La valutazione non invasiva della Cardiac Anomalie in Experimental Autoimmune miocardite da Risonanza Magnetica Imaging Microscopy nel mouse
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
La miocardite è una infiammazione del miocardio, ma solo circa il 10% di questi spettacoli manifestazioni cliniche interessate della malattia. Per studiare gli eventi del sistema immunitario di lesioni del miocardio, vari modelli murini di miocardite sono stati ampiamente utilizzati. Questo studio ha coinvolto sperimentale miocardite autoimmune (EAM) indotto con miosina cardiaca catena pesante (MyHC)-α 334-352 in A / J topi; gli animali colpiti sviluppano miocardite linfocitica ma senza segni clinici evidenti. In questo modello, l'utilità di microscopia a risonanza magnetica (MRM) come modalità non invasiva per determinare le cardiaci cambiamenti strutturali e funzionali in animali immunizzati con MyHC-α 334-352 è mostrato. EAM e topi sani sono stati ripresi con un 9.4 T (400 MHz) 89 millimetri scanner foro centrale verticale dotato di una sonda di imaging a radiofrequenza 4 centimetri millepiedi e 100 g / cm gradienti triple assi. Immagini cardiache sono state acquisite da animali anestetizzati utilizzando una sequenza di impulsi cine-based gradient-echo, e l'animaLS sono stati monitorati dalla respirazione e pulsossimetria. L'analisi ha rivelato un aumento dello spessore della parete ventricolare in topi EAM, con una corrispondente diminuzione del diametro interno dei ventricoli, se confrontato con topi sani. I dati suggeriscono che i cambiamenti morfologici e funzionali nei cuori infiammati possono essere non invasiva monitorato da MRM di animali vivi. In conclusione, MRM offre un vantaggio di valutare la progressione e regressione delle lesioni miocardiche in malattie causate da agenti infettivi, così come la risposta alle terapie.
Introduction
L'insufficienza cardiaca è la causa principale delle morti, e miocardite è una causa predominante di insufficienza cardiaca nei giovani adolescenti 1. La maggior parte dei pazienti affetti da miocardite rimangono asintomatici e la malattia viene spontaneamente risolti 2. Tuttavia, il 10-20% dei soggetti colpiti in grado di sviluppare malattie croniche, portando a cardiomiopatia dilatativa (DCM) 3. Vari modelli animali sono stati sviluppati per studiare la patogenesi immunitaria di miocardite. La malattia può essere indotta in miocardite-suscettibile A / J e topi Balb / c immunizzando gli animali con miosina cardiaca catena pesante (MyHC)-α o dei suoi frammenti peptidici immunodominanti o infettando con agenti patogeni come virus Coxsackie B3 4-9. Questo studio coinvolge MyHC-α miocardite 334-352 indotta in A / J topi. Nonostante mostrando infiltrazioni del miocardio, gli animali miocardite colpite appaiono clinicamente normali; diagnosi si basa sulla valutazione istologica di cuori per l'infiammazione 7 bisnd ecocardiografia 10.
Microscopia a risonanza magnetica (MRM) è un metodo comunemente utilizzato per ottenere imaging cardiovascolare ad alta risoluzione piani tridimensionali, che consenta di valutare dettagli funzionali al livello dei vasi sanguigni minute (fino a 10 micron di diametro), ma questo livello di potere risolvente è non realizzabili con la routine risonanza magnetica (MRI) procedura di scansione, in cui, la risoluzione viene generalmente ottenuta 1 mm 11-14. MRM offre un vantaggio in quanto permette l'acquisizione di immagini ad alta risoluzione e anche per ricavare i parametri di prestazione nei momenti iniziali della malattia processo 14. Clinicamente, l'imaging MRM è stato ampiamente applicato per studiare i parametri funzionali del malato cuore, polmoni o cervello 15-17. In questo studio, è mostrato l'uso di una tecnica MRM come strumento non invasivo per verificare anomalie cardiache in A / J topi affetti da miocardite autoimmune. Specificamente, tegli Imaging MRM permette la quantificazione dei parametri funzionali quali ventricolare sinistra (LV) volume telediastolico e frazione di eiezione (EF) con ragionevole precisione 18. Le definizioni dei rispettivi parametri sono: fine LV volume telediastolico, volume di sangue nel ventricolo sinistro a fine ciclo diastolica e frazione di eiezione, stroke volume / volume telediastolico. L'analisi dei dati viene effettuata utilizzando il software liberamente disponibile segmento sviluppato per l'elaborazione immagini cardiovascolari DICOM acquisiti da scanner a risonanza magnetica 19. I dati hanno rivelato un aumento dello spessore della parete LV negli animali myocarditic, corrispondente ad una diminuzione del volume telediastolico LV, gittata sistolica e frazione di eiezione, rispetto a questi parametri funzionali in topi sani.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo studio descrive la procedura MRM e la sua utilità come strumento non invasivo per verificare anomalie cardiache in topi affetti da miocardite autoimmune. Poiché le caratteristiche istologiche di EAM assomigliano miocardite postinfettiva degli esseri umani, modelli murini sono comunemente impiegati per delineare i meccanismi immunitari di lesioni miocardiche 23-25. Tuttavia, gli animali affetti da miocardite appaiono clinicamente normali, e la diagnosi è fatta sulla base di istologia al termine degli…
Disclosures
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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