Polikistik böbrek hastalığı için kemirgen modellerinin fenotipik bilgilerini elde etmek ve müdahaleleri izlemek için non-invaziv bir yol olarak ultra yüksek alan MRG'nin kullanımı açıklanmaktadır. Geleneksel histolojik yaklaşımla karşılaştırıldığında, MRG görüntüleri in vivo olarak elde edilebilir ve bu da uzunlamasına takibe izin verir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Için Polikistik Böbrek Hastalığında Küçük Kemirgen modelleri Ultra yüksek Saha MRI Kullanımı
Bu makalede
Özet
Özet
Polikistik Böbrek Hastalığında (PKD) yapılan birkaç in vivo klinik öncesi çalışma, hastalıktan sorumlu genetik ve moleküler mekanizmaları tanımlamak ve incelemek için ortolog kemirgen modellerini kullanır ve hızlı ilaç taraması ve umut verici tedavilerin test edilmesi için çok uygundur. Bu çalışmalarda sınırlayıcı bir faktör, genellikle böbrekteki anatomik ve fonksiyonel değişiklikleri sıralı olarak analiz etmek için verimli non-invaziv yöntemlerin eksikliğidir. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), otozomal dominant polikistik böbrek hastalığı (ODPBH) hastalarını takip etmek için güncel altın standart görüntüleme tekniği olup, mükemmel yumuşak doku kontrastı ve anatomik detay sağlar ve Total Böbrek Hacmi (TKV) ölçümlerine izin verir. PKD'nin kemirgen modellerinde MRG'nin önemli bir avantajı, aynı hayvanı kullanan uzunlamasına çalışmalara izin veren ve dolayısıyla gereken toplam hayvan sayısını azaltan in vivo görüntüleme olasılığıdır. Bu yazıda, PKD için kemirgen modellerinin non-invaziv olarak in vivo görüntülerini elde etmek için Ultra-yüksek alan (UHF) MRG kullanımına odaklanacağız. Bu çalışmanın temel amacı, PKD için kemirgen modellerinde in vivo fenotipik karakterizasyon ve ilaç izleme için bir araç olarak MRG'nin kullanımını tanıtmaktır.
Giriş
Polikistik Böbrek Hastalığı (PKD), böbrek kist gelişimi ile karakterize tek gen hastalıkları grubunu içerir. Aralarında Otozomal dominant polikistik böbrek hastalığı (ADPKD) ve otozomal resesif polikistik böbrek hastalığı en yaygın türleri 1,2 temsil (ORPBH) bulunmaktadır. Polikistik böbrek, kalıtsal böbrek kistik hastalıkların en sık görülen formu, PKD1 veya PKD2 genlerindeki mutasyonlarla kaynaklanmaktadır. Geç başlangıçlı, birden iki taraflı böbrek kistleri, değişken ekstra renal kistler eşlik yanı sıra kardiyovasküler ve kas iskelet anomalileri ile karakterizedir. ORPBH, en sık etkileyen yenidoğan ve küçük çocuklar, PKHD1 mutasyonlar neden olur ve genişlemiş ekojenik böbrek ve konjenital hepatik fibrozis, 3 ile karakterizedir.
Önemli bir şekilde, polikistik böbrek hem büyük p sonuçlanan bir genin (gen) ve mutasyon (alelik) seviyesi, en heterojenlik ile karakterize edilirhenotypic değişkenliği. PKD1 genindeki mutasyonlar ağır klinik tablo (sayısız kistler, erken tanı, hipertansiyon ve hematüri) yanı sıra, (PKD2 mutasyonları olan hastalardan daha 20 yıl önce) böbrek hastalığı son dönem hızla ilerlemesi ile ilişkili 4. Ağır polikistik karaciğer hastalığı (PLD) ve vasküler anormallikler PKD1 ve PKD2 5, her iki mutasyon ile ilişkili olabilir. bu hastalığın renal komplikasyonlara çoğunluğu ilişkili enflamasyon ve fibroz ile birlikte kist genişleme bir sonucu olarak özellikle ortaya çıkmaktadır. Kist geliştirme intrauterin başlar ve hasta ömür boyu devam eder. Böbrekler genellikle 20'den fazla kez normal böbrek hacmi ulaşabilir bile onların reniform şeklini korumak. Böbrek kistlerinin hastalar mevcut ikili dağıtım çoğu, ancak bazı sıradışı durumlarda, kist tek taraflı veya asimetrik desen gelişebilir.
Önemli bir Challennefrologlar Otozomal dominant polikistik böbrek hastaları takip veya tedaviler uygulanması için ge hastalığın doğal seyri olduğunu. Onun en tabii sırasında böbrek fonksiyonları normale kalır ve böbrek fonksiyonu azalmaya başlar zaman, böbrekler çoğu kistler almıştır. Terapiler sonraki aşamalarda uygulandığında, hastanın zaten kronik böbrek hastalığında geri dönüşü olmayan bir noktaya ulaşmış olabilir çünkü başarılı olmak için daha az olasıdır. Tedavi, erken aşamalarında başlatılan Aksine, bu sadece glomerüler filtrasyon hızı dayanan bir tepki tespit etmek güçtür. Bunun bir sonucu olarak, hastalık ilerlemesinin bir göstergesi olarak, böbrek hacminin kavramı dikkat çekti.
Otozomal dominant polikistik böbrek hastalarında böbrek ve kist hacmindeki artış, doğrudan olarak toplam Böbrek Hacim (TKV) potansiyelini vurgulayan, böbrek fonksiyon bozukluğu ile ilişkili olduğunu Polikistik Böbrek Hastalığı (CRISP) Çalışmanın Radyolojik Görüntüleme Çalışmaları Konsorsiyumu göstermiştirhastalığın ilerlemesi 6,7 için urrogate işaretleyici. Sonuç olarak, şu anda TKV ADPKD 2,8,9 çoklu klinik çalışmalarda birincil ya da ikincil bir son nokta olarak kullanılır.
Birden fare modelleri de dahil olmak üzere spontan mutasyonlar ve genetik olarak PKD 10,11 patogenezinde ışık tutmuştur. PKD1 veya PKD2 modelleri (PKD1 veya PKD2 ya mutasyonlar), onlar mükemmel taklit insan hastalığı en popüler olanları haline gelmiştir. Buna ek olarak, PKD1 ya PKD2 genler dışında genlerdeki mutasyonlarla kemirgen modelleri hastalığı ile ilişkili sinyal yollarının aydınlatmak için deneysel bir platform olarak kullanılmıştır. Buna ek olarak, bu modellerin muhtelif tedaviler test etmek için kullanılmıştır. Ancak, PKD birçok kemirgen çalışmalarında bir sınırlayıcı faktör sırasıyla böbrek anatomik ve fonksiyonel değişiklikleri analiz etmek için etkili non-invaziv yöntemlerin eksikliği genellikle.
Manyetik resonance görüntüleme (MRG) mükemmel yumuşak doku kontrastı ve anatomik detay sağlayan ve TKV ölçümleri sağlayan ADPKD hastaları takip etmek Geçerli altın standart görüntüleme tekniğidir. MRG de in vivo olarak büyük hayvan ve insanlarda, görüntüleme küçük kemirgenler anatomik görüntüleme için kurulmuş olsa bile yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde etmek için yeteneği yararlılığını kısıtlayabilir ek teknik zorlukları, gerektirir. Ultra yüksek alan (UHF) MR (7-16,4 T) ve daha güçlü geçişlerini gelişimi tanıtımı ile, benzer gürültü oranları ve teşhis kalitesi ile MR görüntülerinin mekansal çözünürlükte sinyal yüksek ulaşmak artık mümkün insanlarda elde edilmiştir. Sonuç olarak, PKD küçük kemirgen modellerinde in vivo görüntüleme için UHF MRI kullanımı araştırmacılar için güçlü bir araç haline gelmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Canlı hayvan ile herhangi prosedürleri başlamadan önce, deney protokolleri kurumsal hayvan bakımı ve kullanımı komitesi (IACUC) tarafından onaylanmış olması gerekir.
1. Tarayıcı Yapılandırması
- Başlamadan önce, ısıtıcı KAPALI konumda olduğundan emin olun.
- Mini görüntüleme degrade ve 38 mm RF bobini mini görüntüleme tutucu seçin.
- Sahibinin merkez deliğinde değişken sıcaklık düzeneğini takın.
2. Hayvan hazırlanması
- MR deneyler için, buharlaşmış izofluran kullanarak optimum anestezi elde. Anestezinin indüksiyonu için, bir emici doku ile kaplı bir indüksiyon odasında hayvan. 2.0-2.5 L / dk ve oksijen% 3 izofluran izofluran buharlaştırıcı debi ölçer ayarlayın.
- Bu aşamada herhangi bir metal etiketi veya diğer metalik nesneyi kaldırın. Anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için hayvanın gözleri veteriner merhem sürün.
- Hayvan kezanestezi, cerrahi düzlemine ulaşmıştır (yani, ayak tutam çekilme refleks kaybı), bir burun konisi içine yerleştirilir onun burunlu bir tutucuya hayvan yerleştirin. 2.0-2.5 ml / dk soruşturmada anestezi hava akımını ve oksijen 1.5-2.0% izofluran konsantrasyonu ayarlayın. Anestezi işlemi sırasında burun konisi ile teslim edilecektir. Periyodik 40 bpm ~ bir solunum hızını korumak için hayvanın yaşına ve ağırlığına bağlı olarak izofluran konsantrasyonu ayarlayın.
- Yerine hayvan sabitlemek ve MRG deney sırasında hareket etmesini önlemek için hayvan sahiplerine kullanın. Vücut bölgesine bağlı olarak hayvan sahibinin tipi taranacak Vary.
Not: Laboratuvar plastik (polipropilen, Teflon, polistren, polikarbonat) den Özelleştirilmiş sahipleri belirli deney karşılamak ve (160 gr sıçan yenidoğan fareden) hayvan boyutuna uyacak şekilde yapılabilir. - Hayvanın vücut sıcaklığını izlemek için hayvanda rektal termometre yerleştirin. Exp sırasındaeriment, bir sıcak hava akımı kullanılarak, 35-37 ° C'de hayvan tutun. Hava sıcaklığı (30-38 ° C) ve hayvanın vücut ısısı yorumlarına dayanarak akışı (1,200-2,000 L / saat) ayarlayın.
- Solunum hızını izlemek için hayvanın karın bir balon solunum basınç sensörü takın.
- RF bobini merkezinde hayvan Güvenli ve dikkatli MRI tarayıcısı içine hayvan ile RF bobin yerleştirin.
3. MR Deney
- Ayarlama deneyleri RF gücü kullanılan en aza indirmek için ve sinyal-gürültü oranının en üst düzeye çıkarmak için başlamadan önce RF bobini maç ve. Eşleştirme / ayarlamayı başlatmak için:
- Araçlar simgesini tıklatarak spektrometre kontrol aracını açın.
- Spektrometre kontrol aracı olarak Acquisition → yalpalama tıklatın. Bir Edi / Reco penceresi yalpalama eğrisi görüntüleyen açılacaktır.
- Alternatif yansıyan RF gücü kadar küçük adımlarla ayarlama ve eşleştirme kapasitörler (çubuklar ayar kullanarak ve eşleştirme) ayarlamaken aza indirilir. amaç yatay eksende sıfır konumlandırılmış dikey eksende minimum bir eğri görmektir.
- Bobinin kalibrasyon başarıyla elde edildiğinde, Edi / Reco penceresindeki Durdur düğmesine basın.
- Eksenel koronal ve sagital görüntüler oluşturmak için üç ortogonal düzlemde izci görüntü elde. Izci görüntüler elde etmek için 12 gibi içi Kapısı Hızlı Düşük Açılı Çekim (IG-FLASH) gibi hızlı görüntü dizisi kullanın. Gerçek görüntüleme için uygun geometriyi ayarlamak için keşif görüntüleri kullanın.
- Özel araştırma amaçlarına bağlı olarak, uygun görüntü dizisi ve parametreleri seçin ve bir trafik ışığı ile tarama başlatın. Bu, tüm otomatik, RF kanalı kalibre su üzerinde rezonans mıknatıs, set taşıyıcı frekansı şim ve alıcı kazancı ayarlar.
- Anatomik çalışmalar ve T2 ağırlıklı görüntülerde, 2B çoklu dilim veya 3D modunda kazanır. Alan tutmak, belirli bir uzamsal çözünürlük için deney süresini kısaltmak için-Tabii-view (FOV) mümkün ama wrap-around eserler (2,56-3,2 cm) önlemek için yeterince büyük olduğu kadar küçük.
- Tekrarlama süresi (TR) ve / veya dilim sayısı uygun bir şekilde seçilmesi ile, hayvan respirasyon döngüsü biraz daha kısa seçilen sekansın döngüsü tutun. Bu veriler hayvanların sessiz dönemde tahsil edilmesini sağlar.
- Örneğin, karın görüntüler için, ~ 30 bpm hayvanın solunum hızı tutmak; Bu nefes başına yaklaşık 2,000 milisaniye olduğunu. TR, Dinlenme Geliştirme (NADİR) dizisi ile Turbo Hızlı Toplama kullanın ve 11-19 koronal dilim elde / TE 1500/9 msn, NADİR faktör 8 ve (matris 256 x 256, FOV 2.56 x 2.56 cm, dilim kalınlığı 0.75 mm) .
Not: 1500 msn TR ayarlayarak ve ~ 30 bpm (nefes başına 2,000 msn) hayvanın solunum hızı tutarak, biz veri hayvanların sessiz dönemde toplanan emin olun.
- Örneğin, karın görüntüler için, ~ 30 bpm hayvanın solunum hızı tutmak; Bu nefes başına yaklaşık 2,000 milisaniye olduğunu. TR, Dinlenme Geliştirme (NADİR) dizisi ile Turbo Hızlı Toplama kullanın ve 11-19 koronal dilim elde / TE 1500/9 msn, NADİR faktör 8 ve (matris 256 x 256, FOV 2.56 x 2.56 cm, dilim kalınlığı 0.75 mm) .
- Tüm görüntü elde etme tamamlandıktan sonra, taranan hayvan koyunve ısıtmalı pad üzerinde ayaktan kadar izler. İyileştikten sonra, kafesine hayvan dönün ve hayvan tesis dönmeden önce 1 saat en az izlenen.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Bu yazıda, PKD ve diğer böbrek hastalıkları için kemirgen modellerinde in vivo fenotipik karakterizasyonu veya ilaç takibi için bir araç olarak UHF MR yararlılığını göstermeyi hedeflemekteyiz. Deneyler Tüm IACUC tarafından onaylanmış deneysel protokollerin bir parçası idi.
PKD UHF MRI kullanarak küçük kemirgen modellerinde in vivo feno:
Tüm görüntüleme çalışmaları Bruker AVANCEIII-700 (16.4 T) ile, izofluran anestezisi altında canlı hayvan üzerinde...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Bu yazıda, in vivo fenotipik karakterizasyonu veya PKD için kemirgen modellerinde ilaç izleme için bir araç olarak UHF MRI kullanılarak fizibilitesini göstermektedir.
Biz geniş bir delik mikro ve küçük görüntüleme aksesuarlarla donatılmış Avance III yüksek çözünürlüklü NMR spektrometre ile 16.4 T yapılan deneyler açıklar. spektrometre Paravision 5.1 görüntüleme yazılımı tarafından kontrol TopSpin2.0PV toplama ve işleme yazılımı tarafından tahrik edildi. Kemirgen boyutu uzunlamasına ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Teşekkürler
Dr. Xiaofang Wang ve Katharina Hopp'a hayvan modelleriyle ilgili paha biçilmez yardımları için teşekkür ederiz. Bu çalışma, Ulusal Diyabet ve Sindirim ve Böbrek Hastalıkları Enstitüsü, Ulusal Sağlık Enstitüleri (DK090728, DK058816) tarafından sağlanan hibelerle desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| AVANCEIII-700 (16,4 T) | Bruker | BH067206 | in vivo küçük kemirgen görüntüleme için mini ve mikro görüntüleme aksesuarlarıyla donatılmış geniş delikli iki kanallı multinükleer spektrometre |
| TopSpin2.0PV | Bruker | H9088TA2 | Spektrometre işleme yazılımı |
| Paravision 5.1 | Bruker | T10314L5 | Görüntüleme yazılımı |
| VTU BVT 3000 dijital | Bruker | W1101095 | Sıcaklık kontrolörü |
Kaynaklar
- 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. Self-gated cardiac cine MRI. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 93-102 (2004).
- 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).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
Daha fazla makale keşfet
