Комплексная эхокардиографическая оценка функции правого желудочка на крысиной модели легочной артериальной гипертензии
Summary
Настоящий протокол описывает эхокардиографическую характеристику морфологии и функции правого желудочка на крысиной модели легочной артериальной гипертензии.
Abstract
Легочная артериальная гипертензия (ЛАГ) является прогрессирующим заболеванием, вызванным сужением сосудов и ремоделированием мелких артерий в легких. Это ремоделирование приводит к увеличению легочного сосудистого сопротивления, ухудшению функции правого желудочка и преждевременной смерти. Одобренные в настоящее время методы лечения ЛАГ в основном нацелены на легочные вазодилататорные пути; однако последние новые терапевтические методы сосредоточены на других новых путях, участвующих в патогенезе заболевания, включая ремоделирование правого желудочка (ПЖ). Методы визуализации, которые позволяют проводить продольную оценку новых терапевтических средств, очень полезны для определения эффективности новых лекарств в доклинических исследованиях. Неинвазивная трансторакальная эхокардиография остается стандартным подходом к оценке функции сердца и широко используется на моделях грызунов. Однако эхокардиографическая оценка ПЖ может быть сложной из-за ее анатомического положения и структуры. Кроме того, отсутствуют стандартизированные рекомендации по эхокардиографии на доклинических моделях грызунов, что затрудняет проведение единообразной оценки функции ПЖ в разных лабораториях. В доклинических исследованиях модель повреждения монокроталином (MCT) у крыс широко используется для оценки эффективности лекарств для лечения ЛАГ. Этот протокол описывает эхокардиографическую оценку RV у наивных и MCT-индуцированных крыс с ЛАГ.
Introduction
ЛАГ является прогрессирующим заболеванием, определяемым как среднее легочное артериальное давление в состоянии покоя более 20 мм рт.ст.1. Патологические изменения при ЛАГ включают ремоделирование легочной артерии (ПА), вазоконстрикцию, воспаление, а также активацию и пролиферацию фибробластов. Эти патологические изменения приводят к увеличению легочного сосудистого сопротивления и, как следствие, к ремоделированию правого желудочка, гипертрофии и недостаточности2. ЛАГ – это сложное заболевание, которое включает перекрестные помехи между несколькими сигнальными путями. Одобренные в настоящее время препараты для лечения ЛАГ в основном нацелены на сосудорасширяющие пути, включая оксид азота-циклический гуанозинмонофосфатный путь, простациклиновый путь и эндотелиновый путь. Терапевтические средства, нацеленные на эти пути, использовались как в качестве монотерапии, так и в комбинированной терапии 3,4. Несмотря на успехи в лечении ЛАГ за последнее десятилетие, результаты американского реестра REVEAL показывают низкую 5-летнюю выживаемость для вновь диагностированных пациентов5. В последнее время новые терапевтические методы были сосредоточены на модифицирующих заболевание агентах, которые могут влиять на многофакторную патофизиологию сосудистого ремоделирования, происходящего при ЛАГ, в надежде прервать заболевание6.
Животные модели ЛАГ являются бесценными инструментами для оценки эффективности новых лекарственных препаратов. MCT-индуцированная модель ЛАГ крыс является широко используемой животной моделью, характеризующейся ремоделированием легочных артериальных сосудов, что, в свою очередь, приводит к увеличению легочного сосудистого сопротивления и гипертрофии и дисфункции правого желудочка 7,8. Чтобы оценить эффективность новых методов лечения, исследователи обычно сосредотачиваются на конечной оценке давления ПЖ, не принимая во внимание продольную оценку давления ПА, морфологии ПЖ и функции ПЖ. Использование неинвазивных и нетерминальных методов визуализации имеет решающее значение для всестороннего изучения прогрессирования заболевания на животных моделях. Трансторакальная эхокардиография остается стандартным подходом к оценке морфологии и функции сердца на животных моделях из-за ее низкой стоимости и простоты использования по сравнению с другими методами визуализации, такими как магнитно-резонансная томография. Однако эхокардиографическая оценка ПЖ может быть сложной задачей из-за расположения ПЖ под тенью грудины, его хорошо развитой трабекуляции и анатомической формы, что затрудняет определение границы эндокарда 9,10,11.
Эта статья направлена на описание комплексного протокола для оценки размеров, площадей и объемов RV, а также систолической и диастолической функции у наивных и индуцированных MCT ЛАГ у крыс Sprague Dawley (SD). Кроме того, в этом протоколе подробно описан метод оценки эхокардиографических размеров в нормальном и расширенном правом предсердии.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эхокардиографическая оценка ПЖ является ценным инструментом для скрининга эффективности новых методов лечения на животных моделях ЛАГ. Углубленная характеристика структуры и функции ПЖ необходима в качестве новых мишеней при лечении ремоделирования ПЖ 4,14<sup class="xre…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана NHLBI K01 HL155241 и AHA CDA849387, присужденными автору P.C.R.
Materials
| 0.9% sodium cloride injection USP | Baxter | 2B1324 | |
| Braided cotton rolls | 4MD Medical Solutions | RIHD201205 | |
| Depilating agent | Wallgreens | Nair Hair Remover | |
| Electrode gel | Parker Laboratories | 15-60 | |
| High frequency ultrasound image system and imaging station | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| Isoflurane | MedVet | RXISO-250 | |
| Male sprague Dawley rats | Charles River Laboratories | CD 001 | CD IGS Rats (Crl:CD(SD)) |
| Monocrotaline (MCT) | Sigma-Aldrich | C2401 | |
| Rectal temperature probe | Physitemp | RET-3 | |
| Sealed induction chambers | Scivena Scientific | RES644 | 3 L size |
| Solid-state array ultrasound transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo MicroScan transducer MS250S | |
| Stainless steel digital calipers | VWR Digital Calipers | 62379-531 | |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories | 11-08 | |
| Vevo Lab software | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Verison 5.5.1 |
Riferimenti
- Galie, N., McLaughlin, V. V., Rubin, L. J., Simonneau, G. An overview of the 6th World Symposium on Pulmonary Hypertension. European Respiratory Journal. 53 (1), 1802148 (2019).
- Tyagi, S., Batra, V. Novel therapeutic approaches of pulmonary arterial hypertension. International Journal of Angiology. 28 (2), 112-117 (2019).
- Hoeper, M. M., et al. Targeted therapy of pulmonary arterial hypertension: Updated recommendations from the Cologne Consensus Conference 2018. International Journal of Cardiology. 272, 37-45 (2018).
- Sommer, N., et al. Current and future treatments of pulmonary arterial hypertension. British Journal of Pharmacology. 178 (1), 6-30 (2021).
- Farber, H. W., et al. Five-year outcomes of patients enrolled in the REVEAL registry. Chest. 148 (4), 1043-1054 (2015).
- Zolty, R. Novel experimental therapies for treatment of pulmonary arterial hypertension. Journal of Experimental Pharmacology. 13, 817-857 (2021).
- Jasmin, J. F., Lucas, M., Cernacek, P., Dupuis, J. Effectiveness of a nonselective ET(A/B) and a selective ET(A) antagonist in rats with monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Circulation. 103 (2), 314-318 (2001).
- Stenmark, K. R., Meyrick, B., Galie, N., Mooi, W. J., McMurtry, I. F. Animal models of pulmonary arterial hypertension: the hope for etiological discovery and pharmacological cure. American Journal of Physiology Lung Cellular and Molecular Physiology. 297 (6), 1013-1032 (2009).
- Muresian, H. The clinical anatomy of the right ventricle. Clinical Anatomy. 29 (3), 380-398 (2016).
- Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (7), 685-713 (2010).
- Jones, N., Burns, A. T., Prior, D. L. Echocardiographic assessment of the right ventricle-state of the art. Heart Lung and Circulation. 28 (9), 1339-1350 (2019).
- Spyropoulos, F., et al. Echocardiographic markers of pulmonary hemodynamics and right ventricular hypertrophy in rat models of pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 10 (2), 2045894020910976 (2020).
- Armstrong, W. F., Ryan, T., Feigenbaum, H. . Feigenbaum’s echocardiography. 7th edn. , (2010).
- Kimura, K., et al. Evaluation of right ventricle by speckle tracking and conventional echocardiography in rats with right ventricular heart failure. International Heart Journal. 56 (3), 349-353 (2015).
- Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments. 84, e51041 (2014).
- Mazurek, J. A., Vaidya, A., Mathai, S. C., Roberts, J. D., Forfia, P. R. Follow-up tricuspid annular plane systolic excursion predicts survival in pulmonary arterial hypertension. Pulmonary Circulation. 7 (2), 361-371 (2017).
- Grapsa, J., et al. Echocardiographic and hemodynamic predictors of survival in precapillary pulmonary hypertension: seven-year follow-up. Circulation: Cardiovascular Imaging. 8 (6), 002107 (2015).
- Bernardo, I., Wong, J., Wlodek, M. E., Vlahos, R., Soeding, P. Evaluation of right heart function in a rat model using modified echocardiographic views. PLoS One. 12 (10), 0187345 (2017).
