Summary
Denne artikkelen gir en protokoll for ekkokardiografivurdering av høyre ventrikkel størrelse og pulmonal hypertensjon hos mus. Søknader inkluderer fenotype besluttsomhet og serie vurdering i transgene og toksinproduserende indusert musemodeller av kardiomyopati og pulmonal vaskulær sykdom.
Abstract
Transgene og toksiske modeller av pulmonal arteriell hypertensjon (PAH) er mye brukt for å studere patofysiologien av PAH og til å undersøke mulige behandlingsformer. Gitt kostnadene og tiden involvert i å lage dyremodeller av sykdom, er det avgjørende at forskere har verktøy til å vurdere nøyaktig fenotypiske uttrykk for sykdom. Høyre ventrikkel dysfunksjon er den viktigste manifestasjon av pulmonal hypertensjon. Ekkokardiografi er bærebjelken i den ikke-invasiv vurdering av høyre ventrikkel funksjon i gnagermodeller og har fordelen av klare oversettelse til mennesker i hvem det samme verktøyet brukes. Publisert ekkokardiografi protokoller i murine modeller av PAH mangler.
I denne artikkelen beskriver vi en protokoll for vurdering av RV og pulmonær vaskulær funksjon i en musemodell av PAH med en dominant negativ BMPRII mutasjon, men er denne protokollen gjelder for alle sykdommer som påvirker lunge vaskulaturen eller høyre hjerte. Vigi en detaljert beskrivelse av dyret forberedelse, image oppkjøpet og hemodynamisk beregning av slagvolum, minuttvolum og et estimat av lungearterien trykk.
Introduction
Forhøyet lunge press og høyre ventrikkel (RV) dysfunksjon er kjennemerkene til pulmonal vaskulær sykdom i dyremodeller og menneskelige pasienter med pulmonal arteriell hypertensjon (PAH). Transgene og toksiske (f.eks monocrotaline eller hypoksi) modeller av PAH er mye brukt til å studere patofysiologien av PAH og til å undersøke mulige behandlingsformer. Gitt kostnadene og tiden involvert i å lage dyremodeller av sykdom, er det avgjørende at forskere har verktøy til å vurdere nøyaktig fenotypiske uttrykk for sykdom.
Ekkokardiografi er bærebjelken i den ikke-invasiv vurdering av ventrikkelfunksjon i gnagermodeller 1,2. Echocardiography har fordelen av lett oversettelse til mennesker i hvem det samme verktøyet brukes. I tillegg er noen genetiske modeller utviser ufullstendig pene 3, evnen til invasivt identifisere berørte dyr sparer verdifull tid og ressurser. Ikke-invasiv vurdering av diseaSE alvorlighetsgrad uten å ofre et dyr gir også forskerne å serielt studere effekter av undersøkende terapi. Dette er spesielt viktig gitt hurtighet som translasjonsforskning terapi kan utvikle seg til menneskelige forsøk 4,5.
Hos mennesker er ekkokardiografivurdering av RV størrelse og pulmonal hypertensjon særlig utfordrende på grunn av retrosternal stilling og uregelmessig form av RV 6. Gnager modeller har den ekstra utfordringene i liten størrelse og svært rask hjerte priser (300-700 slag / min). Nylige fremskritt inkludert høyere bildefrekvens og mindre svingere har forbedret bildekvalitet og tillatt selv bevisst bildebehandling i noen eksperimentelle protokoller, selv om de fleste gnager bildebehandling er gjort under narkose 7,8. Utmerket eksperimentelle protokoller av ekkokardiografi i rottemodeller av PAH har blitt beskrevet og validert mot både MR og invasive hemodynamics 1,9. Men, publisert ekkokardiografiprotokoller i murine modeller av PAH mangler.
I denne artikkelen beskriver vi en protokoll for vurdering av RV og pulmonær vaskulær funksjon i en musemodell av PAH med en dominant negativ BMPRII mutasjon og en modell av isolert RV afterload etter lungearterie banding, men er denne protokollen gjelder for noen sykdommer som påvirker lunge blodkar eller høyre hjerte. Vi vil beskrive dyr forberedelse og detaljert vurdering av RV størrelse og funksjon samt lungearterien (PA) størrelse. Vi viser også de teknikker og beregninger som trengs for å estimere slagvolum og minuttvolum. Tekniske begrensninger utelukker nøyaktige Doppler estimater av press lunge, men vi har brukt en godt validert menneskelig surrogat, lungearterien akselerasjon tid, for å anslå PA press.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
En. Utstyr Forberedelse
- Undersøk ultralydtransducer for defekter. Avhengig av utstyret som brukes, kan dette trinnet være unødvendig.
- Hvis en luftboble blir observert, fjerne skruen befinner seg på høyre side av transduseren hodet, og tilsett sterilt vann gjennom hullet med en 26 G nål. Luftbobler inne i svinger hodet er vanlig. De vil hindre oppkjøpet av kvalitet bilder.
- Kontroller membranen som dekker sonden for lekkasjer eller hull. Bytt om nødvendig.
- Åpne programvaren og initial sonden.
- Velg den hjerte pakken fra rullegardinmenyen, sammen med egnet svinger. Klikk på "initial". Bruk en 20-60 MHz probe for mus under 35 g og en 15-45 MHz probe for mus større enn 35 g.
- Velg operatør, dyr og dato på demografi skjermen, og velg "start".
2. Mus forberedelse;ion Inkludert anestesi, Hårfjerning, og posisjonering
- Anestesi: Plasser musen i en induksjonskammeret og bedøve med en bærbar, bordplate anestesi maskin inneholder en isofluran vaporizer og en avgassen container.
- Sett fordamper til 3% med en oksygenstrømningshastighet på 3 l / min. Dette relativt høye anestesi hastighet blir brukt til å oppnå rask anestetisk effekt og derfor minimalisere stress respons som kan påvirke hjertefunksjonen. Den korte varighet av protokollen minimaliserer potensiell risiko for dyret. Det er svært viktig å alltid holde anestesi sats samme. Denne protokollen er optimalisert for eksklusiv bruk av isofluran som narkosen, derfor optimale forhold for andre agenter kan variere fra denne protokollen. En nedre anestesidybden kan velges, avhengig av eksperimentelle behov, men når en bedøvelse protokoll etableres, må den ikke bli endret. Anestesi påvirker hjertefrekvens og Other hemodynamiske målinger. Derfor, dersom dybden av anestesi blir endret under et eksperiment, at dataene ikke være nyttige for analyser. Dersom flere mus er som skal bli avbildet i en dag, anesthetize dem separat.
- Overvåk romtemperatur for å sikre at den er den samme mellom forsøksgruppene. Romtemperatur kan påvirke vasoreactivity, selv når musen er på en oppvarmet bordet, så det bør følges opp og holdt den samme mellom eksperimentelle grupper som skal sammenlignes. Selv om denne protokollen ikke måler dyr temperaturen direkte, sikrer konstant omgivelsestemperatur og tabell at det er liten variasjon i temperatur mellom forsøksgruppene.
- Hårfjerning: Fjern hår fra brystet med en hårfjerningskrem etter at musa er bedøvet. Begynn søknad med en bomull-tipped applikator, på clavicles, og fortsette å like under mellomgulvet.
- Plasser mus tilbake i anestesi kammeret i 1 minfor å tillate at riktige å arbeide. For å avgjøre om anestesi er effektivt, trykker du bestemt på miniatyr din mot en av musens poter. Hvis det ikke er noen ut, er anestesi tilstrekkelig. Hvis lem trekker seg, plasserer du muse tilbake i anestesi kammeret for en annen minutt.
- Påfør en liten mengde smøre salve til musens øyne for å unngå skader på hornhinnen.
- Fjern hår fra brystet med en 2 x 2 i kompress. Den kjemiske brukes i Hårfjerningskrem er etsende, og vil skade huden hvis den blir stående for lenge, så forsiktighet bør tas for å fjerne all produktet fra huden.
- Påfør en fuktighetskrem etter hårfjerning.
- Posisjonering: Plasser musen i en ventrodorsal posisjon på en oppvarmet bord satt til 37 ° C. Riktig plassering er viktig å oppkjøpet av kvalitet bilder. Bruk en tabell som kan fange opp kroppstemperatur, åndedrett og puls. Anvendelse av et integrert skinnesystem altows for nøyaktig posisjonering og senere, bildeoptimalisering.
- Forsiktig tape ned alle fire poter og bruke en krone størrelse mengde transduksjon gel til brystet.
Tre. Oppkjøp av bilder: Imaging i parasternal Long Axis Vis
- Lås ultralydtransducer på plass inne i fjellet på skinnesystemet, og roter det 10 ° mot klokken, slik at metallet probe av svingeren er plassert rett over hjertet. Mer spesifikt, skal sonden være på venstre side av brystet, i den andre eller tredje interkostalrom, og lateralt for sternum.
- Manipulere x-og y-aksene som ligger på skinnesystemet, inntil riktig visning oppnås.
- Velg "B-modus". Det er funnet i den øvre høyre delen av systemkonsollen, for å projisere et 2D levende bildet.
- Se følgende anatomiske strukturer på skjermen:
- Hele hjerte fra apex til aorta - Den apex vil bli visualisert på den helt til venstre på skjermen, og aorta helt til høyre.
- Den lumen av den venstre ventrikkel (LV)
- Bakre vegg av venstre ventrikkel (LPW)
- Interventricular septum (IVS)
- Hulrommet av den høyre ventrikkel (RV)
- Fremre og bakre mitralklaffen brosjyrer (AML & PML)
- Stigende aorta (AO)
- Venstre atrium (LA)
- Skaff en diametric måling av aorta i denne visningen ved å trykke på Skann / fryse-knappen for å "fryse" bildet. Deretter bruker musen til å trekke bakover gjennom sløyfen video ved bunnen av bildet til venstre hjertekammer er i systolen, og aorta er størst diameter.
- Klikk på måleverktøy i øvre venstre hjørne av skjermen og velg ikonet som ser ut som en diagonal linje. Venstre klikk på musen og trekke en rett linje fra fremre til bakre veggen av aorta, vinkelretr til sin lange akse. Lagre ved å trykke på "Frame Store"-knappen.
- Lag en video loop ved å trykke på "Cine Store"
. 4 Oppkjøp av bilder: Imaging i parasternal Short Axis Vis
- Omplassere svingeren til de tre og ni stillinger (tverrgående). Angle litt caudally ved å manipulere svingerbraketten å oppnå den beste utsikten av aorta og LV lumen. Metallet probe vil bli posisjonert horisontalt og rett over brystbenet.
- Manipulere x-og y-aksene på skinnesystemet til den riktige visningen oppnås. LV lumen vil bli sett sammen med anterolateralt og posteromedial papillær musklene, som er synlig på høyre side av skjermen. Dette er standardreferansepunkt for den korte akse, noe som indikerer midtpartiet av venstre ventrikkel, Der dimensjonsmålinger er tatt opp. Avvik litt fra referansepunktet med x-og y-aksene for å bringe ulike anatomiske strukturer i visningen vil være nødvendig, men posisjoneringen er forklart ved å referere til de ovennevnte syn.
- Innhent følgende målinger på kort aksen view:
- B-modus
- To flere diametrale målinger av aorta.
- Tre målinger av lunge utstrømningen tarmkanalen.
- Pulset Doppler modus (PW)
- Tre hastighet tidsintegralet målinger (VTI) i aorta
- Tre VTI målinger av lungearterien målt akkurat proksimalt for pulmonal ventilen.
- Mål lungearterien akselerasjonstiden ved å spore VTI kurve fra begynnelsen av blodstrømmen til topphastighet.
- M-modus
- Tre målinger av venstre ventrikkel indre diameter på diastole (LVIDd)
- Tre målinger av venstre ventrikkel indre diameter i systolen (LVIDs)
- Tre målinger av høyre ventrikkels innvendige diameter (RVID). RV-lumen vil bare være synlig i denne visningen hvis det er utvidet.
- Mål pulsen tre ganger ved hjelp av m-modus ved å spore avstanden mellom to diastolisk toppene i fremre vegg av venstre ventrikkel under tre forskjellige hjertesykluser.
- B-modus
- B modus målinger:
- Manipulere Y-aksen kranialt fra den papillære muskel-vis, inntil den semilunar ventil av aorta kommer i fokus.
- Innhent målinger av aorta like over ventilen på den største diameter.
- Klikk på måleverktøy i øvre venstre hjørne av skjermen, og velg ikonet som ser ut som en diagonal linje.
- Venstre klikk på musen og trekke en rett linje fra fremre til bakre veggen av aorta.
- Manipulere than x-og y-aksene til hovedlungepulsåren bifurkasjon. Denne strukturen vil bli sett anteriort, og til høyre av aorta på monitoren.
- Manipulere y-aksen kranialt til ringrommet av lungearterien kommer til syne. Det vil ikke være så klart er definert som i aorta.
- "Frys" bildet og få målingen i systole.
- Samle tre målinger totalt.
- Pulset doppler (PW) dopplermålinger: PW-modus brukes primært for hemodynamisk vurdering av blodstrøm gjennom arterier og vener. I denne protokollen, vil det bli brukt for å hente tre tidsintegral for hastighet målinger av aorta og lungearterien.
- Ta med aorta tilbake til syne som beskrevet i trinn 4.3.1, og kulepunkt 1.
- Velg "PW-modus". Denne er plassert på øvre høyre hjørne av hovedkonsollen og vil produsere en Doppler lesing av blodstrømmen gjennom aorta.
- Plasser sample volum like over nivået for aorta-ventilen. X-og y-aksene må kanskje justeres litt for å oppnå tilstrekkelig Doppler konvolutter. Konvoluttene skal ha hvite kanter, og en hul inni indikerer laminær blodstrøm.
- Når en tilstrekkelig syn er oppnådd, "fryse" bildet og spore grensen av Doppler-konvolutt. Dette vil beregne VTI.
- Roter "Angle" knotten som ligger på systemkonsollen klokken til segmentert gule linjen ses i bildet i øvre høyre side av skjermen er på 0 °. Denne gule linje representerer retningen av blodstrøm gjennom karet. Siden transduseren i seg selv har en vinkel på en slik måte for å produsere et tverrsnitt transvers eller visning av hjertet, må linjen justeres til 0 °, for å justere den vertikale strømning av blod gjennom den oppadstigende aorta.
- Plasser prøvevolum proksimalt til nivået av lunge ventilen i midten avhøyre ventrikkel utstrømningen tarmkanalen og gjenta VTI målinger som ovenfor. Strømmen av blod, skal virke omvendt, eller på motsatt side av strømmen av blod i forhold til aorta på monitoren.
- Ta med aorta tilbake til syne som beskrevet i trinn 4.3.1, og kulepunkt 1.
- M-modus målinger: M-mode-avbildning gir høy tidsmessig oppløsning av vev bevegelse langs en enkelt ultralydstråle, og brukes til å kvantifisere hulromsdimensjoner, samt til å studere valvulær, myokardial og beholderveggen bevegelse.
- Gjenoppta "B-modus" og reposisjonere transduseren for å oppnå den "referanse visning" (tverrriss av venstre hjertekammer på nivået av papillemusklene).
- Trykk "M-modus". Dette vil gi en kontinuerlig videostrøm i hvilken bevegelse av følgende anatomiske strukturer vil være synlig som en "bånd". Ved utvidet, vil de RV lumen vises på toppen av foret som en meget tynn, svart bånd. Interventricular septum (IVS) vil være synlig som en ugjennomsiktig bånd rett under RVlumen. LV lumen vil bli sett rett under IVS. Det er den store sorte mellomrom som opptar størstedelen av foret. Nedenfor LV lumen er LV bakre veggen (LVPW) som vil bli sett på som en ugjennomsiktig bånd.
- Fryse bildet og trekke tilbake gjennom videosløyfe hvis nødvendig til et punkt hvor puste ikke er oppstått. Når musen respires, blir bildet oppkjøpet forstyrret av bevegelse av membranen og brystveggen, og dermed produsere et forvrengt "utflytende" artefakt i fôret som oppstår med jevne frekvens.
- Innhent følgende målinger ved hjelp av diagonale linjen ikonet:
- Tre målinger av LV ende diastolisk dimensjon, som vises som den største avstanden mellom IVS og LVPW.
- Tre målinger av LV slutten systolisk dimensjon, som vises som den korteste avstanden mellom IVS og LVPW.
- Tre målinger av hjertefrekvens, noe som gjøres ved å klikke på hjerteikonet og måling fra systolisk topp tilsystolisk toppen av LVPW.
- Hvis RV lumen er utvidet, få tre målinger ved hjelp av den diagonale linjen ikonet.
- Spill inn en video løkke av den korte parasternal aksen visning i "B-modus" ved å trykke på "Cine Store"-knappen.
- Gå til "Fil", velg "Bla Study" for å gjenerobre dine målinger, klikk "End Session", og deretter "Commit Session data."
- Gjenopprette musen som skissert av IACUC protokollen, og rydde opp.
- Eksportere data som en CSV-fil til en minnepinne for senere analyse.
- Beregn de følgende parametere av hjertefunksjonen (tabell 1):
- Venstre ventrikkel utstrømningen tarmkanalen området
- Venstre ventrikkel slagvolum
- Venstre ventrikkel minuttvolum
- Brøk forkorting
- Lungearterien området
- Lungearterien akselerasjonstid
- Høyre ventrikkel slagvolum
- Cardiac index
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De viktigste målene for denne protokollen er å kvantifisere RV størrelse og funksjon, og for å forstå i hvilken grad den lunge blodkar er sykt. Hensiktsmessig fremstilling av både mus og ekkokardiografi utstyr er nødvendig for å oppnå nøyaktige og reproduserbare resultater. Mus bør ha sitt bryst depilated og lemmer festet til bildebehandling plattform med tape. Anestesi i dette tilfelle isofluran, administreres via nesen membran. Svingeren bør sjekkes for defekter, spesielt luftbobler, noe som kan redusere bildekvaliteten. Innhenting av god kvalitet 4-kammer utsikt over hjertet er ganske vanskelig i mus så denne protokollen fokuserer på RV vurdering ved hjelp av parasternal korte og lange akser. Relevant anatomi i disse synspunkter er vist i figurene 1A og 1B.
RV størrelse vurderes best i parasternal lang akse view og måles som avstanden fra den frie veggen til interventricular septum ved hjelp av M-modus (figur 2). Denne målingen er bare mulig når RV er utvidet så den normale RV er svært liten. Hos mus er det ikke mulig å nøyaktig måle den vanlige beregninger av RV-funksjon hos mennesker som for eksempel fraksjonert område endringen og tricuspid ringformede plane systolisk utslag. Disse målinger krever visninger med høy kvalitet av den RV frie vegg som er svært vanskelig å få tak i mus. Men ved å bruke PW Doppler for å måle hastigheten tidsintegralet (VTI) på nivået av den høyre ventrikkel utløpskanalen (RVOT) og diameteren av lungearterien, er det mulig å estimere RV slagvolum (fig. 3). Slagvolum og minuttvolumet blir beregnet ut fra formlene i tabell 1. Hjertefrekvensen er hentet fra m-modus bildebehandling.
Hoved PA diameter reflekterer PAH alvorlighetsgrad hos mennesker 10 og kan måles i mus i parasternal kort-aksen view (figur 3). Det er imviktig å ha klart syn på begge sider av hoved PA fordi denne verdien er kvadrert i ligningen brukes til å beregne blodsirkulasjon. Dersom PA størrelse ikke kan måles nøyaktig, kan venstre ventrikkel utløpskanalen diameter og LVOT VTI settes inn i ligningene ovenfor som RV-og LV-utgang er likeverdige i fravær av skifting.
RV VTI kan bli ytterligere avhørt å anslå PA press ved å måle tiden til maksimal hastighet (lungearterien akselerasjonstid [PAT], figur 4). Hos mennesker PAT brukes til å setje PA trykket så høyt eller lavt 11, og kan brukes til å estimere PA trykket når en tricuspid regurgitant stråle er ikke tilstede. 12.
Figur 1. Ekkokardiografiske Views of Murint Anatomy. Panel A viser normal anatomi i parasternal lang akse view. PanelB viser anatomi i parasternal aksesnitt. Høyre ventrikkel er forstørret i panel B. Klikk her for å se større bilde .
Figur 2. Måling av dilatert høyre ventrikkel. Denne figuren viser (A) normal RV størrelse i en kontroll mus (B) alvorlig RV utvidelse i en mus som gjennomgikk lungearterien banding modell. Klikk her for å se større bilde .
Figur 3. Måling og beregning av Høyreventrikulært slagvolum. Denne figuren viser målingene for både høyre ventrikkel VTI og lungearterien diameter. Metoden for beregning av slagvolum med disse dataene er også demonstrert. Klikk her for å se større bilde .
Figur 4. Måling av PAT. Lungeakselerasjonstiden måles som tiden til maksimal hastighet i RVOT VTI. Klikk her for å se større bilde .
Tabell 1: Nyttige Beregninger i Ekkokardiografi.
| Måling | Formula |
| Lungearterien / aortic område | π (diameter / 2) |
| Høyreventrikulært Slagvolum | PA området x VTI |
| Cardiac Output | hjertefrekvens x slagvolum |
| Cardiac Index | minuttvolum / kroppsoverflate |
| Brøk Avkortning | (LV ende-diastolisk dimensjon - LV ende-systolisk dimensjon) / LV ende-diastolisk dimensjon |
Kroppsoverflateareal = 10,5 (g) 2/3 13
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Musemodeller av sykdom, enten transgene eller toksin-relatert, krever fenotypiske validering at modellen sammenfatter faktisk menneskelig sykdom det er ment å etterligne. Denne validering kan ofte oppnås ved nærvær eller fravær av en bestemt funksjon, for eksempel utvikling av en tumor. Imidlertid modeller som resulterer i hemodynamiske forstyrrelser som aorta innsnevring modeller av venstre ventrikkel hypertrofi eller vår transgen modell av PAH er mer vanskelig å validere. Disse modellene krever enten terminal måling av hemodynamics eller verktøy til invasivt måle hemodynamics og uregelmessigheter i hjertefunksjon. Ekkokardiografi er kritisk til slike modeller fordi det tillater sanntid kvantifisering av hemodynamics og hjertefunksjon uten å kreve offer av syke dyr 14. I tillegg kan individuelle dyr avbildes i serie for å følge den naturlige historie av en sykdom eller respons på terapi. Vi anslår at mestringscy i ekkokardiografi av retten hjertet i henhold til denne protokollen kan oppnås etter å ha utført ca 20 undersøkelser.
Evnen til å beregne blodsirkulasjon i ekkokardiografi er også avgjørende for beregning av pulmonær vaskulær motstand (PVR) ved tidspunktet for avlivelse. Måling av blodsirkulasjon ved hjelp av konduktans katetre er ofte upålitelige i vår modell på grunn av den lille størrelsen på RV. På tidspunktet for offer, måler vi invasiv PA systolisk trykk ved hjelp av en ledningsevne kateter og kombinere dette med minuttvolumet fra ekkokardiografi å bestemme PVR (lunge innkilingstrykk antas å være lav og blir ignorert). Dette gir oss muligheten til å videre kvantifisere graden av pulmonal vaskulær sykdom i vår modell.
Teoretiske og praktiske begrensninger for Ekkokardiografi
Det er viktig å innse at anvendelsen av ultralyd fysikken til mennesker og levende dyr som har begrensninger.Nøyaktig måling av blodhastighet ved bruk av Doppler er avhengig av vinkelen av strømning i forhold til vinkelen på insonation (vinkelen ved hvilken transduseren retter seg). For hver grad disse to vinkler er unaligned, vil måling av blodhastighet reduseres med cos (θ) 15. Klinisk, hvis de to vinkler er feil med mer enn 20 ° målingen er kjente for å være upålitelig. Dette har potensielt viktige implikasjoner for denne protokollen i målingen av LVOT og RVOT VTI. Hvis PW vinkel ikke kan være godt på linje med blodstrømmens retning i LVOT og RVOT, vil den målte SV og minuttvolum være feilaktig lave.
En annen potensiell målefeil er i beregningen av PA-og aorta-område som deretter brukes til å beregne SV og minuttvolum. På grunn av at arealet av en sirkel er πr 2, er enhver unøyaktighet ved måling av diameteren av aorta eller pulmonær arterie kvadrerte og feil forsterket. I menneskes, er RVOT og LVOT diametre brukes til å beregne SV i stedet for diameteren av aorta og lungearteriene, men i mus er det svært vanskelig å nøyaktig identifisere LVOT og RVOT så vi erstatte aorta og lungearterien områder. Forutsatt samme teknikk anvendes på et dyr til et annet, bør denne mindre forskjell ikke påvirke Resultatene fra denne undersøkelsen.
Høyre ventrikulær dysfunksjon er den store utslag av pulmonal hypertensjon hos mennesker. En rekke praktiske begrensninger som gjelder for ikke-invasiv vurdering av den høyre hjerte. Hos mennesker og mus, er høyre ventrikkel ligger ved siden av brystveggen. Denne nærhet til transduseren gjør avbildning fremre RV fri vegg svært vanskelig. RV er en uregelmessig halvmåne form som utelukker volumetriske forutsetninger som de som brukes til å bestemme LV størrelse og funksjon. RV størrelse hos mus kan vanligvis bare bestemmes som normal eller forstørret på grunn av så lett i å se RV gratisveggen. Imidlertid er denne kategoriseringen fortsatt nyttig for å bekrefte tilstedeværelse eller fravær av pulmonær vaskulær sykdom.
Ekkokardiografi, kan bli utført på mus med eller uten bedøvelse. Vi foretrekker å bruke anestesi for å maksimere kvaliteten og nøyaktigheten av målingene, men innser at anestesi vil senke hjertefrekvensen. Når utført uten bedøvelse, kan bildekvaliteten lider og prosessen er en kilde til stress for dyrene som vil heve pulsen og blodtrykket. Vi utfører alle echocardiograms med en identisk grad av anestesi for å tillate sammenligning av resultater mellom og innen mus.
Kvantifisering av RV og pulmonal vaskulær funksjon hos mus er avhengig av Doppler estimering av slag til slag flyt på tvers av lunge ventilen, den RVOT VTI. Dette kan brukes som et dichotomous variabel (høy / lav), men når den måles nøye kan brukes som et seriemåling i en mus, eller sammenlignet mellom grupper med different intervensjoner. Avansert utstyr er kommersielt tilgjengelig for bruk fargedopplermålingen for nærvær og hastighet av en tricuspid regurgitasjon (TR) stråle, som benyttes i mennesker for å kvantifisere graden av pulmonal hypertensjon. Hos mennesker uten målbar TR jet blir PAT anvendes som et surrogat for å bestemme om pulmonal hypertensjon er tilstede eller fraværende 11. PAT vil forkorte som PH forverres fordi RV utstøting vil stoppe raskere mot økt press. Denne metoden har også blitt validert i rottemodeller av PAH som et nøyaktig anslag av alvorlighetsgraden av pulmonal hypertensjon en. Endelig kan formen på RVOT VTI konvolutten belyse kopling mellom RV og lunge blodkar hos mennesker 16. Innskjæring av konvolutten er konsistent med forhøyet pulmonal vaskulær motstand med senere innskjæring indikerer høyere motstand. Vi har imidlertid ikke observert disse mønstrene hos mus i vår modell av PAH, selv i mus etterfølgende confirmed å ha alvorlig PH ved invasiv måling.
Bortsett fra ekkokardiografi, er hjerte magnetic resonance imaging (CMR) er den eneste ikke-invasiv alternativ for vurdering av RV funksjon. Hos rotter gir CMR nøyaktig måling av RV tykkelse, masse og volum (og dermed ejeksjonsfraksjon og minuttvolum) 17. I tillegg, CMR-målt PAT og flyt-tid-kurven (analoge til VTI) korrelerer sterkt med ekkokardiografi og invasively målt hemodynamics. Til tross for noen åpenbare fordeler, er CMR mer kostbare og tidskrevende enn ekkokardiografi og for disse grunner blir sjelden brukt i våre eksperimenter. Så vidt vi vet ingen studier har validert de ekkokardiografiske målinger som er beskrevet her med invasive målinger eller CMR. Men vi rutinemessig bruke målingene som presenteres i denne protokollen til å vurdere sykdomspene og alvorlighetsgrad 18-20.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
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).
