Summary
Questo articolo fornisce un protocollo per la valutazione ecocardiografica delle dimensioni del ventricolo destro e l'ipertensione polmonare nei topi. Le applicazioni includono la determinazione del fenotipo e la valutazione seriale transgenici e modelli murini tossina-indotta di cardiomiopatia e la malattia vascolare polmonare.
Abstract
Transgenici e modelli tossici di ipertensione arteriosa polmonare (PAH) sono ampiamente utilizzati per studiare la fisiopatologia di IPA e di indagare potenziali terapie. Dato il costo e il tempo necessario per la creazione di modelli animali di malattia, è fondamentale che i ricercatori abbiano gli strumenti per valutare con precisione l'espressione fenotipica della malattia. Disfunzione ventricolare destra è la principale manifestazione di ipertensione polmonare. L'ecocardiografia è il cardine della valutazione non invasiva della funzione ventricolare destra in modelli di roditori e ha il vantaggio di chiara traduzione per l'uomo nel quale viene utilizzato lo stesso strumento. Protocolli di ecocardiografia Pubblicato in modelli murini di PAH sono carenti.
In questo articolo descriviamo un protocollo per la valutazione e RV funzione vascolare polmonare in un modello murino di PAH con una mutazione dominante negativa BMPRII, tuttavia, questo protocollo è applicabile a tutte le malattie che colpiscono il sistema vascolare polmonare o cardiaco destro. Noifornire una descrizione dettagliata della preparazione animale, acquisizione immagini e calcolo emodinamico di gittata sistolica, gittata cardiaca e una stima della pressione arteriosa polmonare.
Introduction
Pressione polmonare elevata e del ventricolo destro (RV) erettile sono i tratti distintivi della malattia vascolare polmonare in modelli animali e pazienti umani affetti da ipertensione arteriosa polmonare (PAH). Transgeniche e (ad es monocrotaline o ipossia) modelli tossici di PAH sono ampiamente utilizzati per studiare la fisiopatologia di IPA e di indagare potenziali terapie. Dato il costo e il tempo necessario per la creazione di modelli animali di malattia, è fondamentale che i ricercatori abbiano gli strumenti per valutare con precisione l'espressione fenotipica della malattia.
L'ecocardiografia è il cardine della valutazione non invasiva della funzione ventricolare in modelli di roditori 1,2. L'ecocardiografia ha il vantaggio di chiara definizione all'uomo in cui è utilizzato lo stesso utensile. Inoltre, alcuni modelli genetici mostrano penetranza incompleta 3; la capacità di identificare in modo non invasivo animali affetti di risparmiare tempo e risorse preziose. La valutazione non invasiva della DiseÃse la gravità senza sacrificare un animale permette anche ai ricercatori di studiare in serie gli effetti delle terapie investigative. Questo è particolarmente importante data la rapidità con cui le terapie traslazionali possono progredire a sperimentazione umana 4,5.
Negli esseri umani, la valutazione ecocardiografica di dimensioni camper e ipertensione polmonare è particolarmente difficile a causa della posizione retrosternale e la forma irregolare del RV 6. Modelli di roditori sono le sfide aggiunte di piccole dimensioni e frequenze cardiache estremamente rapidi (300-700 beat / min). I recenti progressi compresi frame rate più elevati e trasduttori più piccoli hanno migliorato la qualità delle immagini e l'immagine cosciente anche permesso in alcuni protocolli sperimentali, sebbene la maggior parte delle immagini roditore viene eseguita in anestesia 7,8. Sono stati descritti e validati Eccellente protocolli sperimentali di ecocardiografia in modelli di ratto di IPA sia contro la risonanza magnetica e l'emodinamica invasiva 1,9. Tuttavia, l'ecocardiografia pubblicatoprotocolli in modelli murini di PAH sono carenti.
In questo articolo descriviamo un protocollo per la valutazione e RV funzione vascolare polmonare in un modello murino di PAH con una dominante mutazione BMPRII negativo e un modello di isolati RV postcarico dopo dell'arteria polmonare banding, tuttavia, questo protocollo è applicabile a tutte le malattie che colpiscono l' vascolare polmonare o cardiaco destro. Descriveremo la preparazione degli animali e valutazione dettagliata delle dimensioni e RV funzione così come arteria polmonare (PA) formato. Dimostriamo anche le tecniche ei calcoli necessari per stimare la gittata sistolica e della gittata cardiaca. Limitazioni tecniche ostino stime accurate Doppler della pressione polmonare, ma ci hanno applicato un surrogato umano ben validato, dell'arteria polmonare tempo di accelerazione, per stimare la pressione PA.
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Protocol
1. Preparazione del materiale
- Esaminare il trasduttore ad ultrasuoni per i difetti. A seconda delle attrezzature utilizzate, questa operazione può essere superflua.
- Se una bolla d'aria si osserva, rimuovere la vite posta sul lato destro della testa trasduttore, e aggiungere acqua sterile attraverso il foro con un ago G 26. Le bolle d'aria all'interno della testa del trasduttore sono comuni. Essi impediscono l'acquisizione di immagini di qualità.
- Controllare la membrana che ricopre la sonda per perdite o fori. Sostituire se necessario.
- Aprire il software e inizializzare la sonda.
- Scegliere il pacchetto cardiaco dal menu a tendina, insieme con il trasduttore appropriato. Fare clic su "inizializzazione". Utilizzare una sonda 20-60 MHz per i topi di sotto dei 35 g ed una sonda 15-45 MHz per i topi superiori a 35 g.
- Selezionare l'operatore, animale e data sullo schermo demografia, e selezionare "start".
2. Topo Preparation Compreso Anestesia, Depilazione, e Posizionamento
- Anestesia: posto del mouse in una camera di induzione e anestetizzare con un tavolo macchina per anestesia top portatile contenente un vaporizzatore isoflurano e un contenitore di gas di scarico.
- Impostare il vaporizzatore al 3% con un flusso di ossigeno di 3 L / min. Questo tasso relativamente elevato di anestesia viene utilizzata per ottenere una rapida effetto anestetico e quindi ridurre la risposta allo stress che possono influenzare la funzione cardiaca. La breve durata del protocollo minimizza qualsiasi rischio potenziale per l'animale. E 'molto importante mantenere sempre il tasso anestesia stesso. Questo protocollo è stato ottimizzato per l'uso esclusivo di isoflurano come anestetico, quindi le condizioni ottimali per altri agenti possono variare da questo protocollo. Un minore profondità dell'anestesia può essere scelto a seconda delle esigenze sperimentali, ma una volta stabilito un protocollo anestetico, ma non deve essere cambiato. Anestesia colpisce la frequenza cardiaca e Other misurazioni emodinamiche. Pertanto, se la profondità di anestesia viene modificato durante un esperimento, i dati potrebbero non essere utile per le analisi. Se più i topi sono per essere ripreso in un giorno, li anestetizzare separatamente.
- Controllo temperatura ambiente per assicurarsi che sia la stessa tra gruppi sperimentali. La temperatura ambiente può influenzare vasoreattività, anche quando il mouse è su un tavolo riscaldato, quindi dovrebbe essere monitorato e mantenuto lo stesso tra i gruppi sperimentali che verranno confrontati. Sebbene questo protocollo non misura direttamente la temperatura degli animali, ambiente e tabella temperatura costante assicura che c'è una piccola variazione di temperatura tra gruppi sperimentali.
- Depilazione: Rimuovere i peli dal petto con una crema depilatoria dopo che il mouse è anestetizzato. Inizia applicazione con un applicatore con punta di cotone, le clavicole, e continuare a appena sotto il diaframma.
- Posizionare il mouse di nuovo in camera di anestesia per 1 minper consentire l'depilatorie di lavorare. Per determinare se l'anestesia è efficace, premere con forza il pollice contro una delle zampe del topo. Se non c'è ritirarsi, anestesia è adeguata. Se l'arto si ritira, posizionare il mouse di nuovo nella camera di anestesia per un altro minuto.
- Applicare una piccola quantità di lubrificante unguento per gli occhi del topo per evitare danni alla cornea.
- Eliminare i peli dal petto con un 2 x 2 in tampone di garza. La sostanza chimica utilizzata nella crema depilatoria è caustico, e danneggiare la pelle se viene lasciato per troppo tempo, quindi occorre prestare attenzione per rimuovere tutto il prodotto dalla pelle.
- Applicare una crema idratante della pelle dopo la rimozione dei capelli.
- Posizionamento: posiziona il mouse in una posizione ventrodorsale su un tavolo riscaldato impostato a 37 ° C. Il corretto posizionamento è indispensabile per l'acquisizione di immagini di qualità. Utilizzare una tabella in grado di catturare la temperatura corporea, la respirazione e la frequenza cardiaca. L'uso di un sistema ferroviario integrato tuttiOWS per il posizionamento preciso e, successivamente, ottimizzazione delle immagini.
- Nastro delicatamente tutte e quattro le zampe e applicare una quantità dimensione centesimo di gel trasduzione al petto.
3. Acquisizione di immagini: Imaging in parasternale asse lungo View
- Bloccare il trasduttore di ultrasuoni in posizione all'interno del supporto sul sistema ferroviario, e ruotarlo di 10 ° in senso antiorario, in modo che la sonda metallica del trasduttore è posizionato direttamente sopra il cuore. Più specificamente, la sonda dovrebbe essere sul lato sinistro del petto, nel 2 ° o 3 ° spazio intercostale, e lateralmente allo sterno.
- Manipolare le X e Y assi situati sul sistema ferroviario, fino ad ottenere la corretta visione.
- Selezionare "B Mode". Questo si trova nella parte superiore destra della console di sistema, per proiettare un'immagine live 2D.
- Guarda le seguenti strutture anatomiche sul monitor:
- L'intero cuore dall'apice alla aorta - L'apice verrà visualizzato sulla sinistra dello schermo, e l'aorta all'estrema destra.
- Il lume del ventricolo sinistro (LV)
- Parete posteriore del ventricolo sinistro (LPW)
- Setto interventricolare (IVS)
- Il lume del ventricolo destro (RV)
- Anteriori e posteriori lembi della valvola mitrale (AML & PML)
- Dell'aorta ascendente (AO)
- Atrio sinistro (LA)
- Ottenere una misura diametrale dell'aorta in questa visualizzazione premendo il pulsante di scansione / freeze di "congelare" l'immagine. Quindi utilizzare il mouse per tirare indietro attraverso il loop video nella parte inferiore dell'immagine fino a quando il ventricolo sinistro in sistole, e l'aorta è al suo diametro massimo.
- Fare clic sullo strumento di misura nell'angolo in alto a sinistra dello schermo e selezionare l'icona che appare come una linea diagonale. Sinistro fare clic con il mouse e disegnare una linea retta dalla anteriori alla parete posteriore dell'aorta, perpendicular al suo asse lungo. Salvare premendo il pulsante "Store Frame".
- Creare un loop video premendo "Cine Store"
. 4 Acquisizione di immagini: Imaging in parasternale asse corto View
- Riposizionare il trasduttore alle 3 e 9 posizioni (trasversali). Angolo leggermente caudale manipolando il trasduttore di montaggio per ottenere la migliore visualizzazione dell'aorta e lume LV. La sonda di metallo sarà posizionato orizzontalmente e direttamente sopra lo sterno.
- Manipolare le X e Y assi sul sistema ferroviario fino ad ottenere la corretta visione. Il lume LV saranno visti, insieme con i muscoli papillari anterolaterale e postero, visibili sulla destra del monitor. Questo è il punto di riferimento standard per l'asse corto, indicando la metà porzione del ventricolo sinistro, In cui vengono effettuate le misurazioni dimensionali. Deviando leggermente dal punto di riferimento con le X e Y assi per portare diverse strutture anatomiche in vista sarà necessario, ma il posizionamento è spiegata facendo riferimento alla vista sopra.
- Ottenere le seguenti misure in asse corto:
- Modalità B
- Due misurazioni più diametrali dell'aorta.
- Tre misure del tratto di efflusso polmonare.
- Modalità onda Doppler pulsato (PW)
- Tre misure integrali temporali velocità (VTI) dell'aorta
- Tre misurazioni VTI dell'arteria polmonare misurati solo prossimale alla valvola polmonare.
- Misurare dell'arteria polmonare tempo di accelerazione tracciando la curva VTI dall'inizio del flusso di sangue al picco di velocità.
- Modalità M
- Tre misurazioni del diametro interno del ventricolo sinistro diastole (LVIDd)
- Tre misure del diametro interno del ventricolo sinistro in sistole (LVIDs)
- Tre misure del diritto diametro interno del ventricolo (RVID). Il lume RV saranno visibili solo in questa vista, se è dilatato.
- Misurare la frequenza cardiaca tre volte utilizzando m-mode tracciando la distanza tra due picchi diastolica della parete anteriore del ventricolo sinistro durante tre cicli cardiaci differenti.
- Modalità B
- Modalità B misure:
- Manipolare l'asse Y cranialmente dalla vista muscolo papillare, finché la valvola semilunare dell'aorta viene messa a fuoco.
- Ottenere misurazioni dell'aorta appena sopra la valvola a maggior diametro.
- Fare clic sullo strumento di misura nell'angolo in alto a sinistra dello schermo, e selezionare l'icona che appare come una linea diagonale.
- Sinistro fare clic con il mouse e disegnare una linea retta dal anteriori alla parete posteriore dell'aorta.
- Manipolare tche X e Y assi fino alla principale arteria polmonare si biforca. Tale struttura sarà visto anteriormente, ed a destra dell'aorta sul monitor.
- Manipolare il cranialmente asse y fino al anello della principale arteria polmonare entra in vista. Non sarà come chiaramente definito come l'aorta.
- "Freeze" l'immagine e avere la misura in sistole.
- Raccogliere tre misurazioni in totale.
- Onda pulsata (PW) misurazioni Doppler: Modalità PW viene utilizzato principalmente per la valutazione emodinamica del flusso sanguigno attraverso le arterie e le vene. In questo protocollo, verrà utilizzato per recuperare tre misurazioni integrali temporali velocità della aorta e l'arteria polmonare.
- Portare l'aorta di nuovo in vista, come descritto al punto 4.3.1, e punto punto 1.
- Selezionare "Modalità PW". Questo si trova nell'angolo superiore destro della console di sistema e si ottiene una lettura Doppler del flusso di sangue attraverso l'aorta.
- Posizionare la saVolume mple appena sopra il livello della valvola aortica. X e Y assi potrebbe essere necessario modificare leggermente per ottenere buste Doppler sufficienti. Le buste devono avere bordi bianchi, e una cavità interna che indica laminare il flusso di sangue.
- Una volta ottenuta una visione sufficiente, "congelare" l'immagine e tracciare il confine della busta Doppler. Questo calcolerà il VTI.
- Ruotare la manopola "Angle" che si trova sulla console del sistema in senso orario fino a quando la linea gialla segmentata si vede nell'immagine in alto a destra del monitor è a 0 °. Questa linea gialla rappresenta la direzione del flusso di sangue attraverso il vaso. Poiché il trasduttore stesso è angolato in modo tale da produrre una vista in sezione trasversale o del cuore, la linea deve essere regolato a 0 °, per allinearsi con il flusso verticale del sangue attraverso l'aorta ascendente.
- Posizionare il prossimale volume del campione al livello della valvola polmonare nel centro delefflusso del ventricolo destro tratto e ripetere le misurazioni VTI come sopra. Il flusso di sangue dovrebbe apparire invertita, o di fronte al flusso di sangue in relazione alla aorta sul monitor.
- Portare l'aorta di nuovo in vista, come descritto al punto 4.3.1, e punto punto 1.
- Misurazioni modalità M: immagini M-mode fornisce alta risoluzione temporale del moto tessuto lungo un singolo fascio di ultrasuoni, e viene utilizzato per quantificare dimensioni della cavità, nonché di studiare valvolare, infarto, e il movimento della parete del vaso.
- Riprendere "Modalità B" e riposizionare il trasduttore avere la "vista di riferimento" (vista in sezione trasversale del ventricolo sinistro a livello dei muscoli papillari).
- Premere il tasto "M-mode". Ciò produrrà un feed video continuo in cui il movimento delle seguenti strutture anatomiche sarà visibile come un "nastro". Se dilatato, il lume RV appariranno nella parte superiore del feed come un sottile nastro nero. Il setto interventricolare (IVS) sarà visibile come un nastro opaco direttamente sotto il camperlumen. Il lume LV saranno visibili direttamente sotto le IVS. È il grande spazio nero che occupa la maggior parte del mangime. Sotto il lume LV è la parete posteriore LV (LVPW) che sarà visto come un nastro opaco.
- Congelare l'immagine e tirare indietro attraverso il ciclo di video, se necessario, ad un punto in cui la respirazione non si sta verificando. Quando le respira topo, l'acquisizione delle immagini sia interrotta da movimento del diaframma e torace, producendo così un distorto artefatto "spalmato" nel mangime che si verifica con frequenza regolare.
- Ottenere le seguenti misure tramite l'icona linea diagonale:
- Tre misure di LV finiscono dimensione diastolica, che appare come la più grande distanza tra l'IVS e LVPW.
- Tre misure di LV dimensione sistolica fine, che appare come la distanza più breve tra l'IVS e LVPW.
- Tre misure di frequenza cardiaca, che è fatto facendo clic sull'icona cuore e la misurazione di picco sistolico apicco sistolico della LVPW.
- Se il lume RV è dilatato, avere tre misurazioni utilizzando l'icona linea diagonale.
- Registrare un video a ciclo continuo del corto parasternale asse di visualizzazione in modalità "B" premendo il tasto "Cine Store".
- Vai su "File", selezionare "Sfoglia Study" per ricapitolare le vostre misure, fare clic su "Fine sessione", e poi "Commit dati di sessione."
- Recuperare il mouse come indicato dal protocollo IACUC, e ripulire.
- Esportare dati in un file CSV per un thumb drive per la successiva analisi.
- Calcolare i seguenti parametri di funzionalità cardiaca (Tabella 1):
- Ventricolo sinistro dell'area tratto di efflusso
- Ventricolo sinistro gittata sistolica
- Ventricolo sinistro gittata cardiaca
- Accorciamento frazionale
- Area arteria polmonare
- Arteria polmonare tempo di accelerazione
- Diritto volume di eiezione del ventricolo
- Indice cardiaco
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Representative Results
I principali obiettivi di questo protocollo sono di quantificare le dimensioni e la funzione RV, e per capire in che misura il sistema vascolare polmonare è malato. Adeguata preparazione delle apparecchiature sia il mouse e ecocardiografia è essenziale per ottenere risultati accurati e riproducibili. I topi avrebbero dovuto depilare il petto e agli arti fissato alla piattaforma di imaging con nastro adesivo. Anestesia, in questo caso isoflurano, viene somministrata con cono di naso. Il trasduttore deve essere controllato per i difetti, in particolare bolle d'aria, che possono degradare la qualità dell'immagine. Ottenere una buona qualità viste 4-camera del cuore è abbastanza difficile nei topi quindi questo protocollo si concentra sulla valutazione RV utilizzando gli assi corti e lunghi parasternali. Anatomia rilevante in questi punti di vista è mostrato nelle figure 1A e 1B.
Dimensione RV è meglio valutata la vista lunga asse di parasternale ed è misurata come la distanza dalla parete libera al interventriculsetto ar utilizzando M-mode (Figura 2). Questa misurazione è possibile solo quando la RV è dilatato come la RV normale è molto piccola. Nei topi, non è possibile misurare con precisione le usuali metriche di funzione RV nell'uomo come il cambiamento dell'area frazionata e la tricuspide anulare escursione piano sistolica. Queste misure richiedono visite di alta qualità della parete libera RV che sono molto difficili da ottenere nei topi. Tuttavia, utilizzando PW Doppler per misurare il tempo di velocità integrale (VTI) a livello del tratto di efflusso del ventricolo destro (RVOT) e il diametro dell'arteria polmonare, è possibile stimare RV gittata sistolica (Figura 3). Gittata sistolica e della gittata cardiaca sono calcolati dalle formule in tabella 1. La frequenza cardiaca è ottenuto dalle immagini M-mode.
Diametro principale PA riflette PAH gravità nell'uomo 10 e può essere misurata in topi in asse corto parasternale (Figura 3). È importante avere chiara visione di entrambi i lati del PA principale in quanto il valore al quadrato nell'equazione utilizzata per calcolare la gittata cardiaca. Se la dimensione PA non può essere misurata con precisione, al deflusso ventricolare sinistro diametro del tratto e LVOT VTI possono essere inseriti nelle equazioni di cui sopra come camper e uscita LV sono uguali in assenza di manovra.
Il RV VTI può essere ulteriormente interrogato per stimare pressione PA misurando il tempo al picco di velocità (arteria polmonare tempo di accelerazione [PAT], Figura 4). Nell'uomo PAT viene utilizzato per dicotomizzare pressione PA ad alto o basso 11, e può essere utilizzato per stimare la pressione PA quando un getto di rigurgito tricuspidale non è presente. 12
Figura 1. Ecocardiografici Vista di Morino Anatomy. Pannello A mostra la normale anatomia nella vista asse lungo parasternale. PannelloB mostra l'anatomia in asse corto parasternale. Il ventricolo destro è ampliata nel pannello B. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita .
Figura 2. Misura di Dilated ventricolo destro. Questa cifra dimostra (A) dimensione normale RV in un topo di controllo (B) grave allargamento RV in un mouse che ha subito l'arteria polmonare modello banding. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita .
Figura 3. Misurazione e Calcolo delle ventricolare destra Stroke Volume. Questa figura mostra le misurazioni for sia del ventricolo destro VTI e il diametro dell'arteria polmonare. Il metodo di calcolo del volume della corsa con questi dati è anche dimostrato. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita .
Figura 4. Misurazione del PAT. Tempo di accelerazione polmonare è misurato come il tempo al picco della velocità nel RVOT VTI. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita .
Tabella 1: Calcoli utili in ecocardiografia.
| Misurazione | Formula |
| Arteria polmonare / zona aortica | π (diametro / 2) |
| Diritto del volume ventricolare corsa | Area PA x VTI |
| Gittata cardiaca | frequenza cardiaca x gittata sistolica |
| Indice cardiaco | superficie gittata cardiaca / corpo |
| Accorciamento frazionale | Dimensione telediastolica / LV - (dimensione telesistolico LV dimensione telediastolica LV) |
Superficie corporea = 10.5 (g) 2/3 13
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Discussion
Modelli murini della malattia, sia transgenica o tossine legate, richiedono la convalida fenotipica che il modello effettivamente ricapitola la malattia umana è destinato a emulare. Tale convalida può avere con la presenza o assenza di una particolare funzione, per esempio lo sviluppo di un tumore. Tuttavia, i modelli che si traducono in alterazioni emodinamiche come i modelli di costrizione aortica di ipertrofia ventricolare sinistra o il nostro modello transgenico della PAH sono più difficili da confermare. Questi modelli richiedono sia la misurazione terminale di emodinamica o strumenti per misurare in modo non invasivo dell'emodinamica e anomalie nella funzione cardiaca. L'ecocardiografia è critica a tali modelli perché permette in tempo reale quantificazione di emodinamica e funzione cardiaca senza richiedere sacrificio di animali malati 14. Inoltre, i singoli animali possono essere esposte serialmente seguire la storia naturale di una malattia o di risposta alla terapia. Stimiamo che proficiency in ecocardiografia del cuore destro in base a questo protocollo può essere acquisita dopo l'esecuzione di circa 20 esami.
La capacità di stimare la gittata cardiaca sul ecocardiografia è anche fondamentale per il calcolo della resistenza vascolare polmonare (PVR) al momento del sacrificio. Misurazione della portata cardiaca utilizzando cateteri conduttanza è spesso inaffidabile nel nostro modello a causa delle piccole dimensioni del RV. Al momento del sacrificio, misuriamo invasiva della pressione sistolica PA utilizzando un catetere conduttanza e combiniamo questo con gittata cardiaca da ecocardiografia per determinare PVR (pressione polmonare si presume essere bassa e viene ignorato). Questo ci permette di quantificare ulteriormente il grado di malattia vascolare polmonare nel nostro modello.
Limiti teorici e pratici di Ecocardiografia
E 'importante riconoscere che l'applicazione della fisica ultrasuoni per l'uomo e gli animali vivi ha dei limiti.Misurazione accurata della velocità del sangue utilizzando Doppler dipende dall'angolo di flusso relativo all'angolo di insonazione (angolo a cui si rivolge trasduttore). Per ogni grado questi due angoli sono allineati, la misurazione della velocità del sangue sarà diminuito di cos (θ) 15. Clinicamente, se i due angoli sono fuori di oltre il 20 ° della misura è sentito di essere inaffidabile. Questo ha implicazioni potenzialmente importanti per questo protocollo nella misurazione del LVOT e RVOT VTI. Se l'angolo PW non può essere ben allineato con la direzione del flusso sanguigno nel LVOT e RVOT, la SV misurata e la gittata cardiaca saranno falsamente bassi.
Un altro potenziale errore di misura sia nel calcolo della PA e zona aortica che vengono poi utilizzati per calcolare SV e gittata cardiaca. Poiché l'area di un cerchio è πr 2, qualsiasi imprecisione nella misurazione del diametro dell'aorta o arteria polmonare è quadrata e l'errore aggravato. Nell'uomos, RVOT e LVOT diametri sono utilizzati per calcolare SV anziché il diametro dell'aorta e delle arterie polmonari, tuttavia, nei topi è molto difficile identificare accuratamente la LVOT e RVOT così sostituiamo l'aorta e aree dell'arteria polmonare. A condizione che la stessa tecnica è utilizzata in un animale all'altro, questa differenza minore non dovrebbe influire risultati dello studio.
Disfunzione ventricolare destra è la principale manifestazione di ipertensione polmonare nell'uomo. Un certo numero di limitazioni pratiche riguardano la valutazione non invasiva del cuore destro. Negli esseri umani e topi, il ventricolo destro si trova adiacente alla parete toracica. Questo prossimità del trasduttore rende l'imaging parete libera RV anteriore molto difficile. La RV è una forma di mezzaluna irregolare che esclude ipotesi volumetrici come quelli utilizzati per determinare la dimensione e funzione ventricolare sinistra. Dimensione RV nei topi di solito può essere determinata solo come normale o ingrandita a causa della difficoltà nel vedere il camper liberoparete. Tuttavia, questa classificazione è ancora utile per verificare la presenza o assenza di malattia vascolare polmonare.
L'ecocardiografia può essere eseguita su topi con o senza anestesia. Noi preferiamo utilizzare l'anestesia per massimizzare la qualità e la precisione delle nostre misurazioni, ma riconoscere che l'anestesia si abbassa la frequenza cardiaca. Quando eseguito senza anestesia, la qualità dell'immagine può risentirne e il processo è fonte di stress per gli animali che elevare la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna. Eseguiamo tutti ecocardiogrammi con un grado identico di anestesia per permettere il confronto dei risultati tra e all'interno topi.
Quantificazione del camper e funzione vascolare polmonare nei topi si basa sulla stima Doppler del battito per battere il flusso attraverso la valvola polmonare, il RVOT VTI. Questo può essere usato come una variabile dicotomica (alto / basso), ma quando misurata accuratamente può essere usato come una misura di serie in un mouse o confrontata tra gruppi con diffinterventi erenti. Attrezzature avanzate è disponibile in commercio da utilizzare valutazione Doppler colore per la presenza e la velocità di un rigurgito tricuspidale (TR) jet, che viene utilizzato nell'uomo per quantificare la gravità dell'ipertensione polmonare. Negli esseri umani senza un getto TR misurabile, il PAT viene utilizzato come un surrogato per determinare se l'ipertensione polmonare è presente o assente 11. PAT ridurrà come PH peggiora a causa RV espulsione si fermerà prima contro un aumento della pressione. Questo metodo è stato convalidato in modelli di ratto di PAH come una stima accurata della gravità dell'ipertensione polmonare 1. Infine, la forma dell'inviluppo RVOT VTI può mettere in luce accoppiamento tra RV e vascolare polmonare nell'uomo 16. Dentellatura della busta è coerente con elevata resistenza vascolare polmonare con dentellatura più tardi che indica una maggiore resistenza. Tuttavia, non abbiamo osservato questi modelli nei topi nel nostro modello di PAH, anche nei topi, successivamente confirmed avere gravi PH mediante misurazione invasiva.
A parte l'ecocardiografia, risonanza magnetica cardiaca (CMR) è l'unica alternativa non invasiva per la valutazione della funzione ventricolare destra. Nei ratti, CMR fornisce la misura esatta dello spessore RV, massa e volumi (e quindi frazione di eiezione e della gittata cardiaca) 17. Inoltre, PAT CMR-misurati e le curve flusso-time (analoghi a VTI) sono strettamente correlati con l'ecocardiografia e l'emodinamica invasiva misurati. Nonostante alcune evidenti vantaggi, la CMR è più costoso e di ecocardiografia e per tali motivi è raramente utilizzato nei nostri esperimenti tempo ad alta intensità. A nostra conoscenza nessuno studio ha convalidato le misurazioni ecocardiografiche descritte qui con le misure invasive o CMR. Tuttavia, utilizziamo abitualmente le misure presentate in questo protocollo per valutare penetranza della malattia e la gravità 18-20.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
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).
