Пульсная доплеровская оценка диастолической дисфункции в модели лёгочной гипертензии у крыс ZSF-1 из-за заболевания левой части сердца
22 мая 2026 г.
Представлен протокол оценки диастолической функции с помощью допплеровской ультразвуковой работы в доклинической модели легочной гипертензии, вызванной болезнью левой части сердца.
Наши исследования сосредоточены на сердечной недостаточности при сохранении фракции выброса и значительных половых различиях, которые проявляется в болезни. Диастолическая дисфункция является отличительной чертой HFpEF с индексами, которые можно оценить с помощью доплеровской сонографии без двумерной эхокардиографии, что дорого и требует сложного оборудования. Для начала включите планшет, подключённый к панели для отслеживания ЭКГ.
Выберите RS Monitor из доступных приложений. Затем включите ЭКГ-панель, нажав круглую кнопку спереди. Нажмите на настройки в правом нижнем углу интерфейса пользователя.
Выберите пресеты в меню экспериментальных настроек. Нажмите на выпадающее меню под сохраненными пресетами, затем выберите Rat CV и нажмите OK в правом нижнем углу. Далее очистите ЭКГ-прокладку 70% этиловым спиртом, чтобы удалить остатки геля ЭКГ.
Получить высокопроводящий электродный гель для электрокардиограммы и водорастворимый гипоаллергенный ультразвуковой гель для доплеровского синдрома. Поместите анестезированное животное на спина на неинвазивную ЭКГ-прокладку, нос расположен в соответствующем размере носового конуса с выходом вапорайзера на 1,5–2%. С помощью аппликатора с хлопковым наконечником нанесите небольшое количество электродного геля на спинную поверхность четырёх лап и на подошвенную сторону задних лап. Закрепите лапки лентой на контактной поверхности электрода ЭКГ-подушки, обеспечивая достаточный контакт между гелем и прокладкой.
Затем используйте мягкий депиляционный крем, чтобы удалить волосы на груди и животе. Протрите остатки крема, чтобы избежать раздражения кожи. Убедитесь, что изоэлектрическая база и формы P, QRS и T-волн чётко отображаются на мониторе компьютера.
Создайте новую папку, идентифицирующую животное и интересующие данные. Включите импульсное доплеровское трансиверное устройство, используя переключатели питания на передней и задней сторонах большой синей коробки. Затем включите процессор Доплера.
Далее откройте программное обеспечение для обработки доплеровских сигналов. Нажмите «Настройка» и выберите «Настройка системы». Выберите частоту зонда 20 мегагерц для эксперимента.
Подключайте зонд с частотой 20 мегагерц при исследовании молодой крысы или мыши. Используйте зонд на 10 мегагерц для пожилых, крупных или ожиренных крыс. Если оба датчика подключены, используйте переключатель на передней части трансиверного модуля, чтобы переключаться между частотами по необходимости.
Убедитесь, что портативный датчик зонда подключён к розетке канала A или B на модуле трансивера. Выберите соответствующий канал для работы портативного датчика. Установите переключатель направления на TWD, чтобы отображить поток к зонду выше базовой линии потока с нулем.
Затем отрегулируйте диапазон до 2,5–3,5 миллиметров для мышей или четырёх-шести миллиметров для крыс. Установите фильтр на 15, чтобы сгладить выход фазовой скорости до затухающего сигнала. Нажмите Go в левом верхнем углу интерфейса.
В всплывающем окне введите соответствующую информацию о приобретении, включая тип животного, пол, дату рождения, возраст на дату приобретения и вес. Выберите желаемую заранее созданную папку в выпадающем меню каталога и нажмите OK. Отрегулируйте базовую линию ЭКГ, перетягивая шкалу оси вверх или вниз, пока R-волны не станут чётко видимы. Для проведения доплеровских измерений сначала нанесите небольшое количество ультразвукового геля в подгрудинную и эпигастральную области груди и брюшной части животного.
Разместите доплеровский зонд по средней линии под диафрагмой чуть ниже грудины с головой, направленной головой к левому уху животного. Медленно сканируйте кровоток, двигая зонд небольшими круговыми движениями с увеличением радиуса. Всегда поддерживайте мягкое давление зонда на кожу под диафрагмой.
Если митральный поток не обнаружен, регулируйте диапазон шагом на 0,5 миллиметра, пока не будет определена форма трансмитральной волны. Убедитесь, что форма доплеровской волны и электрокардиограмма отображаются одновременно на экране. Создайте снимки с помощью педали, когда определите правильный поток, и повторяйте это до достижения оптимального качества данных.
Остановите сбор данных, нажав «Стоп», если удовлетворяются качеством данных. Нажмите на «Файл» и выберите «Открыть» в выпадающем меню. Выберите файл с данными самого высокого качества из готовой папки для анализа.
Нажмите на Analysis, а затем Analysis Mode. Выберите второй шаг — общая настройка — и установите тип данных на Доплера. Затем установите сигнал на митральный приток.
Выберите подходящую модель животных и выберите все имена измерений в названиях по умолчанию. Выберите пятый шаг — редактор R-peak из выпадающего меню управления анализом. Включите маркеры Display Beat и R-peak и нажмите Auto Calculate.
Затем выберите шестой шаг — редактор битов в выпадающем меню управления анализом. Включите маркеры Display Beat и R-peak и выберите все биты. Далее выберите шаг седьмой — редактор маркеров.
Нажмите на маркеры анализа отображения и выберите нужный параметр в выбранном текущем маркере. Убедитесь, что заданные параметры доступны для полноты данных. Выберите шаг восемь, результаты измерения.
Нажмите «Скопировать результаты в буфер обмена», чтобы скопировать данные в файл Excel и сохранить их. Снимите скотч с лап животного после выключения испарителя. Затем уберите животное с электродной подушки.
Очистите с животного остатки депиляционного крема и электродного геля. Затем переместить животное обратно в клетку с бесплатным доступом к воде и корму для восстановления. Для наиболее точной оценки диастолической функции необходимо визуализировать антеградные и ретроградные паттерны потока, связанные с открытием и закрытием митрального и аортального клапанов, в рамках одного и того же сердечного цикла на протяжении нескольких циклов.
На основе бифазного трансмитрального потока были определены несколько индексов, включая ранний пик наполнения, пик сокращения предсердий, соотношение между этими двумя пиками и время замедления раннего пика наполнения. Изоволюмическое время релаксации, или IVRT, было хорошим индикатором диастолической дисфункции у грызунов. IVRT увеличивался с возрастом в модели крысы ZS F1 при лёгочной гипертензии левого сердца.
Это изменение можно было заметить уже в возрасте 16 недель. 24-недельные самцы с ожирением показали более высокий IVRT по сравнению с более ранними временными точками в lean control. Этот протокол позволяет исследователю изучать установленные эхокардиографические индексы HFpEF, включая соотношение E/A, IVRT или время замедления E-волны.
В этой технике отсутствует двумерная визуализация сердца, а некоторые маркеры диастолической функции зависят от нагрузки, что сложно контролировать. Это недорогая методика, которая надежно обнаруживает прогрессирование заболевания со временем при сердечно-легочных заболеваниях, проявляющих диастолическую дисфункцию.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен экономически эффективный и доступный протокол оценки диастолической дисфункции на моделях легочной гипертензии (ЛГ) у грызунов, вызванной заболеванием левых отделов сердца. Метод основан на использовании импульсно-волнового доплеровского ультразвукового исследования без необходимости проведения двухмерной (2D) эхокардиографии для анализа паттернов трансмитрального кровотока и индексов диастолической функции, что представляет собой практическую альтернативу для доклинических исследований в области сердечно-сосудистых заболеваний.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Физиология сердечно-сосудистой системы
- Доклиническая визуализация
- Модели заболеваний на грызунах
Теоретические основы
- Диастолическая дисфункция и сердечная недостаточность с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ) являются основными причинами ЛСЛГ при заболеваниях левых отделов сердца.
- Стандартная оценка in vivo обычно требует проведения сложной и дорогостоящей 2D-эхокардиографии с применением допплерографии.
- Существует потребность в более простых и доступных методах оценки диастолической функции на животных моделях.
- Импульсно-волновая допплерография представляет собой потенциальный суррогатный подход.
Цель исследования
- Продемонстрировать недорогой и воспроизводимый метод оценки диастолической дисфункции на моделях легочной гипертензии у грызунов, вызванной заболеванием левых отделов сердца.
- Представить протокол, не требующий проведения 2D-эхокардиографии.
- Обеспечить возможность лонгитюдного мониторинга прогрессирования диастолической функции.
Используемые методы
- Допплерография в импульсном режиме для оценки трансмитрального кровотока при сканировании из апикального окна.
- Одновременная запись ЭКГ для сопоставления паттернов кровотока с сердечным циклом.
- Сбор и определение показателей диастолической функции.
- Оптимизация положения датчика для минимизации влияния угла сканирования и особенностей телосложения пациента.
Основные результаты
- Данный протокол позволяет надежно определить характер трансмитрального кровотока и маркеры диастолической функции у грызунов.
- Он обеспечивает возможность выявления диастолической дисфункции и отслеживания ее прогрессирования с течением времени.
- Метод является доступным и не требует использования высокотехнологичного эхокардиографического оборудования.
- Ограничения включают отсутствие визуализации структур сердца и возможные погрешности, обусловленные зависимостью от угла доплеровского сканирования.
Выводы
- Импульсно-волновой доплеровский ультразвук является ценным суррогатным методом оценки диастолической функции в доклинических моделях ЛГ.
- Данная методика применима в случаях, когда 2D-эхокардиография недоступна или нецелесообразна.
- Для оптимизации качества данных критически важно правильное позиционирование и выравнивание датчика.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Надежная оценка диастолической дисфункции в доклинических моделях имеет решающее значение для валидации мишеней и снижения механистических рисков при разработке сердечно-сосудистых препаратов. Протокол импульсно-волновой допплерографии позволяет экономически эффективно и воспроизводимо измерять показатели диастолы на моделях легочной гипертензии вследствие заболеваний левых отделов сердца у грызунов, что помогает при принятии решений на ранних этапах формирования портфеля препаратов. Данный подход удовлетворяет потребность в масштабируемых количественных конечных точках в условиях отсутствия инфраструктуры для передовых методов визуализации.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать механизмы диастолической дисфункции на релевантных моделях грызунов при различных заболеваниях.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней путем количественного определения показателей трансмитрального потока и индексов релаксации.
- Повышает прогностическую достоверность при проверке сердечно-сосудистых гипотез без необходимости использования 2D-эхокардиографии.
Скрининг и разработка методов анализа
- Обеспечивает стандартизированные количественные показатели диастолической функции для исследований по скринингу соединений.
- Повышает воспроизводимость и масштабируемость анализа за счет снижения сложности оборудования и минимизации влияния оператора.
- Позволяет осуществлять лонгитюдный мониторинг прогрессирования заболевания и терапевтического ответа in vivo.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит доклинические конечные точки в соответствие с клиническими маркерами диастолической дисфункции, имеющими значение для HFpEF и PH.
- Обеспечивает непрерывность процесса от раннего этапа поиска до доклинической валидации в рамках разработки сердечно-сосудистых препаратов.
- Снижает трансляционный риск за счет возможности проведения повторных нетерминальных оценок в одной и той же когорте.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод на основе эффекта Доплера вписывается в континуум от раннего этапа поиска до доклинических исследований, обеспечивая связь между изучением механизмов и разработкой трансляционных биомаркеров в сердечно-сосудистых исследованиях.
- Фундаментальная биология: поддерживает проверку гипотез и снижение механистических рисков за счет количественной оценки диастолической функции in vivo.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные результаты, подходящие для оценки соединений и исследований зависимости «доза-эффект».
- Аналитика: позволяет проводить статистическое сравнение диастолических показателей между экспериментальными группами и во временных точках.
- Трансляционные исследования: способствует согласованию с клиническими конечными точками в моделях HFpEF и PH.
- Корпоративное использование: предоставляет масштабируемую и недорогую возможность сердечно-сосудистого фенотипирования в рамках нескольких исследований.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации кардиоваскулярных мишеней.
- Операционная ценность: стандартизирует оценку диастолической функции и повышает воспроизводимость результатов в различных исследованиях.
- Стратегическая ценность: оптимизирует процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала в ранних программах по сердечно-сосудистым заболеваниям.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритезацию и продвижение кардиоваскулярных активов с учетом оценки рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с доплеровским ультразвуковым исследованием и корреляцией с ЭКГ у мелких животных.
- Необходим доступ к оборудованию для импульсно-волновой доплерометрии и базовому аналитическому программному обеспечению.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов размещения датчика и интерпретации данных.
- Может потребоваться адаптация для различных моделей грызунов или особенностей телосложения для оптимизации качества сигнала.
- Ограничения включают отсутствие визуализации структур сердца и вариабельность измерений в зависимости от угла наклона датчика.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:28
Preparation and Acquisition of Electrocardiogram (ECG) Tracings in Rodent
2:15
Configuring the Parameters for Doppler Measurements
4:12
Noninvasive Pulsed Doppler Assessment
5:27
Doppler Ultrasonography Data Processing
7:12
Results
8:20
Conclusion
