Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

تقييم موسع من القلب شذوذ في التجريبية المناعة الذاتية التهاب عضلة القلب بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي المجهر في ماوس

doi: 10.3791/51654 Published: June 20, 2014
* These authors contributed equally

Abstract

التهاب عضلة القلب هو التهاب عضلة القلب، ولكن فقط ~ 10٪ من تلك تظهر المظاهر السريرية للمرض المتضررة. لدراسة الأحداث المناعي للإصابات عضلة القلب، وقد استخدمت على نطاق واسع نماذج الماوس مختلفة من التهاب عضلة القلب. تشارك هذه الدراسة التجريبية التهاب عضلة القلب المناعة الذاتية (EAM) التي يسببها مع ميوسين القلب السلسلة الثقيلة (Myhc) α 334-352 في الفئران A / J؛ الحيوانات تتأثر تطوير عضلة القلب لمفاوي ولكن مع عدم وجود علامات سريرية واضحة. في هذا النموذج، فائدة المجهر بالرنين المغناطيسي (MRM) كطريقة غير الغازية لتحديد التغيرات الهيكلية والوظيفية القلب في الحيوانات تحصين مع Myhc-α 334-352 يظهر. تم تصوير وزير الشؤون الخارجية والفئران صحية باستخدام 9.4 T (400 ميغاهيرتز) 89 مم تتحمل الأساسية العمودي الماسح الضوئي مجهزة 4 سم العصر الألفي السعيد الترددات الراديوية التحقيق التصوير و100 G / سم التدرجات المحور الثلاثي. تم الحصول على صور من القلب تخدير الحيوانات باستخدام تسلسل نبض سينمائية مقرها التدرج الصدى، وأنيماتم رصدها ليرة سورية عن طريق التنفس والنبض التأكسج. وكشف التحليل زيادة في سماكة جدار البطين في الفئران زير الشئون الخارجية، مع انخفاض مماثل في قطر الداخلية من البطينين، بالمقارنة مع الفئران السليمة. وتشير البيانات إلى أن التغيرات المورفولوجية والوظيفية في قلوب ملتهبة يمكن أن تكون مراقبة غير جراحية بواسطة MRM في الحيوانات الحية. في الختام، MRM يقدم ميزة لتقييم التقدم والتراجع عن وقوع اصابات في عضلة القلب الأمراض التي تسببها العوامل المعدية، وكذلك ردا على العلاجات.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

قصور القلب هو السبب الرئيسي للوفيات، والتهاب عضلة القلب هو السبب الرئيسي واحد من قصور في القلب لدى المراهقين الشباب 1. معظم المرضى المصابين بالتهاب في عضلة القلب تظل أعراض ويتم حل هذا المرض عفويا 2. ومع ذلك، يمكن 10-20٪ من المصابين تطوير مرض مزمن، مما يؤدي إلى تمدد عضلة القلب (DCM) 3. وقد تم تطوير نماذج حيوانية مختلفة لدراسة إمراض المناعة من التهاب عضلة القلب. يمكن أن يتسبب المرض في التهاب عضلة القلب عرضة A / J والفئران BALB / ج بتحصين الحيوانات مع ميوسين القلب السلسلة الثقيلة (Myhc) α أو شظاياه الببتيد سائد مناعيا أو عن طريق إصابة مع مسببات الأمراض مثل فيروس كوكساكي B3 4-9. ويشمل هذا دراسة Myhc-α التهاب عضلة القلب الناجم عن 334-352 في الفئران A / J. على الرغم من عمليات التسلل تظهر عضلة القلب، والتهاب عضلة القلب المتضررة من الحيوانات تبدو طبيعية سريريا؛ ويستند التشخيص على التقييم النسيجي للقلوب لالتهاب 7 لالثانية ضربات القلب 10.

المجهر بالرنين المغناطيسي (MRM) هي طريقة تستخدم عادة للحصول على القلب والأوعية الدموية التصوير بطائرات عالية الدقة ثلاثية الأبعاد، مما يتيح تقييم التفاصيل الفنية إلى مستوى الأوعية الدموية الدقيقة (تصل إلى 10 ميكرون قطر)، ولكن هذا المستوى من حل السلطة هو لا يمكن تحقيقه مع التصوير بالرنين المغناطيسي الروتينية (MRI) إجراء المسح الضوئي، والتي يتم الحصول عليها القرار عادة ما يصل إلى 1 مم 11-14. يقدم MRM ميزة لأنها تسمح اقتناء صور عالية الدقة وأيضا لاشتقاق معايير الأداء في نقاط زمنية مبكرة من عملية المرض 14. سريريا، وقد تم تطبيقها على نطاق واسع MRM التصوير لدراسة المعلمات الوظيفية للقلب المريضة، الرئة أو الدماغ 15-17. في هذه الدراسة، يظهر استخدام تقنية MRM كأداة غير الغازية للتأكد من تشوهات قلبية في الفئران A / J تتأثر مع التهاب عضلة القلب المناعة الذاتية. على وجه التحديد، ريسمح التصوير انه MRM الكمي من المعلمات وظيفية مثل البطين (LV) حجم نهاية الانبساط والكسر القذفي (EF) غادر بدرجة معقولة من الدقة 18. تعاريف المعلمات منها هي: نهاية LV حجم الانبساطي، وحجم الدم في البطين الأيسر في نهاية دورة الانبساطي، وطرد جزء، حجم المخ / حجم نهاية الانبساط. يتم تنفيذ تحليل البيانات باستخدام برنامج القطاع متاحة بحرية وضعت لمعالجة الصور DICOM المتوافقة القلب والأوعية الدموية التي حصل عليها بالرنين المغناطيسي والماسحات الضوئية 19. وكشفت البيانات زيادة في سماكة الجدار LV في الحيوانات التهاب عضل القلب، المقابلة إلى انخفاض في حجم نهاية الانبساط LV، حجم المخ والكسر القذفي، بالمقارنة مع هؤلاء المعلمات وظيفية في الفئران السليمة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

بيان الأخلاق:

وأجريت كافة الإجراءات الحيوانية وفقا للمبادئ التوجيهية لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية والتي وافقت عليها جامعة نبراسكا لنكولن، لينكولن، NE.

1. تحريض التجريبية المناعة الذاتية التهاب عضلة القلب

  1. إعداد الحل الببتيد عن طريق إذابة Myhc-α 334-352 في 1X الفوسفات مخزنة المالحة إلى تركيز النهائي من 2 mg/1.5 مل.
  2. إعداد السم السعال الديكي (PT) وذلك بإضافة 1 مل من برنامج تلفزيوني 1X العقيمة إلى قارورة تحتوي على 50 ميكروغرام من PT مجفف بالتجميد للحصول على تركيز الأسهم من 50 نانوغرام / ميكرولتر. يستغرق 20 ميكرولتر من الأسهم إلى 1.5 مل أنبوب العقيمة وإضافة 980 ميكرولتر من برنامج تلفزيوني 1X العقيمة للحصول على تركيز العمل من 1 نانوغرام / ميكرولتر.
  3. إعداد مساند فرويند الكامل (CFA) وذلك بإضافة 40 ملغ من المتفطرة السلية H37Rv (MTB) استخراج إلى 10 مل من CFA للحصول على التركيز النهائيمن 5 ملغ / مل.
  4. تحضير مستحلب الببتيد-CFA. ملاحظة: للحصول على EAM الاستقراء، كانت تدار مستحلب الببتيد-CFA في 150 ميكرولتر تحتوي على 100 ميكروغرام من Myhc-α 334-352 لكل حيوان. على سبيل المثال، لتحصين عشرة الفئران استخدام 1.5 مل من الببتيد-CFA مستحلب تحتوي على 1 ملغ من Myhc-α 334-352.
    1. لإعداد 1.5 مل من مستحلب، قسامة 750 ميكرولتر من Myhc-α 334-352 حل الببتيد في أنبوب واحد 1.5 لتر، وتستكمل مع MTB CFA في أنبوب 1.5 مل آخر. باستخدام 3 مل بالتركيبة لوك حقنة، ورسم الحل الببتيد الأول، يليه مستخلص CFA / MTB.
    2. نعلق المحقنة إلى محبس 3 في اتجاه وتوصيل منفذ أخرى من محبس إلى 3 مل حقنة فارغة. ضبط المباح من محبس بحيث يتدفق خليط الببتيد-CFA من حقنة واحدة إلى أخرى مع مقاومة جيدة إلى حد معقول.
    3. مزيج بالضغط على محتويات من حقنة واحدة إلى أخرى مرارا وتكرارا لل~ 1 دقيقة ثم وضع التجمع بأكمله على الجليد ل~ 3 دقائق. كرر هذهالإجراء الحد الأدنى من 10X.
    4. تحديد اتساق المستحلب بوضع بعناية قطرات صغيرة على المياه لا تزال في كوب 100 مل الزجاج. وليس من المتوقع لتفريق في الماء الحبرية. إذا كان كذلك، الاستمرار الخلط حتى يتم تحقيق الاتساق المطلوب.
    5. نقل محتويات مستحلب من 3 مل المحاقن في 1 مل المحاقن-بالتركيبة لوك عن طريق استبدال واحد من اثنين من الحقن 3 مل تعلق على محبس مع حقنة 1 مل، ونعلق إبرة 27 ½ G إلى حقنة 1 مل.
  5. ضخ 150 ميكرولتر من مستحلب الببتيد-CFA في جرعات الانقسام تحت الجلد في المنطقتين الإربي من الإناث البالغ ستة إلى ثمانية أسابيع الفئران A / J (~ 75 ميكرولتر لكل منهما).
  6. إدارة 100 ميكرولتر من تعليق PT (100 نانوغرام) الغشاء البريتونى إلى كل حيوان في يوم ويوم 2 0 postimmunization.
  7. كرر الإجراء التحصين في يوم 7 بالإدارة 150 ميكرولتر من الببتيد-CFA مستحلب في جرعات الانقسام تحت الجلد في جانبي رانه القص (~ 75 ميكرولتر لكل منهما). إعداد هذا المستحلب جديدة على النحو الوارد أعلاه. ثم، في يوم 21، إخضاع الحيوانات لتصوير MRM، راجع الخطوة 3.

2. التعامل مع الحيوان

  1. وضع كل فأر في غرفة تحريض التخدير التي تحتوي على 2٪ isoflurane وخليط الهواء مع وسادة التدفئة وضعت للحفاظ على الدفء تحت، ونقل الحيوان إلى صاحب الحيوان المصممة خصيصا (الشكل 1).
  2. شل الحيوان في وضعية الانبطاح على صاحب الحيوان بحيث يناسب خطم لها في مخروط الأنف للحفاظ على التخدير (الشكل 1). تأمين رأس الفأر مع بار دغة تعلق على الأسنان الأمامية من الفأرة.
  3. بدوره على سخان ضربة الهواء مع خرطوم منفذ لإدراجها في تجويف عمودي الماسح الضوئي للحفاظ على درجة حرارة جسم الحيوان أثناء التجربة.
  4. الحفاظ على التخدير عند 0.5 الى 2٪ isoflurane وبمعدل تدفق 2 مل / دقيقة خلال الدورة التصوير بأكمله. أكدالتخدير باستخدام طريقة قرصة أخمص قدميه، أي تحرك متوقع.
  5. انشاء جهاز استشعار الهوائية وسادة، والماوس الذيل / الكاحل نبض الألياف البصرية التأكسج الاستشعار، والتحقيق في درجة الحرارة المستقيم لمراقبة التنفس ومعدل ضربات القلب ودرجة حرارة الجسم، على التوالي (الشكل 1). ملاحظة: يتم تنفيذ تبوب القلب من خلال التأكسج نبض، والذي يسمح للرصد موسع تشبع الأكسجين في الدم الشرياني. يجب إرفاق التأكسج استشعار نبض إلى الكاحل الأيسر، وينبغي تأمين القدم مع حلقة الخيط ومسجلة للحفاظ على الكاحل في الاستشعار. ويتحقق التصوير بواسطة MRM النابضة التنفس وإشارات القلب من دون استخدام أي عوامل التباين.

3. الحصول على صورة

  1. بعد إعداد الحيوان (الشكل 1)، ضع الماوس في وسط الماسح الضوئي MRM مع القلب المتمركزة في مركز مجال الرؤية (فوف)، حيث التجانس المجال المغناطيسي هو الحد الأقصى. ملاحظة: A-تتحمل واسعة(89 ملم) 9.4 T العمودي الجوف مغناطيس مجهزة التدرجات المحور الثلاثي من 100 G / سم و 4 سم الترددات الراديوية (RF) لفائف التصوير هو لاستخدامها للحصول على عالية الدقة ثلاثية الأبعاد (3D) الصور. ملاحظة: تأكد من الإمدادات غير المغناطيسية عند استخدام الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي.
  2. تشغيل واجهة التصوير وحدد "دراسة جديدة" من القائمة "خيارات الدراسة". اكتب "mtune" في شريط الأوامر وتشغيله لسحب ما يصل إلى "تصل قيمتها GUI". ثم حدد "ابدأ دقق تصل قيمتها" وانقر على زر "Autoscale". سوف تصل قيمتها GUI تغيير لإظهار RFsignal. استخدام المقابض لحن / مباراة النائية في نهاية لفائف لضبط لفائف الترددات اللاسلكية لتردد الرنين بروتون (400 ميغاهيرتز). على "ابدأ" التبويب اذهب إلى صفحة "Prescan" لتشغيل وتيرة وقوة المعايرة من خلال النقر على أزرار ذات الصلة. اضغط على زر XYZ (سريع) على 'شيم "من علامة التبويب" دراسة "التبويب لسحب ما يصل إلى الصفحة الملئ.الانتقال إلى صفحة الرقاقة، حدد كل من التكرارات، وضرب على زر الرقاقة لأداء الملئ السيارات.
  3. تحديد تسلسل الكشفية من "دراسة" علامة التبويب واجهة التصوير لتوطين قلب الفأر. على "اكتساب" علامة التبويب تغيير فوف إلى 35 مم 2 والحفاظ على الإعدادات الافتراضية للجهاز. انقر فوق ابدأ تشغيل التسلسل؛ ضبط موقف صاحب الحيوان إذا كان القلب ليس في مركز مجال الرؤية، إعادة موالفة لفائف الترددات اللاسلكية والحصول على الصور الكشفية مرة أخرى.
  4. انقر على "GEMS" الزر تسلسل على "دراسة" التبويب ثم أدخل المعلمات الاستحواذ على المقابلة "اكتساب" التبويب للحصول على طائرتين المتعامدة على طول المحور القصير ومحور طويل من القلب 20،21. ملاحظة: المعلمات اقتناء نموذجية لفحص التدرج صدى هي: شريحة سمك، 1 مم؛ الوقت التكرار (TR)، و 200 ميللي ثانية؛ صدى الوقت (TE)، 2.67 ميللي ثانية (الحد الأدنى)؛ زاوية الوجه، 25 °؛ inplane حجم المصفوفة، 128 × 128؛ فوف، 22 ملم عدد من عمليات الاستحواذ، 4؛ واكتساب الوقت التقريبي ل1 دقيقة و 30 ثانية.
  5. على "متقدم" التبويب حدد التسلسل "CINE" لجمع نبض بوابات التأكسج محور القصير سينمائية MR الصور من أجل قياس LV المعلمات التشريحية والوظيفية. ضبط الموقف وزاوية من شرائح التصوير بناء على رأي محور طويل من القلب عن طريق تحوم الماوس والسحب. أدخل المعلمات التصوير التالية على "اكتساب" التبويب للحصول على التدرج صدى تسلسل سينمائية: TR، 500 ميللي ثانية؛ TE، 5 ميللي ثانية؛ فوف، 22 مم مصفوفة الاستحواذ، 256 × 256؛ شريحة سمك، 1 مم؛ عدد من عمليات الاستحواذ، 8؛ عدد الإطارات، 6؛ واكتساب الوقت من 17 دقيقة ~. انقر فوق بدء لبدء عملية الاستحواذ.
  6. تحويل الصور إلى تنسيق DICOM المكتسبة باستخدام "I / O" علامة تبويب برامج التصوير ونقل الملفات المقابلة لمركز البيانات للمعالجة.
  7. في نهاية الإجراء والتصوير، وجميعآه الفئران للتعافي من التخدير داخل فلتر أعلى الأقفاص. لا تترك الفئران غير المراقب حتى يستعيد وعيه كافية للحفاظ على الاستلقاء القصية والاحتفاظ بها لمزيد من الدراسات حسب الحاجة.

4. تحليل البيانات من القلب الرنين المغناطيسي التصوير المجهري

  1. استخدام البرمجيات لتحليل القطاع المعلمات التشريحية والوظيفية للLV 19. عن طريق تحميل DICOM شكل صور سينمائية في البرنامج باستخدام "ملف الصورة المفتوحة (ق)" قائمة فرعية من القائمة "ملف". على واجهة المستخدم الرسومية اختر 'MRGE' كما تقنية التصوير، 'سينما' كنوع صورة و 'المحور القصير منتصف البطين' كما عرض صورة الطائرة.
  2. تحديد الأطر الزمنية لاستخدامها في نهاية انبساط وانقباض نهاية من خلال "تعيين الإطار الزمني الحالي لوضع حد للانبساط" و "تعيين الإطار الزمني الحالي للقضاء على انقباض" القوائم الفرعية من القائمة "تحرير" على التوالي.
  3. أولا انقر فوق "LV" زر الأمر ثم "ENDO" و "برنامج التحصين الموسع" أزرار الأوامر على لوحة الأيمن السفلي لرسم البطانة البطين الأيسر والنخاب يدويا على التوالي. إزالة العضلات الحليمية عن طريق ضرب زر أمر المقابلة من أجل زيادة دقة الحسابات.
  4. قراءة المعلمات كميا LV مثل حجم الانبساطي، وحجم الانقباضي، وحجم السكتة الدماغية، وجزء طرد على لوحة العلوية اليمنى. انقر على "متفرقات" زر الأمر ثم "القياس الفرجار" زر الأمر لقياس المعلمات LV مثل سمك الجدار، والبطين قطرها 22.
  5. انقر فوق "حفظ كل صورة الأكوام والإنقسام" القائمة الفرعية من القائمة "ملف" لحفظ الصور، بما في ذلك الانقسامات، في '. حصيرة' تنسيق لاعادة معالجة الصور حسب الحاجة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

في هذا التقرير، يظهر فائدة تقنية MRM كطريقة غير الغازية لتحديد التغيرات الهيكلية والوظيفية في قلوب الحيوانات المصابة مع وزير الشؤون الخارجية. وكان المستحث التهاب عضلة القلب لدى الفئران A / J بتحصين الحيوانات مع Myhc-α 334-352 في 7 CFA، وتعرض الحيوانات للتجارب MRM في يوم 21 آخر التحصين. تم إجراء التصوير MRM على الحيوانات الحية تحت التخدير isoflurane وعلى 9.4 T (400 ميغاهيرتز لالبروتونات) باستخدام 89 مم العمودي الجوف مغناطيس مجهزة التدرجات المحور الثلاثي (أقصى قدر من القوة 100 G / سم). تم الحصول عليها صورة الكشفية لتحديد موقع وموقف القلب الماوس في وسط فوف، تليها الصور المحوري للحصول على المحور الطويل للرؤية 4 الغرفة. يظهر الزاوية التي تم تصويرها قلب للرأي 2 غرفة في الشكل 2A. تم الحصول على الصور القلب باستخدام 4 سم العصر الألفي السعيد RF التحقيق التصوير مع تسلسل نبض سينمائية مقرها التدرج الصدى. الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف وظيفة القلبكانت ثم تحليلها باستخدام برامج القطاع:؛: urements (LV حجم نهاية الانبساط والكسر القذفي التصوير الناتج LV سمك الجدار). ويتضح عيوب هيكلية في قلوب الفئران تتأثر زير الشئون الخارجية عن طريق زيادة في سماكة LV بنحو 1.5 أضعاف (ع = 0.018) (الشكل 2B والجدول 1)، مع ما يقابلها انخفاض في LV-نهاية الانبساطي حجم [18.0 ± 4.2 ميكرولتر مقابل . 37.5 ± 3.5 ميكرولتر، الشكل 2C (ط)؛ ع = 0.002] وطرد جزء [49.4 ± 2.3٪ مقابل 71.5 ± 6.0٪، ص = 0.00066؛ الشكل 2C (ب)] بالمقارنة مع الفئران السليمة. والتقييم النسيجي للقلوب من التهاب عضل القلب، ولكن ليس صحيا، أظهرت الفئران كما هو متوقع تتسرب اللمفاويات متعددة البؤر، كما أننا أثبتنا سابقا الشكل 2D). وتشير البيانات إلى أن التغيرات المورفولوجية والوظيفية في قلوب ملتهبة يمكن أن يكون غير جراحية مراقبتها من قبل MRM ط ن الحيوانات الحية.

الشكل 1
الشكل 1. إعداد الحيوان وتحديد المواقع تحقيقات لاقتناء الصور MRM من القلب الماوس. إلى الحصول على صور من القلب، ويتم وضع الماوس تخدير في صاحب الحيوان المصممة خصيصا للتصوير MRM ومتصلا سخان ضربة جوية للحفاظ على درجة حرارة الجسم. تحت التخدير مستمرة، ويجمد الحيوان في وضعية الانبطاح. يتم تعيين وسادة هوائية، والألياف البصرية وأجهزة الاستشعار التأكسج واستشعار درجة الحرارة لمراقبة التنفس والنبض ودرجة حرارة الجسم، على التوالي، حتى اقتناء MRM من الصور القلب كاملة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الصفحة = "دائما"> الرقم 2
الشكل 2. التصوير MRM من الفئران تتأثر مع التهاب عضلة القلب المناعة الذاتية يكشف تشوهات قلبية. كان المستحث التهاب عضلة القلب لدى الفئران A / J بتحصين الحيوانات مع Myhc-α 334-352 في CFA. وتعرض الحيوانات إلى التصوير MRM في يوم 21 postimmunization لتقييم تشوهات قلبية. (A) موقف MRM تشريح. يظهر الزاوية التي كان شرائح القلب لاقتناء الصورة. (B) التصوير MRM. تم القبض على شرائح المحور قصيرة من القلب باستخدام أساس تسلسل صدى نبض سينمائية في ثمانية أطر زمنية مع TR 500 ميللي ثانية (TE، 5 ميللي ثانية، زاوية الوجه، 20 °، وعدد من عمليات الاستحواذ، 4؛ اقتناء المصفوفة، 256 × 256) وقد تم قياس: [LV سمك الجدار السهام] (C) الناتج القلبي الناتج القلبي يعتمد على (ط) LV حجم نهاية الانبساط و(ب) جزء طرد في الفئران صحية والتهاب عضل القلب ش.الغناء الكمي تحليل الصور الطبية مع برامج القطاع. يتم عرض القيم SEM متوسط ​​لمجموعة من الفئران (ن = 2-5 في المجموعة). (D) علم الأنسجة. تم تقييم قلوب من مجموعات العلاج أعلاه لالتهاب كتبها الهيماتوكسيلين ويوزين تلطيخ. الدوائر: عمليات التسلل الليمفاوي متعددة البؤر الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

جماعة من الحيوان صحية (ن = 3) وزير الشؤون الخارجية (ن = 5)
الماوس 1 1.03 1.48
2 الماوس 1.3 1.59
الماوس 3 0.94 1.44
الماوس 4 2.11
الماوس 5 1.92
يعني ± SEM 1.71 ± 0.1

الجدول 1. مقارنة بين البطين الأيسر (LV) سمك الجدار بين التهاب عضلة القلب المناعة الذاتية صحية والتجريبية (EAM) الفئران. ثلاثة صحية وتعرض خمسة الفئران التي يسببها زير الشئون الخارجية لالمجهري بالرنين المغناطيسي (MRM) التصوير يوم 21 postimmunization. بعد الحصول على الصور بواسطة MRM القلب، وقد تم قياس سمك الجدار LV باستخدام برامج القطاع كما هو موضح في البروتوكول. القيم المعروضة في الجدول تمثل LV سمك الجدار في مم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

توضح هذه الدراسة إجراء MRM وفائدتها كأداة غير الغازية للتأكد من تشوهات قلبية في الفئران المتأثرة مع التهاب عضلة القلب المناعة الذاتية. منذ ميزات نسيجية من EAM تشبه التهاب عضلة القلب عدوى من البشر، يتم توظيف نماذج الماوس عادة لتحديد الآليات المناعية للإصابات عضلة القلب 23-25. ومع ذلك، فإن الحيوانات المصابة بمرض التهاب عضلة القلب تبدو طبيعية سريريا، ويتم التشخيص بناء على الأنسجة عند انتهاء التجارب 7. وعادة ما يتم التضحية الحيوانات في يوم 21 postimmunization. تقييم عملية المرض بهذه الطريقة في وقت واحد يشير استخدام حدود هذه النماذج، وخاصة في مجال البحوث الدوائية، حيث رصد تطور المرض في الاستجابة للعلاجات هو شرط حاسم.

للتأكد من تشوهات قلبية في الحيوانات الحية، واستخدام طرائق غير الغازية مثل MRM مفيد. تقنية MRM التي وصفت هنايوفر ميزة الحصول على الخصائص الهيكلية والوظيفية للقلوب دون الحاجة إلى استخدام عوامل التباين. ومع ذلك، هذا الأسلوب يتطلب اكتساب عالية الدقة 3D الصور التشريحية في حقول مغناطيسية قوية. ومع ذلك، مرة واحدة يتم الحصول على الصور، المعلمات وظيفية مثل LV أحجام نهاية الانبساط وكسور طرد يمكن تحليلها في وقت لاحق باستخدام البرمجيات المتاحة تجاريا، دون الحاجة إلى مزيد من تجميع جهاز MRM. كما هو مبين في الشكل 2، MRM فحص الحيوانات تحصين مع Myhc-α 334-352 كشفت LV سمك الجدار لتكون أكبر مما كانت عليه في الفئران صحية (الشكل 2B)، مع انخفاض مماثل في المخرجات الوظيفية (أحجام نهاية الانبساط LV وكسور طرد ؛ الشكل 2C). كما هو متوقع، وقلوب من تحصين، ولكن ليس بصحة جيدة، وكان الحيوانات تتسرب التهابات (الشكل 2D). وبالتالي، من نتائج هذه التقنية MRM والأنسجة كوroborate بعضها البعض.

ومع ذلك، للحصول على نتائج استنساخه بواسطة MRM، تحتاج إلى معالجة العوامل الثلاثة التالية. (أ) ينبغي أن توضع الحيوانات في الماسح الضوئي MRM بحيث يتم وضع القلوب في وسط المغناطيس لفضح لهم المجال المغناطيسي مع أقصى قدر من التجانس. (ب) قطعة أثرية الحركة هو مصدر قلق في التجارب على الحيوانات الحية. لتقليل عدم وضوح الصورة بسبب التنفس وحركات القلب، واستخدمت التأكسج النبض وقياس التنفس لبوابة MRM الحيازة وهذا هو، للحصول على إشارات الصورة منفصلة في نقاط زمنية محددة داخل الجهاز التنفسي والقلب دورات التي تتطلب استخدام نظام رصد الحيوان . (ج) اكتساب عالية الدقة 3D الصور القلب هو شرط حاسم لتمكين تحليل مفصل للتشوهات قلبية. للحصول على صور في جميع الأبعاد الثلاثة، وزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء، فمن المهم لتصميم لفائف التصوير أكثر حساسية محددة لMRM التي تسمح دقيقة وكومأمراض لغة التكلم التقاط الصور في حقول مغناطيسية قوية في اتجاه محور القصير داخل الماسحات الضوئية الحيوان.

في الختام، وتطوير تقنية MRM لتقييم تشوهات قلبية في الحيوانات الحية هو التحدي. هذا ينطبق بشكل خاص على الفئران، وذلك بسبب أحجامها أصغر قلب (~ 1/2، 000 كتلة من قلب الإنسان) وارتفاع معدل ضربات القلب (~ 600 نبضة في الدقيقة) مقارنة مع البشر 26. ومع ذلك، مرة واحدة وضعت والتحقق من صحتها، والتقنية MRM يمكن استخدامها لمقارنة التغيرات التشريحية والوظيفية للقلوب بين الحيوانات السليمة والمريضة. وبالتالي، يمكن للتقنية MRM بمثابة قيمة، أداة غير الغازية لتقييم التقدم طولية من أمراض القلب الالتهابية المرتبطة بكل من الطبيعة الحادة والمزمنة من عملية المرض، ورصد الردود على العلاجات في الحيوانات الحية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Myhc-a 334-352 (DSAFDVLSFTAEEKAGVYK) Neopeptide, Cambridge, MA Store at 4 °C
CFA Sigma Aldrich, St Louis, MO 5881 Store at 4 °C
MTB H37Rv extract Difco Laboratories, Detroit, MI 231141 Store at 4 °C
PT List Biologicals Laboratories, Campbell, CA 181 Store at 4 °C
1x PBS Corning, Manassas, VA 21-040-CV Store at 4 °C
Isoflurane Piramal Healthcare, Mumbai, India NDC66794-013-25
Female A/J mice Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME 646
Luer-lok sterile 1 ml syrringe BD, Franklin Lakes, NJ 309628
Luer-lok sterile 3 ml syrringe BD, Franklin Lakes, NJ 309657
Sterile needle, 18 G BD, Franklin Lakes, NJ 305195
Sterile needle, 27 1/2 G BD, Franklin Lakes, NJ 305109
3-way stopcock Smiths Medical ASD, Inc. Dublin, OH MX5311L
Kerlix gauze bandage rolls Covidien, Mansfield, MA 6720
Kimwipes Kimberly-Clark Professional, Roswell, GA 34155
Protouch Stockinette Medline Industries, Mundelein, IL 30-1001
Sterile surgical scissors and forceps INOX tool Corporation
Micro oven GE Healthcare, 
ThermiPAQ hot and cold therapy system  Theramics Corporation, Springfield, IL
Reptile heating lamp Energy Savers Unlimited, Inc. Carson, CA
3M Transpore tapes Target Corporation, MN
Up and Up Polymyxin B sulfate/Bacitracin/Neomycin sulfate antibiotic ointment Target Corporation, MN
North Safety DeciDamp-2PVC foam ear plugs North Safety Products, Smithfield, RI
Cotton tipped applicator, 6’’ wooden stem  Jorgensen Laboratories, Inc. Loveland, CO
Anesthesia induction chamber  Summit Anesthesia Solutions, Ann Harbor, MI
Summit Anesthesia Support system for regulating flow of anesthesia  Summit Anesthesia Solutions, Ann Harbor, MI
Specially designed animal holder Agilent Technologies, Santa Clara, CA
Bickford Omnicon F/Air anesthesia gas filter unit  A.M. Bickford, Inc. Wales Center, NY
Pulse-oximeter module, MR compatible small animal monitoring and gating system  Small Animal Instruments, Inc. Stony Brook, NY
Oxygen cylinder  Matheson-Tri Gas, North-Central Zone, Lincoln, NE
Gas regulator  Western Medica, West Lake, OH
Signal breaking module, MR compatible small animal monitoring and gating system Small Animal Instruments, Inc. Stony Brook, NY
9.4 T (400 MHz) 89 mm vertical core bore MR scanner Agilent Technologies, Santa Clara, CA
4 cm millipede micro-imaging RF coil Agilent Technologies, Santa Clara, CA
SAM PC monitor Small Animal Instruments, Inc. Stony Brook, NY
Quantitative Medical Image analysis software http://segment.heiberg.se;  Segment v1.8 R1430,  Medviso, Oresunds region, Sweden
Matlab software The Mathworks, Inc.  Natick, MA
Computer-Unix operating system

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Heidenreich, P. A., et al. Forecasting the future of cardiovascular disease in the United States: a policy statement from the American Heart Association. Circulation. 123, (8), 933-944 (2011).
  2. Fujinami, R. S., et al. Molecular mimicry, bystander activation, or viral persistence: infections and autoimmune disease. Clin Microbiol Rev. 19, (1), 80-94 (2006).
  3. Cihakova, D., Rose, N. R. Pathogenesis of myocarditis and dilated cardiomyopathy. Adv Immunol. 99, 95-114 (2008).
  4. Donermeyer, D. L., et al. Myocarditis-inducing epitope of myosin binds constitutively and stably to I-Ak on antigen-presenting cells in the heart. J Exp Med. 182, (5), 1291-1300 (1995).
  5. Gangaplara, A., et al. Coxsackievirus B3 infection leads to the generation of cardiac myosin heavy chain-alpha-reactive CD4 T cells in A/J mice. Clin Immunol. 144, (3), 237-249 (2012).
  6. Huber, S. A., Lodge, P. A. Coxsackievirus B-3 myocarditis in Balb/c mice. Evidence for autoimmunity to myocyte antigens. Am J Pathol. 116, (1), 21-29 (1984).
  7. Massilamany, C., et al. Identification of novel mimicry epitopes for cardiac myosin heavy chain-alpha that induce autoimmune myocarditis in A/J mice. Cell Immunol. 271, 438-449 (2011).
  8. Pummerer, C. L., et al. Identification of cardiac myosin peptides capable of inducing autoimmune myocarditis in BALB/c mice. J Clin Invest. 97, (9), 2057-2062 (1996).
  9. Rose, N. R., Hill, S. L. The pathogenesis of postinfectious myocarditis. Clin Immunol Immunopathol. 80, (1996).
  10. Saraste, A., et al. Coronary flow reserve and heart failure in experimental coxsackievirus myocarditis. A transthoracic Doppler echocardiography study. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291, (2006).
  11. Altes, T. A., et al. Hyperpolarized 3He MR lung ventilation imaging in asthmatics: preliminary findings. J Magn Reson Imaging. 13, (3), 378-384 (2001).
  12. Driehuys, B., et al. Small animal imaging with magnetic resonance microscopy. ILAR J. 49, (1), 35-53 (2008).
  13. Smith, B. R. Magnetic resonance microscopy with cardiovascular applications. Trends Cardiovasc Med. 6, (8), 247-254 (1996).
  14. Potter, K. Magnetic resonance microscopy approaches to molecular imaging: sensitivity vs specificity. J Cell Biochem Suppl. 39, 147-153 (2002).
  15. Benveniste, H., Blackband, S. MR microscopy and high resolution small animal MRI: applications in neuroscience research. Prog Neurobiol. 67, 393-420 (2002).
  16. Epstein, F. H., et al. MR tagging early after myocardial infarction in mice demonstrates contractile dysfunction in adjacent and remote regions. Magn Reson Med. 48, (2), 399-403 (2002).
  17. Gewalt, S. L., et al. MR microscopy of the rat lung using projection reconstruction. Magn Reson Med. 29, (1), 99-106 (1993).
  18. Kern, M. J. The cardiac catheterization handbook., Edn 5th. (2011).
  19. Heiberg, E., et al. Design and validation of Segment--freely available software for cardiovascular image analysis. BMC Med Imaging. 10, (2010).
  20. Cranney, G. B., et al. Left ventricular volume measurement using cardiac axis nuclear magnetic resonance imaging. Validation by calibrated ventricular angiography. Circulation. 82, (1), 154-163 (1990).
  21. Hiba, B., et al. Cardiac and respiratory double self-gated cine MRI in the mouse at 7 T. Magn Reson Med. 55, (3), 506-513 (2006).
  22. Bryant, D., et al. Cardiac failure in transgenic mice with myocardial expression of tumor necrosis factor-alpha. Circulation. 97, (14), 1375-1381 (1998).
  23. Neu, N., et al. Cardiac myosin-induced myocarditis as a model of postinfectious autoimmunity. Eur Heart J. 12 Suppl D, 117-120 (1991).
  24. Neumann, D. A., et al. Induction of multiple heart autoantibodies in mice with coxsackievirus B3- and cardiac myosin-induced autoimmune myocarditis. J Immunol. 152, (1), 343-350 (1994).
  25. Rose, N. R., et al. Postinfectious autoimmunity: two distinct phases of coxsackievirus B3-induced myocarditis. Ann N Y Acad Sci. 475, 146-156 (1986).
  26. Farmer, J. B., Levy, G. P. A simple method for recording the electrocardiogram and heart rate from conscious animals. Br J Pharmacol Chemother. 32, (1), 193-200 (1968).
تقييم موسع من القلب شذوذ في التجريبية المناعة الذاتية التهاب عضلة القلب بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي المجهر في ماوس
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Massilamany, C., Khalilzad-Sharghi, V., Gangaplara, A., Steffen, D., Othman, S. F., Reddy, J. Noninvasive Assessment of Cardiac Abnormalities in Experimental Autoimmune Myocarditis by Magnetic Resonance Microscopy Imaging in the Mouse. J. Vis. Exp. (88), e51654, doi:10.3791/51654 (2014).More

Massilamany, C., Khalilzad-Sharghi, V., Gangaplara, A., Steffen, D., Othman, S. F., Reddy, J. Noninvasive Assessment of Cardiac Abnormalities in Experimental Autoimmune Myocarditis by Magnetic Resonance Microscopy Imaging in the Mouse. J. Vis. Exp. (88), e51654, doi:10.3791/51654 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter