Fare Manyetik Rezonans Görüntüleme Mikroskopi tarafından Deneysel Otoimmün Miyokardit Kardiyak anormallikler noninvaziv değerlendirilmesi
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
Miyokardit miyokardın iltihabıdır, ama hastalıktan etkilenen gösteri klinik belirtilerin sadece ~ 10%. Miyokard yaralanma bağışıklık olayları incelemek için, miyokardit çeşitli fare modelleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, kardiyak miyosin ağır zincir (Myhc)-α A / J farelerinde 334-352 ile oluşturulan deneysel otoimmün miyokardit (EAM) dahil; etkilenen hayvanlar lenfositik miyokardit gelişebilir ama hiçbir belirgin klinik bulgular ile. Bu modelde, invazif olmayan bir yöntem olarak manyetik rezonans mikroskobu (MRM) en yarar gösterilmiştir Myhc-α 334-352 ile aşılanmış hayvanlarda kalp yapısal ve işlevsel değişiklikler tespit etmek. EAM ve sağlıklı fareler bir 9.4 T (400 MHz) 4 cm kırkayak radyo-frekans görüntüleme probu ve 100 G / cm üçlü eksen eğimleri ile donatılmış 89 mm dikey çekirdek delik tarayıcı kullanılarak görüntülendi. Kardiyak görüntüleri anima bir gradyan eko-tabanlı sine darbe dizisi kullanırken anestezi hayvanlardan elde ve edildils solunum ve pulse oksimetre ile takip edildi. Bu analiz, sağlıklı farelere göre ventriküllerin iç çapına karşılık gelen bir azalma ile, EAM farelerde ventriküler duvar kalınlığında bir artış saptandı. Veri iltihaplı kalplerinde morfolojik ve fonksiyonel değişiklikler, canlı hayvanlarda non-invaziv takip MRM ile olabileceğini düşündürmektedir. Sonuç olarak, MRM ilerlemesini ve regresyon bulaşıcı maddelerin neden olduğu hastalıklarda miyokardiyal yaralanmaların, hem de tedavilere cevap değerlendirmek bir avantaj sunar.
Introduction
Kalp yetmezliği ölümlerin önde gelen nedenidir ve miyokardit genç ergenler 1 kalp yetmezliğinin bir baskın nedenidir. Miyokardit ile etkilenen hastaların çoğu asemptomatik kalır ve hastalık kendiliğinden 2 çözümlenir. Ancak, etkilenen kişilerin% 10-20 dilate kardiyomiyopati (DKMP) 3 yol açan, kronik hastalığı gelişebilir. Çeşitli hayvan modelleri miyokardit bağışıklık hastalık oluşumunun incelenmesinde geliştirilmiştir. Hastalık kardiyak miyosin ağır zincir (Myhc)-α veya bunun immünolojik olarak peptid fragmanları ya da coxsackievirus B3 4-9 gibi patojenlerle enfekte ile immünize hayvanlar tarafından miyokardit-duyarlı A / J ve Balb / c farelerinde indüklenebilir. Bu çalışma, A / J farelerinde 334-352 kaynaklı miyokardit Myhc-α içerir. Miyokard sızmaları gösteren rağmen, miyokardit etkilenen hayvanların klinik olarak normal görünüyor; Tanı iltihap 7 a için kalplerin histolojik değerlendirilmesine dayanmaktadırnd ekokardiyografi 10.
Manyetik rezonans mikroskobu (MRM) dakikalık kan damarlarının seviyesine (en fazla 10 mikron çapında) fonksiyonel detayların değerlendirilmesi izin, yüksek çözünürlüklü üç boyutlu düzlemlerde ile kardiyovasküler görüntüleme elde etmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir, ancak çözme gücü bu düzeyde , çözünürlük genellikle 1 mm 11-14 kadar elde edildiği rutin manyetik rezonans görüntüleme (MRI) tarama prosedürü ile elde değil. Bu hastalık sürecinin 14 erken zaman noktalarında performans parametrelerini elde etmek için de yüksek çözünürlüklü görüntüleri edinimine izin ve gibi MRM bir avantaj sunuyor. Klinik olarak, MRM görüntüleme yaygın hastalıklı kalp, akciğer veya beyin 15-17 işlevsel parametreleri çalışma uygulanmıştır. Bu çalışmada, otoimmün miyokardit etkilenen A / J farelerinde kalp anormallikleri tespit etmek için invazif olmayan bir araç olarak bir MRM tekniğinin kullanımı gösterilmektedir. Özellikle, tO MRM görüntüleme sağlar gibi makul doğruluk 18 ile sol ventrikül (LV) diyastol sonu hacmi ve ejeksiyon fraksiyonu (EF) gibi fonksiyonel parametrelerin ölçümü. Ilgili parametrelerin tanımları vardır: LV son diastolik hacim, diyastolik döngüsünün sonunda sol ventrikül kan hacmi ve ejeksiyon fraksiyonu, strok hacmi / diyastolik hacmi. Veri analizi manyetik rezonans tarayıcıları 19 tarafından alınan işlem DICOM uyumlu kardiyovasküler görüntüler için geliştirilen serbestçe kullanılabilir Segment yazılım kullanılarak gerçekleştirilir. Veriler, sağlıklı farelerde, bu fonksiyonel parametreler karşılaştırıldığında, LV diyastol sonu hacim, strok hacmi ve ejeksiyon fraksiyonunda bir azalmaya tekabül myocarditic hayvanlarda LV duvar kalınlığında bir artış saptandı.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada otoimmün miyokardit etkilenmiş farelerde kalp anormallikleri tespit etmek için bir non-invaziv bir araç olarak MRM prosedürü ve programı açıklanır. EAM histolojik özellikleri insanların postenfeksiyöz miyokardit benzediğinden, fare modelleri yaygın miyokard yaralanma 23-25 bağışıklık mekanizmaları tanımlamak için kullanılır. Ancak, miyokardit ile etkilenen hayvanların klinik olarak normal görünür, ve tanı deneyler 7 bitiminde histoloji dayanarak y…
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 | |||
References
- Heidenreich, P. A., et al. Forecasting the future of cardiovascular disease in the United States: a policy statement from the American Heart Association. Circulation. 123 (8), 933-944 (2011).
- Fujinami, R. S., et al. Molecular mimicry, bystander activation, or viral persistence: infections and autoimmune disease. Clin Microbiol Rev. 19 (1), 80-94 (2006).
- Cihakova, D., Rose, N. R. Pathogenesis of myocarditis and dilated cardiomyopathy. Adv Immunol. 99, 95-114 (2008).
- Donermeyer, D. L., et al. Myocarditis-inducing epitope of myosin binds constitutively and stably to I-Ak on antigen-presenting cells in the heart. J Exp Med. 182 (5), 1291-1300 (1995).
- Gangaplara, A., et al. Coxsackievirus B3 infection leads to the generation of cardiac myosin heavy chain-alpha-reactive CD4 T cells in A/J mice. Clin Immunol. 144 (3), 237-249 (2012).
- Huber, S. A., Lodge, P. A. Coxsackievirus B-3 myocarditis in Balb/c mice. Evidence for autoimmunity to myocyte antigens. Am J Pathol. 116 (1), 21-29 (1984).
- Massilamany, C., et al. Identification of novel mimicry epitopes for cardiac myosin heavy chain-alpha that induce autoimmune myocarditis in A/J mice. Cell Immunol. 271, 438-449 (2011).
- Pummerer, C. L., et al. Identification of cardiac myosin peptides capable of inducing autoimmune myocarditis in BALB/c mice. J Clin Invest. 97 (9), 2057-2062 (1996).
- Rose, N. R., Hill, S. L. The pathogenesis of postinfectious myocarditis. Clin Immunol Immunopathol. 80, (1996).
- Saraste, A., et al. Coronary flow reserve and heart failure in experimental coxsackievirus myocarditis. A transthoracic Doppler echocardiography study. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291, (2006).
- Altes, T. A., et al. Hyperpolarized 3He MR lung ventilation imaging in asthmatics: preliminary findings. J Magn Reson Imaging. 13 (3), 378-384 (2001).
- Driehuys, B., et al. Small animal imaging with magnetic resonance microscopy. ILAR J. 49 (1), 35-53 (2008).
- Smith, B. R. Magnetic resonance microscopy with cardiovascular applications. Trends Cardiovasc Med. 6 (8), 247-254 (1996).
- Potter, K. Magnetic resonance microscopy approaches to molecular imaging: sensitivity vs specificity. J Cell Biochem Suppl. 39, 147-153 (2002).
- Benveniste, H., Blackband, S. MR microscopy and high resolution small animal MRI: applications in neuroscience research. Prog Neurobiol. 67, 393-420 (2002).
- Epstein, F. H., et al. MR tagging early after myocardial infarction in mice demonstrates contractile dysfunction in adjacent and remote regions. Magn Reson Med. 48 (2), 399-403 (2002).
- Gewalt, S. L., et al. MR microscopy of the rat lung using projection reconstruction. Magn Reson Med. 29 (1), 99-106 (1993).
- Kern, M. J. . The cardiac catheterization handbook., Edn 5th. , (2011).
- Heiberg, E., et al. Design and validation of Segment–freely available software for cardiovascular image analysis. BMC Med Imaging. 10, (2010).
- Cranney, G. B., et al. Left ventricular volume measurement using cardiac axis nuclear magnetic resonance imaging. Validation by calibrated ventricular angiography. Circulation. 82 (1), 154-163 (1990).
- Hiba, B., et al. Cardiac and respiratory double self-gated cine MRI in the mouse at 7 T. Magn Reson Med. 55 (3), 506-513 (2006).
- Bryant, D., et al. Cardiac failure in transgenic mice with myocardial expression of tumor necrosis factor-alpha. Circulation. 97 (14), 1375-1381 (1998).
- Neu, N., et al. Cardiac myosin-induced myocarditis as a model of postinfectious autoimmunity. Eur Heart J. 12 Suppl D, 117-120 (1991).
- Neumann, D. A., et al. Induction of multiple heart autoantibodies in mice with coxsackievirus B3- and cardiac myosin-induced autoimmune myocarditis. J Immunol. 152 (1), 343-350 (1994).
- Rose, N. R., et al. Postinfectious autoimmunity: two distinct phases of coxsackievirus B3-induced myocarditis. Ann N Y Acad Sci. 475, 146-156 (1986).
- Farmer, J. B., Levy, G. P. A simple method for recording the electrocardiogram and heart rate from conscious animals. Br J Pharmacol Chemother. 32 (1), 193-200 (1968).
