Uitgebreide echocardiografische beoordeling van de rechterventrikelfunctie in een ratmodel van pulmonale arteriële hypertensie
20 januari 2023
Het huidige protocol beschrijft de echocardiografische karakterisering van de morfologie en functie van de rechterventrikel in een rattenmodel van pulmonale arteriële hypertensie.
Diepgaande echocardiografische evaluatie van de rechterventrikelstructuur en -functie is een waardevol hulpmiddel om de effectiviteit van nieuwe therapeutische doelen in diermodellen van pulmonale hypertensie te screenen. Het belangrijkste voordeel van dit protocol is dat het een gedetailleerde beschrijving biedt van alle echocardiografische weergaven en metingen die nodig zijn om de rechterboezems en de morfologie van de rechterventrikel te beoordelen, evenals om de systolische en diastolische functies van de rechterkamer te karakteriseren. Deze techniek beschrijft de echocardiografische karakterisering van een rattenmodel van pulmonale hypertensie geïnduceerd door Monocrotaline.
Het is belangrijk dat de echocardiograaf voldoende tijd besteedt aan het oefenen en bekwaam worden in de beeldvorming van de rechterventrikel, zelfs als ze eerdere ervaring hadden met de linker ventrikel. Begin met het verwijderen van de ratten uit de inductiekamer nadat ze het bewustzijn hebben verloren en breng ze over naar het dierenplatform van het beeldvormingsstation in een dorsale decubituspositie. Dien isofluraan toe met behulp van een neuskegel die is aangesloten op een verdamper.
Breng elektrodegel aan op elke poot en zet de poten vast in de elektrocardiogramloodplaten van het dierenplatform. Verwijder de vacht door de borst te scheren en een ontharingsmiddel te gebruiken. Bevestig een rectale temperatuursonde op zijn plaats.
Plaats katoenen rollen aan de rechter- en linkerkant van het dier en zet ze vast met tape om de positie te behouden wanneer het platform wordt gekanteld. Om beelden te verkrijgen, kantelt u het platform 10 tot 15 graden naar rechts en brengt u het caudaal ongeveer vijf graden naar beneden. Beweeg de transducer om naar de rechter parasternale lijn van de rat te wijzen en laat de transducer zakken.
Draai de transducer tegen de klok in om ervoor te zorgen dat de aorta en mitralisklep zichtbaar zijn. Plaats de M-mode monstervolumelijn op het gebied waar de rechterkamer het breedst is en pas de poort aan om de rechter- en linkerkamer te omvatten. Til de transducer op en verplaats deze zodanig dat deze enigszins naar de rechter parasternale lijn van de rat neigt.
Verplaats het platform naar een positie die iets naar rechts is gekanteld. Laat de transducer zakken totdat deze in contact komt met de gel. Beweeg het platform caudaal naar rechts of links totdat het rechter ventriculaire uitstroomspoor in beeld is en de longklep scherp en duidelijk zichtbaar is.
Druk vervolgens op Sign Store om het B-Mode-beeld van de longslagaderklep op te nemen. Behoud dezelfde B-Mode-beeldlocatie en druk op Kleur om de stroom door de longklep te identificeren. Pas de snelheid aan zodat het hoogste snelheidspunt zichtbaar is.
Druk op PW of Pulsed Wave om het bloedstroomspectrum te kwantificeren. Lijn de PW-hoek evenwijdig aan de richting van de stroom door de longklep uit. Druk op update om de longsnelheden te bekijken.
Kantel het platform naar de linkerhoek en zo ver mogelijk naar beneden. Draai de transducer 30 tot 45 graden tegen de klok in en beweeg de transducer naar de rechterschouder of het oor van het dier. Laat de transducer zakken totdat deze in contact komt met de gel.
Zorg voor een typisch vierkamerbeeld waarbij de linker ventrikel en linker boezems zichtbaar zijn, maar de borstschaduw zich over de rechter ventrikel vrije wand bevindt. Verplaats de transducer voor het aanpassen van de toepasselijke vierkamerweergave en krijg een gericht zicht op de rechterkamer. Beweeg het platform indien nodig iets caudaal totdat het maximale vlak is verkregen.
Zorg ervoor dat de rechterkamer niet wordt verkort en dat het uitstroomkanaal van de linkerkamer niet wordt geopend. Plaats de M-mode cursor door de tricuspidalis-annulus op de rechter ventriculaire vrije wand om TAPSE te visualiseren en druk op Update en Sign Store om de TAPSE-gegevens op te nemen. Druk op B-modus en druk vervolgens op Kleur om de stroom door de tv te identificeren. Druk op PW om het bloedstroomspectrum te kwantificeren.
Ga terug naar de B-modus, druk op weefsel en plaats de Tissue Doppler-monstervolumepoort bij de tricuspidalis-annulus aan de RV-vrije wand. Druk op Update om de tissue doppler-afbeelding te bekijken. Met behulp van PLAX-weergaven werd een eerste beoordeling van de positie van het hart en de morfologie van de linkerventrikel uitgevoerd.
Beoordeling van de rechter ventrikel met behulp van een aangepaste PLAX-weergave toonde aan dat de met monocrotaline of MCT behandelde ratten een vergrote rechterkamer en verplaatste linker ventrikel hadden in vergelijking met de controleratten. Een significante toename van RVIDd, RVIDs en RVFWT werd waargenomen bij de met MCT behandelde ratten, wat wijst op verwijding van de rechter ventrikel en verdikking van de rechter ventriculaire vrije wand. De aangepaste PLAX-weergave werd ook gebruikt om de longslagader te visualiseren en de longklepdiameter te meten.
Meting van de stroomsnelheden van de longslagader met behulp van dopplerbeeldvorming toonde aan dat bij controleratten de longstroom een symmetrische V-vorm vertoonde met een pieksnelheid in het midden van de systole. Terwijl een MCT-behandelde rat, pieksnelheid langzamer was en eerder in de systole optrad en een inkeping vertoonde in de late systole. Het rechter ventrikel-gerichte apicale vierkamerbeeld werd gebruikt om het rechterventrikel- en systolische gebied en het rechter atriale gebied te meten.
Met MCT behandelde ratten vertoonden rechter boezemverwijding vanwege een verhoogde druk van de longslagader. Bovendien was de rechterventrikeldruk verhoogd, wat resulteerde in verlies van normale kromming van de linker ventrikel in vergelijking met controles. Het intraventriculaire septum leek ook afgeplat.
Het heldere ventrikelgerichte apicale vierkamerbeeld werd ook gebruikt om TAPSE te meten van de M-modus ondervraging van de tricuspidalis annulus. TAPSE was significant verminderd bij met MCT behandelde ratten, wat wijst op een gecompromitteerde functie. Het meest uitdagende deel van dit protocol is het verkrijgen van een optimaal rechterventrikelgericht apicale vierkamerzicht.
We stellen voor dat de echocardiograaf ervoor zorgt dat de gehele rechter ventrikel in het zicht is tijdens systole en diastole. Beelden worden verkregen met een rechterventrikel-gerichte apicale vierkamerweergave die later kan worden gebruikt voor een spanningsanalyse, een krachtig hulpmiddel dat kan worden gebruikt om systolische disfunctie van de rechterkamer in de beginfase te evalueren.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie beschrijft de echocardiografische karakterisering van de morfologie en functie van het rechter ventrikel bij een rattenmodel van pulmonale arteriële hypertensie geïnduceerd door Monocrotaline. Het protocol benadrukt het belang van bekwame beeldvormingstechnieken voor het beoordelen van de grootte en prestaties van het rechter ventrikel, waarbij significante morfologische veranderingen in het rechter ventrikel van behandelde ratten worden onthuld.
Belangrijkste onderdelen van het onderzoek
Onderzoeksgebied
- Cardiovasculaire beeldvorming
- Pulmonale hypertensie
- Echocardiografietechnieken
Achtergrond
- Pulmonale arteriële hypertensie beïnvloedt de functie van het rechter ventrikel.
- Echocardiografische evaluaties zijn cruciaal voor het begrijpen van de hartstructuur.
- Eerdere studies hebben monocrotaline gebruikt om pulmonale hypertensie te induceren in diermodellen.
Gebruikte methoden
- Echocardiografische beeldvormingstechnieken voor beoordeling van het rechter ventrikel
- Rattenmodel van pulmonale hypertensie
- Meting van de afmetingen van het rechter atrium en rechter ventrikel
Belangrijkste resultaten
- MCT-behandelde ratten vertoonden significante dilatatie van het rechter ventrikel.
- Belangrijke echocardiografische parameters zoals de wanddikte van het rechter ventrikel gaven veranderde functie aan.
- Verlaagde TAPSE-waarden bij MCT-behandelde ratten suggereren een verminderde hartfunctie.
Conclusies
- De studie valideert de echocardiografische beoordeling van veranderingen in het rechter ventrikel bij pulmonale hypertensie.
- Deze aanpak verbetert ons begrip van hartaanpassingen als reactie op verhoogde druk.
Veelgestelde vragen
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.
