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In diesem Artikel

  • Zusammenfassung
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  • Einleitung
  • Protokoll
  • Ergebnisse
  • Diskussion
  • Offenlegungen
  • Danksagungen
  • Materialien
  • Referenzen
  • Nachdrucke und Genehmigungen

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll beschreibt die echokardiographische Charakterisierung der rechtsventrikulären Morphologie und Funktion in einem Rattenmodell der pulmonalen arteriellen Hypertonie.

Zusammenfassung

Die pulmonale arterielle Hypertonie (PAH) ist eine fortschreitende Erkrankung, die durch Vasokonstriktion und Umbau der kleinen Arterien in der Lunge verursacht wird. Dieser Umbau führt zu einem erhöhten pulmonalen Gefäßwiderstand, einer verschlechterten rechtsventrikulären Funktion und einem vorzeitigen Tod. Derzeit zugelassene Therapien für PAH zielen weitgehend auf pulmonale Vasodilatatorwege ab; In jüngster Zeit aufkommende therapeutische Modalitäten konzentrieren sich jedoch auf andere neuartige Signalwege, die an der Pathogenese der Krankheit beteiligt sind, einschließlich des Umbaus des rechten Ventrikels (RV). Bildgebende Verfahren, die eine Längsschnittbewertung neuartiger Therapeutika ermöglichen, sind sehr nützlich, um die Wirksamkeit neuer Medikamente in präklinischen Studien zu bestimmen. Die nichtinvasive transthorakale Echokardiographie ist nach wie vor der Standardansatz zur Beurteilung der Herzfunktion und wird häufig in Nagetiermodellen verwendet. Die echokardiographische Beurteilung des RV kann jedoch aufgrund seiner anatomischen Position und Struktur eine Herausforderung darstellen. Darüber hinaus fehlen standardisierte Richtlinien für die Echokardiographie in präklinischen Nagetiermodellen, was es schwierig macht, eine einheitliche Beurteilung der RV-Funktion über Studien hinweg in verschiedenen Labors durchzuführen. In präklinischen Studien wird das Monocrotalin (MCT)-Verletzungsmodell bei Ratten häufig verwendet, um die Wirksamkeit von Arzneimitteln zur Behandlung von PAH zu bewerten. Dieses Protokoll beschreibt die echokardiographische Auswertung des RV bei naiven und MCT-induzierten PAH-Ratten.

Einleitung

PAH ist eine fortschreitende Erkrankung, definiert als ein mittlerer pulmonaler arterieller Ruhedruck von mehr als 20 mmHg1. Zu den pathologischen Veränderungen bei PAH gehören der Umbau der Lungenarterien (PA), die Vasokonstriktion, die Entzündung sowie die Aktivierung und Proliferation von Fibroblasten. Diese pathologischen Veränderungen führen zu einem erhöhten pulmonalen Gefäßwiderstand und folglich zu rechtsventrikulärem Umbau, Hypertrophie und Versagen2. PAH ist eine komplexe Erkrankung, bei der mehrere Signalwege miteinander verbunden sind. Die derzeit zugelassenen Medikamente zur Behandlung von PAH zielen hauptsächlich auf vasodilatatorische Signalwege ab, einschließlich des Stickstoffmonoxid-zyklischen Guanosinmonophosphat-Signalwegs, des Prostazyklin-Signalwegs und des Endothelin-Signalwegs. Therapeutika, die auf diese Signalwege abzielen, wurden sowohl als Monotherapien als auch in Kombinationstherapien eingesetzt 3,4. Trotz der Fortschritte bei der Behandlung von PAH in den letzten zehn Jahren zeigen die Ergebnisse des US-amerikanischen REVEAL-Registers eine schlechte 5-Jahres-Überlebensrate für neu diagnostizierte Patienten5. In jüngerer Zeit haben sich neue therapeutische Modalitäten auf krankheitsmodifizierende Wirkstoffe konzentriert, die die multifaktorielle Pathophysiologie des bei PAH auftretenden vaskulären Umbaus beeinflussen können, in der Hoffnung, die Krankheit zu stören6.

Tiermodelle für PAH sind von unschätzbarem Wert für die Beurteilung der Wirksamkeit neuer medikamentöser Behandlungen. Das MCT-induzierte PAH-Rattenmodell ist ein weit verbreitetes Tiermodell, das durch einen Umbau der pulmonalen arteriellen Gefäße gekennzeichnet ist, was wiederum zu einem erhöhten pulmonalen Gefäßwiderstand und einer rechtsventrikulären Hypertrophie und Dysfunktion führt 7,8. Um die Wirksamkeit neuer Behandlungen zu beurteilen, konzentrieren sich die Forscher normalerweise auf die terminale Beurteilung des RV-Drucks, ohne die Längsschnittbewertung des PA-Drucks, der RV-Morphologie und der RV-Funktion zu berücksichtigen. Der Einsatz nicht-invasiver und nicht-terminaler bildgebender Verfahren ist entscheidend für eine umfassende Untersuchung des Krankheitsverlaufs im Tiermodell. Die transthorakale Echokardiographie ist nach wie vor der Standardansatz zur Beurteilung der Herzmorphologie und -funktion in Tiermodellen, da sie im Vergleich zu anderen Bildgebungsmodalitäten, wie z. B. der Magnetresonanztomographie, kostengünstig und einfach zu bedienen ist. Die echokardiographische Beurteilung des RV kann jedoch aufgrund der Positionierung des RV unter dem Brustbeinschatten, seiner gut entwickelten Trabekulation und seiner anatomischen Form, die es schwierig machen, die endokardiale Grenze 9,10,11 abzugrenzen, eine Herausforderung darstellen.

Dieser Artikel zielt darauf ab, ein umfassendes Protokoll zur Bewertung von RV-Abmessungen, -Flächen und -Volumina sowie der systolischen und diastolischen Funktion bei naiven und MCT-induzierten PAH bei Sprague-Dawley-Ratten (SD) zu beschreiben. Darüber hinaus beschreibt dieses Protokoll eine Methode zur Beurteilung der echokardiographischen Dimensionen im normalen und erweiterten rechten Vorhof.

Protokoll

Alle Experimente in diesem Protokoll wurden gemäß den Tierpflegerichtlinien der University of Illinois in Chicago, Chicago Institutional Animal Care and Use Committee, durchgeführt. Männliche Sprague-Dawley-Ratten (SD) wogen zum Zeitpunkt der MCT-Injektion zwischen 0,200 und 0,240 kg; Das in diesem Artikel beschriebene Protokoll kann jedoch mit einem breiteren Körpergewichtsbereich verwendet werden. Die Tiere stammen aus einer kommerziellen Quelle (siehe Materialtabelle).

1. Studiendesign

  1. Tiere
    1. Holen Sie sich männliche SD-Ratten und lassen Sie sie 4-7 Tage lang akklimatisieren. Die Ratten werden von der Versuchsgruppe in sauberen Käfigen untergebracht und in einem Raum gehalten, der bei 20-26 °C (68-79 °F) gehalten und mit Leuchtstoffröhren beleuchtet wird, die auf einen 14-stündigen Licht- und 10-stündigen Dunkelzyklus abgestimmt sind.
    2. Geben Sie Ratten für die Dauer des Experiments ad libitum Zugang zu einer Standarddiät und Leitungswasser.
  2. MCT-Verwaltung
    1. Verabreichen Sie den Ratten am Studientag 0 eine subkutane Dosis (3,0 ml/kg) MCT (60 mg/kg in HCl/NaOH, pH 7,4; siehe Materialtabelle; MCT-Gruppe) oder Vehikel (deionisiertes Wasser, pH 7,4; Kontrollgruppe).
      HINWEIS: Aufgrund der Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung im Zusammenhang mit der MCT-Dosierung sollten alle Ratten am Studientag 0 in einem Raum für chemische Gefahren behandelt und dort bis zum Studientag 7 untergebracht werden.
    2. Bringen Sie die Ratten am Studientag 7 für die Dauer der Studie zurück in einen allgemeinen Wohnraum.
  3. Klinische Beobachtungen
    1. Führen Sie einmal täglich Beobachtungen an der Käfigseite für den allgemeinen Gesundheitszustand und das Aussehen durch. Beobachten Sie die Tiere auf Sterblichkeit und Anzeichen von Schmerzen und Leiden.
    2. Notieren Sie alle ungewöhnlichen Beobachtungen, die während der gesamten Dauer der Studie festgestellt wurden, im Rohdaten-Notizbuch.
  4. Körpergewichte
    1. Zeichnen Sie das Körpergewicht am Studientag 0 (vor der Dosis), wöchentlich während der gesamten Studie und am Tag der Echokardiographie auf.

2. Echokardiographie

  1. Präparat
    1. Am Studientag 23 nach der MCT-Dosierung werden die Ratten mit Isofluran bei 2%-3% anästhesiert, angetrieben von 100% Sauerstoff (1 l/min) in einer Induktionskammer (siehe Materialtabelle).
    2. Entfernen Sie die Ratten aus der Kammer, sobald das Bewusstsein verloren gegangen ist, und bringen Sie sie in einer dorsalen Dekubitusposition auf die Tierplattform der Bildgebungsstation (siehe Materialtabelle). Verabreichen Sie Isofluran mit einem Nasenkonus, der mit einem Verdampfer verbunden ist, der 1%-2% Isofluran liefert, angetrieben von 100% Sauerstoff (1 l/min).
    3. Tragen Sie Elektrodengel auf jede Pfote auf und befestigen Sie die Pfoten in den Elektrokardiogramm-Leitungsplatten der Tierplattform.
    4. Entfernen Sie das Fell, indem Sie die Brust rasieren und ein Enthaarungsmittel verwenden (siehe Materialtabelle). Sichern Sie einen rektalen Temperaturfühler (siehe Materialtabelle) an Ort und Stelle. Legen Sie Watterollen auf die rechte und linke Seite des Tieres und befestigen Sie sie mit Klebeband, um die Position des Tieres beizubehalten, wenn die Plattform geneigt ist.
  2. Überwachung
    1. Überwachen Sie die Körpertemperatur und die Herzfrequenz (HR) über das Ultraschall-Bildgebungssystem (siehe Materialtabelle) während des gesamten Verfahrens.
    2. Halten Sie die Körpertemperatur bei 37 ± 0,5 °C und halten Sie die Herzfrequenz nach Möglichkeit bei 350 Schlägen pro Minute oder darüber. Verwenden Sie den Wärmetisch und eine Wärmelampe, um die Temperatur zu halten.
  3. Bildaufnahme
    1. Führen Sie eine transthorakale Echokardiographie mit einem Hochfrequenz-Ultraschallbildsystem durch, das mit einem Solid-State-Array-Ultraschallwandler ausgestattet ist (siehe Materialtabelle).
      HINWEIS: Alle Richtungen, die in den echokardiographischen Methoden notiert sind, beziehen sich auf die rechte oder linke Seite des Sonographen.
    2. Linksventrikuläre (LV) parasternale Längsachse (PLAX) Ansicht
      1. Wenn sich die Ratten in der Position des dorsalen Dekubitus befinden, kippen Sie die Plattform nach links und bringen Sie sie kaudal um etwa 10° nach unten.
      2. Platzieren Sie den Wandler in der Halterung in einer halbverriegelten Position, wobei die Kerbe in kaudale Richtung zeigt. Bewegen Sie den Schallkopf so, dass er auf die linke parasternale Linie zeigt. Drehen Sie den Wandler gegen den Uhrzeigersinn um ca. 30°-45° und neigen Sie ihn leicht kranial entlang der y-Achse (laterale Wandlerachse).
      3. Tragen Sie warmes Ultraschallgel (siehe Materialtabelle) auf die Brust der Ratte auf und senken Sie den Schallkopf ab, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt.
      4. Bewegen Sie die Plattform nach rechts oder links, um eine Ansicht des gesamten LV in der Mitte des Bildschirms zu erhalten. Passen Sie bei Bedarf die Bildtiefe an und verschieben Sie die Fokuszone zur hinteren Wand.
      5. Nehmen Sie Feineinstellungen in der Plattformposition vor, um sicherzustellen, dass sich Aorta und Spitze in derselben horizontalen Ebene befinden und der LV-Abflusstrakt sichtbar ist.
      6. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für PLAX-Ansichten der LV-Bilder sind in Abbildung 1A dargestellt.
        HINWEIS: Die Bildgebung des LV ermöglicht es, sich mit der Position des Herzens in der Brust vertraut zu machen. Ein erweitertes RV kann das LV verdrängen.
    3. Modifizierte PLAX-Ansicht des rechtsventrikulären Ausflusstraktes
      1. Kippen Sie die Plattform um ca. 10°-15° nach rechts und bringen Sie sie kaudal ca. 5° nach unten.
      2. Bewegen Sie den Schallkopf so, dass er auf die rechte parasternale Linie der Ratte zeigt. Drehen Sie den Wandler gegen den Uhrzeigersinn um ca. 30°.
      3. Tragen Sie Ultraschallgel auf die Brust der Ratte auf und senken Sie den Schallkopf ab, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt.
      4. Bewegen Sie die Plattform nach links oder rechts, bis das Wohnmobil in Sicht ist. In dieser modifizierten PLAX-Ansicht sind die RV-Wand und das interventrikuläre Septum (IVS) deutlich sichtbar, wie in Abbildung 1B gezeigt.
      5. Drehen Sie den Schallkopf bei Bedarf gegen den Uhrzeigersinn, um sicherzustellen, dass die Aorta und die Mitralklappe sichtbar sind.
      6. Verschieben Sie die Fokuszone in den RV-freien Wandbereich, um die Definition der Endokardgrenze zu verbessern und die Verstärkung bei Bedarf anzupassen.
      7. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen.
      8. Platzieren Sie die M-Mode-Abtastvolumenlinie in dem Bereich, in dem der RV am breitesten ist, und stellen Sie den Schieber so ein, dass er den RV und den LV umfasst. Die Probenvolumenlinie wird bei Ratten im Allgemeinen zwischen dem Schatten zweier zusammenhängender Wirbel platziert.
      9. Klicken Sie auf Aktualisieren und dann auf Cine-Speicher , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für den M-Modus in den modifizierten PLAX-Ansichtsbildern sind in Abbildung 1C dargestellt, und diese Bilder werden verwendet, um den RV-Innendurchmesser während der Diastole (RVIDd), den RV-Innendurchmesser während der Systole (RVIDs) und die RV-freie Wanddicke (RVFWT) zu analysieren.
      10. Heben Sie den Schallkopf an und positionieren Sie ihn so, dass er nur leicht zur rechten parasternalen Linie der Ratte geneigt ist. Bewegen Sie die Plattform in eine Position, die nur leicht nach rechts geneigt ist.
      11. Senken Sie den Schallkopf ab, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt.
      12. Bewegen Sie die Plattform kaudal und nach rechts oder links, bis die RV-Abflussspur sichtbar ist und die Pulmonalklappe (PV) scharf und deutlich sichtbar ist.
      13. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für den B-Modus in der modifizierten PLAX-Ansicht auf der Ebene der Bilder des rechtsventrikulären Ausflusstrakts sind in Abbildung 2A dargestellt; Diese Bilder werden verwendet, um den PV-Durchmesser zu analysieren.
      14. Drücken Sie unter Beibehaltung der gleichen B-Modus-Bildposition die Farbtaste, um die Identifizierung des Durchflusses durch die PV zu erleichtern. Passen Sie die Geschwindigkeit an, um das Aliasing zu optimieren, sodass der höchste Geschwindigkeitspunkt sichtbar ist. Erhöhen Sie bei Bedarf die Bildrate, indem Sie die Größe des Farbdoppler-Bildfelds verringern.
      15. Drücken Sie PW (gepulste Welle), um das Blutflussspektrum zu quantifizieren. Erhöhen Sie die Gate-Größe des Probenvolumens auf das Maximum.
      16. Stellen Sie bei Bedarf die Basisgeschwindigkeit und die Dopplerverstärkung so ein, dass die Strömung sichtbar ist.
      17. Richten Sie den PW-Winkel parallel zur Strömungsrichtung durch die PV aus. Platzieren Sie das Probenvolumen mit der höchsten Geschwindigkeit (Aliasing-Punkt) oder an den Spitzen der PV-Packungsbeilage.
      18. Klicken Sie auf Aktualisieren , um die Lungengeschwindigkeiten anzuzeigen.
      19. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für PV-PW-Doppler-Bilder sind in Abbildung 2B dargestellt; Diese Bilder werden verwendet, um die Lungenauswurfzeit (PET), die Lungenbeschleunigungszeit (PAT), die Lungenspitzengeschwindigkeit (PV PSV), das Herzzeitvolumen (PV CO), das Schlagvolumen (PV SV), die HR und die Herzzykluslänge (CL) zu analysieren.
    4. RV-fokussierte apikale Vierkammeransicht
      1. Kippen Sie die Plattform in die linke Ecke und den Schädel so weit wie möglich.
      2. Drehen Sie den Schallkopf gegen den Uhrzeigersinn um 30°-45° und bewegen Sie den Schallkopf so, dass er auf die rechte Schulter/das rechte Ohr des Tieres zeigt.
      3. Senken Sie den Schallkopf ab, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt. Diese Position ermöglicht eine typische Vier-Kammer-Ansicht, bei der die LV und die linken Vorhöfe (LA) sichtbar sind, der Brustbeinschatten jedoch über der RV-freien Wand liegt.
      4. Passen Sie die apikale Vierkammeransicht an, um die RV-fokussierte Ansicht zu erhalten, indem Sie den Wandler leicht seitlich zum wahren Scheitelpunkt platzieren. Nehmen Sie Feineinstellungen vor, bis die maximale Ebene erreicht ist. Bewegen Sie die Plattform bei Bedarf leicht kaudal. In dieser Ansicht ist der Schatten des Brustbeins im Septum positioniert und die RV-freie Wand ist deutlich sichtbar.
      5. Stellen Sie sicher, dass der RV, der rechte Vorhof (RA) und die Trikuspidalklappe (TV) im akustischen Fenster sichtbar sind.
        HINWEIS: Wenn die RV-Kammer stark erweitert ist, ist die LV-Kammer möglicherweise nicht vollständig sichtbar. Das manuelle Halten des Wandlers ermöglicht eine Feineinstellung des Wandlerwinkels, um die RV-Visualisierung zu verbessern.
      6. Stellen Sie sicher, dass der RV nicht verkürzt und der NS-Abflusstrakt nicht geöffnet wird.
      7. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für den B-Modus bei den RV-fokussierten apikalen Vier-Kammer-Ansichtsbildern sind in Abbildung 3A, B dargestellt; Diese Bilder werden verwendet, um den rechten Vorhofbereich (RAA), den enddiastolischen Bereich (RVEDA) und den endsystolischen Bereich (RVESA) zu analysieren.
      8. Platzieren Sie den M-Mode-Cursor durch den Trikuspidalring an der RV-freien Wand. Stellen Sie sicher, dass das Bild optimal ausgerichtet ist, um eine Unterschätzung der Geschwindigkeiten zu vermeiden. Drücken Sie Update und Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen.
        ANMERKUNG: Beispiele für Bewegungsbilder des Trikuspidalrings sind in Abbildung 4A, B dargestellt. Diese Bilder werden verwendet, um die systolische Exkursion der Trikuspidal-Ringebene (TAPSE) zu analysieren.
      9. Drücken Sie B-Mode und dann Farbe , um die Erkennung des Durchflusses durch das Fernsehgerät zu erleichtern. Passen Sie die Geschwindigkeit an, um das Aliasing zu optimieren, sodass der höchste Geschwindigkeitspunkt sichtbar ist. Erhöhen Sie die Bildrate, indem Sie die Größe des Farbdoppler-Bildfelds verringern.
      10. Drücken Sie PW , um das Blutflussspektrum zu quantifizieren. Erhöhen Sie die Gate-Größe des Probenvolumens auf das Maximum.
      11. Passen Sie bei Bedarf die Basisgeschwindigkeit und die Dopplerverstärkung an.
      12. Richten Sie den PW-Winkel parallel zur Richtung des RV-Zuflusses aus. Platzieren Sie das Probenvolumen auf der höchsten Geschwindigkeit (Aliasing-Punkt) oder an den Spitzen des Trikuspidal-Segels.
        HINWEIS: Die Abbildung der Trikuspidaleinströmgeschwindigkeiten kann eine Herausforderung darstellen. Eine Feineinstellung der Wandlerposition kann erforderlich sein.
      13. Drücken Sie Aktualisieren , um die Trikuspidal-Anströmgeschwindigkeiten anzuzeigen.
      14. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für Trikuspidal-PW-Doppler-Bilder sind in Abbildung 5A, B dargestellt; Diese Bilder werden verwendet, um die Geschwindigkeit des Blutflusses über den Fernseher während der frühen diastolischen Füllung (E), die Geschwindigkeit des Blutflusses über den Fernseher während der späten diastolischen Füllung (A), die offene Zeit des Trikuspidalverschlusses (TCO) und die Auswurfzeit (ET) zu analysieren.
      15. Kehren Sie in den B-Modus zurück und drücken Sie Tissue. Stellen Sie die Plattform leicht ein, um sicherzustellen, dass der Trikuspidalring deutlich sichtbar ist, und platzieren Sie das Gewebedoppler-Probenvolumen-Gate am Trikuspidalring an der RV-freien Wand. Erhöhen Sie das Probenvolumen-Gate auf maximale Breite.
      16. Passen Sie bei Bedarf die Basisgeschwindigkeit und die Dopplerverstärkung an.
      17. Klicken Sie auf Aktualisieren , um das Gewebe-Doppler-Bild anzuzeigen.
      18. Drücken Sie Cine Store , um die Daten aufzuzeichnen. Beispiele für Gewebe-Doppler-Bilder sind in Abbildung 6A, B dargestellt; Diese Bilder werden verwendet, um die Trikuspidal-Ringgeschwindigkeit bei der frühen Diastole (E'), die Trikuspidal-Ringgeschwindigkeit bei der späten Diastole (A') und die Trikuspidal-Ringgeschwindigkeit bei der Systole (S') zu analysieren.
        HINWEIS: TAPSE und Gewebedoppler werden immer an der RV-freien Wand und nicht am interventrikulären Septum gemessen.
  4. Bildanalyse
    1. Führen Sie die Bildanalyse offline mit der gerätekompatiblen Software durch (siehe Materialtabelle).
    2. Vermeiden Sie Bereiche, in denen Inspiration für alle Messungen auftritt, und nehmen Sie immer mindestens drei Messungen für jeden zu analysierenden Parameter vor.
    3. Modifizierte parasternale Langachsenansicht des rechtsventrikulären M-Modus
      1. Wählen Sie ein Bild aus, das aus der modifizierten parasternalen Langachsenansicht des rechtsventrikulären M-Modus erhalten wurde, und analysieren Sie RVIDd (mm), RVIDs (mm) und RVFWT (mm).
      2. Wählen Sie Tiefe aus den generischen Messwerkzeugen aus.
      3. Verfolgen Sie den Innendurchmesser der RV-Kammer bei Diastole und Systole (Abbildung 1C) und beschriften Sie die Messungen als RVIDd bzw. RVIDs.
      4. Wählen Sie das Tiefenwerkzeug aus, um die Dicke der RV-freien Wand zu messen. Richten Sie den Cursor auf den Peak der R-Welle des EKGs aus und zeichnen Sie die Wand an der Enddiastole nach (Abbildung 1C). Schließen Sie RV-Trabekulationen und Papillarmuskeln von der RV-Endokardgrenze aus, falls vorhanden, um die RV-Wanddicke genau zu messen. Schließen Sie auch epikardiales Fett aus, falls vorhanden, um fälschlicherweise erhöhte Messungen zu vermeiden.
        HINWEIS: RV-Trabekulationen und Papillarmuskeln zeigen sich als unterbrochene Linien, die der RV-Wandbewegung folgen. RVIDd-, RVID- und RVFWT-Messungen werden im Bericht im Abschnitt "Generisches Paket" angezeigt. Wenn es eine signifikante Verdickung des Perikards gibt, kann die Messung der RV-Wand schwierig sein; Wählen Sie daher den Analysebereich sorgfältig aus.
    4. PV B-Modus
      1. Wählen Sie ein Bild aus dem PV-B-Modus und analysieren Sie den PV-Durchmesser (mm).
      2. Wählen Sie RV - und PV-Funktion aus dem Dropdown-Menü des Herzpakets aus.
      3. Wählen Sie PV-Diam und wählen Sie einen Rahmen, in dem das Ventil geöffnet ist. Verfolgen Sie auf Höhe des Ventils den Abstand von Wand zu Wand und vermeiden Sie dabei den Ventilring (Abbildung 2A).
        HINWEIS: Die Messungen werden im Bericht im Abschnitt RV- und PV-Funktion angezeigt.
    5. PV PW Doppler
      1. Wählen Sie ein Bild aus, das vom PV-PW-Doppler erhalten wurde, um das PET (ms), PAT (ms), PV PSV (mm/s), HR (Schläge pro Minute), CL (ms), das PAT/PET-Verhältnis, das Herzzeitvolumen (PV CO; ml/min), das Schlagvolumen (PV SV; μl) und das PAT/CL-Verhältnis zu analysieren.
      2. Wählen Sie RV - und PV-Funktion aus dem Dropdown-Menü des Herzpakets aus und wählen Sie mindestens drei repräsentative PA-Geschwindigkeiten aus.
      3. Wählen Sie PAT und verfolgen Sie die PA-Strömungsgeschwindigkeit, beginnend am Beschleunigungspunkt und endend an der Geschwindigkeitsspitze.
      4. Wählen Sie PET und beginnen Sie die Messung am Beschleunigungspunkt und enden Sie, wenn das Signal die Basislinie erreicht.
      5. Wählen Sie PV peak vel aus, platzieren Sie den Cursor auf dem höchsten Geschwindigkeitspunkt und klicken Sie mit der linken Maustaste.
      6. Um die PV-Geschwindigkeits-Zeit-Integral-Messung (PV VTI) zu erhalten, wählen Sie die negative Option unter dem Peak-Vevo-Werkzeug.
        HINWEIS: Die Nachweisempfindlichkeit kann geändert werden, aber während der gesamten Studie sollte ein konstanter Wert beibehalten werden.
      7. Wählen Sie PV VTI aus dem Dropdown-Menü aus. Starten Sie die Messung, indem Sie mit der linken Maustaste auf den Anfang des Peaks klicken, und beenden Sie die Messung, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Ende des Peaks klicken, um die Messung abzuschließen. Passen Sie den Spitzenumriss an, indem Sie die Linien nach Bedarf verschieben.
      8. Platzieren Sie den Cursor auf einer PV-VTI-Messung und klicken Sie mit der rechten Maustaste, um Eigenschaften auszuwählen, und aktivieren Sie dann die HR-Messung in der Parameteroption. Wiederholen Sie diesen Schritt für alle drei PV-VTI-Messungen.
      9. Wählen Sie Zeit aus den generischen Messwerkzeugen aus und verfolgen Sie die Zeit vom Beschleunigungspunkt eines Zyklus bis zum Beschleunigungspunkt des nächsten Zyklus, um die CL zu berechnen (Abbildung 2B).
        HINWEIS: Die Messungen werden im Bericht im Abschnitt RV- und PV-Funktion angezeigt. Das PAT/PET-Verhältnis, PV CO und PV SV werden von der Gerätesoftware berechnet.
    6. RV-fokussierte apikale Vier-Kammer-Ansicht B-Modus
      1. Wählen Sie ein Bild aus, das aus dem RV-fokussierten apikalen Vierkammer-B-Modus erhalten wurde, um die Änderung der fraktionellen Flächenänderung von RAA (mm 2), RVEDA (mm2), RVESA (mm 2) und RV zu analysieren [RVFAC = (RVEDA-RVESA)/RVEDA, %].
      2. Wählen Sie SAX (parasternale Kurzachse) aus dem Dropdown-Menü des Herzpakets aus.
      3. Wählen Sie ein B-Mode-Bild am Ende der Diastole aus der RV-fokussierten apikalen Vierkammeransicht. Stellen Sie sicher, dass sich das gesamte Wohnmobil in Sichtweite befindet, einschließlich des Scheitelpunkts und der Seitenwand.
      4. Wählen Sie ENDOarea;d und verfolgen Sie das RV-Endokard vom Ring, entlang der freien Wand bis zur Spitze und dann zurück zum Ring entlang des interventrikulären Septums, ausgenommen Trabekulationen, falls vorhanden.
      5. Wählen Sie ein B-Mode-Bild an der Endsystole, wählen Sie ENDOarea;s aus dem Dropdown-Fenster SAX B-Mode aus und wiederholen Sie die Spur des RV. Wählen Sie mit demselben Bild den 2D-Bereich aus den generischen Messwerkzeugen aus und verfolgen Sie die RA, indem Sie dem Endokard folgen und die Hohlvene und den RA-Anhang ausschließen. Der Bereich zwischen den Trikuspidalklappensegeln und dem Ring ist ebenfalls ausgeschlossen (Abbildung 3).
      6. Wiederholen Sie die ENDO-Flächenmessung an Diastole und Systole und die RA-Flächenmessung in zwei weiteren Bildern.
        HINWEIS: Messungen der RV-Fläche bei Diastole und Systole werden im Bericht im Abschnitt SAX-B-Modus angezeigt. Der RA-Bereich wird unter den generischen Paketmaßen angezeigt. RVFAC wird nach der Formel RVFAC = (RVEDA-RVESA)/RVEDA10 berechnet.
    7. M-Modus am lateralen Teil des Trikuspidalrings
      1. Wählen Sie ein M-Mode-Bild, das aus dem lateralen Teil des Trikuspidalrings aufgenommen wurde, um die TAPSE (mm) zu analysieren.
      2. Wählen Sie Tiefe aus den generischen Messwerkzeugen und wählen Sie eine Region mit mindestens drei aufeinanderfolgenden Herzstellen, die frei von inspiratorischen Interferenzen sind.
      3. Verfolgen Sie den Abstand von der Enddiastole zur Peaksystole des RV-Ringsegments in drei aufeinanderfolgenden Herzzyklen (Abbildung 4).
        HINWEIS: Die Messungen werden im Bericht im Abschnitt "Allgemeines Paket" angezeigt.
    8. TV PW Doppler
      1. Wählen Sie ein Bild aus, das vom TV-PW-Doppler erhalten wurde, um den E (mm/s), A (mm/s), TCO (ms), ET (ms) und RV-Myokardleistungsindex [RVMPI = (TCO-ET)/ET]11 zu analysieren.
      2. Wählen Sie TV Flow aus dem Dropdown-Menü des Herzpakets aus und wählen Sie mindestens drei repräsentative TV-Geschwindigkeiten aus.
      3. Wählen Sie TV E (Trikuspidal-Frühfüllung), platzieren Sie den Cursor am höchsten Geschwindigkeitspunkt der E-Welle und klicken Sie mit der linken Maustaste. Eine Linie wird von der höchsten Geschwindigkeit bis zur Grundlinie gezeichnet. Wählen Sie auf ähnliche Weise TV A (Trikuspidalfüllung), platzieren Sie den Cursor auf der höchsten Geschwindigkeit der A-Welle und klicken Sie mit der linken Maustaste. Eine weitere Linie wird von der höchsten Geschwindigkeit bis zur Grundlinie gezogen (Abbildung 5).
      4. Um die Auswurfzeit (ET) zu messen, wählen Sie das Zeitwerkzeug aus den generischen Messwerkzeugen aus und messen Sie die Zeit vom Beginn (Vorderkante) bis zum Ende (Hinterkante) des Trikuspidalzuflusses (ein Bereich, in dem die Strömung austritt). Beschriften Sie die Messungen als ET (Abbildung 5).
      5. Um die TCO-Zeit zu messen, wählen Sie das Zeitwerkzeug aus und verfolgen Sie die Zeit vom Ende der Trikuspidal-A-Welle eines Zyklus bis zum Beginn der Trikuspidal-E-Welle des nächsten Zyklus. Kennzeichnen Sie die Messungen als TCO (Abbildung 5).
        HINWEIS: Die Messungen von TV E und TV A werden im Bericht im Abschnitt TV Flow angezeigt. ET- und TCO-Messungen werden unter den generischen Paketmessungen angezeigt. RVMPI wird als (TCO-ET)/ET11 berechnet. E, ET und TCO werden mit einem konstanten R-R-Intervall gemessen, um Fehler zu minimieren. ET-Messungen können auch von der Mittelkante bis zur Hinterkante durchgeführt werden; Die Konsistenz in der Art und Weise, wie die Messung während der Analyse erfasst wird, ist am wichtigsten.
    9. RV lateraler Trikuspidal-Ringgewebe-Doppler
      1. Wählen Sie ein Bild aus, das vom RV-Doppler des lateralen Trikuspidalringgewebes erhalten wurde, um das Verhältnis E' (mm/s), A' (mm/s), S' (mm/s) und E/E' zu analysieren.
      2. Wählen Sie TV Flow aus dem Dropdown-Menü des Herzpakets aus und wählen Sie mindestens drei repräsentative freie Wandgewebegeschwindigkeiten aus.
      3. Wählen Sie TV LW E, platzieren Sie den Cursor auf dem höchsten Geschwindigkeitspunkt der E'-Welle und klicken Sie mit der linken Maustaste. Eine Linie wird von der höchsten Geschwindigkeit bis zur Grundlinie gezeichnet. Wählen Sie auf ähnliche Weise TV LW A aus, platzieren Sie den Cursor auf dem höchsten Geschwindigkeitspunkt der A'-Welle und klicken Sie mit der linken Maustaste. Eine weitere Linie wird von der höchsten Geschwindigkeit bis zur Grundlinie gezogen (Abbildung 6).
      4. Wählen Sie MV Flow aus dem Dropdown-Menü des Herzpakets und wählen Sie S WAVE aus.
      5. Platzieren Sie den Cursor während der Auswurfphase auf der höchsten systolischen Geschwindigkeit, ohne die Doppler-Hüllkurve zu überschreiten, und klicken Sie mit der linken Maustaste. Eine Linie wird von der höchsten Geschwindigkeit bis zur Basislinie gezeichnet (Abbildung 6).
        HINWEIS: Die Messungen werden im Bericht in den Abschnitten "TV Flow" und "MV Flow" angezeigt. Das E/E'-Verhältnis wird manuell berechnet.
  5. Nekropsie
    1. Euthanasieren Sie die Ratten durch Ausbluten unter Isofluran-Überdosierung am Studientag 24 nach der MCT-Dosierung nach einem institutionell genehmigten Protokoll.
    2. Entfernen Sie die Herz-Lungen-Blockade und ziehen Sie sie sanft über das Gefäßsystem mit eiskalter Kochsalzlösung auf, bis das Perfusat klar ist. Trennen Sie Herz und Lunge und entfernen Sie die überschüssige Kochsalzlösung.
    3. Wiegen Sie jedes Organ einzeln.
    4. Entfernen Sie die Vorhöfe und entsorgen Sie sie.
    5. Trennen Sie das LV mit dem Septum (LV+S) vom RV und wiegen Sie die Ventrikel separat.
    6. Entfernen Sie das linke Schienbein und trennen Sie es vom Weichgewebe.
    7. Erhalten Sie eine Längsmessung der Tibia mit einem digitalen Messschieber (siehe Materialtabelle).
    8. Entsorgen Sie das sezierte Herz, die Lunge und das Schienbein mit dem Rest des Kadavers.
      HINWEIS: Das Herzgewicht (HW), das Lungengewicht (LW), das LV+S-Gewicht und das RV-Gewicht werden durch die Tibialänge (TL) normalisiert. Die RV-Hypertrophie wird durch den Fulton-Index bewertet, wobei das RV-Gewicht durch das LV+S-Gewicht normalisiert wird [Fulton-Index = RV/(LV+S)]12.

Ergebnisse

In dieser Studie wurden MCT-behandelte Ratten als Modell für PAH verwendet. Die echokardiographische Analyse wurde am Studientag 23 nach der MCT-Verabreichung durchgeführt, und alle Messungen und Berechnungen stellten Durchschnittswerte aus drei aufeinanderfolgenden Zyklen dar. Echokardiographische Parameter, die von Kontrollratten (Vehikel: deionisiertes Wasser) und MCT-behandelten (60 mg/kg) Ratten erhalten wurden, sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Repräsentative Bilder der ...

Diskussion

Die echokardiographische Auswertung des RV ist ein wertvolles Entdeckungswerkzeug für das Screening der Wirksamkeit neuartiger Behandlungen in Tiermodellen von PAH. Eine eingehende Charakterisierung der RV-Struktur und -Funktion ist als neuartige Ziele bei der Behandlung von PAK-Adressen RV 4,14 erforderlich. Diese Studie beschreibt ein detailliertes Protokoll, das die erfolgreiche Charakterisierung der RV-Struktur und -Funktion ermöglicht.

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde unterstützt durch NHLBI K01 HL155241 und AHA CDA849387, die an den Autor P.C.R.

Materialien

NameCompanyCatalog NumberComments
0.9% sodium cloride injection USPBaxter2B1324
Braided cotton rolls4MD Medical SolutionsRIHD201205
Depilating agentWallgreensNair Hair Remover 
Electrode gelParker Laboratories 15-60
High frequency ultrasound image system and imaging stationFUJIFILM VisualSonics, Inc.Vevo 2100
IsofluraneMedVetRXISO-250
Male sprague Dawley ratsCharles River LaboratoriesCD 001CD IGS Rats (Crl:CD(SD))
Monocrotaline (MCT)Sigma-AldrichC2401
Rectal temperature probe  Physitemp RET-3
Sealed induction chambersScivena ScientificRES644 3 L size
Solid-state array ultrasound transducerFUJIFILM VisualSonics, Inc.Vevo MicroScan transducer MS250S
Stainless steel digital calipersVWR Digital Calipers62379-531
Ultrasound gel Parker Laboratories 11-08
Vevo Lab softwareFUJIFILM VisualSonics, Inc.Verison 5.5.1

Referenzen

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