Omfattende ekkokardiografisk vurdering af højre ventrikelfunktion i en rottemodel af pulmonal arteriel hypertension
Summary
Denne protokol beskriver den ekkokardiografiske karakterisering af højre ventrikels morfologi og funktion i en rottemodel af pulmonal arteriel hypertension.
Abstract
Pulmonal arteriel hypertension (PAH) er en progressiv sygdom forårsaget af vasokonstriktion og ombygning af de små arterier i lungerne. Denne ombygning fører til øget pulmonal vaskulær resistens, forværret højre ventrikelfunktion og for tidlig død. I øjeblikket godkendte behandlinger for PAH er stort set målrettet mod pulmonale vasodilatorveje; imidlertid er nylige nye terapeutiske modaliteter fokuseret på andre nye veje, der er involveret i patogenesen af sygdommen, herunder remodellering af højre ventrikel (RV). Billeddannelsesteknikker, der muliggør langsgående vurdering af nye lægemidler, er meget nyttige til bestemmelse af effektiviteten af nye lægemidler i prækliniske undersøgelser. Noninvasiv transthorax ekkokardiografi forbliver standardmetoden til evaluering af hjertefunktion og anvendes i vid udstrækning i gnavermodeller. Imidlertid kan ekkokardiografisk evaluering af RV være udfordrende på grund af dens anatomiske position og struktur. Derudover mangler standardiserede retningslinjer for ekkokardiografi i prækliniske gnavermodeller, hvilket gør det vanskeligt at foretage en ensartet vurdering af RV-funktion på tværs af studier i forskellige laboratorier. I prækliniske studier anvendes monocrotalin (MCT) skademodellen hos rotter i vid udstrækning til at evaluere lægemiddeleffektiviteten til behandling af PAH. Denne protokol beskriver den ekkokardiografiske evaluering af RV hos naive og MCT-inducerede PAH-rotter.
Introduction
PAH er en progressiv sygdom defineret som et gennemsnitligt pulmonalt arterielt tryk i hvile på mere end 20 mmHg1. Patologiske ændringer i PAH omfatter lungearterie (PA) remodellering, vasokonstriktion, inflammation og fibroblastaktivering og proliferation. Disse patologiske ændringer fører til øget pulmonal vaskulær resistens og følgelig højre ventrikulær remodellering, hypertrofi og svigt2. PAH er en kompleks sygdom, der involverer krydstale mellem flere signalveje. De aktuelt godkendte lægemidler til behandling af PAH er for det meste rettet mod vasodilatorveje, herunder nitrogenoxid-cyklisk guanosinmonophosphatvej, prostacyclinvej og endothelinvej. Terapi rettet mod disse veje er blevet anvendt som både monoterapier og i kombinationsbehandlinger 3,4. På trods af fremskridtene i behandlingen af PAH i det sidste årti viser resultater fra det amerikanske REVEAL register en dårlig 5-årig overlevelsesrate for nydiagnosticerede patienter5. For nylig har nye terapeutiske modaliteter fokuseret på sygdomsmodificerende midler, der kan påvirke den multifaktorielle patofysiologi af den vaskulære remodellering, der forekommer i PAH i håb om at forstyrre sygdommen6.
Dyremodeller af PAH er uvurderlige værktøjer til at vurdere effekten af nye lægemiddelbehandlinger. Den MCT-inducerede PAH-rottemodel er en meget anvendt dyremodel, der er kendetegnet ved ombygning af lungearteriekarrene, hvilket igen fører til øget pulmonal vaskulær resistens og højre ventrikulær hypertrofi og dysfunktion 7,8. For at vurdere effektiviteten af nye behandlinger fokuserer forskere normalt på den terminale vurdering af RV-tryk uden at overveje den langsgående evaluering af PA-tryk, RV-morfologi og RV-funktion. Brugen af ikke-invasive og ikke-terminale billeddannelsesteknikker er afgørende for en omfattende undersøgelse af sygdomsprogression i dyremodeller. Transthorax ekkokardiografi forbliver standardmetoden til evaluering af hjertemorfologi og funktion i dyremodeller på grund af dens lave omkostninger og brugervenlighed sammenlignet med andre billeddannelsesmetoder, såsom magnetisk resonansbilleddannelse. Imidlertid kan ekkokardiografisk evaluering af RV være udfordrende på grund af RV-positioneringen under brystbenskyggen, dens veludviklede trabekulation og dens anatomiske form, som alle gør det vanskeligt at afgrænse endokardiegrænsen 9,10,11.
Denne artikel har til formål at beskrive en omfattende protokol til evaluering af RV-dimensioner, områder og volumener samt systolisk og diastolisk funktion hos naive og MCT-inducerede PAH hos Sprague Dawley (SD) rotter. Derudover beskriver denne protokol en metode til vurdering af ekkokardiografiske dimensioner i det normale og udvidede højre atrium.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ekkokardiografisk evaluering af RV er et værdifuldt opdagelsesværktøj til screening af effektiviteten af nye behandlinger i dyremodeller af PAH. En dybdegående karakterisering af RV-strukturen og -funktionen er nødvendig som nye mål ved behandling af PAH-adresse RV-ombygning 4,14. Denne undersøgelse beskriver en detaljeret protokol, der muliggør en vellykket karakterisering af RV-struktur og funktion.
Den komplekse strukturelle…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af 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 |
Referências
- 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).
