Omfattende ekkokardiografisk vurdering av høyre ventrikkelfunksjon i en rottemodell av pulmonal arteriell hypertensjon
Summary
Denne protokollen beskriver ekkokardiografisk karakterisering av høyre ventrikkelmorfologi og funksjon i en rottemodell av pulmonal arteriell hypertensjon.
Abstract
Pulmonal arteriell hypertensjon (PAH) er en progressiv sykdom forårsaket av vasokonstriksjon og remodellering av de små arteriene i lungene. Denne remodelleringen fører til økt pulmonal vaskulær motstand, forverret høyre ventrikkelfunksjon og for tidlig død. For tiden er godkjente terapier for PAH i stor grad rettet mot pulmonale vasodilatorveier; Imidlertid er nyere fremvoksende terapeutiske modaliteter fokusert på andre nye veier involvert i patogenesen av sykdommen, inkludert remodellering av høyre ventrikkel (RV). Imaging teknikker som tillater longitudinell vurdering av nye terapier er svært nyttige for å bestemme effekten av nye legemidler i prekliniske studier. Ikke-invasiv transtorakal ekkokardiografi er fortsatt standard tilnærming til evaluering av hjertefunksjon og er mye brukt i gnagermodeller. Imidlertid kan ekkokardiografisk evaluering av bobilen være utfordrende på grunn av dens anatomiske posisjon og struktur. I tillegg mangler standardiserte retningslinjer for ekkokardiografi i prekliniske gnagermodeller, noe som gjør det vanskelig å gjennomføre en enhetlig vurdering av RV-funksjon på tvers av studier i ulike laboratorier. I prekliniske studier er monokrotalin (MCT) skademodell hos rotter mye brukt til å evaluere legemiddeleffekt for behandling av PAH. Denne protokollen beskriver ekkokardiografisk evaluering av bobilen hos naive og MCT-induserte PAH-rotter.
Introduction
PAH er en progressiv sykdom definert som et gjennomsnittlig pulmonalt arterielt trykk i hvile på mer enn 20 mmHg1. Patologiske endringer i PAH inkluderer lungearterie (PA) remodellering, vasokonstriksjon, betennelse og fibroblastaktivering og proliferasjon. Disse patologiske endringene fører til økt pulmonal vaskulær motstand og følgelig remodellering av høyre ventrikkel, hypertrofi og svikt2. PAH er en kompleks sykdom som involverer crosstalk mellom flere signalveier. De for tiden godkjente legemidlene for behandling av PAH retter seg hovedsakelig mot vasodilatorveier, inkludert nitrogenoksid-syklisk guanosinmonofosfatvei, prostacyklinvei og endotelinvei. Terapeutika rettet mot disse veiene har blitt brukt som både monoterapier og i kombinasjonsterapier 3,4. Til tross for fremskritt i behandlingen av PAH det siste tiåret, viser funn fra det USA-baserte REVEAL registeret en dårlig 5 års overlevelse for nydiagnostiserte pasienter5. Mer nylig har nye terapeutiske modaliteter fokusert på sykdomsmodifiserende midler som kan påvirke den multifaktorielle patofysiologien til vaskulær remodellering som forekommer i PAH i håp om å forstyrre sykdommen6.
Dyremodeller av PAH er uvurderlige verktøy for å vurdere effekten av nye medikamentelle behandlinger. Den MCT-induserte PAH-rottemodellen er en mye brukt dyremodell preget av remodellering av lungearterielle kar, som igjen fører til økt pulmonal vaskulær motstand og høyre ventrikulær hypertrofi og dysfunksjon 7,8. For å vurdere effekten av nye behandlinger, fokuserer forskere normalt på den terminale vurderingen av RV-trykk uten å vurdere den langsgående evalueringen av PA-trykk, RV-morfologi og RV-funksjon. Bruk av ikke-invasive og ikke-terminale avbildningsteknikker er avgjørende for en omfattende undersøkelse av sykdomsprogresjon i dyremodeller. Transtorakal ekkokardiografi er fortsatt standard tilnærming til evaluering av hjertemorfologi og funksjon i dyremodeller på grunn av lave kostnader og brukervennlighet sammenlignet med andre bildebehandlingsmodaliteter, for eksempel magnetisk resonansbilder. Imidlertid kan ekkokardiografisk evaluering av bobilen være utfordrende på grunn av RV-plasseringen under brystbensskyggen, dens velutviklede trabekulasjon og dens anatomiske form, som alle gjør det vanskelig å avgrense endokardialgrensen 9,10,11.
Denne artikkelen tar sikte på å beskrive en omfattende protokoll for å evaluere RV-dimensjoner, områder og volumer, og systolisk og diastolisk funksjon i naive og MCT-induserte PAH hos Sprague Dawley (SD) rotter. I tillegg beskriver denne protokollen en metode for å vurdere ekkokardiografiske dimensjoner i det normale og utvidede høyre atriumet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ekkokardiografisk evaluering av bobilen er et verdifullt oppdagelsesverktøy for screening av effektiviteten av nye behandlinger i dyremodeller av PAH. Dyptgående karakterisering av bobilens struktur og funksjon er nødvendig som nye mål for behandling av PAH adresse RV remodeling 4,14. Denne studien beskriver en detaljert protokoll som muliggjør vellykket karakterisering av RV-struktur og funksjon.
Den komplekse strukturelle geomet…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av NHLBI K01 HL155241 og AHA CDA849387 tildelt forfatteren 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).
