Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Sağ ventrikülün (RV) anormal yüklenmeye adaptasyonunun patofizyolojisini anlamak için deneysel modeller çok önemlidir. Bununla birlikte, RV boyutlarının ve işlevinin değerlendirilmesi karmaşık ve zordur. Bu protokol, RV basınç yüküne maruz kalan farelerde noninvaziv bir kıyaslama prosedürü olarak kardiyak manyetik rezonans görüntüleme (CMR) gerçekleştirmek için bir yöntem sağlar.
Sağ ventrikül (RV) fonksiyonu ve yetmezliği, pulmoner hipertansiyon da dahil olmak üzere edinsel ve konjenital kalp hastalıklarında prognozun majör belirleyicileridir. RV fonksiyonunun ve morfolojisinin değerlendirilmesi, kısmen RV'nin karmaşık şekli nedeniyle karmaşıktır. Şu anda, kardiyak manyetik rezonans (CMR) görüntüleme, RV fonksiyonu ve morfolojisinin noninvaziv değerlendirmesi için altın standarttır. Mevcut protokol, pulmoner arter bantlaması (PAB) tarafından indüklenen RV basınç yükünün bir fare modelinde CMR görüntülemeyi tanımlar. PAB, 23 G'lik bir iğne üzerine pulmoner arter etrafına 6-0 şeklinde dikiş atılması ile gerçekleştirilir. PAB gradyanı 2. ve 6. haftalarda ekokardiyografi kullanılarak belirlenir. 6. haftada, sağ ve sol ventrikül morfolojisi ve fonksiyonu, 1.500 mT / m gradyan ile donatılmış 9.4 T manyetik rezonans görüntüleme tarayıcısı kullanılarak 1 mm kalınlığında on ila on bir sina dilimi ile hem sistolik hem de diyastol sonu hacimler ve kütle ölçülerek değerlendirilir. Temsili sonuçlar, PAB'nin biventriküler morfoloji ve RV fonksiyonu üzerinde önemli etkileri olan RV basınç yükünde önemli bir artışa neden olduğunu göstermektedir. Ayrıca 6 haftalık RV basınç yükünde kardiyak debinin korunduğu gösterilmiştir. Burada sunulan, RV basınç yükünün bir fare modelinde biventriküler morfolojinin ve fonksiyonun ölçülmesi için tekrarlanabilir bir protokoldür ve RV yeniden şekillenmesi ve disfonksiyonunun belirleyicilerini araştıran deneyler için bir yöntem olarak hizmet edebilir.
Pulmoner hipertansiyon (PH) dahil olmak üzere edinsel ve konjenital kardiyovasküler hastalıkları olan hastalar sağ ventrikül (RV) disfonksiyonu ve yetmezliği riski altındadır1. Artmış basınç yükünün bir sonucu olarak RV adaptasyonu, erken evrelerde konsantrik hipertrofi ve son evre hastalıkta ilerleyici dilatasyon ile karakterizedir. Ayrıca, metabolizma ve hücre dışı matriksteki bozukluklar, iltihaplanma süreçleri ve nihayetinde RV yetmezliği 2,3,4,5,6 ile ilişkilidir. RV başarısızlığına doğru ilerlemenin altında yatan süreçleri keşfetmek için hayvan modelleri geliştirilmiştir. Bununla birlikte, modellerin optimizasyonu ve RV fonksiyonunun ve boyutlarının yeterli şekilde değerlendirilmesi zor olmuştur. RV fonksiyonunun ve boyutlarının noninvaziv değerlendirilmesi için kardiyak manyetik rezonans (CMR) görüntüleme altın standarttır. Bu teknik, güçlü bir manyetik alan ve radyofrekans dalgaları kullanarak atan kalbin görüntülerini oluşturur. CMR, insanlar ve laboratuvar kemirgenleri gibi hayvanlar için kullanılabilir. İkincisi, kalbin daha küçük boyutu nedeniyle daha yüksek uzamsal çözünürlük gerektirdiğinden, yeterli görüntüleri sağlamak için gereken manyetik alanın insanlara kıyasla daha yüksek olması gerekir.
PH 7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 modelleri ve proksimal RV basınç yükü 2,3,10,18 modelleri dahil olmak üzere RV basınç aşırı yüklenmesini taklit eden birden fazla model mevcuttur, 19,20,21,22,23. Bir PH modelinin veya bir proksimal RV basınç yükü modelinin seçimi araştırma sorusuna bağlıdır: bir müdahalenin pulmoner vaskülatür üzerindeki etkisi ve dolayısıyla muhtemelen RV art yük modülasyonu (yani, PH modelleri) veya RV üzerindeki doğrudan etkisi (yani, proksimal RV basınç yükü modelleri). Monokrotalin (MCT) kullanımı dahil olmak üzere PH'ın deneysel indüksiyonu için çeşitli yöntemler mevcuttur.12,13,14,16,22,24,25,26, aortocaval şant 9 ile kombine MCT, kronik hipoksi 7,27,28,29 ve vasküler endotelyal büyüme faktörü reseptör antagonisti Sugen 5416'nın kronik hipoksi 8,10,30,31 ile kombinasyonu. Bu tür modeller, proksimal RV basınç yükünün ilerleyici pulmoner modellerini temsil eder ve pulmoner vaskülatürü hedef almaz, ancak pulmoner arterin daralması yoluyla sabit bir art yük indükler ve buna eşlik eden RV art yükü 2,3 artar. Bu, bir dikiş bantlama (pulmoner arter bantlama, PAB) veya pulmoner arter etrafında vasküler bir klips ile gerçekleştirilebilir. PAB çeşitli hayvan türlerinde gerçekleştirilmiştir ve kardiyak boyutlar ve fonksiyon, histoloji, transtorasik ekokardiyografi (benek takibi dahil) ve kalp kateterizasyonu gibi çeşitli şekillerde incelenmiştir 2,32,33,34,35,36,37,38,39,40 . Fareler gibi küçük kemirgenlerde PAB zordur. Bunun nedeni, arter daralmasının sıkılığı arasındaki ince farklılıkların, RV basınç yükünün derecesi ve müteakip fonksiyonel durum ve sağkalım üzerinde belirgin sonuçlara sahip olmasıdır. Daralma çok sıkı olduğunda, hayvan operasyon sırasında veya kısa bir süre sonra ölecek, daralma yeterince sıkı olmadığında istenen fenotip elde edilmeyecektir. Bununla birlikte, farelerin kullanımı, mükemmel genetik modifikasyon olasılıkları (yani, transgenik veya nakavt modelleri) ve hızlı üreme nedeniyle diğer hayvanlara kıyasla avantajlara sahiptir. Bu, hastalıkların incelenmesinde ve moleküler ve (epi-) genetik faktörlerin katkısının araştırılmasında katma değerlidir.
Hayvan çalışma tasarımları, hastalık 2,3,8,13,21 sırasındaki zamansal değişikliklerin araştırılmasına doğru kaymaktadır. Bu tür çalışmalar için noninvaziv modaliteler gereklidir, çünkü seri değerlendirmeler yapılabilir. Kardiyak yeniden şekillenmenin değerlendirilmesinde CMR'ye alternatifler, (1) farklı zaman noktalarında birden fazla hayvanın safide edildiği histopatoloji kullanılarak doku karakterizasyonu, (2) basınç-hacim analizi ile invaziv fonksiyonel değerlendirme veya (3) araştırmacının aynı hayvan içinde invaziv olmayan bir şekilde kardiyak hipertrofiyi veya dilatasyonu tanımlamasına olanak tanıyan ekokardiyografi olabilir. CMR'nin RV'nin değerlendirilmesinde iki önemli avantajı vardır: (1) CMR, bir hayvanda seri ölçümleri mümkün kılan noninvaziv bir modalitedir, bu nedenle çalışmalar için gereken hayvan sayısının azaltılmasına katkıda bulunur ve (2) CMR belirli bir geometrik şekle dayanmaz ve üç boyutlu olarak görselleştirir. CMR'den türetilen RV hacimlerinin ve fonksiyon ölçümlerinin doğru olduğu gösterilmiştir ve insanlarda farklı kardiyak varlıklarda invaziv olmayan altın standart olarak kabul edilmiştir 42,43,44,45, ancak henüz RV basıncı aşırı yüklenmesi olan fareler için bir CMR protokolüne çevrilmemiştir.
Literatürde birçok PAB modeli tanımlanmıştır, ancak hemodinamik etkileri ve RV fonksiyonunu ve adaptasyonunu değerlendirme yöntemlerinde yüksek heterojenliğe sahiptir. Bu protokol, ekokardiyografi ile PAB gradyanını ölçerek ve CMR ile kardiyak boyutları ve fonksiyonu değerlendirerek modelin doğrulanması ile farelerde PAB prosedürünü ana hatlarıyla belirtir. Sıçanlar için PAB'a maruz kalan hayvanlarda bir CMR protokolü yayınlanmış olsa da, bu kombinasyon şimdiye kadar fareler için tarif edilmemiştir. Sıçanlar en yaygın olarakPH modelleri 8,12,13,14,15,16,22,24,25,26,27,28,29,30,31,46 için kullanılırken , fareler çoğunlukla transgenik veya nakavt çalışmaları için kullanılır ve bu nedenle basınç yüklü RV arızasındaki mekanizmaları anlamamıza katkıda bulunur. Bu protokol, RV arızasına geçişte yer alan sinyal yollarını çözmek için gelecekteki çalışmaların temelini oluşturabilir.
Tüm deneyler ve hayvan bakımı, Hollanda Hayvan Deney Yasası'na göre yürütülür ve ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından yayınlanan Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na uygundur. Hollanda Groningen Üniversitesi Hayvan Deneyleri Komitesi, mevcut deney protokolünü onayladı (izin numarası: 2014-041/3005).
1. Konut ve iklimlendirme
2. Pulmoner arter bantlama ameliyatı
3. Ekokardiyografi
4. Kardiyak manyetik rezonans görüntüleme
5. İstatistiksel analizler
PAB cerrahi işleminin mortalite oranı %10 civarındadır. Sunulan sonuçlar, sahte (n = 5) ve PAB (n = 8) gruplarındaki farelerin özelliklerini göstermektedir. Şekil 3'te gösterildiği gibi, PAB gradyan değerleri, PAB'den 2 ve 6 hafta sonra sahte hayvanlara kıyasla önemli ölçüde artmıştır. Bu yükleme artışı, artmış RV, EDV ve RV ESV olarak ifade edilen RV dilatasyonuna neden olmuştur (Şekil 4A,B
Bu protokol, farelerde PAB için tekrarlanabilir bir yöntem ve daha sonra CMR kullanılarak kardiyak yeniden şekillenme ve fonksiyonel adaptasyonun değerlendirilmesini sağlar.
PAB, artan RV basınç yükünün diğer modellerinden farklıdır, çünkü diğer tetikleyicilerin varlığı olmadan art yükün mutlak ve statik artışını içerir. Hipoksi, monokrotalin, şant veya bu indükleyicilerin bir kombinasyonu modellerinde RV basınç yükü, pulmoner...
Groningen Üniversitesi Tıp Merkezi, bu makalenin içeriği dışında R.M.F. Berger'in danışmanlık faaliyetleri için Actelion ve Lilly ile sözleşme yapmıştır. Diğer yazarlar çatışan çıkarları olmadığını beyan ederler.
Bu çalışmada yer alan hayvan deneylerine verdiği destek için P. Da Costa-Martins'e teşekkür ederiz.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır