Ekkokardiografisk Vurdering af højre hjerte i mus
Summary
Denne artikel giver en protokol for ekkokardiografisk vurdering af højre ventrikel størrelse og pulmonal hypertension hos mus. Applikationerne omfatter fænotype beslutsomhed og seriel vurdering transgene og toksin-induceret musemodeller af kardiomyopati og pulmonal vaskulær sygdom.
Abstract
Transgene og giftige modeller af pulmonal arteriel hypertension (PAH) er almindeligt anvendt til at studere patofysiologien af PAH og til at undersøge mulige behandlinger. I betragtning af den omkostning og tid involveret i at skabe dyremodeller for sygdomme, er det afgørende, at forskere har værktøjer til præcist at vurdere fænotypisk udtryk for sygdom. Højre ventrikel dysfunktion er den største manifestation af pulmonal hypertension. Ekkokardiografi er grundpillen i den ikke-invasiv vurdering af højre ventrikel funktion i gnavermodeller og har den fordel af klare oversættelse til mennesker, hos hvem det samme værktøj anvendes. Offentliggjorte ekkokardiografi protokoller murine modeller af PAH mangler.
I denne artikel beskriver vi en protokol til vurdering af RV og pulmonal vaskulær funktion i en musemodel af PAH med en dominerende negativ BMPRII mutation, men denne protokol er gældende for eventuelle sygdomme, der rammer de pulmonale kar eller højre hjerte. Vigive en detaljeret beskrivelse af forberedelse dyr, billede erhvervelse og hæmodynamisk beregning af slagvolumen, cardiac output og et skøn over lungepulsåren pres.
Introduction
Forhøjet pulmonal pres og højre ventrikel (RV) dysfunktion er kendetegnende for pulmonal vaskulær sygdom i dyremodeller og menneskelige patienter med pulmonal arteriel hypertension (PAH). Transgene og giftige (f.eks monocrotaline eller hypoxi) modeller af PAH er almindeligt anvendt til at studere patofysiologien af PAH og til at undersøge mulige behandlinger. I betragtning af den omkostning og tid involveret i at skabe dyremodeller for sygdomme, er det afgørende, at forskere har værktøjer til præcist at vurdere fænotypisk udtryk for sygdom.
Ekkokardiografi er grundpillen i den ikke-invasiv vurdering af ventrikulær funktion i gnavermodeller 1,2. Ekkokardiografi har den fordel af klare oversættelse til mennesker, hos hvem det samme værktøj anvendes. Desuden er nogle genetiske modeller udviser ufuldstændig penetrans 3, evnen til noninvasively identificere angrebne dyr sparer værdifuld tid og ressourcer. Noninvasiv vurdering af diseaSE sværhedsgrad uden at ofre et dyr giver også forskerne at serielt studere effekten af efterforskningsmæssige behandlinger. Dette er især vigtigt i betragtning af den hurtighed, hvormed translationelle behandlingsformer kan udvikle sig til menneskelige forsøg 4,5.
Hos mennesker ekkokardiografisk vurdering af RV størrelse og pulmonal hypertension er særligt udfordrende på grund af den retrosternale position og uregelmæssig form af RV 6.. Gnavermodeller har den ekstra udfordringer i lille størrelse og ekstremt hurtig hjerte satser (300-700 slag / min). Nylige fremskridt, herunder højere frame rates og mindre transducere har forbedret billedkvalitet og endog tilladt bevidst billeddannelse i nogle eksperimentelle protokoller, selvom de fleste gnaver billeddannelse sker under anæstesi 7,8. Fremragende forsøgsprotokoller af ekkokardiografi i rotte modeller af PAH er blevet beskrevet og valideret mod både MRI og invasive hemodynamics 1,9. Imidlertid offentliggjort ekkokardiografiprotokoller murine modeller af PAH mangler.
I denne artikel beskriver vi en protokol til vurdering af RV og pulmonal vaskulær funktion i en musemodel af PAH med en dominerende negativ BMPRII mutation og en model af isolerede RV afterload efter lungepulsåren banding, men denne protokol er gældende for eventuelle sygdomme, der påvirker lungekarrene eller højre hjerte. Vi vil beskrive forberedelse dyr og detaljeret vurdering af RV størrelse og funktion såvel som de vigtigste lungepulsåren (PA) størrelse. Vi viser også de teknikker og beregninger, som kræves til at estimere slagvolumen og minutvolumen. Tekniske begrænsninger udelukker præcise Doppler estimater af pulmonal pres, men vi har anvendt et godt valideret menneskelig surrogat, lungepulsåren acceleration tid, at estimere PA pres.
Protocol
Representative Results
Discussion
Musemodeller af sygdom, enten transgene eller toksin-relateret, kræver fænotypisk validering, at modellen faktisk rekapitulerer den menneskelige sygdom, det er beregnet til at efterligne. Denne validering kan ofte opnås ved tilstedeværelsen eller fraværet af en bestemt funktion, for eksempel udviklingen af en tumor. Imidlertid modeller, der resulterer i hæmodynamiske abnormiteter såsom Aortakonstriktion modeller af hypertrofi i venstre ventrikel eller vores transgene model af PAH er vanskeligere at validere…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| 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).
