Summary
Dit artikel geeft een protocol voor de echocardiografische evaluatie van rechter ventriculaire omvang en pulmonale hypertensie bij muizen. Toepassingen zijn onder andere fenotype vastberadenheid en seriële beoordeling in transgene en toxine-geïnduceerde muismodellen van cardiomyopathie en pulmonale vasculaire ziekte.
Abstract
Transgene en giftige modellen van pulmonale arteriële hypertensie (PAH) worden veel gebruikt om de pathofysiologie van PAH bestuderen en mogelijke therapieën te onderzoeken. Gezien de kosten en tijd die het creëren diermodellen van de ziekte, is het essentieel dat onderzoekers tools waarmee fenotypische expressie van de ziekte nauwkeurig te beoordelen. Rechter ventrikel disfunctie is de belangrijkste manifestatie van pulmonale hypertensie. Echocardiografie is de steunpilaar van de niet-invasieve evaluatie van rechter ventriculaire functie in diermodellen en heeft het voordeel van duidelijke vertaling naar mensen bij wie hetzelfde gereedschap wordt gebruikt. Gepubliceerd echocardiografie protocollen in muismodellen van PAK ontbreken.
In dit artikel beschrijven we een protocol voor de beoordeling van campers en pulmonaire vasculaire functie in een muismodel van PAK met een dominant negatieve BMPRII mutatie, maar dit protocol is van toepassing op alle ziekten van de longvaten of rechter hart. Wijeen gedetailleerde beschrijving van dierlijke preparaat, beeldacquisitie en hemodynamische berekening van het slagvolume, hartdebiet en een raming van pulmonale arteriële druk.
Introduction
Verhoogde pulmonale druk en rechter ventrikel (RV) disfunctie zijn de kenmerken van pulmonale vasculaire ziekte in diermodellen en menselijke patiënten met pulmonale arteriële hypertensie (PAH). Transgene en toxisch (bijv. monocrotaline of hypoxie) modellen van PAK worden op grote schaal gebruikt om de pathofysiologie van PAH te bestuderen en mogelijke therapieën te onderzoeken. Gezien de kosten en tijd die het creëren diermodellen van de ziekte, is het essentieel dat onderzoekers tools waarmee fenotypische expressie van de ziekte nauwkeurig te beoordelen.
Echocardiografie is de steunpilaar van de niet-invasieve evaluatie van ventriculaire functie in diermodellen 1,2. Echocardiografie heeft het voordeel duidelijke vertaling naar mensen bij wie hetzelfde gereedschap wordt gebruikt. Bovendien hebben sommige genetische modellen vertonen onvolkomen 3, de mogelijkheid om niet-invasief identificeren lijders spaart waardevolle tijd en middelen. Niet-invasieve evaluatie van disease ernst zonder in te boeten een dier maakt het ook onderzoekers naar serieel onderzoeken de effecten van onderzoeks-therapieën. Dit is vooral belangrijk gezien de snelheid waarmee translationele therapieën kan evolueren tot menselijke proeven 4,5.
Bij de mens, echocardiografische evaluatie van RV grootte en pulmonale hypertensie is bijzonder uitdagend vanwege de retrosternale positie en de onregelmatige vorm van de RV 6. Knaagdier modellen hebben de extra uitdagingen van kleine omvang en zeer snelle hartslag (300-700 tel / min). Recente ontwikkelingen waaronder een hogere frame rates en kleinere sensoren zijn verbeterd beeldkwaliteit en zelfs toegestaan bewuste beeldvorming in sommige experimentele protocollen, hoewel de meeste knaagdieren beeldvorming wordt gedaan onder verdoving 7,8. Uitstekende experimentele protocollen van echocardiografie in rat modellen van PAK's zijn beschreven en gevalideerd tegen zowel MRI en invasieve hemodynamiek 1,9. Echter, gepubliceerd echocardiografieprotocollen in muismodellen van PAK ontbreken.
In dit artikel beschrijven we een protocol voor de beoordeling van campers en pulmonaire vasculaire functie in een muismodel van PAK met een dominant negatieve BMPRII mutatie en een model van geïsoleerde RV afterload na longslagader banding, maar dit protocol is van toepassing op alle ziekten die de longvaten of rechter hart. We zullen de bereiding van dierlijke en gedetailleerde beoordeling van RV omvang en functie als de belangrijkste longslagader (PA) formaat beschrijven. We tonen ook de technieken en berekeningen nodig slagvolume en hartminuutvolume schatten. Technische beperkingen beletsel nauwkeurige Doppler schattingen van pulmonale druk, maar we hebben een goed gevalideerde menselijke surrogaat, longslagader acceleratietijd, om PA druk schatten toegepast.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Uitrusting Voorbereiding
- Onderzoek de ultrasone transducer voor gebreken. Afhankelijk van de gebruikte apparatuur, kan deze stap overbodig.
- Als een luchtbel wordt waargenomen, verwijder de schroef zich aan de rechterkant van de transducer hoofd, en voeg steriel water door het gat met een 26 G naald. Luchtbellen in de transducer hoofd zijn gemeenschappelijk. Zij zal de overname van de kwaliteit beelden belemmeren.
- Controleer het membraan dat de sonde op lekken of gaten. Indien nodig vervangen.
- Open de software en initialiseer de probe.
- Kies de cardiale pakket uit het drop down menu, samen met de juiste transducer. Klik op "initialiseren". Gebruik een 20-60 MHz probe voor muizen onder 35 g en een 15-45 MHz probe voor muizen meer dan 35 g.
- Selecteer de operator, dier en datum op de demografie scherm, en selecteer "start".
2. Muis Preparation Inclusief Anesthesie, Ontharen, en positionering
- Anesthesie: plaats de muis in een inductie kamer en verdoven met een draagbare, tafelblad anesthesieapparaat met een isofluraan vaporizer en een afvalgas container.
- Stel de verdamper 3% met een zuurstof stroomsnelheid van 3 L / min. Dit relatief hoge percentage anesthesie wordt gebruikt om snelle anesthetische werking en daardoor minimaliseren spanningsreactie die hartfunctie beïnvloeden. De korte duur van het protocol minimaliseert mogelijke risico's voor het dier. Het is heel belangrijk om altijd de anesthesie tarief hetzelfde. Dit protocol is geoptimaliseerd voor exclusief gebruik van isofluraan als de verdoving, dus optimale omstandigheden voor andere middelen kunnen variëren van dit protocol. Een lagere diepte van de anesthesie kan worden gekozen, afhankelijk van de experimentele behoeften, maar zodra een verdoving protocol wordt opgesteld, moet het niet worden gewijzigd. Verdoving beïnvloedt hartslag en Other hemodynamische metingen. Als dus de diepte van de anesthesie wordt gewijzigd tijdens een experiment, de gegevens niet bruikbaar voor analyse zijn. Als meerdere muizen zijn af te beelden in een dag, verdoven ze apart.
- Monitor kamertemperatuur te worden op hetzelfde tussen experimentele groepen. Ruimtetemperatuur kan beïnvloeden vasoreactivity, zelfs wanneer de muis zich op een verwarmde tafel, dus het moet worden gecontroleerd en bleven gelijk tussen experimentele groepen die zullen worden vergeleken. Hoewel dit protocol dier temperatuur niet direct gemeten, constante omgevingstemperatuur en tabel temperatuur zorgt ervoor dat er weinig variatie in temperatuur tussen experimentele groepen.
- Haarverwijdering: Verwijder haar van de borst met een ontharingscrème nadat de muis is verdoofd. Begin applicatie met een wattenstaafje, in de sleutelbeenderen, en blijven net onder het middenrif.
- Plaats de muis terug in de anesthesie kamer voor 1 minom de ontharingscrème te werken. Om te bepalen of verdoving effectief is, drukt u stevig op uw duimnagel tegen een van de poten van de muis. Als er geen trekken verdoving voldoende. Als de ledematen intrekt, plaatst u de muis terug in de anesthesie kamer nog een minuut.
- Breng een kleine hoeveelheid smerende zalf ogen de muis om schade aan het hoornvlies te voorkomen.
- Verwijder haar van de borst met een 2 in x 2 in gaasje. De in de ontharingscrème chemische stof is bijtend, en zal de huid beschadigen als deze is te lang, dus zorg moeten worden genomen om alle producten uit de huid te verwijderen.
- Breng een huid moisturizer na ontharing.
- Positionering: Plaats de muis in een ventrodorsale positie op een verwarmde tafel ingesteld op 37 ° C. Een correcte positionering is noodzakelijk om de overname van kwaliteit foto's. Gebruik een tabel die de lichaamstemperatuur, ademhaling en hartslag kan vastleggen. Het gebruik van een geïntegreerd railsysteem alleows voor nauwkeurige positionering en vervolgens, beeldoptimalisatie.
- Zachtjes band naar beneden alle vier poten en een dubbeltje grootte hoeveelheid transductie gel op de borst.
3. Overname van Afbeeldingen: Imaging in parasternale Long As View
- Vergrendel de ultrasone transducer op zijn plaats in de houder op het spoorwegsysteem, en draai deze 10 ° tegen de klok in, zodat de metalen sonde van de transducer direct wordt geplaatst over het hart. Meer specifiek dienen de meetsonde aan de linkerkant van de borst, 2e of 3e intercostale ruimte en lateraal van het borstbeen.
- Manipuleren van de x-en y-assen op het railsysteem, totdat de juiste weergave wordt verkregen.
- Selecteer "B Mode". Dit wordt gevonden in de rechter gedeelte van het systeem console om een 2D-beeld levende projecteren.
- Bekijk de volgende anatomische structuren op de monitor:
- Het hele hart van top tot aorta - De top zal worden gevisualiseerd aan de linkerkant van het scherm, en de aorta op uiterst rechts.
- Het lumen van de linker ventrikel (LV)
- Achterwand van de linker ventrikel (LPW)
- Septum (IVS)
- Het lumen van de rechter ventrikel (RV)
- Anterieure en posterieure mitralisklep folders (AML & PML)
- Stijgende aorta (AO)
- Linker atrium (LA)
- Krijgen een diametraal meting van de aorta in deze weergave door op de scan / freeze knop te "bevriezen" het beeld. Gebruik vervolgens de muis terugtrekken door de video lus aan de onderkant van het beeld tot het linker ventrikel in systole en de aorta op zijn grootste diameter.
- Klik op het meetinstrument in de linkerbovenhoek van het scherm en selecteer het pictogram dat lijkt op een diagonale lijn. Klik met de linkermuisknop en trek een rechte lijn van de voorste tot de achterste wand van de aorta, perpendicular op de lengteas. Opslaan door op de "Frame Store" knop.
- Maak een video lus door te drukken "Cine Store"
. 4 Overname van Afbeeldingen: Imaging in parasternale korte as View
- Plaats de transducer tot de 3 en 9 uur posities (dwars). Hoek van iets caudaal door het manipuleren van de transducer te monteren op het beste uitzicht van de aorta en LV lumen bereiken. De metalen sonde zal horizontaal en direct worden gepositioneerd boven het borstbeen.
- Manipuleren van de x-en y-assen op het spoorwegsysteem tot de juiste weergave wordt verkregen. De LV lumen zal worden gezien, samen met de anterolaterale en posteromediale papillaire spieren, die zichtbaar aan de rechterkant van de monitor zijn. Dit is de standaard referentie voor de korte as, met vermelding van het midden gedeelte van de linker ventrikel, Waar dimensie metingen worden verricht. Enigszins afwijkt van het referentiepunt met de x-en y-assen verschillende anatomische structuren in beeld te brengen is nodig, maar positionering verklaren door te verwijzen naar de bovenstaande weergave.
- Vraag de volgende metingen in de korte as view:
- B-modus
- Nog twee diametrale afmetingen van de aorta.
- Drie metingen van de pulmonaire uitstroom-darmkanaal.
- Pulsed wave Doppler-modus (PW)
- Drie snelheid tijdsintegraal metingen (VTI) van de aorta
- Drie VTI metingen van de pulmonale arterie gemeten net proximaal van de pulmonale klep.
- Meet longslagader acceleratietijd door het traceren van de VTI-curve van het begin van de bloedtoevoer naar pieksnelheid.
- M-modus
- Drie metingen van de linker ventriculaire interne diameter diastole (LVIDd)
- Drie metingen van de linker ventrikel inwendige diameter in systole (LVIDs)
- Drie metingen van de rechter ventrikel inwendige diameter (RVID). De RV lumen is alleen zichtbaar in deze weergave als het wordt verwijd.
- Meet hartslag driemaal met m-modus door het opsporen van de afstand tussen twee diastolische toppen van de voorste wand van de LV in drie hartcycli.
- B-modus
- B mode metingen:
- Manipuleren van de Y-as craniaal van de papillairspier uitzicht, totdat de halvemaanvormige klep van de aorta komt in beeld.
- Verkrijgen metingen van de aorta boven de klep aan de grootste diameter.
- Klik op het meetinstrument in de linkerbovenhoek van het scherm, en selecteer het pictogram dat lijkt op een diagonale lijn.
- Klik met de linkermuisknop en trek een rechte lijn van de voorste tot de achterste wand van de aorta.
- Manipuleren thij x-en y-assen tot de belangrijkste longslagader splitst. Deze structuur wordt voren gezien en rechts van de aorta op de monitor.
- Manipuleren van de y-as craniaal totdat de ring van de belangrijkste longslagader in zicht. Het zal niet zo duidelijk gedefinieerd als de aorta.
- "Freeze" het beeld en het verkrijgen van de meting in systole.
- Verzamel drie metingen in totaal.
- Pulsed wave (PW) Doppler metingen: PW modus wordt vooral gebruikt voor hemodynamische evaluatie van de bloedstroom door slagaders en aders. In dit protocol wordt deze gebruikt drie snelheid tijdsintegraal metingen van de aorta en longslagader halen.
- Breng de aorta terug in beeld, zoals beschreven in stap 4.3.1, en bullet point 1.
- Selecteer "PW Mode". Deze bevindt zich aan de rechterbovenhoek van het systeem console en zal een Doppler lezing van de bloedstroom te produceren door de aorta.
- Plaats de saMPLE volume juist boven het niveau van de aortaklep. De x-en y-assen wellicht enigszins aangepast aan voldoende Doppler enveloppen verkrijgen. De enveloppen moeten hebben witte randen, en een holle binnenkant aangeeft laminaire bloedstroom.
- Zodra een voldoende zicht wordt verkregen, "bevriezen" het beeld en volgt u de rand van het Doppler-envelop. Dit zal de VTI berekenen.
- Draai de "Angle" knop op het systeem console rechts tot de gesegmenteerde gele lijn gezien in de afbeelding op de bovenste rechterzijde van de monitor is bij 0 °. Deze gele lijn geeft de richting van de bloedstroom door het vat. Omdat de transducer een hoek zodanig een dwarsdoorsnede of horizontale aanzicht van het hart te produceren, moet de regel worden ingesteld op 0 °, aanpassing aan het verticale bloedstroom door de aorta ascendens.
- Plaats het monstervolume proximaal aan het niveau van de pulmonale klep in het midden van derechter ventrikel uitstroom-darmkanaal en herhaal VTI metingen zoals hierboven. De bloedstroom dient in spiegelbeeld, of tegenover de bloedstroom ten opzichte van de aorta op de monitor.
- Breng de aorta terug in beeld, zoals beschreven in stap 4.3.1, en bullet point 1.
- M modus metingen: M beeldvormende biedt een hoge tijdsresolutie weefsel beweging langs een ultrasone bundel en wordt gebruikt holte afmetingen kwantificeren en te valvulaire, myocardiale en vaatwand beweging bestuderen.
- Resume "B Mode" en plaats de transducer aan de "referentie-view" (de dwarsdoorsnede van de linker ventrikel ter hoogte van de papillaire spieren) te verkrijgen.
- Druk op "M-mode". Dit zal een continu videobeelden waarbij de beweging van de volgende anatomische structuren zichtbaar als een "lint" zal produceren. Indien uitgezet, zal de RV lumen worden boven het voer als een zeer dunne zwarte lint. Het septum (IVS) wordt zichtbaar als een ondoorzichtig lint direct onder de camper te zijnlumen. De LV lumen zal direct onder de IVS worden gezien. Het is de grote zwarte ruimte die de meerderheid van de voeding inneemt. Onder de LV lumen is de LV achterwand (LVPW), dat wordt beschouwd als een ondoorzichtige band.
- Bevries het beeld en trek terug door de video lus indien nodig naar een punt waar de ademhaling niet optreedt. Wanneer de muis respires, de beeldacquisitie wordt verstoord door beweging van het diafragma en borstwand, waardoor een vervormd "uitgesmeerd" artefact in het voeder dat optreedt bij normale frequentie produceert.
- Vraag de volgende metingen met behulp van de diagonale lijn icoon:
- Drie metingen van LV eind diastolische dimensie, die verschijnt als de grootste afstand tussen de IVS en LVPW.
- Drie metingen van LV eind systolische dimensie, die verschijnt als de kortste afstand tussen de IVS en LVPW.
- Drie metingen van de hartslag, die wordt gedaan door te klikken op het hart pictogram en het meten van de systolische piek totsystolische piek van de LVPW.
- Als de RV lumen wordt uitgezet, krijgen drie metingen met behulp van de diagonale lijn icoon.
- Een video opnemen lus van de korte parasternale as uitzicht in "B mode" door op de "Cine Store" knop.
- Ga naar "File" en selecteer "Browse Study" om uw metingen samen te vatten, klikt u op "Einde Sessie", en dan "Commit Session gegevens."
- Herstellen van de muis zoals geschetst door de IACUC protocol, en schoon te maken.
- Gegevens als een CSV-bestand naar een USB-stick voor verdere analyse export.
- Bereken de volgende parameters van de hartfunctie (tabel 1):
- Linker ventrikel uitstroom-darmkanaal gebied
- Linker ventrikel slagvolume
- Linkerventrikel hartminuutvolume
- Fractionele verkorting
- Longslagader gebied
- Longslagader acceleratietijd
- Rechter ventrikel slagvolume
- Cardiale index
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De voornaamste doelstellingen van dit protocol zijn RV omvang en functie te kwantificeren, en de mate waarin de longvaten is ziek begrijpen. De juiste bereiding van zowel de muis en echocardiografie apparatuur is essentieel voor het verkrijgen van nauwkeurige en reproduceerbare resultaten. Muizen moeten hun borst hebben onthaard en ledematen bevestigd aan de imaging platform met tape. Anesthesie, in dit geval isofluraan wordt toegediend via neuskegel. De transducer moet worden gecontroleerd op gebreken, met name luchtbellen, die de beeldkwaliteit kunnen afbreken. Het verkrijgen van goede kwaliteit 4-kamer uitzicht op het hart is heel moeilijk in muizen dus dit protocol richt zich op het RV evaluatie met behulp van de parasternale korte en lange assen. Relevante anatomie deze standpunten is weergegeven in figuren 1A en 1B.
RV maat het beste beoordeeld in de parasternale lange as uitzicht en wordt gemeten als de afstand van de vrije wand van de interventricular septum met M-mode (figuur 2). Deze meting is alleen mogelijk wanneer de RV gedilateerd als de normale RV is zeer klein. Bij muizen, is het niet mogelijk de gebruikelijke statistieken van RV functie in mensen zoals fractionele stippellijn verandering en de tricuspidalisklep ringvlak systolische excursie te meten. Deze metingen vereisen een hoge kwaliteit uitzicht van de RV vrije wand die zeer moeilijk te verkrijgen bij muizen zijn. Het gebruik PW Doppler de snelheid tijdsintegraal (VTI) meten het niveau van de rechter ventrikel outflow tract (RVOT) en de diameter van de longslagader, is het mogelijk om RV slagvolume (figuur 3) te schatten. Slagvolume en hartminuutvolume berekend door de formules in Tabel 1. De hartslag wordt verkregen uit m-modus beeldvorming.
Main PA diameter weerspiegelt PAK ernst bij mensen 10 en kan worden gemeten in muizen in de parasternale korte as aanzicht (figuur 3). Het is imbelangrijk duidelijke weergave van beide zijden van de belangrijkste PA omdat deze waarde wordt gekwadrateerd in de vergelijking gebruikt hartminuutvolume berekend. Als PA omvang niet nauwkeurig kan worden gemeten, kan de linker ventrikel uitstroom-darmkanaal diameter en LVOT VTI worden ingevoegd in de vergelijkingen hierboven als RV en LV-uitgang gelijk zijn in de afwezigheid van het rangeren.
De RV VTI kan verder worden ondervraagd naar PA druk te schatten door het meten van de tijd om snelheid (longslagader acceleratietijd [PAT], Figuur 4) piek. Bij mensen PAT wordt gebruikt voor PA-druk zo hoog of laag 11 dichotomize, en kunnen worden gebruikt voor PA-druk schatten wanneer tricuspide regurgitatie jet niet aanwezig. 12
Figuur 1. Echocardiografische Bekeken van Muriene anatomie. Paneel A toont normale anatomie in de parasternale lange as view. PaneelB toont de anatomie in de parasternale korte as uitzicht. De rechter ventrikel wordt vergroot in panel B. Klik hier voor grotere afbeelding .
Figuur 2. Meting van Dilated Rechterventrikel. Dit cijfer laat zien (A) RV normale grootte in een controle-muis (B) ernstige RV vergroting in een muis die longslagader banding model onderging. Klik hier voor grotere afbeelding .
Figuur 3. Meting en berekening van de rechter ventrikel Stroke Volume. Deze figuur toont de metingen for zowel rechter ventrikel VTI en longslagader diameter. De methode voor het berekenen van slagvolume met deze gegevens wordt ook gedemonstreerd. Klik hier voor grotere afbeelding .
Figuur 4. Meting van de PAT. Pulmonary acceleratietijd wordt gemeten als de tijd om snelheid piek in de RVOT VTI. Klik hier voor grotere afbeelding .
Tabel 1: Nuttig Berekeningen in echocardiografie.
| Maat | Formule |
| Longslagader / aorta gebied | π (diameter / 2) |
| Rechter ventrikel slagvolume | PA gebied x VTI |
| Cardiac Output | hartfrequentie x slagvolume |
| Cardiac Index | hartminuutvolume / lichaamsoppervlak |
| Fractionele verkorting | (LV eind-diastolische dimensie - LV eind-systolische dimensie) / LV eind-diastolische dimensie |
Lichaamsoppervlak = 10,5 (gram) 2/3 13
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Muismodellen van de ziekte, ofwel transgene of toxine gerelateerde vereisen fenotypische validatie dat het model daadwerkelijk recapituleert de menselijke ziekte wordt overwogen emuleren. Deze validatie kan vaak worden bereikt door de aanwezigheid of afwezigheid van een bepaalde functie, bijvoorbeeld de ontwikkeling van een tumor. Echter, modellen die resulteren in hemodynamische afwijkingen zoals aorta vernauwing modellen van linker ventriculaire hypertrofie of onze transgeen model van PAK zijn moeilijker te valideren. Deze modellen vereisen ofwel terminal meting van hemodynamiek of gereedschappen om niet-invasief hemodynamiek en afwijkingen in de hartfunctie te meten. Echocardiografie is cruciaal voor dergelijke modellen omdat het mogelijk maakt real-time kwantificering van hemodynamiek en hartfunctie zonder dat offer van zieke dieren 14. Daarnaast kunnen individuele dieren serieel worden afgebeeld om de natuurlijke geschiedenis van een ziekte of de reactie op de behandeling te volgen. We schatten dat proficiency in echocardiografie van het rechter hart volgens dit protocol kan worden verkregen na het uitvoeren van ongeveer 20 examens.
Het vermogen te schatten hartminuutvolume op echocardiografie is cruciaal voor de berekening van pulmonale vaatweerstand (PVR) en het tijdstip van opoffering. Meting van hartminuutvolume middels geleiding katheters vaak onbetrouwbaar ons model vanwege de kleine omvang van de RV. Op het moment van opoffering, meten we invasieve PA systolische druk met een conductantiecatheter en combineren met cardiale output van echocardiografie bepalen PVR (pulmonale wiggedruk wordt verondersteld laag en genegeerd worden). Dit laat ons toe om verder kwantificeren van de mate van pulmonale vasculaire ziekte in ons model.
Theoretische en praktische beperkingen van Echocardiografie
Het is belangrijk te erkennen dat de toepassing van ultrageluid natuurkunde mens en levende dieren heeft beperkingen.Nauwkeurige meting van de bloedsnelheid middels Doppler is afhankelijk van de hoek van de stroming ten opzichte van de hoek van insonation (hoek waarbij transducer gericht). Voor elke graad die twee hoeken zijn niet aangepaste, zal de meting van bloed snelheid worden verminderd door de cos (θ) 15. Klinisch, als de twee hoeken uit meer dan 20 ° de meting gevoeld onbetrouwbaar. Dit heeft belangrijke gevolgen kan hebben voor dit protocol in de meting van de LVOT en RVOT VTI. Als de PW hoek kan niet goed uitgelijnd met de richting van de bloedstroom in de LVOT en RVOT, zal de gemeten SV en cardiale output valselijk laag.
Een andere foutmarge in de berekening van PA en aorta stippellijn die vervolgens worden gebruikt om SV en hartminuutvolume berekend. Omdat de oppervlakte van een cirkel is πr 2, wordt elke onnauwkeurigheid in de meting van de diameter van de aorta of de longslagader kwadraat en de fout verergerd. In menselijkes, worden de RVOT en LVOT diameters berekeningselementen SV plaats van de diameter van de aorta en pulmonaire arteriën, maar bij muizen is zeer moeilijk om nauwkeurig identificeren LVOT en RVOT dus plaats de aorta en longslagader gebieden. Mits dezelfde techniek wordt gebruikt in een dier de volgende zou dit kleine verschil studieresultaten niet beïnvloeden.
Rechter ventriculaire disfunctie is de belangrijkste manifestatie van pulmonale hypertensie bij mensen. Een aantal praktische beperkingen hebben betrekking op de niet-invasieve evaluatie van het rechter hart. Bij mensen en muizen, is het rechterventrikel zich naast de borstwand. Deze nabijheid van de transducer maakt beeldvorming van het voorste RV vrije wand moeilijk. De camper is een onregelmatige halve maan vorm die volumetrisch aannames zoals die gebruikt worden om LV omvang en functie bepalen uitsluit. RV grootte in muizen kan meestal alleen worden bepaald als normaal of vergroot als gevolg van de moeilijkheid in de vrije het zien van de RVmuur. Echter, deze indeling is daarom nuttig om de aanwezigheid of afwezigheid van pulmonale vasculaire ziekte valideren.
Echocardiografie kan worden uitgevoerd op muizen met of zonder verdoving. Wij geven de voorkeur aan verdoving te gebruiken om de kwaliteit en nauwkeurigheid van onze metingen te maximaliseren, maar erkennen dat verdoving de hartslag te verlagen. Wanneer deze wordt uitgevoerd zonder verdoving, kan de beeldkwaliteit lijden en het proces is een bron van stress voor de dieren die de hartslag en de bloeddruk zal verhogen. Wij voeren alle echocardiograms met een identieke mate van anesthesie om een vergelijking van de resultaten tussen en binnen muizen toelaten.
Kwantificering van RV en pulmonale vaatfunctie bij muizen is gebaseerd op Doppler schatting van beat stroming sloeg over de pulmonaalklep, de RVOT VTI. Dit kan worden gebruikt als dichotome variabele (hoog / laag), maar als nauwkeurig gemeten kan worden gebruikt als een seriële meting een muis of vergeleken tussen groepen diffErent interventies. Geavanceerde apparatuur beschikbaar waarmee kleur Doppler evaluatie gebruiken voor de aanwezigheid en snelheid van een tricuspidalisinsufficentie (TR) straal, die bij de mens om de ernst van pulmonale hypertensie kwantificeren. Bij mensen zonder meetbare TR straal, wordt de PAT gebruikt als surrogaat te bepalen of pulmonale hypertensie aanwezig of afwezig 11 is. PAT zal verkorten als PH verergert omdat RV uitwerpen eerder stopt tegen verhoogde druk. Deze methode wordt ook gevalideerd in ratmodellen PAK als een nauwkeurige schatting van de ernst van pulmonale hypertensie 1. Ten slotte kan de vorm van de RVOT VTI envelop licht werpen op de koppeling tussen de RV en de longvaten bij de mens 16. Kerven van de envelop passend bij een verhoogde pulmonale vasculaire weerstand met latere kerven aangeeft hogere weerstand. Maar we hebben niet deze patronen waargenomen bij muizen in ons model van PAK, zelfs in muizen vervolgens confirmed tot ernstige PH hebben door invasieve meting.
Naast echocardiografie, cardiale MRI (CMR) het enige invasieve alternatief voor de beoordeling van RV functie. Bij ratten, CMR zorgt voor een nauwkeurige meting van de RV dikte, massa en volume (en dus ejectiefractie en cardiale output) 17. Daarnaast CMR-gemeten PAT en stroom-tijd curves (analoog aan VTI) correleren sterk met echocardiografie en invasief gemeten hemodynamiek. Ondanks enkele duidelijke voordelen, CMR is duur en tijdrovend dan echocardiografie en om die reden wordt zelden gebruikt in onze experimenten. Voor zover wij weten geen enkele studie heeft gevalideerd de echocardiografische metingen hier beschreven met invasieve metingen of CMR. Echter, we routinematig gebruik van de metingen die in dit protocol om ziekte penetrantie en de ernst 18-20 beoordelen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
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).
