Name: hemodynamic characterization of rodent models of pulmonary arterial hypertension
Uploaded: 2016-04-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 40 s
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SR is supported by NIH K08HL114643, Gilead Research Scholars in Pulmonary Arterial Hypertension and a Burroughs Wellcome Fund Career Award for Medical Scientists.

記載されているすべての手順は、医学のデューク大学の動物のケアのガイドラインに従ってください。 1.前に手順を開始します注：任意の動物の手続きの前に、適切な機関の許可が得られていることを確認してください。すべての手順と同じように、何の動物の苦痛がないことを保証するために、適切な鎮痛薬を使用します。 <ol><li>開通性を確保するためにヘパリン化無菌食塩水（100 U / ml）でフラッシュカテーテル。マーク心臓から首の中間までの長さ（ラットとマウス用の2センチメートルのため約4センチ）に対するカテーテル同等の先端から点。 </li><li>マウスまたはラットを麻酔。麻酔薬の選択肢はイソフルラン（誘導3から4パーセント、メンテナンス、100％の酸素と混合した1.5％）、ケタミン/キシラジン（80から120 / 10mg / kgの）およびペントバルビタール（40から80ミリグラム/キログラム）が挙げられる6。 <ol><li>例えば、ケタミン：キシラジン（80から120ミリグラム/キログラム：マウスおよび80-100ミリグラム/キログラムのための10から16ミリグラム/キログラムIP：5〜10メートルラット用/ kgのIPグラム）、単回投与は、麻酔の20-50分間持続します。心エコー検査のために、イソフルラン（誘導3-4％、および保守のための1.5％）で、マウスやラットを麻酔。撤退の反射が存在しないことを確認するために、手術領域にげっ歯類をつまんで麻酔深度を評価します。麻酔下ながら乾燥を防ぐために、目に獣医の軟膏を使用してください。 注：異なる麻酔剤は、（他の場所6レビュー）適切な使用と最適化と信頼性の高い結果を得るために使用することができます。キシラジン：カテーテル挿入のための私達の好みは、ケタミンを使用することです。ケタミン/キシラジンとの過剰摂取は深く、心拍数および心機能を低下させることができるので、適切な温度と呼吸制御を維持することが重要です。マウスでの心拍数（&gt; 400 /分）を維持するために、我々は日常的に二国間の迷走神経切断を行います。十分なものである、ここでケタミン/キシラジンの量は、通常、最後の20〜30分は、オープンまたはクローズド胸部心臓カテーテル法のいずれかが続いて実行します動物を安楽死させます。 </li></ol></li><li>外科手術手順（ 図1）のために、ラット/マウスを準備します。 <ol><li>右の首に、胸（心エコー検査を可能にする）から、手術領域から毛を剃ります。 </li><li>外側にベタジンを使用して、中心から円形の掃引で剃毛の外科領域をスクラブ、70％アルコール綿棒でクレンジングが続きます。 </li><li>下に加温パッドを用いて外科的なプ​​ラットフォーム上で動物を置きます。 37から37.5℃の体温を維持するための加熱レベルを設定します。直腸プローブで体温を監視します。低体温症は、重要な頻脈の大幅な徐脈や温熱療法結果になることができます。 </li></ol></li></ol> 2.心エコー注：げっ歯類の心エコー検査の完全な説明は、他の場所7に記載されています。マウスは、麻酔の前に、画像が目を覚まし、手動抑制動物に得ることができます。ラットについては、心エコー検査の前に、ラットとして好ましい麻酔が手動で）目を覚ましながら抑制することには大きすぎます。 <ol><li>傍胸骨長軸（PLAX）を表示。 <ol><li>プラットフォーム上で仰臥位で動物を配置するか、手動で拘束します。 </li><li> 2Dライブ画像を投影するためにBモードを選択します。 </li><li>左胸骨傍のラインにラット用のマウスのための40 MHzまたは25 MHzの周波数で超音波トランスデューサを合わせ、トランスデューサは、プローブインジケータが尾側方向に向いて反時計回りに30度回転（5〜11時ライン位置） 。角度がわずかに（同じ断層面でのトランスデューサの短軸に沿って揺動）変換器は、画面中央の完全なLV室のビューを取得します。 </li><li>見つけて、これらの解剖学的構造（ 図2A）を表示：左心室（LV）の内腔を。心室中隔（IVS）。右心室（RV）の内腔;上行大動脈（AO）。そして、左心房（LA）。 </li> &lt;李&gt; Mモードへの切り替えは、一度これらの上記の構造が明確に可視化されます。基準点としてAOを使用して、LV内腔の最も広い部分を介して指示線を配置し、また、LV商工会議所（ 図2B）の中心で焦点深度嘘を作ります。トランスデューサの角度を変更し、Mモードの測定値を得ることにより、RVの同様の測定を行います。 </li><li>オフライン測定（LV室の寸法、FSおよびLV壁の厚さ）のデータを記録するためにビデオループを作成するために、シネ・ストアを使用します。 </li><li>大動脈でPWのカーソルを置いて（ 図2C）を記録することにより、PWドプラモードでの大動脈流出のドップラートレースを取得します。 </li></ol></li><li>大動脈レベルで傍胸骨短軸ビュー（PSAX）。 <ol><li> Bモードに切り替えます。 </li><li>胸骨傍短軸ビュー（ 図3）を得るために、傍胸骨長軸ビューからトランスデューサ90°時 ​​計回りに回転させます。 IDに頭蓋に向けてトランスデューサを移動し、角度大動脈弁の断面図をentify。 </li><li>大動脈への右上に局在三日月状の構造体として右心室流出路（RVOT）を特定、肺動脈弁のリーフレットと肺動脈を継続しました。 </li><li>手動で同じ位置に安定したホールド。 PWドプラモードに切り替えます。 注：齧歯類およびプローブを保持するためのステーションプラットフォームは、トランスデューサ位置における運動変動を最小化するために使用することができます。 </li><li>右心室流出路の中心に肺動脈弁のレベルにサンプルボリュームの近位に配置し、容器（ 図3B）を介して血液の流れの方向にカーソルを平行に配置します。 注：血流の方向にサンプリング角度を調整したり、角度の変化を補正するために超音波ソフトウェアを使用することが重要です。補正なし、容器の最大角度は、速度の〜15％の過小評価に対応し、30°です。 </li><li> ADJスケール（血流速度）UST層血流（ 図3C）を示す白色境界線と暗い中空の内部を有する&quot;良い&quot;ドップラー包絡線を得るために必要に応じ。ドップラートレースを記録します。 注：エンベロープは、十分な白の境界線と暗い中空に対応していない「悪い」ドップラー。 </li><li>カテーテルはこの時点で行われていない場合、麻酔を使用した場合、齧歯類が回復することを可能にします。それは胸骨横臥位を維持するのに十分な意識を取り戻しており、それが完全に回復するまで、他の動物の会社にそれを返さないまで、齧歯類無人のまま放置しないでください。カテーテル法が実施されている場合は、セクション3に進んでください。 </li></ol></li></ol> 3.右心カテーテル法<ol><li> RV圧測定用のクローズド胸アプローチ<ol><li>セットアップ： <ol><li> 、ソフトウェアでは、入力チャンネル1に圧力変換器を接続し、圧力のために、チャネル1を設定し、chann心拍数のためのエル2。 </li><li> （血圧トランスデューサとPEチューブを使用している場合）mmHgのに単位を変換するには、圧力計を使用して手動で圧力校正を実行し、ベースライントレースを記録します。そして、チャンネル1の下の単位の変換を行います。 </li><li>心拍数を設定するには、チャンネル2の下で巡回測定を選択して、ソースと測定のための速度のためのチャンネル1を選ぶ2.チャンネルの入力をオフにします。 </li></ol></li><li>深さの焦点と5倍の倍率で解剖顕微鏡下にマウス/ラットを置きます。 </li><li>胸骨（ 図1）に下顎骨から皮膚を切開。完全に子宮頸部領域を露出するために切開部の両側に開創のペアを配置します。 </li><li>ぶっきらぼうに微細な鈍い先端の鉗子（ 図4A、B）を用いて、静脈右外頸静脈を露出させるために唾液腺を分離するために解剖。 </li><li>慎重に周囲の結合組織から右外頸静脈を分離します。 </li> &lt;（、右外頸静脈の下に（できるだけ下顎の近くに）遠位静脈を結紮し、その後近位に緩い結び目を作る;李&gt;は絹縫合糸の2枚（マウス用6-0ラットのための4-0）を配置します図4C）。 </li><li>遠位結ば結び目に小さな「ニック」（カット）近位を作るために、虹彩のはさみを使用してください。 </li><li>ピンセットでカテーテルを持ち、静脈のカットにカテーテルを挿入し、近位の結び目を締めます。 注：我々は通常31 Gまたは21 G針を通して定期的な圧力変換器に接続されているラットのためのマウスおよびPE-50（〜3 Frのサイズ）のために、ポリエチレン（PE）-10チューブ（〜2 Frのサイズ）を使用し、較正されました。マークおおよそ右心室における先端部の配置に対応した長さにマーカーを有するカテーテル。 PEチューブの代替として、マイクロマノメーターカテーテルを使用することができます。ゆっくり遠位結び目を引っ張ると、カテーテルを導入することができます。 </li><li>ゆっくり右心とモニターへのカテーテルをプッシュマークによると進歩の深さ。カテーテルの位置を確認し、RV圧力（ 図5）を識別するために、ソフトウェア内の圧力トレースを監視します。 </li><li> 2分間（次の[スタート]ボタンに記録データをトグル）不動カテーテルを維持し、データを収集します。 </li><li>サンプル回収（第4節）に進みます。 </li></ol></li><li> RV PVループ分析のための開胸アプローチ。 注：右心室のPVループ解析が原因で、RAにSVCから通過しないコンダクタンスカテーテルの剛性を閉じた胸のアプローチを行うことができません。市販のコンダクタンスカテーテルはLVのPVループ分析のために設計されています。 <ol><li>コンダクタンスのためのチャンネル1を設定したソフトウェアで、圧力のためのチャンネル2。心拍数およびチャンネル3。 </li><li> 16 Gテフロンチューブでラットを挿管し、人工呼吸器にチューブを接続します。計算および追跡を使用して、マウスまたはラットのための換気パラメータを設定しまする式6：一回換気量（V tの 、ミリリットル）= 6.2のx M 1.01（M =動物の質量、キロ）。呼吸数（RR、分-1）= 53.5のx M -0.26（ 図6A）。 </li><li>手術野の上に毛皮の広がりを減らすために毛皮の上に70％アルコールを広げます。 </li><li>剣状突起下の切開を行い、左右脇腹に向かってハサミで皮膚を解剖。 </li><li>腹壁を通してカットし、振動板に沿って二国間の切開によって腹腔を開きます。 </li><li>心尖を露出させ、両側性胸郭（ 図6A）をカットするダイヤフラムを開きます。注射器を用いて胸部と腹腔内に生理食塩水を噴霧することによって蒸発し、組織の乾燥を防ぎます。 注：私たちは通常、腹腔と胸郭を開くために解剖ハサミを使用しています。出血は通常重要ではないが、出血がある場合には、電気メスを使用することができます。 </li><li>慎重に分離株番目周囲の結合組織から電子下大静脈（IVC）。 </li><li> IVCの周り;（マウス用6-0ラットで4-0）、その後、緩い結び目を作る（または16 Gテフロンチューブを通して縫合糸をスレッド）（ 図6B）を絹縫合糸の一部を置きます。 </li><li> RV自由壁に27-30ゲージの針を平行にして頂端RV自由壁を穿刺し、針を取り除きます。以上4ミリメートルに針をプッシュしないように注意してください。 注意：代替的に、PE-60チューブの小片は、RV尖にコンダクタンスカテーテルの穿刺を誘導するために使用することができます。 </li><li>全ての電極は、心室（ 図6C）の内側にあるまで、頂端RV自由壁に刺し傷を介してコンダクタンスカテーテル先端を挿入します。 </li><li>ソフトウェア内の圧力容積ループを監視し、重要な呼吸変動（ 図7B、C）を示すものではありません一貫形のループを得るために、カテーテルの位置を調整します。 </li><li>記録PVループの数を取得するために、少なくとも10秒のベースラインPVループ（トグルデータは次の[スタート]ボタンに録音）。 </li><li>プリロードを変更するとPVループを記録するためにIVCの周囲に配置された縫合糸を引き出します。オフラインデータを分析し、RVの収縮機能（ 図7D）の様々なパラメータを導き出します。この分析は、8、以前に記載されています。 注：IVCは、代替的に鉗子によって閉塞することができます。プリロードの減少を確認するために、RV圧力トレースを監視します。 </li><li>以前体積単位6にコンダクタンス単位からの変換を可能にするために説明したように、生理食塩水およびキュベットキャリブレーションを実行します。 </li><li>データを記録した後、静かに出てカテーテルを引き出し、すぐに生理食塩水で水浴中にカテーテルの先端を配置します。終了すると、製造者の指示に従って、カテーテルをきれいに。 </li></ol></li></ol>心臓と肺のサンプルの4集注：ここでの手順として、端末として説明した再、動物は、クローズドどちらか開胸右心カテーテル検査後に安楽死させなければなりません。 <ol><li>クローズド・胸部のアプローチが使用された場合胸郭（両側性開胸術を）開くことによって、exanguination、または麻酔薬の過剰投与後に人工呼吸器をオフにすることで、マウスを安楽死させます。 注：頸椎脱臼は推奨されません。 </li><li>肺のインフレ灌流を実行するには、20 CMH 2 Oの圧力で肺を膨らませるために（ただし、肺を膨らませるためにまだバルブを開けないようにしてください）設定ringstandにインフレーションチューブを接続します。 </li><li>ぶっきらぼうに筋肉や結合組織を取り巻くから気管を解剖。 </li><li>絹縫合糸（ラットでは4-0;マウス用6-0）の一片置き気管の周りを、その後、緩い結び目を作ります。 </li><li>軽く頭を押して、気管を伸ばし、下顎に近いカット（円周の70％）を作ります。 </li><li>穏やかなストレッチを維持し、気管カニューレ（マウス用20 Gまたはラットでは16 G）を挿入します。縫合糸を使用してカニューレを固定します。インフレーションチューブにカニューレを接続し、固定液の逆流を防止するために、カニューレの周りに縫合糸を結びます。 </li><li> RV自由壁を刺すと肺動脈に向かって噴射するように10ミリリットルの注射器を使用してPBSで肺をフラッシュします。肺が白くに開始するとニックはアトリウムを残しました。 </li><li>大動脈の根元で切断​​することにより、心臓を収穫。 </li><li>蚊の止血剤を使用して、肺の右下葉をクランプし、右下葉をカット。マイクロ遠心チューブに作品を配置し、液体窒素中で凍結スナップ。 </li><li> 5分間、10％緩衝-中性ホルマリンで肺を膨らませると気管を連結することにより、その後、気管カニューレを削除します。 </li><li>胸部から肺を解剖し、10％緩衝-中性ホルマリンで固定します。 注：と凍結切片の後の調製のために希釈されていない10月にフリーズ：別の方法として、最適な切削メディアと肺膨らませる（PBSで10月1日に、1に希釈）。 </li><li>慎重に心室から心房を分離し、心室中隔と一緒に解剖することにより、右心室自由壁を隔離します。 </li><li> RV肥大の程度を定量化フルトン指数（RV / LV + S）9を 、計算するRVとLV +中隔（LV + S）を秤量します。 注：TheFulton指数はPHの異なるモデルで変化します。ラット10：コントロール、0.28±0.01;低酸素誘導、0.57±0.02; MCT処理し、0.51±0.03。 C57BL6 / Jマウス11：コントロール、0.26±0.01; SuHx（14日）、0.40±0.02; SuHx（21日）、0.43±0.01; SuHx（28日）、0.44±0.03。 </li><li>スナップは、液体窒素中でRVおよびLV + Sを凍結または10％緩衝-中性ホルマリンで固定します。 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

The protocols outlined here describe a comprehensive characterization of hemodynamics and right ventricular function in rodent models of pulmonary hypertension. While right heart catheterization as described here is a terminal procedure, the mortality associated with echocardiography is minimal, which allows for screening and follow-up of disease progression. However, similar to patients with PH having markedly increased mortality with anesthesia17, in our experience, rats with severe PH do not tolerate anesth...

肺動脈高血圧症（PAH）の炎症性細胞浸潤、平滑筋の増殖および内皮細胞のアポトーシスに関連した肺血管系の疾患です。これらの変更は、その後、右心室（RV）機能不全と心不全につながる、肺動脈の閉塞につながります。 PAHにおけるPAHおよびRV障害の根底にある病態生理を理解するために、この病気を研究するための遺伝的および薬理学的モデルを含む異なるモデルの数は、（他の場所で1,2件）が開発されています。 これらのモデルのうち、最も人気のあるラットにおける低酸素誘導マウスにおける（Hxの）PAHおよびモノクロタリン（MCT）およびSU5416-低酸素症（SuHx）モデルがあります。マウスHxのモデルでは、マウスは内側増殖の結果として開発して、（0.10のFIO2と18000フィートの高度に対応し、normobaricや低気圧のいずれか）、低酸素の4週間にさらされている、RVシステムオフラインを増加オリッチ圧力とRV肥大3の開発。その後、PAH 4の開発につながる不明な機構を介して肺の血管内皮細胞への傷害で60ミリグラム/キログラム結果の単回投与でMCT。 SU5416は、類似の病理学的変化と永続的な肺高血圧症における3週間の結果を得るために、慢性低酸素症への暴露に続いて60 10mg / kgの単回皮下注射で、血管内皮増殖因子受容体（VEGFR）1および2ブロッカーの阻害剤、および治療でありますそれに閉塞性血管病変5の形成と、ヒトの疾患で見られます。過去数年間では、肺高血圧のためのいくつかのトランスジェニックマウスモデルが開発されてきました。 BMPR2遺伝子変異がPAHの両方家族性および特発性の形態、ヘムオキシゲナーゼ-1ノックアウト及び（他1,2レビュー）IL-6の過剰発現に見られるように、これらは、ノックアウトおよび骨形成タンパク質受容体2（BMPR2）の突然変異を含みます。 PHのこれらの異なるげっ歯類モデルは、肺高血圧症、右心室肥大および右室不全の異なるレベルを有します。低酸素症および様々なトランスジェニックマウスモデルは、ラットモデル1のいずれよりもはるかに、より穏やかなPAHになるが、それは別の遺伝子変異の試験およびそれに関連する分子のシグナル伝達経路を可能にします。 MCTは、複数の組織4に内皮細胞に毒性があることが表示されますが、MCTのモデルは、重度のPAHにつながるん。 SuHxモデルは、血管によって特徴付けられる薬理学的操作と低酸素暴露の両方を必要とするが、ヒトでの特発性PAHで見られるものと類似変更されます。また、これらのモデルの全てにおいて、PAHの開発に関連した組織病理学的変化、肺動脈圧およびRV機能との間に断線があるかもしれません。これは、組織病理学的変化の間の比例関係が通常存在するヒト疾患、とは対照的にpulmonの重症度であり​​ます進高血圧とRVの障害の程度。このように、PHのこれらの齧歯類モデルの総合的な特性評価が必要であり、（心臓カテーテルによって）（典型的には、心エコー検査によって）RV機能の評価、血行動態および心臓の組織病理学および（組織採取）から肺を伴います。 このプロトコルでは、我々はラットとマウスにおけるPAHモデルの血行動態の特徴付けのために使用される基本的なテクニックについて説明します。これらの一般的な技術は、右心室と肺血管系のいずれの研究にも適用することができ、PAHのモデルに限定されるものではありません。心エコー検査によってRVの可視化ラットでは比較的簡単であるが、それらの大きさとRVの複雑な形状にマウスではより困難です。また、このようなTAPSE、肺動脈（PA）加速時間とPAドプラ波形のノッチとしてRV機能を定量化するために使用されるいくつかのサロゲートは、ヒトにおいて十分に検証されていないとPUの評価を弱くしか相関します侵襲的血行動態によるlmonary高血圧およびRV機能。インピーダンスカテーテルと開胸カテーテル法は、圧力 - 容積（PV）の決意を可能にするループし、より詳細な血行動態の特徴付けが、RVの血行動態の決意は最高のインスピレーションと負の胸腔内圧の効果を維持するために、クローズド胸で行われています。任意の手順と同様に、手続きの経験を開発することが実験的な成功に不可欠です。

<table><tbody><tr><td>Vevo 2100 Imaging System (120V)&amp;nbsp;</td><td>VisualSonics, inc.&amp;nbsp;</td><td>VS-11945</td><td></td></tr><tr><td>Vevo 2100 Imaging Station&amp;nbsp;</td><td>VisualSonics, inc.&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>High-frequency Mechanical Transducers</td><td>VisualSonics, inc.&amp;nbsp;</td><td>MS250, MS550D, MS400</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound Gel Parker&amp;nbsp;</td><td>Laboratories Inc.&amp;nbsp;</td><td>01-08</td><td></td></tr><tr><td>PowerLab 4/35</td><td>ADInstruments</td><td>ML765</td><td></td></tr><tr><td>Labchart 8</td><td>ADInstruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>BP transducer with stopcock and cable</td><td>ADInstruments</td><td>MLT1199</td><td></td></tr><tr><td>BP transducer calibration kit</td><td>ADInstruments</td><td>MLA1052</td><td></td></tr><tr><td>Mikro-Tip Pressure Catheter for mouse</td><td>Millar</td><td>SPR-1000</td><td>Alternative catheter available from Scisense FT111B (mouse) and FT211B (rat)</td></tr><tr><td>Mikro-Tip Pressure Catheter for rat</td><td>Millar</td><td>SPR-513</td><td>Alternative catheter available from Scisense FT111B (mouse) and FT211B (rat)</td></tr><tr><td>Millar Mikro-Tip&amp;nbsp;ultra-miniature PV loop catheter for mice</td><td>Millar</td><td>PVR-1035</td><td>Alternative catheter available from Scisense FT112 (mouse)</td></tr><tr><td>Millar Mikro-Tip ultra miniature PV loop catheter for rats</td><td>Millar</td><td>SPR-869</td><td>Alternative catheter available from Scisense FT112 (mouse)</td></tr><tr><td>Millar PV system MPVS-300&amp;nbsp;</td><td>Millar</td><td>MPVS-300</td><td></td></tr><tr><td>4-0 Silk Black Braid 100 Yard Spool</td><td>Roboz Surgical</td><td>SUT-15-2</td><td></td></tr><tr><td>6-0 Silk Black Braid 100 Yard Spool</td><td>Roboz Surgical</td><td>SUT-14-1</td><td></td></tr><tr><td>Iris Scissors, Delicate, Integra Miltex</td><td>VWR</td><td>21909-248</td><td></td></tr><tr><td>VWR Dissecting Scissors, Sharp/Blunt Tip</td><td>VWR</td><td>82027-588</td><td></td></tr><tr><td>VWR Delicate Scissors, 4 1/2&quot;</td><td>VWR</td><td>82027-582</td><td></td></tr><tr><td>Two star Hemostats, Excelta</td><td>VWR</td><td>63042-090</td><td></td></tr><tr><td>Neutral-buffered formalin</td><td>VWR</td><td>89370-094</td><td></td></tr><tr><td>Crotaline</td><td>Sigma</td><td>C2401</td><td></td></tr><tr><td>SU5416</td><td>Tocris Biosciences</td><td>3037</td><td></td></tr><tr><td>3.5X-45X Boom Stand Trinocular Zoom Stereo Microscope&amp;nbsp;</td><td>AmScope</td><td>SM-3BX</td><td></td></tr><tr><td>PE (Polyethylene Tubing)-10</td><td>Braintree Scientific Inc</td><td>PE10 36 FT</td><td></td></tr><tr><td>PE (Polyethylene Tubing)-50</td><td>Braintree Scientific Inc</td><td>PE50 36 FT</td><td></td></tr><tr><td>PE (Polyethylene Tubing)-60</td><td>Braintree Scientific Inc</td><td>PE60 36 FT</td><td></td></tr><tr><td>Tabletop Isoflurane Anesthesia Unit</td><td>Kent Scientific</td><td>ACV-1205S</td><td></td></tr><tr><td>Surgisuite multi-functional surgical platform</td><td>Kent Scientific</td><td>Surgisuite</td><td></td></tr><tr><td>Retractor set</td><td>Kent Scientific</td><td>SURGI-5002</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia induction chamber</td><td>VetEquip</td><td>941443</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia Gas filter canister</td><td>Kent Scientific</td><td>ACV-2001</td><td></td></tr><tr><td>Rodent nose cone</td><td>VetEquip</td><td>921431</td><td></td></tr></tbody></table>

hemodynamic characterization of rodent models of pulmonary arterial hypertension

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease of the pulmonary vasculature characterized by endothelial cell apoptosis, smooth muscle proliferation and obliteration of pulmonary arterioles. This in turn results in right ventricular (RV) failure, with significant morbidity and mortality. Rodent models of PAH, in the mouse and the rat, are important for understanding the pathophysiology underlying this rare disease. Notably, different models of PAH may be associated with different degrees of pulmonary hypertension, RV hypertrophy and RV failure. Therefore, a complete hemodynamic characterization of mice and rats with PAH is critical in determining the effects of drugs or genetic modifications on the disease. 
Here we demonstrate standard procedures for assessment of right ventricular function and hemodynamics in both rat and mouse PAH models. Echocardiography is useful in determining RV function in rats, although obtaining standard views of the right ventricle is challenging in the awake mouse. Access for right heart catheterization is obtained by the internal jugular vein in closed-chest mice and rats. Pressures can be measured using polyethylene tubing with a fluid pressure transducer or a miniature micromanometer pressure catheter. Pressure-volume loop analysis can be performed in the open chest. After obtaining hemodynamics, the rodent is euthanized. The heart can be dissected to separate the RV free wall from the left ventricle (LV) and septum, allowing an assessment of RV hypertrophy using the Fulton index (RV/(LV+S)). Then samples can be harvested from the heart, lungs and other tissues as needed.

げっ歯類で右心カテーテル法は、典型的には、縦のフォローアップには適用されませんターミナル手続きであるように、心エコー検査は、スクリーニングのための優れた非侵襲的な代替手段であり、フォローアップ12。心エコー検査でヒトPAHにおける肺動脈収縮期圧は、通常、頂端図で得ることが通常簡単である三尖弁逆流から誘導されるが、このようなビューを確実ドップラーによ...

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Hemodynamic Characterization of Rodent Models of Pulmonary Arterial Hypertension

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a disease of pulmonary arterioles that leads to their obliteration and the development of right ventricular failure. Rodent models of PAH are critical in understanding the pathophysiology of PAH. Here we demonstrate hemodynamic characterization, with right heart catheterization and echocardiography, in the mouse and rat.

肺動脈性肺高血圧症の齧歯類モデルの血行動態特性評価

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease of the pulmonary vasculature characterized by endothelial cell apoptosis, smooth muscle ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

20.9K ビュー.  Duke University Medical Center. Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a disease of pulmonary arterioles that leads to their obliteration and the development of right ventricular failure. Rodent models of PAH are critical in understanding the pathophysiology of PAH. Here we demonstrate hemodynamic characterization, with right heart catheterization and echocardiography, in the mouse and rat.

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Right Ventricular Systolic Pressure Measurements in Combination with Harvest of Lung and Immune Tissue Samples in Mice

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is a common modifier of heart and lung function, by elaborating cellular infiltration, production of cytokines and growth factors, and by initiating remodeling processes 1.
Compared to the left ventricle, the right ventricle is a low-pressure pump that operates in a relatively narrow zone of pressure changes. Increased pulmonary artery pressures are associated with increased pressure in the lung vascular bed and pulmonary hypertension 2. Pulmonary hypertension is often associated with inflammatory lung diseases, for example chronic obstructive pulmonary disease, or autoimmune diseases 3. Because pulmonary hypertension confers a bad prognosis for quality of life and life expectancy, much research is directed towards understanding the mechanisms that might be targets for pharmaceutical intervention 4. The main challenge for the development of effective management tools for pulmonary hypertension remains the complexity of the simultaneous understanding of molecular and cellular changes in the right heart, the lungs and the immune system.
Here, we present a procedural workflow for the rapid and precise measurement of pressure changes in the right heart of mice and the simultaneous harvest of samples from heart, lungs and immune tissues. The method is based on the direct catheterization of the right ventricle via the jugular vein in close-chested mice, first developed in the late 1990s as surrogate measure of pressures in the pulmonary artery5-13. The organized team-approach facilitates a very rapid right heart catheterization technique. This makes it possible to perform the measurements in mice that spontaneously breathe room air. The organization of the work-flow in distinct work-areas reduces time delay and opens the possibility to simultaneously perform physiology experiments and harvest immune, heart and lung tissues.
The procedural workflow outlined here can be adapted for a wide variety of laboratory settings and study designs, from small, targeted experiments, to large drug screening assays. The simultaneous acquisition of cardiac physiology data that can be expanded to include echocardiography5,14-17 and harvest of heart, lung and immune tissues reduces the number of animals needed to obtain data that move the scientific knowledge basis forward. The procedural workflow presented here also provides an ideal basis for gaining knowledge of the networks that link immune, lung and heart function. The same principles outlined here can be adapted to study other or additional organs as needed.

A specific and rapid protocol to simultaneously investigate right heart function, lung inflammation, and the immune response is described as a learning tool. Video and figures describe physiology and microdissection techniques in an organized team-approach that is adaptable to be used for small to large sized studies.

肺およびマウスにおける免疫組織サンプルの収穫との組み合わせで右室収縮期圧測定

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is ...

免疫・感染学

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

マウスの右心の心エコー評価

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

医学

Shunt Surgery, Right Heart Catheterization, and Vascular Morphometry in a Rat Model for Flow-induced Pulmonary Arterial Hypertension

In this protocol, PAH is induced by combining a 60 mg/kg monocrotalin (MCT) injection with increased pulmonary blood flow through an aorto-caval shunt (MCT+Flow). The shunt is created by inserting an 18-G needle from the abdominal aorta into the adjacent caval vein. Increased pulmonary flow has been demonstrated as an essential trigger for a severe form of PAH with distinct phases of disease progression, characterized by early medial hypertrophy followed by neointimal lesions and the progressive occlusion of the small pulmonary vessels. To measure the right heart and pulmonary hemodynamics in this model, right heart catheterization is performed by inserting a rigid cannula containing a flexible ball-tip catheter via the right jugular vein into the right ventricle. The catheter is then advanced into the main and the more distal pulmonary arteries. The histopathology of the pulmonary vasculature is assessed qualitatively, by scoring the pre- and intra-acinar vessels on the degree of muscularization and the presence of a neointima, and quantitatively, by measuring the wall thickness, the wall-lumen ratios, and the occlusion score.

This protocol describes a surgical procedure to create a model for flow-induced pulmonary arterial hypertension (PAH) in rats and the procedures to analyze the principle hemodynamic and histological end-points in this model.

流れ誘導性の肺動脈性肺高血圧症のためのラットモデルにおけるシャント手術、右心カテーテル、および血管形態計測

In this protocol, PAH is induced by combining a 60 mg/kg monocrotalin (MCT) injection with increased pulmonary blood flow through an aorto-caval shunt ...

Invasive Hemodynamic Characterization of the Portal-hypertensive Syndrome in Cirrhotic Rats

This is a detailed protocol describing invasive hemodynamic measurements in cirrhotic rats for the characterization of portal hypertensive syndrome. Portal hypertension (PHT) due to cirrhosis is responsible for the most severe complications in patients with liver disease. The full picture of the portal hypertensive syndrome is characterized by increased portal pressure (PP) due to the increased intrahepatic vascular resistance (IHVR), hyperdynamic circulation, and increased splanchnic blood flow. Progressive splanchnic arterial vasodilation and increased cardiac output with elevated heart rate (HR) but low arterial pressure characterizes the portal hypertensive syndrome.
Novel therapies are currently being developed that aim to decrease PP by either targeting IHVR or increased splanchnic blood flow &#8212; but side effects on systemic hemodynamics may occur. Thus, a detailed characterization of portal venous, splanchnic, and systemic hemodynamic parameters, including measurement of PP, portal venous blood flow (PVBF), mesenteric arterial blood flow, mean arterial pressure (MAP), and HR is needed for preclinical evaluation of the efficacy of novel treatments for PHT. Our video article provides the reader with a structured protocol for performing invasive hemodynamic measurements in cirrhotic rats. In particular, we describe the catheterization of the femoral artery and the portal vein via an ileocolic vein and the measurement of portal venous and splanchnic blood flow via perivascular Doppler-ultrasound flow probes. Representative results of different rat models of PHT are shown.

Here we describe a detailed protocol for invasive measurements of hemodynamic parameters including portal pressure, splanchnic blood flow, and systemic hemodynamics in order to characterize the portal hypertensive syndrome in rats.

肝硬変ラットにおけるポータル高血圧症侵襲血行動態評価

This is a detailed protocol describing invasive hemodynamic measurements in cirrhotic rats for the characterization of portal hypertensive syndrome. ...

The Left Pneumonectomy Combined with Monocrotaline or Sugen as a Model of Pulmonary Hypertension in Rats

In this protocol, we detail the correct procedural steps and necessary precautions to successfully perform a left pneumonectomy and induce PAH in rats with the additional administration of monocrotaline (MCT) or SU5416 (Sugen). We also compare these two models to other PAH models commonly used in research. In the last few years, the focus of animal PAH models has moved towards studying the mechanism of angioproliferation of plexiform lesions, in which the role of increased pulmonary blood flow is considered as an important trigger in the development of severe pulmonary vascular remodeling. One of the most promising rodent models of increased pulmonary flow is the unilateral left pneumonectomy combined with a "second hit" of MCT or Sugen. The removal of the left lung leads to increased and turbulent pulmonary blood flow and vascular remodeling. Currently, there is no detailed procedure of the pneumonectomy surgery in rats. This article details a step-by-step protocol of the pneumonectomy surgical procedure and post-operative care in male Sprague-Dawley rats. Briefly, the animal is anesthetized and the chest is opened. Once the left pulmonary artery, pulmonary vein, and bronchus are visualized, they are ligated and the left lung is removed. The chest then closed and the animal recovered. Blood is forced to circulate only on the right lung. This increased vascular pressure leads to a progressive remodeling and occlusion of small pulmonary arteries. The second hit of MCT or Sugen is used one week post-surgery to induce endothelial dysfunction. The combination of increased blood flow in the lung and endothelial dysfunction produces severe PAH. The primary limitation of this procedure is that it requires general surgical skills.

The rodent left pneumonectomy is a valuable technique in pulmonary hypertension research. Here, we present a protocol to describe the rat pneumonectomy procedure and postoperative care to ensure minimal morbidity and mortality.

組み合わせてモノクロまたは Sugen 肺高血圧ラットのモデルとして左肺全摘

In this protocol, we detail the correct procedural steps and necessary precautions to successfully perform a left pneumonectomy and induce PAH in rats ...

Induction and Characterization of Pulmonary Hypertension in Mice using the Hypoxia/SU5416 Model

Pulmonary Hypertension (PH) is a pathophysiological condition, defined by a mean pulmonary arterial pressure exceeding 25 mm Hg at rest, as assessed by right heart&#160;catheterization. A broad spectrum of diseases can lead to PH, differing in their etiology, histopathology, clinical presentation, prognosis, and response to&#160;treatment. Despite significant progress in the last years, PH remains an uncured disease. Understanding the underlying mechanisms can pave the way for the development of new therapies. Animal models are important research tools to achieve this goal. Currently, there are several models available for recapitulating PH. This protocol describes a two-hit mouse PH model. The stimuli for PH development are hypoxia and the injection of SU5416, a vascular endothelial growth factor (VEGF) receptor antagonist. Three weeks after initiation of Hypoxia/SU5416, animals develop pulmonary vascular remodeling imitating the histopathological changes observed in human PH (predominantly Group 1). Vascular remodeling in the pulmonary circulation results in the remodeling of the right&#160;ventricle (RV). The procedures for measuring RV pressures (using the open chest method), the morphometrical analyses of the RV (by dissecting and weighing both cardiac ventricles) and the histological assessments of the remodeling (both pulmonary by assessing vascular remodeling and cardiac by assessing RV cardiomyocyte hypertrophy and fibrosis) are described in detail. The advantages of this protocol are the possibility of the application both in wild type and in genetically modified mice, the relatively easy and low-cost implementation, and the quick development of the disease of interest (3 weeks). Limitations of this method are that mice do not develop a severe phenotype and PH is reversible upon return to normoxia. Prevention, as well as therapy studies, can easily be implemented in this model, without the necessity of advanced skills (as opposed to surgical rodent models).

This protocol describes the induction of pulmonary hypertension (PH) in mice based on the exposure to hypoxia and the injection of a VEGF receptor antagonist. The animals develop PH and right ventricular (RV) hypertrophy 3 weeks after the initiation of the protocol. The functional and morphometrical characterization of the model is also presented.

低酸素/SU5416モデルを用いたマウスにおける肺高血圧の誘導と特徴づけ

Pulmonary Hypertension (PH) is a pathophysiological condition, defined by a mean pulmonary arterial pressure exceeding 25 mm Hg at rest, as assessed by ...

Invasive Hemodynamic Assessment for the Right Ventricular System and Hypoxia-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Mice

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. However, the evaluation of right ventricular pressure (RVP) and pulmonary artery pressure (PAP) remains technically challenging in mice. RVP and PAP are more difficult to measure than left ventricular pressure because of the anatomical differences between the left and right heart systems. In this paper, we describe a stable right heart hemodynamic measurement method and its validation using healthy and PAH mice. This method is based on open-chest surgery and mechanical ventilation support. It is a complicated procedure compared to closed chest procedures. While a well-trained surgeon is required for this surgery, the advantage of this procedure is that it can generate both RVP and PAP parameters at the same time, so it is a preferable procedure for the evaluation of PAH models.

Here, we present a protocol to perform an invasive hemodynamic assessment of the right ventricle and pulmonary artery in mice using an open-chest surgery approach.

マウスにおける右心室系と低酸素誘発性肺動脈高血圧に対する侵襲的血行力学的評価

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. ...

Multiple Intravenous Bolus Dosing and Invasive Hemodynamic Assessment in a Hypoxia-Induced Mouse Pulmonary Artery Hypertension Model

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive life-threatening disease, primarily affecting small pulmonary arterioles of the lung. Currently, there is no cure for PAH. It is important to discover new compounds that can be used to treat PAH. The mouse hypoxia-induced PAH model is a widely used model for PAH research. This model recapitulates human clinical manifestations of PAH Group 3 disease and is an important research tool to evaluate the effectiveness of new experimental therapies for PAH. Research using this model often requires the administration of compounds in mice. For a compound that needs to be given directly into the bloodstream, optimizing intravenous (IV) administration is a key part of the experimental procedures. Ideally, the IV injection system should permit multiple injections over a set time course. Although the mouse hypoxia-induced PAH model is very popular in many laboratories, it is technically challenging to perform multiple IV bolus dosing and invasive hemodynamic assessment in this model. In this protocol, we present step-by-step instructions on how to carry out multiple IV bolus dosing via mouse jugular vein and perform arterial and right ventricle catheterization for hemodynamic assessment in mouse hypoxia-induced PAH model.

This protocol provides a step-by-step procedure for executing multiple intravenous bolus dose administration and invasive hemodynamic monitoring in mice. Investigators can use this protocol for future therapeutic compound screening for pulmonary artery hypertension.

低酸素誘発マウス肺動脈高血圧症モデルにおける複数の静脈内ボーラス投与と侵襲的血行動態評価

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive life-threatening disease, primarily affecting small pulmonary arterioles of the lung. Currently, ...

肺体幹バンディングによるRV肥大と失敗のマウスモデルの作成

A Murine Model of Pressure Overload-Induced Right Ventricular Hypertrophy and Failure by Pulmonary Trunk Banding

Right ventricular (RV) failure caused by pressure overload is strongly associated with morbidity and mortality in a number of cardiovascular and pulmonary diseases. The pathogenesis of RV failure is complex and remains inadequately understood. To identify new therapeutic strategies for the treatment of RV failure, robust and reproducible animal models are essential. Models of pulmonary trunk banding (PTB) have gained popularity, as RV function can be assessed independently of changes in the pulmonary vasculature.
In this paper, we present a murine model of RV pressure overload induced by PTB in 5-week-old mice. The model can be used to induce different degrees of RV pathology, ranging from mild RV hypertrophy to decompensated RV failure. Detailed protocols for intubation, PTB surgery, and phenotyping by echocardiography are included in the paper. Furthermore, instructions for customizing instruments for intubation and PTB surgery are given, enabling fast and inexpensive reproduction of the PTB model.
Titanium ligating clips were used to constrict the pulmonary trunk, ensuring a highly reproducible and operator-independent degree of pulmonary trunk constriction. The severity of PTB was graded by using different inner ligating clip diameters (mild: 450 &#181;m and severe: 250 &#181;m). This resulted in RV pathology ranging from hypertrophy with preserved RV function to decompensated RV failure with reduced cardiac output and extracardiac manifestations. RV function was assessed by echocardiography at 1 week and 3 weeks after surgery. Examples of echocardiographic images and results are presented here. Furthermore, results from right heart catheterization and histological analyses of cardiac tissue are shown.

著者スポットライト:肺高血圧症における右心室不全の根底にあるメカニズムの調査

We describe a murine model of right ventricular pressure overload-induced by pulmonary trunk banding. Detailed protocols for intubation, surgery, and phenotyping by echocardiography are included in the paper. Custom-made instruments are used for intubation and surgery, allowing for fast and inexpensive reproduction of the model.

肺体幹バンディングによる圧力過負荷誘発右心室肥大と失敗のマウスモデル

Right ventricular (RV) failure caused by pressure overload is strongly associated with morbidity and mortality in a number of cardiovascular and pulmonary ...

肺動脈性肺高血圧症の齧歯類モデルの血行動態特性評価

要約

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肺およびマウスにおける免疫組織サンプルの収穫との組み合わせで右室収縮期圧測定

マウスの右心の心エコー評価

流れ誘導性の肺動脈性肺高血圧症のためのラットモデルにおけるシャント手術、右心カテーテル、および血管形態計測

肝硬変ラットにおけるポータル高血圧症侵襲血行動態評価

組み合わせてモノクロまたは Sugen 肺高血圧ラットのモデルとして左肺全摘

低酸素/SU5416モデルを用いたマウスにおける肺高血圧の誘導と特徴づけ

マウスにおける右心室系と低酸素誘発性肺動脈高血圧に対する侵襲的血行力学的評価

低酸素誘発マウス肺動脈高血圧症モデルにおける複数の静脈内ボーラス投与と侵襲的血行動態評価

肺体幹バンディングによる圧力過負荷誘発右心室肥大と失敗のマウスモデル

肺体幹バンディングによる圧力過負荷誘発右心室肥大と失敗のマウスモデル