Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Bu protokol, alkolsüz yağlı karaciğer hastalığının kemirgen modellerinde karaciğer dokusu değişikliklerini invaziv olmayan bir şekilde gözlemlemek ve ölçmek için geliştirilmiş bir ultrason tekniğinin kullanımını açıklar.
Alkolsüz Steatohepatit (NASH), karaciğer yağ birikimi (steatoz) ve fibrozise yol açan iltihaplanma ile karakterize Alkolsüz Yağlı Karaciğer Hastalığı (NAFLD) spektrumu içinde bir durumdur. İnsan NASH/NAFLD'ı yakından nükseden preklinik modeller ilaç geliştirmede esastır. Karaciğer biyopsisi şu anda klinikte NAFLD/NASH ilerlemesini ve tanısını ölçmek için altın standart olmakla birlikte, klinik öncesi alanda, bir çalışma sırasında tüm karaciğer örneklerinin birden fazla zaman noktasında toplanması veya hastalığın evresini değerlendirmek için histolojik analiz için karaciğer biyopsisi gereklidir.
Karaciğer biyopsisi çalışması yapmak invaziv ve emek yoğun bir prosedürdür ve hastalık seviyesini değerlendirmek için karaciğer örnekleri toplamak, bir çalışma için gereken araştırma hayvanlarının sayısını arttırır. Bu nedenle, bu preklinik modellerde NASH/NAFLD'yi tespit etmek için güvenilir, çevrilebilir, invaziv olmayan bir görüntüleme biyobelirteciye ihtiyaç vardır. İnvaziv olmayan ultrason tabanlı B-mode görüntüler ve Kesme Dalgası Elastografisi (SWE), karaciğer fibrozisi kadar steatozu ölçmek için de kullanılabilir. NASH'in preklinik kemirgen modellerinde SWE'nin yararını değerlendirmek için, hayvanlar NASH yanlısı bir diyete yerleştirildi ve hepatik (HR) indeksi ve karaciğer elastikiyetini ölçmek için non-invaziv ultrason B modu ve kesme dalgası elastografi görüntülemesi yapıldı, sırasıyla hem karaciğer yağ birikiminin hem de doku sertliğinin ilerlemesini ölçtü, belirli bir NAFLD / NASH çalışması boyunca birden fazla zaman noktasında.
İk indeksi ve elastikiyet sayıları steatoz ve fibrozisin histolojik belirteçleri ile karşılaştırıldı. Sonuçlar, İk indeksi ile Yağ Kırmızısı O (ORO) lekelenme yüzdesi arasında ve ayrıca elastikiyet ile karaciğerlerin Picro-Sirius Red (PSR) lekelenmesi arasında güçlü bir korelasyon olduğunu gösterdi. Klasik ex vivo yöntemleri ile in vivo görüntüleme sonuçları arasındaki güçlü korelasyon, nafld/NASH'in preklinik bir modelinde hastalık fenotipini ve ilerlemesini değerlendirmek için kesme dalgası elastografisi/ultrason tabanlı görüntülemenin kullanılabileceğinin kanıtını sağlar.
Alkolsüz yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD), karaciğerde aşırı yağ birikmesi ile karakterize metabolik bir durumdur ve yakın zamanda bildirilen küresel yaygınlığı ile dünya çapında önde gelen bir karaciğer rahatsızlığı haline gelmektedir% 251. Alkolsüz steatohepatit (NASH), ilerleyici hücresel hasar, inflamasyon ve fibrozis ile aşırı karaciğer yağlanması ile karakterize NAFLD spektrumunun daha ilerlemiş bir aşamasıdır. Bu rahatsızlıklar genellikle sessizdir, kan testleri veya rutin muayenelerle tespit edilemez, ta ki bir hastanın karaciğerine önemli hasarlar gelene kadar. Şu anda hastalarda NASH tanısı koymak için altın standart, hasta kaynaklı karaciğer biyopsi örneklerinin histolojik muayenesinden geçmektedir. Benzer şekilde, NASH / NAFLD patogenezini ve ilaç geliştirme endüstrisini anlamak için çalışan preklinik araştırmacılar, steatoz, inflamasyon ve fibrozisi ölçmek için karaciğer örneklerinin in vivo kama biyopsisine veya histoloji için uydu kohortlarının terminal ötanazisine güvenirler.
Örneğin, karaciğer kama biyopsisi GUBRA NASH model2kullanırken steatohepatit ve fibrozisi değerlendirmek için standart bir teknik olmuştur. Karaciğer kama biyopsisi yöntemi küçük hayvanlarda invaziv ve zahmetlidir3. Bir çalışmanın ortasında kama karaciğer biyopsisi kullanımı, genellikle ihtiyaç duyulan hayvan sayısını artıran bir hastalık modelinde eklenen deneysel bir değişkeni temsil eder. Bu faktörler göz önünde bulundurularak, nash/NAFLD hayvan modellerinde steatoz ve fibrozisi erken zaman noktalarında güvenilir bir şekilde değerlendirmek için kullanılabilecek non-invaziv görüntüleme teknikleri değerlidir. Kesme dalgası elastografisi (SWE), yumuşak dokuların elastikiyetini ölçmek için kullanılan ultrason tabanlı bir yöntemdir. Teknik, bir doku hedefine yönelik süpersonik ultrason darbeleri tarafından oluşturulan kesme dalgalarının yayılmasını ölçer ve daha sonra E modulus4adı verilen bir değeri hesaplar. Kesme dalgasının hızı doku sertliği derecesi ile orantılıdır.
Şekil 1 ve Şekil 2 görüntüleme alanı kurulumunu ve SWE cihazını göstermektedir. SWE cihazı, Şekil 2A'dagösterilen iki ekranlı ve bir kontrol paneline sahip tek tekerlekli bir ünitedir. Üst monitör (Şekil 2B) bilgisayar monitörü görevi görür ve görüntüleri ve hasta dizinlerini görüntüler. Kontrol paneli (Şekil 2C), görüntü yakalamanın genel yönlerini kontrol eden bir dizi düğme ve kadrandır: ekranı dondurma, görüntüleri kaydetme, bir moddan diğerine değiştirme. Alt ekran (Şekil 2D), ayarları değiştirmek için ek kontrollere sahip bir dokunmatik ekrandır ve gerektiğinde veri girmek için bir klavye görevi görür. Cihaz, istenirse dokunmatik ekranda kullanmak için bir ekran kalemi ile donatılmıştır. Ultrason probları cihazın alt ön paneline bağlanır. Kemirgenlerde B modu ve SWE görüntüleme için süper doğrusal 6 ila 20 MHz dönüştürücü kullanıldı. Doku sertliğini noninvaziv olarak ölçme yeteneği, SWE'yi NASH hastalarında karaciğer fibrozisi5'in tanımlanması ve evrelenmesi için değerli bir araç haline getirerek daha invaziv yöntemlere olan ihtiyacı azaltır. SWE, aslında hastalarda karaciğer fibrozisini ölçmek için kullanılmıştır ve klinikte fibrozis puanlamak için FDA onaylı bir yöntemdir6. Hastalığın hayvan modellerinde NASH ilerlemesini izlemek için SWE kullanmak, tedavilerin geliştirilmesi için çevirisel bir araç sağlayacak ve aynı zamanda hayvan konu sayılarının azaltılması ve ağrı ve sıkıntıyı en aza indirmek için in vivo prosedürlerin iyileştirilmesi yoluyla hayvan refahını artıracaktır.
İnsan hastalarda SWE görüntüleme, küçük hayvanlar için ideal olmayan düşük frekanslı ultrason dönüştürücü4kullanır. Özellikle, yüksek frekanslı SWE teknikleri, bir sıçan modelinde NASH patogenezinde asetil-CoA karboksilaz inhibisyonunun etkinliğini değerlendirmek için kullanılmıştır7ve bu tekniğin faydası, geleneksel METAVIR histolojik puanlama yöntemlerine kıyasla başarılı sonuçlarla karaciğer fibrozisinin karbon tetraklorür sıçan modellerinde tanımlanmıştır8. Bununla birlikte, mevcut literatürDE NASH'in preklinik modellerinde SWE görüntülemenin uygulanmasına ilişkin ayrıntılı teknik ve metodoloji bilgileri yoktur. Yukarıda açıklandığı gibi karaciğer steatozu NAFLD/NASH durumunun temel özelliklerinden biridir ve müdahalenin düşünülebileceği önemli bir aşamadır. Bu nedenle, karaciğer yağ birikiminin görüntüleme yöntemi kullanılarak değerlendirilmesi, NASH/NAFLD'nin preklinik modellerinde karaciğer fibrozisinin değerlendirilmesi kadar önemlidir.
İk indeksi olarak bilinen bir ultrason tekniği, karaciğerin doku parlaklığının renal korteks ile karşılaştırıldığında bir oranı, klinikte steatozun taşıyıcı belirteci olarak kullanılmıştır9,10. Ancak bu yaklaşım, NAFLD/NASH'in preklinik hayvan modellerinde yaygın olarak kullanılmamıştır. Bu makalede, NAFLD/NASH'in kolin eksikliği olan, yüksek yağlı diyet (CDAHFD) sıçan modelinde sırasıyla hepatik fibrozis ve steatozun taşıyıcı belirteci olarak hr indeksinin yanı sıra elastikiyeti ölçme yöntemi açıklanmaktadır. Bu model, farelerde 6 hafta içinde ölçülebilen hızlı steatoz, karaciğer iltihabı ve fibrozise neden olur11. Bu diyete kolesterolün (%1) eklenmesinin sıçanlarda fibrogenezini teşvik ettiği gösterilmiştir12Bu modeli kesme dalgası görüntülemeyi içeren doğrulama çalışmaları için uygun bir aday haline getirir. Genel olarak, bu görüntüleme teknolojisi steatoz ve / veya fibrozisin bir son nokta olduğu çok çeşitli NASH modellerine / diyetlerine de uygulanabilir.
Hayvanlarla ilgili tüm prosedürler Pfizer'in Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından gözden geçirilip onaylandı ve AAALAC (Laboratuvar Hayvan Bakımının Değerlendirilmesi ve Akreditasyonu) Uluslararası akredite bir tesiste gerçekleştirildi.
1. Hastalık indüksiyonu
2. Enstrüman kurulumu
3. Konu hazırlığı
4. Hepato-renal (İk) indeks ölçümü için görüntü alımı
5. Shear Wave Elastografi için görüntü alımı
6. Görüntü veri alma ve analizi
7. Karaciğer örneklerinin histolojik analizi
8. İstatistiksel analiz
CDAHFD ile beslenen hayvanların ayırt edici özelliklerinden biri steatozdur. Karaciğerde yağ birikmesi, karaciğerin parlaklığını ölçerek ve aynı düzlemde çekilen B modunda bir görüntüden böbrek korteksinin parlaklığına normalleştirerek ölçülebilen dokunun ekojenik özelliklerini değiştirir. Nicel değer, dolaylı bir steatoz ölçüsü olan İk indeksi olarak ifade edilir. Şekil 4A'da, bir kontrol hayvanından gelen temsili bir karaciğer görüntüsü, böbrek k...
SWE de dahil olmak üzere ultrason tabanlı görüntüleme, NAFLD / NASH'in preklinik modellerinde karaciğer steatozu ve sertliğinin boyuna değerlendirilmesi için paha biçilmez bir araç olabilir. Bu makalede, NASH'in CDAHFD diyet kaynaklı sıçan modeli kullanılarak İk indeksinin ve esnekliğinin ölçümü için karaciğerlerin SWE görüntülerinin yanı sıra yüksek kaliteli B modunun nasıl eldeılacağına dair ayrıntılı metodolojiler açıklanmaktadır. Ayrıca, sonuçlar İk indeksinin mükemmel korel...
Tüm yazarlar Pfizer, Inc.
Yazarlar, Pfizer Karşılaştırmalı Tıp Operasyonları Ekibi'ne, çalışma hayvanlarının sağlığını önemsemek ve sağlamak ve bazı tekniklere yardımcı olmak için sıkı çalışmaları için teşekkür eder. Ayrıca, histolojik analizler için doku işleme konusundaki yardımları için Danielle Crowell, Gary Seitis ve Jennifer Ashley Olson'a teşekkür eder. Buna ek olarak, yazarlar julita Ramirez'e bu makalenin hazırlanması sırasında gözden geçirdiği ve değerli geri bildirim sağladığı için teşekkür eder.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aixplorer | Supersonic Imagine | Shear Wave Elastography Instrument | |
Aixplorer SuperLinear SLH20-6 Transducer | Supersonic Imagine | Transducer for Shear Wave Elastography | |
Alpha-dri bedding | rat cages | ||
Aperio AT2 scanner | Leica Biosystems | Digital Pathology Brightfield Scanner | |
Compac 6 Anesthesia System | VetEquip | Anesthesia Vaporizer and Delivery System. Any anesthesia delivery system can be used, however. | |
Manage Imager Database | Leica Biosystems | Digital Pathology | |
Mayer's Hematoxilin | Dako/Agilent | H&E Staining/Histology | |
Nair | Church & Dwight | Hair remover | |
Oil Red O solution | Poly Scientific | Lipid Staining/Histology | |
Picrosirius Red Stain (PSR) | Rowley Biochemical | F-357-2 | Collagen Stain/Histology |
Puralube Opthalmic ointment | Dechra Veterinary Product | Lubrication to prevent eye dryness during anesthesia | |
Tissue-Tek Prisma Plus | Sakura Finetek USA | Automated slide stainer | |
VISIOPHARM software | Visiopharm | Digital pathology software | |
Research Diets | A06071309i | NASH inducing diet | |
Purina | 5053 | Control animal chow | |
Vevo imaging station | Fujifilm VisualSonics | The Vevo imaging station is used for holding the ultrasound transducer during imaging. | |
Wistar Han rats | Charles River Laboratories |
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