JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다. 전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.
Method Article
* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
비정상 부하에 대한 우심실(RV) 적응의 병태생리학을 이해하려면 실험 모델이 중요합니다. 그러나 RV 치수 및 기능에 대한 평가는 복잡하고 까다롭습니다. 이 프로토콜은 RV 압력 부하를 받는 마우스에서 비침습적 벤치마크 절차로 심장 자기 공명 영상(CMR)을 수행하는 방법을 제공합니다.
우심실(RV) 기능 및 기능 부전은 폐고혈압을 포함한 후천성 심장 질환 및 선천성 심장 질환의 결과를 결정하는 주요 요인입니다. RV 기능 및 형태에 대한 평가는 복잡한데, 그 이유 중 하나는 RV의 복잡한 모양 때문입니다.현재 심장 자기 공명(CMR) 영상은 RV 기능 및 형태에 대한 비침습적 평가를 위한 황금 표준입니다. 현재 프로토콜은 폐동맥 밴딩(PAB)에 의해 유도된 RV 압력 부하의 마우스 모델에서 CMR 이미징을 설명합니다. PAB는 23G 바늘로 폐동맥 주위에 6-0 봉합사를 배치하여 수행됩니다. PAB 구배는 2주 및 6주에 심초음파를 사용하여 측정합니다. 6주가 되면 1,500mT/m 기울기의 9.4T 자기공명영상스캐너를 사용하여 수축말기 및 확장말단 부피와 질량을 1mm 두께의 10-11개 시네 슬라이스로 측정하여 우심실 및 좌심실 형태와 기능을 평가합니다. 대표적인 결과에 따르면 PAB는 RV 압력 부하의 현저한 증가를 유도하여 양심실 형태 및 RV 기능에 상당한 영향을 미칩니다. 또한 RV 압력 부하의 6주에서 심박출량이 유지되는 것으로 나타났습니다. 여기에 제시된 것은 RV 압력 부하의 마우스 모델에서 양심실 형태 및 기능의 정량화를 위한 재현 가능한 프로토콜이며 RV 리모델링 및 기능 장애의 결정 요인을 탐색하는 실험 방법으로 사용될 수 있습니다.
폐고혈압(PH)을 포함한 후천성 심혈관 질환을 앓고 있는 환자는 우심실(RV) 기능 장애 및 기능 부전의 위험이 있다1. 압력 부하 증가로 인한 RV 적응은 초기 단계에서는 동심원 비대, 말기 질환에서는 점진적 팽창이 특징입니다. 또한, 신진대사 및 세포외 기질의 장애, 염증 과정, 그리고 궁극적으로는 RV 부전 2,3,4,5,6과 관련이 있습니다. RV 고장으로 진행되는 기본 과정을 탐구하기 위해 동물 모델이 개발되었습니다. 그러나 모델을 최적화하고 RV 기능 및 치수를 적절하게 평가하는 것은 어려운 과제였습니다. RV 기능 및 치수의 비침습적 평가의 경우 심장 자기 공명(CMR) 영상이 황금 표준입니다. 이 기술은 강한 자기장과 무선 주파수를 사용하여 박동하는 심장의 이미지를 생성합니다. CMR은 인간과 실험실 설치류와 같은 동물에게 사용할 수 있습니다. 후자는 심장의 크기가 작기 때문에 더 높은 공간 해상도가 필요하기 때문에 적절한 이미지를 제공하는 데 필요한 자기장은 인간에 비해 더 높아야 합니다.
PH 7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 모델 및 근위 RV 압력 하중 2,3,10,18 모델을 포함하여 RV 압력 과부하를 모방한 여러 모델을 사용할 수 있습니다. 19,20,21,22,23. PH 모델 또는 근위 RV 압력 부하 모델의 선택은 연구 질문에 따라 달라집니다: 폐 혈관 구조에 대한 중재의 영향 및 그에 따른 RV 후하중 조절(즉, PH 모델) 또는 RV에 대한 직접적인 영향(즉, 근위 RV 압력 부하 모델). PH의 실험적 유도를 위한 여러 가지 방법을 사용할 수 있으며, 여기에는 모노크로탈린(MCT)12,13,14,16,22,24,25,26, 대동맥 션트와 결합된 MCT 9, 만성 저 산소증 7,27,28,29 , 및 혈관 내피 성장 인자 수용체 길항제인 Sugen 5416과 만성 저산소증 8,10,30,31의 조합. 이러한 모델은 근위 RV 압력 부하의 점진적 폐 모델을 나타내며 폐 혈관 구조를 대상으로 하지 않지만 RV 후부하의 증가와 함께 폐동맥의 수축에 의해 일정한 후부하를 유도합니다 2,3. 이는 봉합 밴딩(폐동맥 밴딩, PAB) 또는 폐동맥 주위의 혈관 클립으로 수행할 수 있습니다. PAB는 여러 동물 종에서 수행되었으며, 조직학, 경흉부 심장 초음파(반점 추적 포함), 심장 카테터 삽입과 같은 다양한 방법으로 심장 치수와 기능이 연구되었습니다 2,32,33,34,35,36,37,38,39,40. 생쥐와 같은 작은 설치류의 PAB는 까다롭습니다. 이는 동맥 수축의 조임 사이의 미묘한 차이가 RV 압력 부하의 정도와 그에 따른 기능 상태 및 생존에 뚜렷한 결과를 가져왔기 때문입니다. 수축이 매우 꽉 조이면 동물은 수술 중 또는 수술 직후에 죽는 반면, 수축이 충분히 꽉 조이지 않으면 원하는 표현형이 달성되지 않습니다. 그러나 마우스의 사용은 우수한 유전자 변형 가능성(즉, 형질전환 또는 녹아웃 모델)과 빠른 번식으로 인해 다른 동물에 비해 이점이 있습니다. 이것은 질병 연구와 분자 및 (epi-) 유전 요인의 기여를 탐구하는 데 부가가치가 있습니다.
동물 연구 설계는 질병 2,3,8,13,21 동안 시간적 변화를 조사하는 방향으로 이동하고 있습니다. 이러한 연구의 경우 연속 평가를 수행할 수 있기 때문에 비침습적 방식이 필요합니다. 심장 리모델링 평가에서 CMR의 대안은 (1) 서로 다른 시점에서 여러 동물을 희생시키는 조직병리학을 사용한 조직 특성화, (2) 압력-부피 분석을 통한 침습적 기능 평가 또는 (3) 연구자가 동일한 동물 내에서 비침습적으로 심장 비대 또는 확장을 연속적으로 식별할 수 있도록 하는 심장 초음파학. CMR은 RV 평가에 있어 두 가지 주요 장점이 있습니다: (1) CMR은 비침습적 방식으로, 한 동물에서 연속 측정을 가능하게 하여 연구에 필요한 동물 수를 줄이는 데 기여하고, (2) CMR은 특정 기하학적 모양에 의존하지 않고 3차원으로 시각화합니다. CMR에서 파생된 RV 부피 및 기능 측정은 정확한 것으로 나타났으며 인간의 다양한 심장 개체에서 비침습적 황금 표준으로 간주되지만42,43,44,45 RV 압력 과부하가 있는 마우스에 대한 CMR 프로토콜로 아직 번역되지 않았습니다.
PAB의 많은 모델이 문헌에 설명되어 있지만 혈역학적 효과와 RV 기능 및 적응을 평가하는 방법에서 높은 이질성을 가지고 있습니다. 이 프로토콜은 심장초음파로 PAB 구배를 측정하고 CMR로 심장 치수 및 기능을 평가하여 모델을 검증하여 마우스의 PAB 절차를 간략하게 설명합니다. PAB를 투여받은 동물에 대한 CMR 프로토콜이 랫드에 대해 발표되었지만, 이 조합은 지금까지 마우스에 대해 설명되지 않았습니다. 쥐는 PH 모델 8,12,13,14,15,16,22,24,25,26,27,28,29,30,31,46에 가장 일반적으로 사용됩니다., 마우스는 형질전환 또는 녹아웃 연구에 가장 자주 사용되므로 압력 부하 RV 고장의 메커니즘에 대한 이해에 기여합니다. 이 프로토콜은 RV 고장으로의 전환과 관련된 신호 경로를 밝히기 위한 향후 연구의 기초를 형성할 수 있습니다.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
모든 실험 및 동물 관리는 네덜란드 동물 실험법에 따라 수행되며 미국 국립 보건원에서 발행한 실험실 동물 관리 및 사용 가이드를 준수합니다. 네덜란드 흐로닝언 대학(University of Groningen)의 동물실험위원회(Animal Experiments Committee)는 현재의 실험 프로토콜(허가번호: 2014-041/3005)을 승인했습니다.
1. 주거 및 순응
2. 폐동맥 밴딩 수술
3. 심초음파검사
4. 심장 자기 공명 영상
5. 통계 분석
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
PAB 수술의 사망률은 약 10%입니다. 제시된 결과는 가짜(n=5) 및 PAB(n=8) 그룹에서 마우스의 특성을 보여줍니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이, PAB 구배 값은 PAB 후 2주 및 6주에 가짜 동물에 비해 크게 증가했습니다. 이러한 하중 증가로 인해 RV, EDV 및 RV ESV가 증가한 것으로 표현되는 RV 팽창이 발생했습니다(그림 4A, B). RV EF가...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
이 프로토콜은 마우스의 PAB에 대한 재현 가능한 방법과 CMR을 사용한 심장 리모델링 및 기능 적응의 후속 평가를 제공합니다.
PAB는 다른 트리거가 없는 후부하의 절대 및 정적 증가를 포함하기 때문에 RV 압력 부하 증가의 다른 모델과 다릅니다. 저산소증, 모노크로탈린, 션트 또는 이러한 유도제의 조합 모델에서 RV 압력 하중은 폐 혈관 구조의 리모델?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
흐로닝언 대학 의료 센터(University Medical Center Groningen)는 이 원고의 내용 외에 R.M.F. 버거(R.M.F. Berger)의 컨설팅 활동을 위해 Actelion 및 Lilly와 계약을 맺었습니다. 다른 저자들은 자신들이 경쟁하는 이해관계가 없다고 선언한다.
이 연구의 동물 실험에 도움을 주신 P. Da Costa-Martins에게 감사드립니다.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
14.0 MHz i13L-echocardiography transducer | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | ||
20G cannula | |||
23G needle | |||
9.4T magnetic resonance scanner with 1,500 mT/m gradient set | Bruker BioSpin, Ellingen, Germany | ||
Anesthesia induction chamber | |||
Blunt 25G needle | |||
Buprenorphine | |||
Chloride-hexidine | |||
CMR post-processing software | Medis Medical Imaging Systems, Leiden, The Netherlands | Qmass version 7.6 | |
Data visualisation and statistical software | GraphPad Prism Inc, La Jolla, CA, USA | software version 7.02 | |
Echocardiography machine | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | Vivid Dimension 7 | |
Eye ointment | |||
Heat mat | |||
Incubator (37°C) | |||
Isoflurane | |||
Isoflurane evaporator | |||
Miniventilator for rodents | Hugo Sachs | model 687 | |
monofilament polypropylene 5-0 sutures | |||
monofilament polypropylene 6-0 sutures | |||
Needle and syringe for subcutaneous injections | |||
Pediatric electrocardiogram-stickers | |||
pure polyglycolic acid 5-0 sutures | |||
Sterile surgical instruments | |||
Ventilation mask |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유