを左心室(LV)と中隔から分離することができ、フルトン指数(RV /(LV+S))を使用してRV肥大を評価することができます。その後、必要に応じて心臓、肺、その他の組織からサンプルを採取できます。
肺動脈高血圧症(PAH)の炎症性細胞浸潤、平滑筋の増殖および内皮細胞のアポトーシスに関連した肺血管系の疾患です。これらの変更は、その後、右心室(RV)機能不全と心不全につながる、肺動脈の閉塞につながります。 PAHにおけるPAHおよびRV障害の根底にある病態生理を理解するために、この病気を研究するための遺伝的および薬理学的モデルを含む異なるモデルの数は、(他の場所で1,2件)が開発されています。
これらのモデルのうち、最も人気のあるラットにおける低酸素誘導マウスにおける(Hxの)PAHおよびモノクロタリン(MCT)およびSU5416-低酸素症(SuHx)モデルがあります。マウスHxのモデルでは、マウスは内側増殖の結果として開発して、(0.10のFIO2と18000フィートの高度に対応し、normobaricや低気圧のいずれか)、低酸素の4週間にさらされている、RVシステムオフラインを増加オリッチ圧力とRV肥大3の開発。その後、PAH 4の開発につながる不明な機構を介して肺の血管内皮細胞への傷害で60ミリグラム/キログラム結果の単回投与でMCT。 SU5416は、類似の病理学的変化と永続的な肺高血圧症における3週間の結果を得るために、慢性低酸素症への暴露に続いて60 10mg / kgの単回皮下注射で、血管内皮増殖因子受容体(VEGFR)1および2ブロッカーの阻害剤、および治療でありますそれに閉塞性血管病変5の形成と、ヒトの疾患で見られます。過去数年間では、肺高血圧のためのいくつかのトランスジェニックマウスモデルが開発されてきました。 BMPR2遺伝子変異がPAHの両方家族性および特発性の形態、ヘムオキシゲナーゼ-1ノックアウト及び(他1,2レビュー)IL-6の過剰発現に見られるように、これらは、ノックアウトおよび骨形成タンパク質受容体2(BMPR2)の突然変異を含みます。
PHのこれらの異なるげっ歯類モデルは、肺高血圧症、右心室肥大および右室不全の異なるレベルを有します。低酸素症および様々なトランスジェニックマウスモデルは、ラットモデル1のいずれよりもはるかに、より穏やかなPAHになるが、それは別の遺伝子変異の試験およびそれに関連する分子のシグナル伝達経路を可能にします。 MCTは、複数の組織4に内皮細胞に毒性があることが表示されますが、MCTのモデルは、重度のPAHにつながるん。 SuHxモデルは、血管によって特徴付けられる薬理学的操作と低酸素暴露の両方を必要とするが、ヒトでの特発性PAHで見られるものと類似変更されます。また、これらのモデルの全てにおいて、PAHの開発に関連した組織病理学的変化、肺動脈圧およびRV機能との間に断線があるかもしれません。これは、組織病理学的変化の間の比例関係が通常存在するヒト疾患、とは対照的にpulmonの重症度であります進高血圧とRVの障害の程度。このように、PHのこれらの齧歯類モデルの総合的な特性評価が必要であり、(心臓カテーテルによって)(典型的には、心エコー検査によって)RV機能の評価、血行動態および心臓の組織病理学および(組織採取)から肺を伴います。
このプロトコルでは、我々はラットとマウスにおけるPAHモデルの血行動態の特徴付けのために使用される基本的なテクニックについて説明します。これらの一般的な技術は、右心室と肺血管系のいずれの研究にも適用することができ、PAHのモデルに限定されるものではありません。心エコー検査によってRVの可視化ラットでは比較的簡単であるが、それらの大きさとRVの複雑な形状にマウスではより困難です。また、このようなTAPSE、肺動脈(PA)加速時間とPAドプラ波形のノッチとしてRV機能を定量化するために使用されるいくつかのサロゲートは、ヒトにおいて十分に検証されていないとPUの評価を弱くしか相関します侵襲的血行動態によるlmonary高血圧およびRV機能。インピーダンスカテーテルと開胸カテーテル法は、圧力 - 容積(PV)の決意を可能にするループし、より詳細な血行動態の特徴付けが、RVの血行動態の決意は最高のインスピレーションと負の胸腔内圧の効果を維持するために、クローズド胸で行われています。任意の手順と同様に、手続きの経験を開発することが実験的な成功に不可欠です。
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記載されているすべての手順は、医学のデューク大学の動物のケアのガイドラインに従ってください。
1.前に手順を開始します
注:任意の動物の手続きの前に、適切な機関の許可が得られていることを確認してください。すべての手順と同じように、何の動物の苦痛がないことを保証するために、適切な鎮痛薬を使用します。
2.心エコー
注:げっ歯類の心エコー検査の完全な説明は、他の場所7に記載されています。マウスは、麻酔の前に、画像が目を覚まし、手動抑制動物に得ることができます。ラットについては、心エコー検査の前に、ラットとして好ましい麻酔が手動で)目を覚ましながら抑制することには大きすぎます。
3.右心カテーテル法
心臓と肺のサンプルの4集
注:ここでの手順として、端末として説明した再、動物は、クローズドどちらか開胸右心カテーテル検査後に安楽死させなければなりません。
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げっ歯類で右心カテーテル法は、典型的には、縦のフォローアップには適用されませんターミナル手続きであるように、心エコー検査は、スクリーニングのための優れた非侵襲的な代替手段であり、フォローアップ12。心エコー検査でヒトPAHにおける肺動脈収縮期圧は、通常、頂端図で得ることが通常簡単である三尖弁逆流から誘導されるが、このようなビューを確実ドップラーによる肺動脈収縮期圧の推定を防止する、げっ歯類では得られません。しかし、大動脈レベルでPSAXビューが容易に記録し、肺高血圧症12度に関連している形状が肺動 脈ドップラートレースを、測定することが可能げっ歯類で可視化することができます。心エコー検査の研究の代表的な結果は、図3で実証されている。このプロトコルでは、sonographersは動物がrの治療またはプロシージャに知らされていませんでしたeceived。結果は、オフラインで分析しました。
肺動脈狭窄症の非存在下での肺動脈収縮期圧の精度推定として機能RVSPの右心カテーテル検査と測定は、げっ歯類モデル
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ここで概説するプロトコルは、肺高血圧症のげっ歯類モデルにおける血行動態と右心室機能の包括的な特徴付けを説明しています。ここで説明する右心カテーテル検査は最終処置ですが、心エコー検査に関連する死亡率は最小限であるため、疾患の進行のスクリーニングと追跡調査が可能になります。しかし、麻酔による死亡率が著しく増加したPH患者と同様に17、私たちの経験では、重度のPHのラットは、非代償性右心不全、RV前負荷の減少、およびその後の低酸素誘発性肺血管収縮のために、麻酔にも耐えられません。したがって、ゆっくりとした誘導と呼吸の注意深い監視が不可欠です。
ビデオとイラストは、代替アプローチも利用できますが、これらの手順に関して私たちの研究室が成功していることがわかっていることを示しています (Pacher et al.6). PH 研究では、さまざまな疾患モデルと、それらに対する遺伝的または薬理学的操作の影響を適切に特徴付けるために、これらの技術が必要です。これらの方法にはそれぞれ固有の制限があります:心エコー検査の場合、右心室の視野は...
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著者らは開示するものは何もない。
SRは、NIH K08HL114643、Gilead Research Scholars in Pulmonary Arterial Hypertension、およびBurroughs Wellcome Fund Career Award for Medical Scientistsの支援を受けています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Vevo 2100 イメージング システム (120V) | VisualSonics株式会社 | VS-11945 | |
| Vevo 2100 イメージングステーション | VisualSonics株式会社 | ||
| 高周波メカニカルトランスデューサ | VisualSonics, inc. | MS250、MS550D、MS400 | |
| 超音波ジェルパーカー | 株式会社ラボラトリーズ | 01-08 | |
| PowerLab 4/35 | ADInstruments | ML765 | |
| Labchart 8 | ADInstruments | ||
| BPトランスデューサー(ストップコックとケーブル付き | ADInstruments | MLT1199 | |
| BPトランスデューサーキャリブレーションキット | ADInstruments | MLA1052 | |
| Mikro-Tip Pressure Catheter for mouse | Millar | SPR-1000 | Scisense FT111B(マウス)およびFT211B(ラット)から入手可能な代替カテーテル |
| Mikro-Tip圧力カテーテル | Millar | SPR-513 | Scisense FT111B(マウス)およびFT211B(ラット)から入手可能な代替カテーテル |
| Millar Mikro-Tip マウス用超小型PVループカテーテル | ミラーPVR-1035 | Scisense FT112(マウス)から入手可能な代替カテーテル | |
| ラット用ミラーMikro-Tip超小型PVループカテーテル | ミラーSPR-869 | Scisense FT112(マウス)から入手可能な代替カテーテル | |
| ミラーPVシステムMPVS-300 | ミラー | MPVS-300 | |
| 4-0 シルク ブラック ブレード 100 ヤード スプール | Roboz サージカル | SUT-15-2 | |
| 6-0 シルク ブラック ブレード 100 ヤード スプール | Roboz サージカル | SUT-14-1 | |
| アイリス ハサミ、デリケート、インテグラ ミルテックス | VWR | 21909-248 | |
| VWR 解剖ハサミ、シャープ/ブラント チップ | VWR | 82027-588 | |
| VWR デリケート ハサミ、41/2" | VWR | 82027-582 | |
| Two star Hemostats, Excelta | VWR | 63042-090 | |
| 中性緩衝ホルマリン | VWR | 89370-094 | |
| クロタリン | Σ | C2401 | |
| SU5416 | Tocris Biosciences | 3037 | |
| 3.5X-45X ブームスタンド 三眼ズーム実体顕微鏡 | AmScope | SM-3BX | |
| PE (ポリエチレンチューブ)-10 | Braintree Scientific Inc | PE10 36 FT | |
| PE (ポリエチレンチューブ)-50 | Braintree Scientific Inc | PE50 36 FT | |
| PE (ポリエチレンチューブ)-60 | Braintree Scientific Inc | PE60 36 FT | |
| 卓上イソフルラン麻酔ユニット | Kent Scientific | ACV-1205S | |
| Surgisuite 多機能手術プラットフォーム | ケントサイエンティフィック | Surgisuite | |
| リトラクターセット | ケントサイエンティフィック | SURGI-5002 | |
| 麻酔誘導室 | VetEquip | 941443 | |
| 麻酔ガスフィルターキャニスター | ケントサイエンティフィック | ACV-2001 | |
| げっ歯類のノーズコーン | VetEquip | 921431 |
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