Avaliação não invasiva da Cardiac Anormalidades em Experimental Auto-imune Miocardite por Ressonância Magnética Microscopia de imagem no Rato
Summary
This study demonstrates the successful establishment of magnetic resonance microscopy imaging as a non-invasive tool to assess the cardiac abnormalities in mice affected with autoimmune myocarditis. The data indicate that the technique can be used to monitor the disease-progression in live animals.
Abstract
Miocardite é uma inflamação do miocárdio, mas apenas ~ 10% dessas manifestações clínicas mostram afetados da doença. Para estudar os eventos imunológicos das lesões do miocárdio, vários modelos de mouse de miocardite têm sido amplamente utilizados. Este estudo envolveu experimental miocardite auto-imune (EAM) induzida com miosina cardíaca cadeia pesada (MyHC)-α 334-352 em camundongos A / J; os animais afetados desenvolvem miocardite linfocítica mas sem sinais clínicos aparentes. Neste modelo, a utilidade de microscopia de ressonância magnética (MRM) como uma modalidade não invasivo para determinar as alterações estruturais e funcionais do coração em animais imunizados com myhc-α 334-352 é mostrada. EAM e ratos saudáveis foram fotografadas usando um 9.4 T (400 MHz) 89 milímetros scanner de núcleo furo vertical, equipado com uma sonda de imagem de rádio-freqüência 4 centímetros centopéia e 100 g / cm gradientes eixos triplos. Imagens cardíacos foram adquiridos a partir de animais anestesiados utilizando uma seqüência de pulsos cine-based gradiente-eco, ea animals foram monitorados pela respiração e oximetria de pulso. A análise revelou um aumento na espessura da parede ventricular em murganhos EAM, com uma diminuição correspondente no diâmetro interior dos ventrículos, quando comparados com os ratos saudáveis. Os dados sugerem que as alterações morfológicas e funcionais nos corações inflamadas pode ser monitorizada de forma não invasiva por MRM em animais vivos. Em conclusão, MRM oferece uma vantagem de avaliar a progressão e a regressão de lesões do miocárdio em doenças causadas por agentes infecciosos, como resposta às terapias.
Introduction
A insuficiência cardíaca é a principal causa de mortes, e miocardite é uma das causas predominantes de insuficiência cardíaca em jovens adolescentes 1. A maioria dos pacientes afetados com miocardite permanecem assintomáticos e que a doença é resolvida espontaneamente 2. No entanto, 10-20% das pessoas afetadas podem desenvolver doença crônica, levando a cardiomiopatia dilatada (DCM) 3. Vários modelos animais têm sido desenvolvidos para estudar a patogénese imune miocardite. A doença pode ser induzida em miocardite suscetíveis A / J e ratinhos Balb / c através da imunização de animais com miosina cardíaca cadeia pesada (MyHC)-α ou os seus fragmentos de péptidos imunodominantes ou por infecção com agentes patogénicos como vírus coxsackie B3 4-9. Este estudo envolve myhc-α miocardite induzida-334-352 em ratinhos A / J. Apesar de mostrar infiltrações do miocárdio, os animais afetados por miocardite aparecem clinicamente normal; diagnóstico é baseado na avaliação histológica dos corações para a inflamação 7 aª ecocardiografia 10.
Microscopia de ressonância magnética (MRM) é um método vulgarmente utilizado para obtenção de imagens de alta resolução cardiovascular com planos tridimensionais, permitindo que a avaliação de detalhes funcionais ao nível dos vasos sanguíneos pequenos (até 10 um de diâmetro), mas este nível de resolução de energia é não alcançável com a rotina de ressonância magnética (MRI) procedimento de digitalização, no qual, a resolução é geralmente obtida até 1 milímetro 11-14. MRM oferece uma vantagem, pois permite a aquisição de imagens de alta resolução e também para obter os parâmetros de desempenho nos momentos iniciais do processo da doença 14. Clinicamente, MRM imagem tem sido amplamente aplicado para estudar os parâmetros funcionais do doente coração, pulmão ou cérebro 15-17. Neste estudo, o uso de uma técnica de MRM como um meio não-invasivo para determinar anomalias cardíacas em ratinhos A / J afectados com miocardite auto-imune é mostrado. Especificamente, tele MRM imagem permite a quantificação dos parâmetros funcionais, tais como ventrículo esquerdo (VE) volume diastólico final e fração de ejeção (EF) com uma precisão razoável 18. As definições dos respectivos parâmetros são: o volume do ventrículo esquerdo que, o volume de sangue no ventrículo esquerdo no final do ciclo diastólica e fração de ejeção, o volume sistólico / volume diastólico final. A análise dos dados é realizada utilizando o software Segmento disponível gratuitamente desenvolvido para DICOM-compliant imagens cardiovasculares processamento adquiridos por scanners de ressonância magnética 19. Os dados revelaram um aumento na espessura da parede do VE nos animais myocarditic, correspondendo a uma diminuição do volume diastólico final do VE, do volume sistólico e fração de ejeção, em comparação com esses parâmetros funcionais em ratos saudáveis.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este estudo descreve o procedimento MRM e sua utilidade como uma ferramenta não-invasiva para determinar anormalidades cardíacas em ratos afetados com miocardite auto-imune. Desde as características histológicas de EAM assemelham miocardite pós-infecciosa dos seres humanos, modelos de mouse são comumente empregados para delinear os mecanismos imunológicos de lesão miocárdica 23-25. No entanto, os animais afetados com miocardite aparecem clinicamente normal, eo diagnóstico é feito com base na histol…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the National Institutes of Health (HL114669). CM is a recipient of a postdoctoral research fellowship grant awarded by the Myocarditis Foundation, NJ.
Materials
| Myhc-a 334-352 (DSAFDVLSFTAEEKAGVYK) | Neopeptide, Cambridge, MA | Store at 4οC | |
| CFA | Sigma Aldrich, St Louis, MO | 5881 | Store at 4οC |
| MTB H37Rv extract | Difco Laboratories, Detroit, MI | 231141 | Store at 4οC |
| PT | List Biologicals Laboratories, Campbell, CA | 181 | Store at 4οC |
| 1x PBS | Corning, Manassas, VA | 21-040-CV | Store at 4οC |
| Isoflurane | Piramal Healthcare, Mumbai, India | NDC66794-013-25 | |
| Female A/J mice | Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME | 646 | |
| Leur-lok sterile 1 ml syrringe | BD, Franklin Lakes, NJ | 309628 | |
| Leur-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 | |||
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