Summary
Den här artikeln innehåller ett protokoll för ekokardiografisk bedömning av högerkammarstorlek och pulmonell hypertension hos möss. Applikationer inkluderar fenotyp beslutsamhet och serie bedömning i transgena och toxin-inducerade musmodeller av kardiomyopati och pulmonell vaskulär sjukdom.
Abstract
Transgena och toxiska modeller av pulmonell arteriell hypertension (PAH) används ofta för att studera patofysiologin för PAH och utreda potentiella terapier. Med tanke på den kostnad och tid som krävs för att skapa djurmodeller av sjukdom, är det viktigt att forskarna har verktyg för att noggrant bedöma fenotypisk expression av sjukdom. Rätt kammardysfunktion är den största manifestationen av pulmonell hypertension. Ekokardiografi är grunden för den icke-invasiv bedömning av högerkammarfunktion i gnagarmodeller och har fördelen av tydliga översättning till människor i vilka samma verktyg används. Publicerade ekokardiografi protokoll i musmodeller av PAH saknas.
I den här artikeln beskriver vi ett protokoll för bedömning av RV och pulmonell vaskulär funktion i en musmodell av PAH med en dominant negativ BMPRII mutation, men det är detta protokoll som gäller för alla sjukdomar som drabbar lungkärlen eller höger hjärta. Vige en detaljerad beskrivning av förberedelser djur, bild förvärv och beräkning hemodynamiska av slagvolym, hjärtminutvolym och en uppskattning av lungartärtrycket.
Introduction
Förhöjt lungtryck och höger kammare (RV) dysfunktion är kännetecknen för pulmonell vaskulär sjukdom i djurmodeller och humana patienter med pulmonell arteriell hypertension (PAH). Transgena och toxiska (t.ex. monocrotaline eller hypoxi) modeller av PAH används ofta för att studera patofysiologin för PAH och utreda potentiella terapier. Med tanke på den kostnad och tid som krävs för att skapa djurmodeller av sjukdom, är det viktigt att forskarna har verktyg för att noggrant bedöma fenotypisk expression av sjukdom.
Ekokardiografi är grunden för den icke-invasiv bedömning av kammarfunktion i gnagarmodeller 1,2. Echocardiography har fördelen av tydlig översättning till människor hos vilka samma verktyg används. Dessutom är vissa genetiska modeller uppvisar ofullständig penetrans 3, förmågan att noninvasively identifiera drabbade djur sparar värdefull tid och resurser. Noninvasive bedömning av disease allvaret utan att offra ett djur gör det också möjligt för forskare att seriellt studera effekterna av utrednings terapier. Detta är särskilt viktigt med tanke på den snabbhet med vilken translation behandlingar kan utvecklas till försök på människa 4,5.
Hos människa är särskilt utmanande på grund av den retrosternal läge och oregelbunden form av RV 6 ekokardiografisk bedömning av RV storlek och pulmonell hypertension. Gnagare modeller har den extra utmaningar som små och extremt snabb hjärtfrekvens (300-700 slag / min). Senaste framstegen inklusive högre bildhastighet och mindre givare har förbättrad bildkvalitet och även tillät medvetet avbildning i vissa experimentella protokoll, även om de flesta gnagare avbildning sker under narkos 7,8. Utmärkt experimentella protokoll av ekokardiografi i råttmodeller av PAH har beskrivits och validerats mot både MRT och invasiva hemodynamik 1,9. Emellertid publicerad ekokardiografiprotokoll i musmodeller av PAH saknas.
I den här artikeln beskriver vi ett protokoll för bedömning av RV och pulmonell vaskulär funktion i en musmodell av PAH med en dominant negativ BMPRII mutation och en modell av isolerade RV afterload efter lungartären banding, men det är detta protokoll som gäller för några sjukdomar som påverkar pulmonella vaskulaturen eller höger hjärta. Vi kommer att beskriva förberedelser djur och detaljerad bedömning av RV storlek och funktion samt huvudlungartären (PA) storlek. Vi visar också den teknik och de beräkningar som krävs för att beräkna slagvolym och hjärtminutvolym. Tekniska begränsningar utesluter exakta Doppler uppskattningar av lungtryck, men vi har tillämpat en väl validerad mänsklig surrogat, lungartären accelerationstid, att uppskatta PA tryck.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Förberedelse av utrustning
- Undersök ultraljudsgivare för defekter. Beroende på den utrustning som används, kan detta steg vara onödigt.
- Om en luftbubbla observeras, ta bort skruven som ligger på höger sida av givarhuvudet, och tillsätt sterilt vatten genom hålet med en 26 G nål. Luftbubblor inuti givarhuvudet är vanliga. De kommer att hindra förvärv av högkvalitativa bilder.
- Kontrollera membranet täcker sonden för läckage eller hål. Byt ut vid behov.
- Öppna mjukvaran och initiera sonden.
- Välj hjärt paketet från rullgardinsmenyn, tillsammans med lämplig givare. Klicka på "initiera". Använd en 20-60 MHz prob för möss under 35 g och en 15-45 MHz prob för möss som är större än 35 g.
- Välj operatör, djur och datum på demografi skärmen och välj "start".
2. Mus Förberedelsejon Inklusive Anestesi, Hårborttagning, och positionering
- Anestesi: placera musen i en induktionskammare och söva med en bärbar, bordsskiva anestesimaskin som innehåller en isofluran förångare och en gasbehållare avfall.
- Ställ förångaren till 3% med en syreflödeshastighet av 3 I / min. Denna relativt höga anestesi räntan används för att uppnå snabb bedövande effekt och därmed minimera stress som kan påverka hjärtfunktionen. Den korta protokollet minimerar den potentiella risken för djuret. Det är mycket viktigt att alltid hålla anestesi räntan samma. Detta protokoll har optimerats för exklusiv användning av isofluran som bedövningsmedel, därför optimala förutsättningar för andra medel kan variera från detta protokoll. En lägre djup anestesi kan väljas, beroende på experimentella behov, men när ett bedövningsmedel protokoll upprättas, får den inte ändras. Anestesi påverkar hjärtfrekvens och other hemodynamiska mätningar. Därför, om djupet av anestesi ändras under ett experiment, data kanske inte är användbart för analyser. Om flera möss är som skall avbildas i en dag, söva dem separat.
- Övervaka rumstemperatur för att säkerställa att den är densamma mellan experimentgrupperna. Rumstemperaturen kan påverka vasoreactivity, även när musen är på en uppvärmd bord, så det bör övervakas och hållas samma mellan experimentella grupper som jämförs. Även om detta protokoll inte mäter djur temperatur direkt, garanterar konstant omgivnings-och bordstemperatur att det finns lite variation i temperatur mellan experimentella grupper.
- Hårborttagning: Ta bort håret från bröstet med en hårborttagningskräm efter att musen är sövd. Börja ansökan med en bomullspinne, vid nyckelbenen, och fortsätter till strax under membranet.
- Placera musen tillbaka i anestesikammare under 1 minatt tillåta hårborttagnings skall fungera. För att avgöra om anestesi är effektiv, fast på tumnageln mot en av musens tassar. Om det inte finns någon ta ut, är anestesin tillräcklig. Om lem drar, placera musen tillbaka i anestesi kammare för ytterligare en minut.
- Applicera en liten mängd smörj salva till musens ögon för att undvika skador på hornhinnan.
- Ta bort håret från bröstet med en 2 in x 2 i kompress. Kemikalien används i hårborttagningskräm är frätande, och kommer att skada huden om den lämnas på för länge, så försiktighet bör vidtas för att ta bort alla produkter från huden.
- Applicera en hudkräm efter hårborttagning.
- Positionering: Placera musen på en ventrodorsal ställning på en uppvärmd bord satt till 37 ° C. Rätt placering är absolut nödvändigt att förvärv av högkvalitativa bilder. Använd en tabell som kan fånga kroppstemperatur, andning och puls. Användning av ett integrerat järnvägssystemet allaows för exakt positionering och därefter, bildoptimering.
- Tejpa försiktigt ner alla fyra tassar och tillämpa en dime storlek mängd transduktion gel på bröstet.
3. Förvärv av bilder: Imaging i parasternal Long Axis View
- Lås ultraljudsgivare på plats inne i berget på järnvägssystemet, och vrid den 10 ° moturs, så att metallsonden av givaren är placerad direkt över hjärtat. Mer specifikt bör proben vara på den vänstra sidan av bröstkorgen, i 2: a eller 3: e interkostalrummet, och lateralt om bröstbenet.
- Manipulera x-och y-axlarna ligger på järnvägssystemet, tills korrekt uppfattning uppnås.
- Välj "B-läge". Detta finns i övre högra delen av systemkonsolen, för att projicera en 2D live-bild.
- Se följande anatomiska strukturer på monitorn:
- Hela hjärtat från apex till aorta - Spetsen ska visualiseras längst till vänster på skärmen, och aorta längst till höger.
- Lumen i den vänstra ventrikeln (LV)
- Bakre väggen i vänster kammare (LPW)
- Skiljeväggen mellan kamrarna (IVS)
- Lumen i den högra ventrikeln (RV)
- Främre och bakre mitralisklaffen broschyrer (AML & PML)
- Stigande aorta (AO)
- Vänster förmak (LA)
- Skaffa en diametral mätning av kroppspulsådern i den här vyn genom att trycka på skanning / frys knappen för att "frysa" bilden. Använd sedan musen för att dra tillbaka genom video slinga på botten av bilden tills den vänstra kammaren är i systole, och aorta är som störst diameter.
- Klicka på mätverktyget i det övre vänstra hörnet av skärmen och välj ikonen som ser ut som en diagonal linje. Vänster klicka med musen och dra en rak linje från den främre till den bakre väggen av aorta, perpendicular till sin längdaxel. Spara genom att trycka på "Frame Store"-knappen.
- Skapa en videoslinga genom att trycka på "Cine Store"
. 4 Förvärv av bilder: Imaging i parasternal Short Axis View
- Flytta givaren till de 3 och 9:00 positioner (tvärgående). Vinkel något kaudalt genom att manipulera givarfästet för att uppnå den bästa visningen av aorta-och LV lumen. Metallen sonden kommer att positioneras horisontellt och direkt över bröstbenet.
- Manipulera X-och y-axlarna i skensystemet tills korrekt vy erhålles. De LV lumen kommer att ses, tillsammans med den anterolaterala och posteromedial papillarmusklerna, som är synliga till höger på bildskärmen. Detta är standardreferenspunkten för den korta axeln, vilket visar mittdelen av den vänstra ventrikeln, Där mätningar dimensions görs. Avvikande något från referenspunkten med x-och y-axlarna för att få olika anatomiska strukturer i syfte kommer att bli nödvändigt, men placeringen förklaras genom att referera till den ovanstående uppfattning.
- Skaffa följande mått på kort axel uppfattning:
- B-läge
- Ytterligare två diametrala mätningar av stora kroppspulsådern.
- Tre mätningar av lung utflöde.
- Pulsad Doppler-läge (PW)
- Tre hastighetstidsintegralmätningar (VTI) i aorta
- Tre VTI mätningar av lungartären mäts alldeles proximalt till lungventilen.
- Mät lungartären accelerationstid genom att spåra VTI kurvan från början av blodflödet till topphastigheten.
- M-läge
- Tre mätningar av vänster kammares inre diameter i diastole (LVIDD)
- Tre mätningar av vänster kammare inre diameter i systole (LVIDs)
- Tre mätningar av det högra ventrikulära inre diameter (RVID). RV lumen kommer bara att synas i denna uppfattning om den utvidgade.
- Mät hjärtfrekvens tre gånger med användning av m-läge genom att spåra avståndet mellan två diastoliska topparna i den främre väggen av LV under tre olika hjärtcykler.
- B-läge
- B-mode mätningar:
- Manipulera Y-axeln cranially från papillarmuskeln uppfattning tills HALVMÅNFORMIG ventilen av aorta kommer i fokus.
- Erhåll mätningar av aortan alldeles ovanför ventilen vid den största diametern.
- Klicka på mätverktyget i det övre vänstra hörnet av skärmen och välj ikonen som ser ut som en diagonal linje.
- Vänster klicka med musen och dra en rak linje från den främre till den bakre väggen av aorta.
- Manipulera than x-och y-axlarna tills huvudlungpulsådern förgrenar. Denna struktur kommer att ses anteriort, och till höger, av aortan på monitorn.
- Manipulera y-axeln cranially tills ringen hos huvudlungartären kommer i bild. Det kommer inte att vara lika tydligt definierad som aorta.
- "Frysa" bilden och få mätningen i systole.
- Samla tre mätningar totalt.
- Pulsad (PW) Doppler mätningar: PW Läge används främst för hemodynamiska bedömning av blodflödet genom artärer och vener. I detta protokoll kommer det att användas för att hämta tre integrerade mätningar hastighet tid av stora kroppspulsådern och lungpulsådern.
- Ta aorta tillbaka i sikte som beskrivs i steg 4.3.1, och punkt 1.
- Välj "PW-läge". Detta ligger i det övre högra hörnet på systemkonsolen och kommer att producera en doppler läsning av blodflödet genom aorta.
- Placera sample volym strax ovanför nivån för aortaklaffen. De x-och y-axlarna kan behöva justeras något för att få tillräckligt Doppler kuvert. Kuverten ska ha vita kanter och en ihålig inuti indikerar laminärt blodflöde.
- När en tillräcklig vy erhålles, "frysa" bilden och spåra gränsen av Doppler kuvertet. Detta beräknar VTI.
- Vrid "Angle" ratten sitter på systemkonsolen medurs tills den segmente gula linjen ses i bilden på den övre högra sidan av skärmen är vid 0 °. Denna gula linjen representerar riktningen för blodflödet genom kärlet. Eftersom själva givaren är vinklad på ett sådant sätt att producera en tvärsnittsvy eller transversell vy av hjärtat måste den linje justeras till 0 °, att inriktas med det vertikala flödet av blod genom aorta ascendens.
- Placera provvolym proximala till nivån av pulmonell ventil i mitten avhöger kammares utflöde och upprepa VTI mätningar som ovan. Flödet av blod bör visas inverteras, eller motsatt flödet av blod i förhållande till aortan på monitorn.
- Ta aorta tillbaka i sikte som beskrivs i steg 4.3.1, och punkt 1.
- M lägesmätningar: M-mode scanning ger hög temporal upplösning av vävnad rörelse längs en enda ultraljudstrålen, och används för att kvantifiera kavitetsdimensioner, samt för att studera valvulär, myokardiell och kärlväggsrörelse.
- Återuppta "B-läge" och positionera omvandlaren för att erhålla den "referens utsikt" (tvärsektion av den vänstra ventrikeln vid nivån för de papillära muskler).
- Tryck på "M-mode". Detta kommer att producera en kontinuerlig videoflödet vid vilken rörelse av följande anatomiska strukturer kommer att vara synlig som en "band". Om dilaterad, kommer RV lumen visas högst upp på foder som en mycket tunn svart band. Kammarskiljeväggen (IVS) kommer att synas som en ogenomskinlig band direkt under RVlumen. De LV lumen kommer att synas direkt under IVS. Det är den stora svarta utrymmet som upptar huvuddelen av fodret. Nedanför LV lumen är LV bakre väggen (LVPW), som kommer att ses som ett ogenomskinligt band.
- Frys bilden och dra tillbaka genom video-slinga om det behövs till en punkt där andningen inte sker. När musen respires är bilden förvärvet störs av rörelse av membranet och bröstkorgen, vilket skulle skapa en förvrängd "utsmetad" artefakt i fodret som sker med regelbunden frekvens.
- Skaffa följande mått med den diagonala linjen ikonen:
- Tre mätningar av LV avsluta diastolisk dimension, vilket framstår som det största avståndet mellan IVS och LVPW.
- Tre mätningar av LV slutsystoliska dimension, vilket framstår som det kortaste avståndet mellan IVS och LVPW.
- Tre mätningar av puls, vilket görs genom att klicka på hjärtikonen och mätning av systoliskt topp tillsystoliskt toppen av LVPW.
- Om RV lumen är vidgade, få tre mätningar med ikonen diagonal linje.
- Spela in en videoslinga av den korta parasternal axeln vy i "B-läge" genom att trycka på "Cine Store"-knappen.
- Gå till "File", välj "Bläddra Study" för att sammanfatta dina mätningar, klicka på "End Session", och sedan "Commit Inloggningsdata."
- Åter musen som beskrivs av IACUC-protokollet, och städa upp.
- Exportera data som en CSV-fil till ett USB-minne för senare analys.
- Beräkna följande parametrar av hjärtfunktionen (tabell 1):
- Vänster kammares utflöde område
- Vänster kammare slagvolym
- Vänster ventrikel hjärtminutvolym
- Fraktionerad matfett
- Pulmonell arteriell area
- Pulmonell arteriell accelerationstid
- Höger kammare slagvolym
- Hjärtindex
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De huvudsakliga målen för detta protokoll är att kvantifiera RV storlek och funktion, samt att förstå i vilken grad den lungkärlen är sjuka. Lämplig förberedelse av både musen och ekokardiografi utrustning är avgörande för att erhålla exakta och reproducerbara resultat. Möss bör ha sina bröst avhårades och lemmar fäst vid avbildning plattform med tejp. Anestesi, i detta fall isofluran, administreras via noskon. Givaren bör kontrolleras för defekter, i synnerhet luftbubblor, som kan försämra bildkvaliteten. Att få god kvalitet 4-kammar utsikt över hjärtat är ganska svårt i möss så detta protokoll fokuserar på RV bedömning med hjälp av parasternal korta och långa axlar. Relevant anatomi i dessa vyer visas i figurerna 1A och 1B.
RV storlek är bäst bedömas parasternal långa axeln utsikt och mäts som avståndet från den fria väggen till interventricular membran med hjälp av M-läget (Figur 2). Denna mätning är endast möjligt när RV vidgas som den normala RV är mycket liten. I möss, är det inte möjligt att exakt mäta de vanliga mått av RV funktion hos människor såsom fraktionerad område förändringen och tricuspid ringformade planet systoliskt utflykt. Mätningarna kräver vyer av RV fria väggen som är mycket svåra att erhålla i möss av hög kvalité. Emellertid genom att använda pulsad doppler för att mäta hastigheten tidsintegralen (VTI) i nivå med den högra kammares utflöde (RVOT) och diametern hos lungartären, är det möjligt att uppskatta RV slagvolymen (figur 3). Slagvolym och hjärtminutvolym beräknas ur formlerna i tabell 1. Pulsen kommer från m-mode scanning.
Huvud PA diameter speglar PAH stränghet hos människor 10 och kan mätas i möss i parasternala kort axel view (Figur 3). Det är imtigt att ha fri sikt mot båda sidor av huvud PA eftersom detta värde kvadreras i ekvationen för att beräkna hjärtminutvolymen. Om PA storlek inte kan mätas exakt, kan vänster kammares utflöde diameter och LVOT VTI sättas in i ekvationerna ovan som RV och LV-utgång är lika i avsaknad av växling.
RV VTI kan förhöras ytterligare uppskatta PA trycket genom att mäta tiden till maximal hastighet (lungartären accelerationstid [PAT], figur 4). Hos människor PAT används för att dichotomize PA tryck såsom hög eller låg 11 och kan användas för att uppskatta PA-tryck när en tricuspid regurgitant jet inte är närvarande. 12
Figur 1. Ekokardiografiska Visningar av Murine Anatomy. Panel A visar normal anatomi i parasternal lång axel vy. PanelB visar anatomin på parasternala kort axel utsikt. Höger kammare förstoras i panel B. Klicka här för att visa en större bild .
Figur 2. Mätning av Dilated Höger kammare. Denna figur visar (A) normal RV storlek på en kontroll mus (B) allvarlig RV utvidgningen i en mus som genomgick lungartären banding modell. Klicka här för att visa en större bild .
Figur 3. Mätning och beräkning av höger kammare slagvolym. Denna figur visar mätningarna for både höger kammare VTI och lungartären diameter. Metoden för beräkning av slagvolym med dessa uppgifter är också visat. Klicka här för att visa en större bild .
Figur 4. Mätning av PAT. Lungaccelerationstiden mäts som tiden till maximal hastighet i RVOT VTI. Klicka här för att visa en större bild .
Tabell 1: Nyttiga Beräkningar i ekokardiografi.
| Mätning | Formel |
| Pulmonell artär / aortaområde | π (diameter / 2) |
| Höger kammares slagvolym | PA område x VTI |
| Hjärtminutvolym | hjärtfrekvens x slagvolym |
| Cardiac Index | hjärtminutvolym / kroppsyta |
| Bråk förkorta | (LV slutdiastolisk dimension - LV end-systoliska dimension) / LV slutdiastolisk dimensionen |
Kroppsytan = 10,5 (gram) 2/3 13
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Musmodeller av sjukdomen, antingen transgena eller toxin-relaterade, kräver fenotypisk validering att modellen faktiskt rekapitulerar den mänskliga sjukdomen den är avsedd att efterlikna. Denna validering kan ofta åstadkommas genom närvaro eller frånvaro av en viss funktion, exempelvis utveckling av en tumör. Men modeller som resulterar i hemodynamiska störningar såsom aorta sammandragning modeller av vänsterkammarhypertrofi eller vår transgen modell av PAH är svårare att validera. Dessa modeller kräver antingen terminal mätning av hemodynamik eller verktyg för att icke-invasivt mäta hemodynamik och avvikelser i hjärtfunktionen. Echocardiography är kritiska för sådana modeller, eftersom det tillåter realtids kvantifiering av hemodynamiken och hjärtfunktionen utan att kräva uppoffring av sjuka djur 14. Dessutom kan enskilda djur avbildas i serie för att följa den naturliga historien om en sjukdom eller svar på behandling. Vi beräknar att proficiency i ekokardiografi av rätten hjärta enligt detta protokoll kan vinnas efter att ha utfört cirka 20 undersökningar.
Förmågan att uppskatta hjärtminutvolymen på ekokardiografi är också kritisk för beräkning av pulmonell vaskulär resistans (PVR) vid tidpunkten för avlivning. Mätning av hjärtminutvolym med hjälp av konduktans katetrar är ofta opålitliga i vår modell på grund av den begränsade storleken på RV. Vid tidpunkten för offret, mäter vi invasiva PA systoliska trycket med hjälp av en konduktans kateter och kombinera detta med hjärtminutvolym från ekokardiografi för att avgöra PVR (pulmonary wedge pressure antas vara låg och ignoreras). Detta ger oss möjlighet att ytterligare kvantifiera graden av pulmonell vaskulär sjukdom i vår modell.
Teoretiska och praktiska begränsningar för Ekokardiografi
Det är viktigt att inse att tillämpningen av ultraljud fysik till människor och levande djur har begränsningar.Noggrann mätning av blodhastigheten genom att använda Doppler är beroende av vinkeln hos flödet i förhållande till vinkeln hos insonation (vinkel vid vilken omvandlaren är avsedd). För varje grad dessa två vinklar är ej anpassade, kommer mätning av blodhastigheten minskas med cos (θ) 15. Kliniskt, om de två vinklarna är av med mer än 20 ° mätningen upplevs som opålitliga. Detta har potentiellt viktiga implikationer för detta protokoll i mätningen av LVOT och RVOT VTI. Om PW vinkeln inte kan vara väl i linje med riktningen av blodflödet i LVOT och RVOT, kommer den uppmätta SV och hjärtminutvolym vara falskt låg.
En annan mättoleranserna ligger i beräkningen av PA och aorta område som sedan används för att beräkna SV och hjärtminutvolym. Eftersom området av en cirkel är πr 2, är felaktigheter i mätningen av diametern av aorta eller lungartären i kvadrat och felet förvärras. I humans är de RVOT och LVOT diametrar används för att beräkna SV stället för diametern på aorta och lungartärer, men det är mycket svårt att exakt identifiera LVOT och RVOT så vi ersätta aorta-och lungartär områden i möss. Förutsatt samma teknik används i ett djur till nästa, bör det mindre skillnad inte påverka studieresultat.
Höger ventrikulär dysfunktion är den huvudsakliga manifestationen av pulmonell hypertension hos människa. Ett antal praktiska begränsningar som hänför sig till icke-invasiv bedömning av höger hjärthalva. Hos människor och möss, är höger kammare belägen intill bröstkorgen. Denna närhet till omvandlaren gör att avbilda den främre RV fria väggen mycket svårt. RV är en oregelbunden croissant som utesluter volymantaganden som de som används för att bestämma LV storlek och funktion. RV storlek i möss kan oftast bara bestämmas som vanligt eller förstoras på grund av svårigheter med att se RV gratisväggen. Emellertid är denna kategorisering fortfarande hjälp att validera förekomsten eller frånvaron av pulmonell vaskulär sjukdom.
Ekokardiografi kan utföras på möss med eller utan bedövning. Vi föredrar att använda bedövning för att maximera kvaliteten och noggrannheten i våra mätningar, men inser att anestesi sänker hjärtfrekvensen. När utförs utan bedövning, kan bildkvaliteten försämras och processen är en källa till stress för djuren som höjer pulsen och blodtrycket. Vi utför alla ekokardiogram med en identisk grad av anestesi för att möjliggöra jämförelser av resultat mellan och inom möss.
Kvantifiering av hus-och lungkärlfunktionen hos möss är beroende av doppler uppskattning av slag till slag flöde över pulmonell ventil, den RVOT VTI. Detta kan användas som en dikotom variabel (hög / låg), men när noggrant mätas kan användas som en seriell mätning i en mus eller jämfördes mellan grupper med difftekniker när interventioner. Avancerad utrustning är kommersiellt tillgänglig för att använda färg-Doppler bedömning med avseende på närvaron och hastigheten hos en tricuspid regurgitation (TR) stråle, som används i människor för att kvantifiera svårighetsgraden för pulmonell hypertoni. Hos människor utan mätbara TR jet, är PAT används som ett surrogat för att avgöra om pulmonell hypertension är närvarande eller frånvarande 11. PAT förkortar som PH förvärras eftersom RV utstötning slutar förr mot ökat tryck. Denna metod har också validerats i råttmodeller av PAH som en korrekt uppskattning av hur allvarlig pulmonell hypertension 1. Slutligen kan formen på RVOT VTI kuvert belysa kopplingen mellan RV och den pulmonella vaskulaturen hos människor 16. Stansning av kuvertet är förenligt med förhöjd pulmonell vaskulär resistans med senare notching anger högre motstånd. Vi har dock inte observerats dessa mönster i möss i vår modell av PAH, även hos möss därefter confirmed ha allvarliga PH av invasiv mätning.
Bortsett från ekokardiografi, är hjärt-magnetisk resonanstomografi (CMR) är den enda icke-invasiv alternativ för bedömning av RV-funktion. Hos råttor har CMR noggrann mätning av RV tjocklek, massa och volym (och därmed ejektionsfraktion och hjärtminutvolym) 17. Dessutom CMR-mätt PAT och flödestidskurvorna (analoga med VTI) korrelerar starkt med ekokardiografi och invasivt uppmätta hemodynamik. Trots vissa uppenbara fördelar, är CMR dyrare och mer tidskrävande än ekokardiografi och av dessa skäl är sällan används i våra experiment. Så vitt vi vet ingen studie har validerat de ekokardiografiska mätningar som beskrivs här med invasiva mätningar eller CMR. Men rutinmässigt använder vi mätningarna presenteras i detta protokoll för att bedöma sjukdoms penetrans och svårighetsgrad 18-20.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
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).
