Ekkokardiografivurdering av Høyre Heart in Mice
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.
Protocol
Representative Results
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 m…
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).
