Name: comprehensive echocardiographic assessment of right ventricle function in a rat model of pulmonary arterial hypertension
Uploaded: 2023-01-20T13:45:00
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Diese Arbeit wurde unterstützt durch NHLBI K01 HL155241 und AHA CDA849387, die an den Autor P.C.R.

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).
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W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+right+ventricular+structure+and+function+in+mouse+model+of+pulmonary+artery+constriction+by+transthoracic+echocardiography.">Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography.</a> Journal of Visualized Experiments. 84, e51041 (2014).</li><li>Mazurek, J. A., Vaidya, A., Mathai, S. C., Roberts, J. D., Forfia, P. 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E., Vlahos, R., Soeding, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+right+heart+function+in+a+rat+model+using+modified+echocardiographic+views.">Evaluation of right heart function in a rat model using modified echocardiographic views.</a> PLoS One. 12 (10), 0187345 (2017).</li></ol>

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.
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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.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% sodium cloride injection USP</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>2B1324</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Braided cotton rolls</td>
			<td>4MD Medical Solutions</td>
			<td>RIHD201205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilating agent</td>
			<td>Wallgreens</td>
			<td>Nair Hair Remover&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode gel</td>
			<td>Parker Laboratories&#160;</td>
			<td>15-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High frequency ultrasound image system and imaging station</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td>
			<td>Vevo 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>MedVet</td>
			<td>RXISO-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male sprague Dawley rats</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td>CD 001</td>
			<td>CD IGS Rats (Crl:CD(SD))</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monocrotaline (MCT)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C2401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rectal temperature probe &#160;</td>
			<td>Physitemp&#160;</td>
			<td>RET-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sealed induction chambers</td>
			<td>Scivena Scientific</td>
			<td>RES644&#160;</td>
			<td>3 L size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid-state array ultrasound transducer</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td>
			<td>Vevo MicroScan transducer MS250S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel digital calipers</td>
			<td>VWR Digital Calipers</td>
			<td>62379-531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel&#160;</td>
			<td>Parker Laboratories&#160;</td>
			<td>11-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vevo Lab software</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Verison 5.5.1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

comprehensive echocardiographic assessment of right ventricle function in a rat model of pulmonary arterial hypertension

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.

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 ...

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Comprehensive Echocardiographic Assessment of Right Ventricle Function in a Rat Model of Pulmonary Arterial Hypertension

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

Umfassende echokardiographische Beurteilung der Funktion des rechten Ventrikels in einem Rattenmodell der pulmonalen arteriellen Hypertonie

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive disease caused by vasoconstriction and remodeling of the small arteries in the lungs. This ...

Die eingehende echokardiographische Beurteilung der rechtsventrikulären Struktur und Funktion ist ein wertvolles Instrument, um die Wirksamkeit neuer therapeutischer Ziele in Tiermodellen der pulmonalen Hypertonie zu untersuchen. Der Hauptvorteil dieses Protokolls besteht darin, dass es eine detaillierte Beschreibung aller echokardiographischen Ansichten und Messungen enthält, die zur Beurteilung der rechten Vorhöfe und der rechtsventrikulären Morphologie sowie zur Charakterisierung der systolischen und diastolischen Funktionen des rechten Ventrikels erforderlich sind. Diese Technik beschreibt die echokardiographische Charakterisierung eines Rattenmodells der pulmonalen Hypertonie, die durch Monocrotalin induziert wird.Es ist wichtig, dass der Echokardiograph genügend Zeit damit verbringt, die Bildgebung des rechten Ventrikels zu üben und zu beherrschen, auch wenn er bereits Erfahrung mit dem linken Ventrikel hatte. Beginnen Sie damit, die Ratten aus der Induktionskammer zu entfernen, nachdem sie das Bewusstsein verloren haben, und bringen Sie sie in einer dorsalen Dekubitusposition auf die Tierplattform der Bildgebungsstation. Verabreichen Sie Isofluran mit einem Nasenkegel, der mit einem Verdampfer verbunden ist.Tragen Sie Elektrodengel auf jede Pfote auf und befestigen Sie die Pfoten in den Elektrokardiogramm-Leitungsplatten der Tierplattform. Entfernen Sie das Fell, indem Sie die Brust rasieren und ein Enthaarungsmittel verwenden. Befestigen Sie einen rektalen Temperaturfühler an Ort und Stelle.Legen Sie Watterollen auf die rechte und linke Seite des Tieres und befestigen Sie sie mit Klebeband, um die Position beizubehalten, wenn die Plattform gekippt ist. Um Bilder aufzunehmen, neigen Sie die Plattform um 10 bis 15 Grad nach rechts und bringen Sie sie kaudal um etwa fünf Grad nach unten. Bewegen Sie den Schallkopf so, dass er auf die rechte parasternale Linie der Ratte zeigt, und senken Sie den Schallkopf ab.Drehen Sie den Schallkopf gegen den Uhrzeigersinn, um sicherzustellen, dass die Aorta und die Mitralklappe sichtbar sind. Platzieren Sie die M-Mode-Probenvolumenlinie in dem Bereich, in dem der rechte Ventrikel am breitesten ist, und stellen Sie den Verschluss so ein, dass er den rechten und linken Ventrikel umfasst. Heben Sie den Schallkopf an und positionieren Sie ihn so, dass er leicht zur rechten parasternalen Linie der Ratte geneigt ist.Bewegen Sie die Plattform in eine Position, die leicht nach rechts geneigt ist. Senken Sie den Schallkopf ab, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt. Bewegen Sie die Plattform kaudal nach rechts oder links, bis die rechtsventrikuläre Ausflussspur sichtbar ist und die Pulmonalklappe scharf und deutlich sichtbar ist.Drücken Sie dann Sign Store, um das B-Mode-Bild der Pulmonalarterienklappe aufzuzeichnen. Unter Beibehaltung der gleichen B-Mode-Bildposition drücken Sie Farbe, um die Identifizierung des Durchflusses durch die Pulmonalklappe zu erleichtern. Stellen Sie die Geschwindigkeit so ein, dass der höchste Geschwindigkeitspunkt sichtbar ist.Drücken Sie PW oder Pulsed Wave, um das Blutflussspektrum zu quantifizieren. Richten Sie den PW-Winkel parallel zur Strömungsrichtung durch die Pulmonalklappe aus. Drücken Sie auf Aktualisieren, um die Lungengeschwindigkeiten anzuzeigen.Kippen Sie die Plattform so weit wie möglich in die linke Ecke und nach unten. Drehen Sie den Schallkopf um 30 bis 45 Grad gegen den Uhrzeigersinn und bewegen Sie den Schallkopf so, dass er auf die rechte Schulter oder das Ohr des Tieres zeigt. Senken Sie den Schallkopf ab, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt.Stellen Sie eine typische Vier-Kammer-Ansicht sicher, bei der der linke Ventrikel und die linken Vorhöfe sichtbar sind, der Brustbeinschatten jedoch über der rechten ventrikelfreien Wand liegt. Bewegen Sie den Schallkopf, um die entsprechende Vier-Kammer-Ansicht einzustellen und eine fokussierte Ansicht des rechten Ventrikels zu erhalten. Bewegen Sie die Plattform bei Bedarf leicht kaudal, bis die maximale Ebene erreicht ist.Stellen Sie sicher, dass der rechte Ventrikel nicht verkürzt ist und dass der Ausflusstrakt des linken Ventrikels nicht geöffnet wird. Platzieren Sie den M-Mode-Cursor durch den Trikuspidalringus an der rechten ventrikulären freien Wand, um TAPSE zu visualisieren, und drücken Sie Aktualisieren und Speichern signieren, um die TAPSE-Daten aufzuzeichnen. Drücken Sie den B-Modus und dann die Farbtaste, um die Identifizierung des Durchflusses durch das Fernsehgerät zu unterstützen. Drücken Sie PW, um das Blutflussspektrum zu quantifizieren.Kehren Sie in den B-Modus zurück, drücken Sie das Gewebe und platzieren Sie das Gewebe-Doppler-Probenvolumen-Gate am Trikuspidalring an der RV-freien Wand. Klicken Sie auf Aktualisieren, um das Gewebe-Doppler-Bild anzuzeigen. Mit Hilfe von PLAX-Ansichten wurde eine erste Beurteilung der Position des Herzens und der linksventrikulären Morphologie durchgeführt.Die Beurteilung des rechten Ventrikels unter Verwendung einer modifizierten PLAX-Ansicht zeigte, dass die mit Monocrotalin oder MCT behandelten Ratten im Vergleich zu den Kontrollratten einen vergrößerten rechten Ventrikel und einen verschobenen linken Ventrikel aufwiesen. Bei den MCT-behandelten Ratten wurde ein signifikanter Anstieg von RVIDd, RVIDs und RVFWT beobachtet, was auf eine Erweiterung des rechten Ventrikels und eine Verdickung der rechtsventrikulären freien Wand hinweist. Die modifizierte PLAX-Ansicht wurde auch verwendet, um die Lungenarterie zu visualisieren und den Pulmonalklappendurchmesser zu messen.Die Messung der Strömungsgeschwindigkeiten der Pulmonalarterie mittels Doppler-Bildgebung zeigte, dass der Lungenfluss bei Kontrollratten eine symmetrische V-Form mit einer Spitzengeschwindigkeit in der Mitte der Systole aufwies. Während bei einer MCT-behandelten Ratte die Spitzengeschwindigkeit langsamer war und früher in der Systole auftrat und in der späten Systole eine Kerbe aufwies. Die rechtsventrikelfokussierte apikale Vierkammeransicht wurde verwendet, um den rechtsventrikulären und systolischen Bereich sowie den rechten Vorhofbereich zu messen.MCT-behandelte Ratten zeigten aufgrund eines erhöhten Lungenarteriendrucks eine Dilatation des rechten Vorhofs. Darüber hinaus war der rechtsventrikuläre Druck erhöht, was zu einem Verlust der normalen Krümmung des linken Ventrikels im Vergleich zu Kontrollen führte. Das intraventrikuläre Septum schien ebenfalls abgeflacht zu sein.Die helle, auf den Ventrikel fokussierte apikale Vier-Kammer-Ansicht wurde auch verwendet, um TAPSE aus der M-Mode-Abfrage des Trikuspidalrings zu messen. TAPSE war bei MCT-behandelten Ratten signifikant reduziert, was auf eine beeinträchtigte Funktion hindeutet. Der schwierigste Teil dieses Protokolls besteht darin, eine optimale, auf den rechten Ventrikel fokussierte apikale Vier-Kammer-Ansicht zu erhalten.Wir schlagen vor, dass der Echokardiograph sicherstellt, dass der gesamte rechte Ventrikel während der Systole und Diastole im Blickfeld ist. Die Bilder werden mit einer auf den rechten Ventrikel fokussierten apikalen Vier-Kammer-Ansicht erhalten, die später für eine Belastungsanalyse verwendet werden kann, ein leistungsfähiges Werkzeug, das zur Beurteilung der systolischen Dysfunktion des rechten Ventrikels im Anfangsstadium verwendet werden kann.

Research

JoVE Journal

Biology

Laser-Induced Chronic Ocular Hypertension Model on SD Rats

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Glaucoma is one of the major causes of blindness in the world. Elevated intraocular pressure is a major risk factor. Laser photocoagulation induced ocular ...

Forschung

Biologie

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Phenotyping Mouse Pulmonary Function In Vivo with the Lung Diffusing Capacity

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