Introduction
مرض الكلى المتعدد الكيسات (PKD) يتضمن مجموعة من الاضطرابات أحادية المنشأ تتميز تطوير الكيسات الكلوية. فيما بينها هي من جسمي قاهر مرض الكلى المتعدد الكيسات (ADPKD) وراثي متنحي تكيس أمراض الكلى (ARPKD)، والتي تمثل الأنواع الأكثر شيوعا 1،2. ADPKD، الشكل الأكثر شيوعا من أمراض الكلى الكيسي وراثية، ونشأت عن طفرات في PKD1 أو PKD2 الجينات. ويتميز هذا في وقت متأخر من البداية، متعددة الكيسات الكلوية الثنائية، يرافقه متغير الخراجات خارج الكلى، فضلا عن تشوهات الهيكل العظمي القلب والأوعية الدموية والعضلات. ARPKD، الأكثر شيوعا التي تؤثر على الأطفال حديثي الولادة والأطفال الصغار، والتي تسببها طفرات في PKHD1 ويتميز الكلى مولد للصدى تضخم وتليف كبدي خلقي 3.
الأهم من ذلك، يتميز ADPKD من قبل التجانس، سواء في الجين (الجيني) وطفرة (أليلية) المستويات، مما يؤدي إلى ص كبيرتقلب henotypic. ترتبط طفرات في الجين PKD1 مع العرض شديد السريري (العديد من الخراجات، والتشخيص المبكر وارتفاع ضغط الدم، وبيلة دموية)، فضلا عن التقدم السريع لإنهاء مرحلة المرض الكلوي (قبل 20 سنة من المرضى الذين يعانون من الطفرات PKD2) 4. مرض شديد تكيس الكبد (الملعوبة) وتشوهات الأوعية الدموية يمكن أن تترافق مع طفرات في كل من PKD1 وPKD2 5. غالبية المضاعفات الكلوية من ADPKD تنشأ أساسا نتيجة للتوسع الكيس جنبا إلى جنب مع التهاب وتليف المرتبطة بها. تبدأ تطوير الكيس داخل الرحم وتستمر خلال فترة حياة المريض. الكلى عادة الحفاظ على شكل كلوي الشكل على الرغم من أنهم يمكن أن تصل إلى أكثر من 20 أضعاف حجم الكلى العادي. معظم المرضى الحالي توزيع الثنائي من الكيسات الكلوية، ولكن في بعض الحالات غير عادية، والكيس قد تتطور في نمط أحادي الجانب أو غير المتماثلة.
يشكل تحديا كبيراشركة جنرال الكتريك لالكلى عقب المرضى الذين يعانون من ADPKD أو تنفيذ العلاجات هو التاريخ الطبيعي للمرض. خلال معظم مجراه، تبقى وظيفة الكلى طبيعية وبحلول الوقت الذي تبدأ وظيفة الكلى في الانخفاض، فإن معظم الكلى قد حلت محلها الخراجات. عندما يتم تنفيذ العلاجات في مراحل لاحقة، فإنه من غير المحتمل أن تكون ناجحة منذ المريض قد بالفعل قد وصلت إلى نقطة اللاعودة في مرض الكلى المزمن. في المقابل، عندما بدأ العلاج في المراحل المبكرة، فإنه من الصعب تحديد استجابة تستند فقط على معدل الترشيح الكبيبي. ونتيجة لذلك، فإن فكرة حجم الكلى كعلامة من تطور المرض اكتسبت اهتمام.
وقد أظهرت التجمع من أجل إشعاعي الدراسات التصوير من مرض الكلى المتعدد الكيسات الدراسة (CRISP) أنه في المرضى الذين يعانون من ADPKD الزيادة في الكلى والكيس كميات يرتبط بشكل مباشر مع الكلوي تدهور وظيفة، مع التشديد على أهمية إجمالى حجم التداول الكلى (TKV) كماعلامة urrogate لتطور المرض 6،7. ونتيجة لذلك، يتم استخدام TKV حاليا منصب نقطة النهاية الأولية أو الثانوية في تجارب سريرية متعددة لADPKD 2،8،9.
ألقت نماذج الفئران متعددة بما في ذلك الطفرات العفوية وراثيا الضوء على التسبب في PKD 10،11. أصبحت PKD1 أو Pkd2 نماذج (الطفرات في أي PKD1 أو Pkd2) الأكثر شعبية، لأنها الأمراض التي تصيب البشر تقليد تماما. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام نماذج القوارض مع الطفرات في جينات أخرى من PKD1 أو Pkd2 الجينات باعتباره منصة تجريبية لتوضيح مسارات الإشارات المتعلقة بهذا المرض. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام العديد من هذه النماذج لاختبار العلاجات المحتملة. ومع ذلك، فإن العامل المحدد في العديد من الدراسات القوارض لPKD هو في كثير من الأحيان عدم وجود طرق غير الغازية فعالة لتحليل بالتتابع التغيرات التشريحية والوظيفية في الكلى.
ص المغناطيسيالتصوير esonance (MRI) هو الأسلوب الحالية التصوير معيار الذهب لمتابعة المرضى ADPKD، وتوفير ممتازة النقيض من الأنسجة الرخوة والتفاصيل التشريحية، والسماح للقياسات TKV. على الرغم من أن التصوير بالرنين المغناطيسي هي راسخة للتصوير التشريحية في الحيوانات والبشر أكبر، القوارض الصغيرة التصوير في الجسم الحي تنطوي على تحديات تقنية إضافية، حيث القدرة على الحصول على صور عالية الدقة قد يحد من فائدته. مع إدخال الحقل فائق (UHF) MRI (7-16،4 T) وتطوير التدرجات أقوى، أصبح من الممكن الآن لتحقيق أعلى إشارة إلى نسبة الضوضاء والتحليل المكاني للصور MRI مع نوعية التشخيص مماثلة لتلك التي التي تم الحصول عليها في البشر. ونتيجة لذلك، أصبح استخدام UHF MRI للتصوير في الجسم الحي من نماذج القوارض الصغيرة لPKD أداة قوية للباحثين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
قبل البدء في أي إجراءات مع الحيوانات الحية، يجب أن تتم الموافقة على البروتوكولات التجريبية من قبل لجنة رعاية الحيوان واستخدام المؤسسية (IACUC).
1. تكوين الماسح الضوئي
- قبل البدء، تأكد من أن سخان هو في موقف OFF.
- حدد التدرج التصوير صغير و38 ملم لفائف RF وحامل التصوير المصغر.
- في تجويف المركزي للحامل تثبيت التجميع درجة حرارة متغيرة.
2. إعداد الحيوان
- للتجارب التصوير بالرنين المغناطيسي، وتحقيق التخدير الأمثل باستخدام الأيزوفلورين المتبخرة. لتحريض التخدير، ووضع الحيوان في غرفة الاستقراء واصطف مع الأنسجة الماصة. ضبط مقياس الجريان من المرذاذ الأيزوفلورين إلى 2،0-2،5 لتر / دقيقة، والأيزوفلورين إلى 3٪ في الأكسجين.
- إزالة أي علامة معدنية أو جسم معدني آخر في هذه المرحلة. تطبيق البيطري مرهم على عيون الحيوان لمنع جفاف بينما تحت التخدير.
- مرة واحدة الحيوانوصلت الطائرة من التخدير الجراحي (أي فقدان الانسحاب المنعكس إلى أخمص قدميه قرصة)، ووضع الحيوان على حامل مع أنفها إدراجه ضمن مخروط الأنف. ضبط تدفق الهواء التخدير في التحقيق إلى 2،0-2،5 مل / دقيقة وتركيز الأيزوفلورين إلى 1،5-2،0٪ في الأكسجين. وسيتم تسليم التخدير من خلال مخروط الأنف أثناء العملية. دوري ضبط تركيز الأيزوفلورين اعتمادا على عمر الحيوان والوزن للحفاظ على معدل التنفس من ~ 40 نبضة في الدقيقة.
- استخدام أصحاب الحيوانات لتأمين الحيوانات في مكان ومنع الحركة أثناء التجربة MRI. تختلف نوع من صاحب الحيوان اعتمادا على المنطقة الجسم التي يتم مسحها ضوئيا.
ملاحظة: يمكن جعل أصحاب مخصص من مختبر البلاستيك (البولي بروبلين، تفلون، البوليسترين، البولي) لاستيعاب تجربة محددة وتتناسب مع حجم الحيوان (من الماوس الجديد إلى 160 غ الفئران). - وضع ميزان حرارة المستقيم في الحيوان لمراقبة درجة حرارة الجسم الحيوان. خلال إكسبeriment، والحفاظ على الحيوانات في 35-37 درجة مئوية، وذلك باستخدام تيار من الهواء الدافئ. ضبط درجة حرارة الهواء (30-38 درجة مئوية) وتدفق (1،200-2،000 L / ساعة) على أساس درجة حرارة الجسم ردود فعل الحيوان.
- إرفاق بالون التنفسي استشعار الضغط على البطن الحيوان لمراقبة معدل التنفس.
- تأمين الحيوان في وسط لفائف RF ووضع بعناية لفائف RF مع الحيوان إلى التصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي.
3. MRI التجربة
- لحن، وتتناسب مع لفائف RF قبل بدء التجارب للحد من قوة RF المستخدمة وتعظيم نسبة الإشارة إلى الضوضاء. لبدء مطابقة / ضبط:
- فتح أداة التحكم مطياف بالنقر على أيقونة أدوات.
- في أداة التحكم مطياف انقر اقتناء → تمايل. تفتح نافذة ACQ / ريكو عرض منحنى تمايل.
- بدلا من ذلك ضبط ضبط ومطابقة المكثفات (باستخدام ضبط ومطابقة قضبان) في خطوات صغيرة حتى السلطة RF تنعكستم تصغير. الهدف هو أن نرى منحنى مع حد أدنى على المحور الرأسي المتمركزة صفر على المحور الأفقي.
- عندما تم تحقيقه معايرة من لفائف بنجاح، اضغط على زر الإيقاف في إطار ACQ / ريكو.
- الحصول على صور الكشفية في طائرات المتعامدة الثلاثة لخلق صور المحوري، الاكليلية والسهمي. استخدام تسلسل الصور السريعة مثل بوابة البينية السريعة انخفاض زاوية اطلاق النار (IG-FLASH) للحصول على الصور الكشفية 12. استخدام الصور الكشفية لضبط هندسة المناسبة للتصوير الفعلي.
- تبعا لأهداف بحثية محددة، حدد السليم تسلسل الصور والمعلمات وبدء المسح الضوئي مع ضوء حركة المرور. وهذا معايرة قناة RF، شيم المغناطيس، تعيين تردد الناقل على صدى للمياه وضبط كسب المتلقي، كل تلقائيا.
- للدراسات التشريحية والصور T2 المرجحة، والحصول على شريحة متعددة في 2D أو 3D واسطة. لاختصار الوقت تجربة لقرار المكاني معين، والحفاظ على الميدان-of الرؤية (فوف) صغيرة ممكن ولكن كبيرة بما يكفي لتجنب القطع الأثرية التفاف حول (2،56 حتي 3،2 سم).
- تستمر دائرة تسلسل اختيار أقصر قليلا من دورة تنفس الحيوان عن طريق الانتقاء السليم لوقت التكرار (TR) و / أو عدد شرائح. وهذا يضمن أن البيانات يتم جمعها خلال فترة هدوء الحيوانات.
- على سبيل المثال، للصور في البطن، والحفاظ على معدل التنفس الحيوان في ~ 30 نبضة في الدقيقة. هذا هو حوالي 2000 ميللي ثانية في التنفس. استخدام توربو سرعة اقتناء مع تعزيز الاسترخاء (نادر) تسلسل واكتساب 11-19 شرائح الاكليلية، مع TR / TE 1500/9 ميللي ثانية، عامل نادر 8 و (مصفوفة 256 × 256، FOV 2.56 X 2.56 سم، وسمك شريحة 0.75 مم) .
ملاحظة: من خلال تعديل TR إلى 1500 ميللي ثانية، والحفاظ على معدل التنفس الحيوان ~ 30 نبضة في الدقيقة (2000 ميللي ثانية في التنفس)، ونحن تأكد من أن البيانات التي تم جمعها خلال فترة هدوء الحيوانات.
- على سبيل المثال، للصور في البطن، والحفاظ على معدل التنفس الحيوان في ~ 30 نبضة في الدقيقة. هذا هو حوالي 2000 ميللي ثانية في التنفس. استخدام توربو سرعة اقتناء مع تعزيز الاسترخاء (نادر) تسلسل واكتساب 11-19 شرائح الاكليلية، مع TR / TE 1500/9 ميللي ثانية، عامل نادر 8 و (مصفوفة 256 × 256، FOV 2.56 X 2.56 سم، وسمك شريحة 0.75 مم) .
- بعد أن تم الانتهاء من جميع الحصول على الصور، ضع الحيوان الممسوحة ضوئياعلى لوحة ساخنة ورصد حتى الإسعافية. بعد الشفاء، والعودة الحيوان إلى القفص ورصد ما لا يقل عن 1 ساعة قبل أن تعود إلى منشأة الحيوان.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
في هذه المخطوطة، ونحن نهدف لإظهار فائدة UHF MRI كأداة لفي الجسم الحي توصيف phenotypical أو مراقبة المخدرات في نماذج القوارض لPKD وأمراض الكلى الأخرى. وكانت جميع التجارب جزءا من البروتوكولات التجريبية التي وافق عليها IACUC.
في الجسم الحي phenotyping من نماذج القوارض الصغيرة لPKD باستخدام UHF MRI:
أجريت جميع الدراسات التصوير على الحيوانات الحية تحت التخدير الأيزوفلورين، مع بروكر AVANCEIII-700 (16.4 T) عمودي يحمل هما قناة متعدد النوى مطياف، ومجهزة صغيرة والملحقات التصوير الدقيقة في الجسم الحي في المختبر NMR الطيفي والمجهري.
البطن:
التغيير الهيكلي الرئيسي في PKD هو التنمية الكيس والنمو التي هي المسؤولة عن غالبية المضاعفات الكلوية. مظهر خارج الكلوي الأكثر شيوعا في ADPKD هو وجود الخراجات الكبدية وجويمكن العثور عليها في ما يصل إلى 90٪ من البالغين المصابين 13. باستخدام UHF MRI، فمن الممكن الحصول عالية الوضوح والصور البطن التشريحية القوارض PKD الصغيرة التي تسمح للتقييم في الجسم الحي من النمط الظاهري والكلى قياسات حجم الكيسي الشكل 1A - يظهر D 2D T2 صور تشريحية المرجح متعددة في البطن لنماذج القوارض المختلفة من PKD. تم الحصول على صور البطن باستخدام 38 ملم لفائف حجم RF. تم استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي حامل متوافق لوضع الحيوانات عموديا على طول الحقل المغناطيسي للأرض. تم استخدام جهاز استشعار البالون لمراقبة التنفس. تم تنفيذ النابضة التنفسي. ثم، تم الحصول عليها الاكليلية، السهمي، ومحوري والصور الكشفية من أجل تحديد الكلى ووصف هندسته. A توربو سرعة اقتناء مع تعزيز الاسترخاء (نادر) تسلسل، 11-19 شرائح الاكليلية مع TR / TE 1500/9 ميللي ثانية، عامل نادر 8 (مصفوفة 256 × 256، FOV 2.56 X 2.56 سم، وسمك شريحة 0.75 ملم) تم استخدامها ل جمع الصور التشريحية.
لا تزال مضاعفات القلب والأوعية الدموية مشكلة هامة في المرضى الذين يعانون من ADPKD، ويرتبط مع زيادة معدلات الاعتلال والوفيات 14،15. MRI التجريبية والسريرية يسمح تقييم دقيق وقابلة للتكرار من بنية القلب ووظيفته 16-18. MRI تمتلك القرار الزماني والمكاني عالية، مما يسمح التصور وتحليل صغير الحجم، ضرب سريع القوارض القلب الأمثل. لهذا السبب، فمن الممكن استخدام UHF MRI للحصول على الصور القلب لحساب نهاية الانبساط حجم (EDV)، وحجم نهاية الانقباضي (ESV)، فضلا عن كتلة عضلة القلب من CINES محور قصيرة متتابعة تغطي القلب كله في عدة نماذج القوارض من PKD. ويبين الشكل 2 صور الرنين المغناطيسي للعضلة القلب الماوس. يتم الحصول على الصور سينمائية القلب تستخدم داخل بوابة السرعة المنخفضة زاوية اطلاق النار (IG-FLASH) تسلسل 19 (11 شرائح محور قصيرة، TR / TE 3.5 / 1.45 ميللي ثانية، والتكرار 100، مصفوفة 256 × 256، FOV 2.56 X 2.56 سم، SLسمك الجليد 1 مم).
الدماغ:
وقد ارتبطت العديد من ciliopathies مع تشوهات الدماغ بين غيرها من العيوب. على مدى السنوات الماضية، فقد أصبح التصوير بالرنين المغناطيسي والذهب القياسية للتصوير غير الغازية من الدماغ. على عكس الدراسات النسيجية، MRI يوفر الكشف عن التغيرات التشريحية دون القطع الأثرية التي تتداخل مع إعداد الفحص العادي. نستخدم UHF التصوير بالرنين المغناطيسي لتقييم النمط الظاهري دماغ الفئران نماذج متعددة لPKD، أو الجينات معدل الأخرى ذات الصلة لهذا المرض. ويبين الشكل 3 الصور التشريحية للدماغ الفأر. تم الحصول على الصور باستخدام تسلسل نادر توربو، 11-13 شرائح المحورية و25-29 شرائح الاكليلية مع TR / TE 1500/9 ميللي ثانية، عامل نادر 8 (مصفوفة 256 × 256، FOV 2.56 X 2.56 سم، شريحة سمك 0.75 مم) .
في MRI الجسم الحي من أجنة الفئران داخل الرحم الأمومي:
إمكانية جمع المعلومات في الجسم الحي حول عدد جنين، viabilإيتي، مرحلة التطوير، فضلا عن تقييم الاختلافات المظهرية من الأجنة، له أهمية خاصة عند استكشاف تأثير تعطيل مسارات الإشارات المحددة في تركيبة مع PKD1 أو Pkd2 طفرات محددة. عن طريق أداء في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي من الإناث الحوامل، فمن الممكن للكشف عن الفتك الجنينية وتقييم للشذوذ المظهرية، وعندما تكون موجودة، وتحديد ما في مرحلة جنينية وقعت الشكل يظهر 4 مثال تلك المعلومات الجنينية تفصيلية يمكن الحصول عليها من الإناث الحوامل باستخدام في الجسم الحي UHF MRI. تم الحصول على صور البطن كما هو موضح سابقا للحيوانات غير الحوامل. الأيزوفلورين يمكن استخدامها بأمان في القوارض الحوامل ويتحقق التخدير كما هو الحال في الحيوانات غير الحوامل 20. بعد يوم الجنينية 13 (E13)، فمن الممكن لتحديد العديد من الخصائص التشريحية مثل براعم الأطراف، الدماغ المتوسط، الدماغ الانتهائي والقلب. من E14-15 في الكلوة التالية يمكن أشار، تظهر جي باعتبارها الهيكل بيضوي الشكل (1-1.5 ملم في الطول) مع النخاع وعنصر القشرية 21.
في تطور المرض الجسم الحي أو رصد معاملة نماذج القوارض الصغيرة لPKD باستخدام UHF MRI:
بالإضافة إلى توفير التفاصيل التشريحية ممتازة، UHF MRI يسمح للمقاييس TKV في نماذج القوارض لPKD. كما هو الحال في مرضى، TKV يمكن استخدامها لمراقبة تطور المرض أو تقييم التدخلات المخدرات قبل أن ينظر تغيير في وظيفة الكلى. وعلاوة على ذلك، فإن إمكانية التصوير القوارض حديثي الولادة يوفر مدخلا مهما للدراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الذي في الرحم تتم التدخلات ويبين الشكل 5 2D T2 صور تشريحية المرجح متعددة في البطن لدراسة الفئران PCK التي تستخدم TKV كما نقطة النهاية. تم الحصول على الصور البطن كما هو موضح سابقا.
res.jpg "العرض =" 467 "/>
الشكل 1: تشريحية الاكليلية صور الرنين المغناطيسي البطن لنماذج مختلفة من القوارض PKD (A) من العمر 19 شهرا PKD1 RC / RC الماوس تظهر استبدال كامل تقريبا من نسيج الكلى من قبل الخراجات (الأسهم)، ومحاكاة التغيرات النمطية في ADPKD، (B) 4 أشهر من العمر Pkd2 - / ws25 الماوس تظهر الكيسات الكلوية الثنائية (الأسهم) والمتبقي حمة الكلوي، والخراجات الكبدية (رؤساء السهم)، (C) 4 أشهر من العمر Pkhd1 LSL / LSL الماوس تظهر تليف الكبد وليس الخراجات الكلى، و (D) الفئران PCK 21 يوما من العمر تظهر متعددة الكيسات الكلوية الثنائية (الأسهم) في الغالب في المنطقة corticomedullary والنخاع الخارجي، ومعتدل القناة الصفراوية تمدد. تظهر الصور التفاصيل التشريحية جيد لتوصيف المظهري، مع الدقة في الطائرة من 100 ميكرون / بكسل وشريحة سمك 750 ميكرون. ملاحظةالفرق بين الكلى المتعدد الكيسات (A، B و D) مقارنة الكلى الظهور العادي (C). الحانات النطاق: 10 ملم الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: مورفولوجيا القلب وظيفة. (A) الصورة التشريحية للقلب الفأر من محور القصير، تسلسل IG-FLASH. (B) مخطط تفصيلي من الحدود الشغاف في نهاية انبساط (الأحمر) يسمح حساب حجم نهاية الانبساط (EDV) لكل شريحة. ويمكن أن يتم نفس الإجراء لحجم نهاية الانقباضي (ESV). بالإضافة إلى ذلك، حجم عضلة القلب (أحمر-أزرق) يمكن أن تحسب لكل شريحة من محور القصير، صور سينمائية 22. (C الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 3: التصوير التشريحي للدماغ الفأر مع UHF MRI (A) و (B) المحورية، (C) و (D) الصور الاكليلية من الدماغ في نموذج الفأر ADPKD، حصلت في 2D T2 تسلسل توربو نادر المرجح. الصورة الدقة في الطائرة من 100 ميكرون / بكسل وسمك شريحة 750 ميكرون يسمح لتحليل الإجمالي تشريح الدماغ. في (ب) و (D) تشير الأسهم البيضاء لCYS العنكبوتيةTS وجدت في منطقة البطين الرابع. الحانات النطاق: 10 ملم الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: في مجال التصوير الرحم من E14 أجنة الفئران T2 المرجحة الصور توربو نادر الحصول عليها في الطائرة الأمهات الاكليلية (A) و (B) طائرة محوري الأمهات ويظهر 4 أجنة مختلفة 1-4 وB الجنين 1 و 4 و جنين إضافية لا ينظر في A. إدراجات العليا والصور المكبرة من جنين 1، وعرض الجنين سهمي طائرة A، وضعه مع رئيس لافتا إلى أعلى اليمين، ظهرها إلى اليسار، والطائرة الاكليلية الجنين B. ويسمح صورة قرار في الطائرة من 100 ميكرون / بكسل التعرف على العديد من الميزات التشريحية مثل براعم الأطراف، الدماغ المتوسط، الدماغ الانتهائي والقلب والكبد. صورة الحانات على نطاق و: 10 ملم الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5: تشريحية الاكليلية صور الرنين المغناطيسي البطن في دراسة الفئران PCK (A - C) تمثل المجموعة الضابطة (المالحة المعالجة). تم الحصول على صور من نفس الحيوان في P3، P10 P21 و. (D - F) تمثل مجموعة العلاج (1-deamino-8-د-أرجينين فاسوبريسين المعالجة). تم الحصول على صور من نفس الحيوان في نفس الأعمار حيث السيطرة. الحانات النطاق: 10 مم.p_upload / 52757 / 52757fig5highres.jpg "الهدف =" _ فارغة "> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
وتظهر هذه المخطوطة جدوى استخدام UHF MRI كأداة لفي الجسم الحي توصيف phenotypical أو مراقبة المخدرات في نماذج القوارض لPKD.
وصفنا التجارب القيام به في 16.4 T مع تحمل واسعة سميت بال المقدمة III عالية الدقة NMR مطياف مجهزة مع الملحقات التصوير الصغيرة والأصغر. ويعزى مطياف من اقتناء وتجهيز البرامج TopSpin2.0PV التي تسيطر عليها Paravision 5.1 برامج التصوير. لأن حجم القوارض يختلف في الدراسات الطولية، وكنا الملحقات التصوير مصغرة مع 38 ملم لفائف RF وحامل التصوير المصغر. لمراقبة درجة حرارة الحيوان استخدمنا معيار عالية الدقة ضد ariable ر emperature ش أحمق (VTU BVT 3000 رقمي) تسترشد TopSpin 2.0. تيار الهواء يتغذى من الجزء السفلي من لجنة التحقيق يمر فوق المدفأة ثم من قبل الحرارية التي يتم وضع مباشرة أسفل القوارض تخدير. الحراريةيتحكم في مستوى الطاقة للتدفئة تتغير باستمرار أنه، للحفاظ على درجة حرارة الهواء في الإعداد المطلوب.
واحدة من المزايا الرئيسية لاستخدام UHF MRI لتوصيف المظهري من نماذج القوارض من PKD هو إمكانية للحصول على الصور في الجسم الحي، مما يسمح للدراسات طولية أجريت في نفس الحيوان. وتشمل مزايا الدراسات الطولية انخفضت تكاليف تربية وتقلب البيانات، فضلا عن تحليل تطور النمط الظاهري أو الانحدار في نماذج غير مكتملة مع الاستفادة penetrance.Another التصوير بالرنين المغناطيسي مقابل الأنسجة التقليدية هو أن صور الرنين المغناطيسي تمثل التشريح أكثر واقعية دون انكماش وتشويه الأصيل في المقاطع النسيجية. وعلاوة على ذلك، MRI يسمح لإعادة الإعمار 3D من الصور.
بالإضافة إلى توفير التفاصيل التشريحية ممتازة، MRI يسمح للمقاييس TKV في الجسم الحي. TKV يمكن استخدامها لمراقبة تطور المرض مع مرور الوقت، وبين الحمير المخدراتالمداخلات قبل حدوث تغير في وظائف الكلى. وعلاوة على ذلك، فإن إمكانية التصوير القوارض حديثي الولادة يوفر مدخلا مهما للدراسات التي تتم في الرحم التدخلات.
على الرغم من فوائده العظيمة، في الجسم الحي التصوير من نماذج القوارض لPKD لا يزال تحديا. هذا ينطبق بشكل خاص بالنسبة للفئران والجرذان حديثي الولادة هذا بسبب صغر حجمها وأعلى الجهاز التنفسي ومعدل ضربات القلب مقارنة مع البشر. استخدام UHF MRI والتدرجات أقوى يسمح لأعلى إشارة إلى الضوضاء نسب والصور أفضل حل مكانيا، ولكن التصوير بالرنين المغناطيسي هو شديد الحساسية للحركة، ويمكن أن الحركة الفنية تنخفض بشكل كبير دقة وضوح الصورة، والحد من يستفيد من هذه التقنية. هذا مهم بشكل خاص للتصوير البطن الذي هو من مصلحة كبرى في PKD. التنفس عقد بالاشعة، كما حصل في البشر، وليس ممكنا من دون إدخال أنبوب القصبة الهوائية (ET). إمكانية التحكم حيوان تخدير لالهوائية مع ET هو مفيد في حالة توقف القلب أو الجهاز التنفسي. ومع ذلك، التنبيب من القوارض يتطلب مهارات فنية عالية ويصعب الرئيسي. تسليم التخدير المستنشق مثل الأيزوفلورين من قبل وجها قناع سهل وهو الخيار المفضل لمعظم الإجراءات MRI 23. ومع ذلك، لا بد من النظر في إمكانية نقص الأكسجة / الاختناق إذا لم يتم وضع الحيوان بشكل صحيح في حين تحت التخدير، وليس هناك من السيطرة على مجرى الهواء في حال حدوث طارئ. وهكذا، ورصد دقيق لمعدل التنفس الحيوان وتسلسل استهداف الجهاز التنفسي أصبح مهما للغاية. بالإضافة إلى ذلك، تحقيق الأمثل التخدير والحيوان المواقع من الضروري للحصول على صور عالية الدقة على الماسح الضوئي. كما لجميع الدراسات على الحيوانات الحية، وخاصة عند استخدام المرض، والحيوانات حديثي الولادة أو سن، فمن الأهمية بمكان لمراقبة المعلمات حيوية الحيوان والحفاظ على الحالة الفسيولوجية مستقرة خلال هذا الإجراء، لضمان صحة الحيوان ونجاح على المدى الطويل.
على الرغم من التحديات التي تواجهها، أحرز تقدما كبيرا مع UHF MRI السماح للحصول على معلومات مفصلة المظهرية في نماذج القوارض الصغيرة من PKD وتصبح أداة قوية في الجسم الحي phenotyping ومراقبة الأدوية. وفي الصور الرحم الأجنة النامية تسمح لتوصيف المبكر لل النمط الظاهري يرتبط مع طفرة جينية ويمكن التعرف على حالات الأجنة غير قابلة للحياة. في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي أمر بالغ الأهمية لتحقيق المنفعة القصوى من نماذج القوارض من PKD (أو أي نظام نموذجي القوارض الأخرى) وينبغي النظر في أي تصميم تجريبي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AVANCEIII-700 (16.4 T) | Bruker | BH067206 | Wide-bore two channel multinuclear spectrometer equipped with mini and micro-imaging accessories for in vivo small rodent imaging |
| TopSpin2.0PV | Bruker | H9088TA2 | Spectrometer processing software |
| Paravision 5.1 | Bruker | T10314L5 | Imaging sofware |
| VTU BVT 3000 digital | Bruker | W1101095 | Temperature controller |
References
- Torres, V. E., Harris, P. C. Autosomal dominant polycystic kidney disease: the last 3 years. Kidney Int. 76, 149-168 (2009).
- Chapman, A. B., et al. Kidney volume and functional outcomes in autosomal dominant polycystic kidney disease. Clinical journal of the American Society of Nephrology : CJASN. 7, 479-486 (2012).
- Torres, V. E., Harris, P. C. Polycystic kidney disease: genes, proteins, animal models, disease mechanisms and therapeutic opportunities. J Intern Med. 261, 17-31 (2007).
- Hateboer, N., et al. Comparison of phenotypes of polycystic kidney disease types 1 and 2 European PKD1-PKD2 Study Group. Lancet. 353, 103-107 (1999).
- Rossetti, S., et al. Association of mutation position in polycystic kidney disease 1 (PKD1) gene and development of a vascular phenotype. Lancet. 361, 2196-2201 (2003).
- Chapman, A. B., et al. Renal structure in early autosomal-dominant polycystic kidney disease (ADPKD): The Consortium for Radiologic Imaging Studies of Polycystic Kidney Disease (CRISP) cohort. Kidney international. 64, 1035-1045 (2003).
- Grantham, J. J., et al. Volume progression in polycystic kidney disease. N Engl J Med. 354, 2122-2130 (2006).
- Schrier, R. W., et al. Blood Pressure in Early Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease. The New England journal of medicine. , (2014).
- Torres, V. E., et al. Angiotensin Blockade in Late Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease. The New England journal of medicine. , (2014).
- Wilson, P. D. Mouse models of polycystic kidney disease. Curr Top Dev Biol. 84, 311-350 (2008).
- Happe, H., Peters, D. J. Translational research in ADPKD: lessons from animal models. Nature reviews. Nephrology. , (2014).
- Frahm, J., Haase, A., Matthaei, D. Rapid NMR imaging of dynamic processes using the FLASH technique. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 3, 321-327 (1986).
- Bae, K. T., et al. Magnetic resonance imaging evaluation of hepatic cysts in early autosomal-dominant polycystic kidney disease: the Consortium for Radiologic Imaging Studies of Polycystic Kidney Disease cohort. Clin J Am Soc Nephrol. 1, 64-69 (2006).
- Hossack, K. F., Leddy, C. L., Johnson, A. M., Schrier, R. W., Gabow, P. A. Echocardiographic findings in autosomal dominant polycystic kidney disease. N Engl J Med. 319, 907-912 (1988).
- Lumiaho, A., et al. Mitral valve prolapse and mitral regurgitation are common in patients with polycystic kidney disease type 1. American journal of kidney diseases : the official journal of the National Kidney Foundation. 38, 1208-1216 (2001).
- Vallee, J. P., Ivancevic, M. K., Nguyen, D., Morel, D. R., Jaconi, M. Current status of cardiac MRI in small animals. Magma. 17, 149-156 (2004).
- Epstein, F. H. MR in mouse models of cardiac disease. NMR Biomed. 20, 238-255 (2007).
- Bloomgarden, D. C., et al. Global cardiac function using fast breath-hold MRI: validation of new acquisition and analysis techniques. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 37, 683-692 (1997).
- Larson, A. C., et al.
- Smith, J. C., Corbin, T. J., McCabe, J. G., Bolon, B. Isoflurane with morphine is a suitable anaesthetic regimen for embryo transfer in the production of transgenic rats. Laboratory animals. 38, 38-43 (2004).
- Ahrens, E. T., Srinivas, M., Capuano, S., Simhan, H. N., Schatten, G. P. Magnetic resonance imaging of embryonic and fetal development in model systems. Methods Mol Med. 124, 87-101 (2006).
- Zhou, R., Pickup, S., Glickson, J. D., Scott, C. H., Ferrari, V. A. Assessment of global and regional myocardial function in the mouse using cine and tagged MRI. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 760-764 (2003).
- Stimpfel, T. M., Gershey, E. L. Selecting anesthetic agents for human safety and animal recovery surgery. FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 5, 2099-2104 (1991).
