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Biology

Avaliação Ecocardiográfica Abrangente da Função do Ventrículo Direito em Modelo de Hipertensão Arterial Pulmonar em Rato

Published: January 20, 2023 doi: 10.3791/63775
Automatic Translation
*1, *2, 2, 2
1Department of Pharmacy Practice, College of Pharmacy, University of Illinois at Chicago, 2CorDynamics, Inc.
* These authors contributed equally

Summary

O presente protocolo descreve a caracterização ecocardiográfica da morfologia e função do ventrículo direito em um modelo de hipertensão arterial pulmonar em ratos.

Abstract

A hipertensão arterial pulmonar (HAP) é uma doença progressiva causada pela vasoconstrição e remodelamento das pequenas artérias pulmonares. Esse remodelamento leva ao aumento da resistência vascular pulmonar, piora da função ventricular direita e morte prematura. As terapias atualmente aprovadas para HAP têm como alvo principal as vias vasodilatadoras pulmonares; no entanto, as recentes modalidades terapêuticas emergentes estão focadas em outras novas vias envolvidas na patogênese da doença, incluindo o remodelamento do ventrículo direito (VD). Técnicas de imagem que permitem a avaliação longitudinal de novas terapêuticas são muito úteis para determinar a eficácia de novas drogas em estudos pré-clínicos. A ecocardiografia transtorácica não invasiva continua sendo a abordagem padrão para avaliar a função cardíaca e é amplamente utilizada em modelos de roedores. Entretanto, a avaliação ecocardiográfica do VD pode ser desafiadora devido à sua posição anatômica e estrutura. Além disso, faltam diretrizes padronizadas para ecocardiografia em modelos pré-clínicos de roedores, dificultando a avaliação uniforme da função do VD em estudos em diferentes laboratórios. Em estudos pré-clínicos, o modelo de lesão por monocrotalina (TCM) em ratos é amplamente utilizado para avaliar a eficácia de drogas no tratamento da HAP. Este protocolo descreve a avaliação ecocardiográfica do VD em ratos virgens e ratos com HAP induzida por TCM.

Introduction

A HAP é uma doença progressiva definida como pressão arterial pulmonar média em repouso maior que 20 mmHg1. As alterações patológicas na HAP incluem remodelamento da artéria pulmonar (AP), vasoconstrição, inflamação e ativação e proliferação de fibroblastos. Essas alterações patológicas levam ao aumento da resistência vascular pulmonar e, consequentemente, ao remodelamento, hipertrofia e falência do ventrículodireito2. A HAP é uma doença complexa que envolve crosstalk entre várias vias de sinalização. As drogas atualmente aprovadas para o tratamento da HAP têm como alvo principal as vias vasodilatadoras, incluindo a via do óxido nítrico-monofosfato de guanosina cíclica, a via da prostaciclina e a via da endotelina. Terapêuticas direcionadas a essas vias têm sido utilizadas tanto como monoterapias quanto em terapias combinadas 3,4. Apesar dos avanços no tratamento da HAP na última década, os achados do registro REVEAL com sede nos EUA mostram uma baixa taxa de sobrevida em 5 anos para pacientes recém-diagnosticados5. Mais recentemente, modalidades terapêuticas emergentes têm se concentrado em agentes modificadores da doença que podem impactar a fisiopatologia multifatorial do remodelamento vascular que ocorre na HAP na esperança de interromper a doença6.

Modelos animais de HAP são ferramentas inestimáveis na avaliação da eficácia de novos tratamentos medicamentosos. O modelo de PAH induzida por TCM em ratos é um modelo animal amplamente utilizado, caracterizado pelo remodelamento dos vasos arteriais pulmonares, o que, por sua vez, leva ao aumento da resistência vascular pulmonar e à hipertrofia e disfunção do ventrículo direito 7,8. Para avaliar a eficácia de novos tratamentos, os pesquisadores normalmente se concentram na avaliação terminal da pressão do VD sem considerar a avaliação longitudinal da pressão PA, da morfologia do VD e da função do VD. O uso de técnicas de imagem não invasivas e não terminais é crucial para um exame abrangente da progressão da doença em modelos animais. A ecocardiografia transtorácica continua sendo a abordagem padrão para avaliar a morfologia e a função cardíaca em modelos animais, devido ao seu baixo custo e facilidade de uso em comparação com outras modalidades de imagem, como a ressonância magnética. Entretanto, a avaliação ecocardiográfica do VD pode ser desafiadora devido ao posicionamento do VD sob a sombra esternal, sua trabeculação bem desenvolvida e sua forma anatômica, o que dificulta o delineamentoda borda endocárdica9,10,11.

Este artigo tem como objetivo descrever um protocolo abrangente para avaliar dimensões, áreas e volumes do VD e função sistólica e diastólica em HAP virgens e induzidas por TCM em ratos Sprague Dawley (SD). Além disso, esse protocolo detalha um método para avaliar as dimensões ecocardiográficas no átrio direito normal e dilatado.

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Protocol

Todos os experimentos deste protocolo foram realizados seguindo as diretrizes de cuidados com animais da University of Illinois at Chicago, Chicago Institutional Animal Care and Use Committee. Ratos machos da raça Sprague Dawley (SD) pesavam entre 0,200-0,240 kg no momento da injeção de TCM; no entanto, o protocolo descrito neste artigo pode ser utilizado com uma faixa de peso corporal mais ampla. Os animais foram obtidos de fonte comercial (ver Tabela de Materiais).

1. Desenho do estudo

  1. Animais
    1. Obter ratos SD machos e deixá-los aclimatar-se por 4-7 dias. O grupo abriga os ratos pelo grupo experimental em gaiolas limpas e os mantém em uma sala mantida a 20-26 °C (68-79 °F) e iluminada com luzes fluorescentes cronometradas para dar um ciclo de 14 h de luz e 10 h de escuridão.
    2. Dê aos ratos ad libitum acesso a uma dieta padrão e água da torneira durante o experimento.
  2. Administração de TCM
    1. No Dia de Estudo 0, administrar aos ratos uma dose subcutânea (3,0 ml/kg) de TCM (60 mg/kg em HCl/NaOH, pH 7,4; ver Tabela de Materiais; Grupo TCM) ou veículo (água deionizada, pH 7,4; Grupo Controle).
      NOTA: Devido às precauções de manuseamento associadas à dosagem de TCM, todos os ratos devem ser dosados no Dia de Estudo 0 numa sala de alojamento de risco químico e aí alojados até ao Dia de Estudo 7.
    2. No dia 7 do estudo, transfira os ratos de volta para uma sala de alojamento geral durante o período do estudo.
  3. Observações clínicas
    1. Realizar observações do lado da gaiola para a saúde geral e aparência uma vez por dia. Observe os animais quanto à mortalidade e sinais de dor e angústia.
    2. Registre quaisquer observações incomuns observadas ao longo da duração do estudo no caderno de dados brutos.
  4. Pesos corporais
    1. Registre os pesos corporais no Dia 0 do Estudo (pré-dose), semanalmente durante todo o estudo e no dia da ecocardiografia.

2. Ecocardiografia

  1. Preparação
    1. No dia 23 do estudo após a dosagem de TCM, anestesiar os ratos com isoflurano a 2%-3%, conduzido por oxigênio a 100% (1 L/min) em uma câmara de indução (ver Tabela de Materiais).
    2. Remova os ratos da câmara uma vez que a consciência tenha sido perdida e transfira-os para a plataforma animal da estação de imagem (ver Tabela de Materiais) em decúbito dorsal. Administrar isoflurano usando um cone nasal conectado a um vaporizador que fornece isoflurano a 1%-2% acionado por oxigênio a 100% (1 L/min).
    3. Aplicar gel de eletrodo em cada pata e fixar as patas nas placas de eletrocardiograma da plataforma animal.
    4. Remova o pelo raspando o peito e usando um agente depilante (ver Tabela de Materiais). Fixe uma sonda de temperatura retal (consulte a Tabela de Materiais) no lugar. Coloque rolos de algodão nos lados direito e esquerdo do animal e prenda-os com fita adesiva para manter a posição do animal quando a plataforma estiver inclinada.
  2. Monitorização
    1. Monitore a temperatura corporal e a frequência cardíaca (FC) por meio do sistema de imagem de ultrassom (consulte a Tabela de Materiais) durante todo o procedimento.
    2. Manter a temperatura corporal entre 37 ± 0,5 °C e manter a FC em 350 bpm ou mais, se possível. Use a mesa de aquecimento e uma lâmpada de calor para manter a temperatura.
  3. Aquisição de imagens
    1. Realizar ecocardiografia transtorácica usando um sistema de imagem de ultrassom de alta frequência equipado com um transdutor de ultrassom de matriz de estado sólido (consulte a Tabela de Materiais).
      OBS: Todas as orientações anotadas nos métodos ecocardiográficos referem-se à direita ou à esquerda do ultrassonografista.
    2. Visão do eixo longo paraesternal do ventrículo esquerdo (VE)
      1. Com os ratos em decúbito dorsal, incline a plataforma para a esquerda e desça caudalmente aproximadamente 10°.
      2. Coloque o transdutor no suporte em uma posição de semibloqueio com o entalhe apontando na direção caudal. Mova o transdutor para que ele esteja apontando para a linha paraesternal esquerda. Girar o transdutor no sentido anti-horário aproximadamente 30°-45° e inclinar ligeiramente cranialmente ao longo do eixo y (eixo lateral do transdutor).
      3. Aplique gel de ultrassom quente (ver Tabela de Materiais) no tórax do rato e abaixe o transdutor até que ele esteja em contato com o gel.
      4. Mova a plataforma para a direita ou esquerda para obter uma visão de todo o LV no centro da tela. Ajuste a profundidade da imagem, se necessário, e mova a zona focal para a parede posterior.
      5. Faça ajustes finos na posição da plataforma para garantir que a aorta e o ápice estejam no mesmo plano horizontal e que a via de saída do VE seja visível.
      6. Pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de cortes PLAX das imagens do VE são mostrados na Figura 1A.
        NOTA: A imagem do VE permite familiaridade com a posição do coração no tórax. Um VD dilatado pode deslocar o VE.
    3. Visão PLAX modificada da via de saída do ventrículo direito
      1. Incline a plataforma para a direita aproximadamente 10°-15° e leve-a caudalmente para baixo aproximadamente 5°.
      2. Mova o transdutor para apontar para a linha paraesternal direita do rato. Gire o transdutor no sentido anti-horário a aproximadamente 30°.
      3. Aplicar gel de ultrassom no tórax do rato e abaixar o transdutor até que ele esteja em contato com o gel.
      4. Mova a plataforma para a esquerda ou direita até que o RV esteja à vista. Nessa incidência modificada por PLAX, a parede do VD e o septo interventricular (SIV) são claramente visíveis, como mostra a Figura 1B.
      5. Gire o transdutor no sentido anti-horário, se necessário, para garantir que a aorta e a valva mitral estejam visíveis.
      6. Mover a zona focal para a região da parede livre do VD para melhorar a definição da borda endocárdica e ajustar o ganho, se necessário.
      7. Pressione Cine Store para registrar os dados.
      8. Coloque a linha de volume de amostra do modo M na região onde o VR é mais largo e ajuste o gate para abranger o VR e o LV. A linha de volume da amostra é geralmente colocada entre a sombra de duas vértebras contíguas em ratos.
      9. Pressione Atualizar e pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de modo M nas imagens de corte PLAX modificadas são mostrados na Figura 1C, e essas imagens são usadas para analisar o diâmetro interno do VD durante a diástole (RVIDd), o diâmetro interno do VD durante a sístole (RVIDs) e a espessura da parede livre do VD (RVFWT).
      10. Levante o transdutor e reposicione-o de forma que ele fique apenas ligeiramente inclinado em direção à linha paraesternal direita do rato. Mova a plataforma para uma posição ligeiramente inclinada para a direita.
      11. Abaixe o transdutor até que ele fique em contato com o gel.
      12. Mover a plataforma caudalmente e para a direita ou esquerda até que a via de saída do VD esteja em vista e a válvula pulmonar (VP) esteja em foco e claramente visível.
      13. Pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de modo B na incidência PLAX modificada ao nível das imagens da via de saída do ventrículo direito são mostrados na Figura 2A; essas imagens são usadas para analisar o diâmetro do PV.
      14. Mantendo a mesma localização da imagem em modo B, pressione Color para ajudar na identificação do fluxo através do PV. Ajuste a velocidade para otimizar o aliasing, para que o ponto de velocidade mais alto fique visível. Aumente a taxa de quadros, se necessário, diminuindo o tamanho da caixa de imagem Doppler colorida.
      15. Pressione PW (onda pulsada) para quantificar o espectro do fluxo sanguíneo. Aumente o tamanho máximo do portão de volume de amostra.
      16. Ajustar a velocidade basal e o ganho do Doppler, se necessário, para que o fluxo fique visível.
      17. Alinhe o ângulo PW paralelo à direção do fluxo através do PV. Coloque o volume da amostra à velocidade mais elevada (ponto de aliasing) ou nas pontas do folheto fotovoltaico.
      18. Pressione Atualizar para exibir as velocidades pulmonares.
      19. Pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de imagens PV PW Doppler são mostrados na Figura 2B; essas imagens são usadas para analisar o tempo de ejeção pulmonar (TEP), tempo de aceleração pulmonar (TAP), velocidade sistólica de pico pulmonar (VP PSV), débito cardíaco (VP DC), volume sistólico (VP SV), FC e duração do ciclo cardíaco (CL).
    4. Vista apical de quatro câmaras com foco em RV
      1. Incline a plataforma para o canto esquerdo e para baixo cranialmente até onde puder ir.
      2. Gire o transdutor no sentido anti-horário 30°-45° e mova o transdutor de modo que ele esteja apontando para o ombro/orelha direita do animal.
      3. Abaixe o transdutor até que ele fique em contato com o gel. Esta posição permite uma visão típica de quatro câmaras, onde o VE e os átrios esquerdos (AE) são visíveis, mas a sombra do esterno está sobre a parede livre do VD.
      4. Ajuste a visão apical de quatro câmaras para obter a visão focada do VD colocando o transdutor ligeiramente lateral ao ápice verdadeiro. Faça ajustes finos até obter o plano máximo. Mova a plataforma ligeiramente caudalmente, se necessário. Nessa incidência, a sombra do esterno é posicionada no septo, e a parede livre do VD é claramente visível.
      5. Certifique-se de que o VD, os átrios direitos (AD) e a valva tricúspide (VC) estejam visíveis na janela acústica.
        NOTA: Se a câmara do VD estiver muito dilatada, a câmara do VE pode não estar completamente visível. Segurar o transdutor manualmente permite um ajuste fino do ângulo do transdutor para melhorar a visualização do VD.
      6. Certifique-se de que o VD não seja encurtado e que a via de saída do VE não esteja aberta.
      7. Pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de modo B nas imagens de quatro câmaras focadas no VD são mostrados na Figura 3A,B; essas imagens são usadas para analisar a área do átrio direito (AAR), a área diastólica final do VD (VDEDA) e a área sistólica final do VD (VSVD).
      8. Posicionar o cursor modo-M através do anel tricúspide na parede livre do VD. Certifique-se de ter a orientação ideal da imagem para evitar a subestimação das velocidades. Pressione Update e Cine Store para registrar os dados.
        OBS: Exemplos de imagens de movimento do anel tricúspide são mostrados na Figura 4A,B; essas imagens são utilizadas para analisar a excursão sistólica do plano anular tricúspide (TAPSE).
      9. Pressione o Modo B e, em seguida, pressione Cor para ajudar a identificar o fluxo através da TV. Ajuste a velocidade para otimizar o aliasing, para que o ponto de velocidade mais alto fique visível. Aumente a taxa de quadros diminuindo o tamanho da caixa de imagem Doppler colorida.
      10. Pressione PW para quantificar o espectro de fluxo sanguíneo. Aumente o tamanho máximo do portão de volume de amostra.
      11. Ajustar a velocidade basal e o ganho do Doppler, se necessário.
      12. Alinhe o ângulo PW paralelo à direção da entrada do VD. Colocar o volume da amostra na maior velocidade (ponto de aliasing) ou nas pontas do folheto tricúspide.
        NOTA: A obtenção de imagens das velocidades de entrada tricúspide pode ser um desafio; Pode ser necessário um ajuste fino da posição do transdutor.
      13. Pressione Atualizar para visualizar as velocidades de entrada tricúspide.
      14. Pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de imagens com Doppler da PP tricúspide são mostrados na Figura 5A,B; essas imagens são usadas para analisar a velocidade do fluxo sanguíneo através do VC durante o enchimento diastólico precoce (E), a velocidade do fluxo sanguíneo através do VC durante o enchimento diastólico tardio (A), o tempo aberto do fechamento tricúspide (TCO) e o tempo de ejeção (TE).
      15. Retorne ao modo B e pressione Tissue. Ajustar levemente a plataforma para que o anel tricúspide fique bem visível e colocar a porta de volume da amostra do Doppler tecidual no anel tricúspide na parede livre do VD. Aumente a porta de volume de amostra para a largura máxima.
      16. Ajustar a velocidade basal e o ganho do Doppler, se necessário.
      17. Pressione Atualizar para visualizar a imagem do Doppler tecidual.
      18. Pressione Cine Store para registrar os dados. Exemplos de imagens com Doppler tecidual são mostrados na Figura 6A,B; essas imagens são usadas para analisar a velocidade do anel tricúspide na diástole inicial (E'), a velocidade do anel tricúspide na diástole tardia (A') e a velocidade do anel tricúspide na sístole (S').
        NOTA: O TAPSE e o Doppler tecidual são sempre medidos na parede livre do VD e não no septo interventricular.
  4. Análise das imagens
    1. Execute a análise de imagem off-line usando o software compatível com o instrumento (consulte a Tabela de Materiais).
    2. Evite áreas em que ocorra inspiração para todas as medidas e sempre faça pelo menos três medidas para cada parâmetro a ser analisado.
    3. Visão paraesternal modificada do modo M do ventrículo direito
      1. Selecione uma imagem obtida a partir da visão paraesternal modificada de eixo longo do modo M do ventrículo direito e analise a RVIDd (mm), RVIDs (mm) e RVFWT (mm).
      2. Selecione Profundidade nas ferramentas de medição genéricas.
      3. Traçar o diâmetro interno da câmara do VD na diástole e sístole (Figura 1C) e rotular as medidas como RVIDd e RVIDs, respectivamente.
      4. Selecione a ferramenta Profundidade para medir a espessura da parede livre de RV. Alinhar o cursor com o pico da onda R do ECG e traçar a parede no final da diástole (Figura 1C). Excluir trabeculações do VD e músculo papilar da borda endocárdica do VD, se presente, para medir com precisão a espessura da parede do VD. Excluir também a gordura epicárdica, se presente, para evitar medidas erroneamente aumentadas.
        OBS: As trabeculações do VD e do músculo papilar mostram-se como linhas descontinuadas que acompanham o movimento da parede do VD. As medições de RVIDd, RVIDs e RVFWT serão exibidas no relatório na seção de pacotes genéricos. Quando há espessamento significativo do pericárdio, a medida da parede do VD pode ser difícil; assim, selecione cuidadosamente a área de análise.
    4. Modo B fotovoltaico
      1. Selecione uma imagem obtida do modo B PV e analise o diâmetro PV (mm).
      2. Selecione RV e PV Function no menu suspenso do pacote cardíaco.
      3. Selecione PV diam e escolha um quadro no qual a válvula esteja aberta. Ao nível da válvula, traçar a distância de parede a parede, evitando o anel valvar (Figura 2A).
        NOTA: As medições serão exibidas no relatório na seção RV e função PV.
    5. PV PW Doppler
      1. Selecione uma imagem obtida do PV PW Doppler para analisar o PET (ms), PAT (ms), PV PSV (mm/s), FC (batimentos por minuto), CL (ms), relação PAT/PET, débito cardíaco (VP CO; mL/min), volume sistólico (VP SV; μL) e relação PAT/CL.
      2. Selecione RV e VP Function no menu suspenso do pacote cardíaco e escolha pelo menos três velocidades representativas de PA.
      3. Selecione PAT e trace a velocidade do fluxo PA começando no ponto de aceleração e terminando no pico de velocidade.
      4. Selecione PET e comece a medição a partir do ponto de aceleração e termine quando o sinal atingir a linha de base.
      5. Selecione PV peak vel, coloque o cursor no ponto de maior velocidade e clique com o botão esquerdo.
      6. Para obter a medida da integral de velocidade de tempo PV (PV VTI), escolha a opção negativa sob a ferramenta de pico Vevo.
        NOTA: A sensibilidade de detecção pode ser alterada, mas um valor constante deve ser mantido durante todo o estudo.
      7. Selecione PV VTI no menu suspenso. Inicie a medição clicando com o botão esquerdo no início do pico e termine clicando com o botão direito do mouse no final do pico para concluir a medição. Ajuste o contorno do pico movendo as linhas conforme necessário.
      8. Coloque o cursor em uma medição de VTI PV e clique com o botão direito do mouse para selecionar Propriedades e, em seguida, habilite a medição de FC na opção de parâmetros. Repita esta etapa para todas as três medições de VTI PV.
      9. Selecione Tempo nas ferramentas de medição genéricas e trace o tempo desde o ponto de aceleração de um ciclo até o ponto de aceleração do próximo ciclo para calcular o CL (Figura 2B).
        NOTA: As medições serão exibidas no relatório na seção RV e função PV. A relação PAT/PET, PV CO e PV SV são calculadas pelo software do instrumento.
    6. Vista apical de quatro câmaras focada em RV modo B
      1. Selecione uma imagem obtida do modo B de quatro câmaras de visão apical focalizada do VD para analisar o AR (mm 2), RVEDA (mm2), RVESA (mm2) e mudança de área fracionada do VD [RVFAC = (RVEDA-RVESA)/RVEDA, %].
      2. Selecione SAX (eixo curto paraesternal) no menu suspenso do pacote cardíaco.
      3. Escolha uma imagem em modo B no final da diástole a partir da visualização apical de quatro câmaras focada no RV. Certifique-se de que todo o VD esteja na vista, incluindo o ápice e a parede lateral.
      4. Selecionar ENDOarea;d e traçar o endocárdio do VD desde o anel, ao longo da parede livre até o ápice, e depois de volta ao anel ao longo do septo interventricular, excluindo trabeculações, se presentes.
      5. Escolha uma imagem de modo B na sístole final, selecione ENDOarea;s na janela suspensa do modo B SAX e repita o rastreamento do RV. Usando a mesma imagem, selecione a área 2D das ferramentas de medição genéricas e trace a AR seguindo o endocárdio e excluindo a veia cava e o apêndice da AR. A área entre os folhetos da valva tricúspide e o anel também é excluída (Figura 3).
      6. Repetir a medida da área ENDO na diástole e sístole e a medida da área do AR em duas imagens adicionais.
        NOTA: As medidas da área do VD na diástole e na sístole serão exibidas no relatório na seção Modo SAX-B. A área de RA será exibida sob as medidas genéricas do pacote. A RVFAC é calculada usando a fórmula RVFAC = (RVEDA-RVESA)/RVEDA10.
    7. modo-M na parte lateral do anel tricúspide
      1. Selecionar uma imagem modo-M obtida da parte lateral do anel tricúspide para analisar a TAPSE (mm).
      2. Selecione Profundidade nos instrumentos genéricos de medida e escolha uma região de pelo menos três sítios cardíacos consecutivos livres de interferências inspiratórias.
      3. Traçar a distância do término da diástole ao pico da sístole do segmento anular do VD em três ciclos cardíacos consecutivos (Figura 4).
        Observação : as medidas serão exibidas no relatório na seção pacote genérico.
    8. TV PW Doppler
      1. Selecione uma imagem obtida do Doppler PW do VT para analisar os índices de desempenho miocárdico E (mm/s), A (mm/s), TCO (ms), TE (ms) e VD [IPVR = (TCO-ET)/ET]11.
      2. Selecione Fluxo de TV no menu suspenso do pacote cardíaco e escolha pelo menos três velocidades de TV representativas.
      3. Selecione TV E (enchimento precoce tricúspide), coloque o cursor no ponto de maior velocidade da onda E e clique com o botão esquerdo; Uma linha é traçada da velocidade mais alta até a linha de base. Da mesma forma, selecione TV A (enchimento tardio tricúspide), coloque o cursor na maior velocidade da onda A e clique com o botão esquerdo; outra linha é traçada da maior velocidade até a linha de base (Figura 5).
      4. Para medir o tempo de ejeção (TE), selecione a ferramenta Tempo entre as ferramentas de medida genéricas e meça o tempo desde o início (borda de ataque) até a cessação (borda de fuga) do fluxo de entrada tricúspide (uma área onde o fluxo ejeta). Rotule as medidas como TE (Figura 5).
      5. Para medir o tempo de TCO, selecione a ferramenta Tempo e trace o tempo desde o final da onda A tricúspide de um ciclo até o início da onda E tricúspide do ciclo seguinte. Rotule as medidas como TCO (Figura 5).
        NOTA: As medições da TV E e da TV A serão exibidas no relatório na seção Fluxo de TV. As medições de ET e TCO serão exibidas sob as medidas do pacote genérico. O RVMPI é calculado como (TCO-ET)/ET11. E, ET e TCO são medidos com um intervalo R-R constante para minimizar o erro. As medidas de TE também podem ser realizadas da borda média até a borda posterior; A consistência na forma como a medição é adquirida ao longo da análise é mais importante.
    9. Doppler tecidual do anel tricúspide lateral do VD
      1. Selecionar uma imagem obtida do Doppler tecidual do anel tricúspide lateral do VD para analisar a relação E' (mm/s), A' (mm/s), S' (mm/s) e E/E'.
      2. Selecione TV Flow no menu suspenso do pacote cardíaco e escolha pelo menos três velocidades representativas de tecido de parede livre.
      3. Selecione TV LW E, coloque o cursor no ponto de maior velocidade da onda E' e clique com o botão esquerdo; Uma linha é traçada da velocidade mais alta até a linha de base. Da mesma forma, selecione TV LW A, coloque o cursor no ponto de maior velocidade da onda A' e clique com o botão esquerdo; outra linha é traçada da maior velocidade até a linha de base (Figura 6).
      4. Selecione MV Flow no menu suspenso do pacote cardíaco e selecione S WAVE.
      5. Posicionar o cursor na maior velocidade sistólica durante a fase de ejeção, sem sobreganhar o envelope do Doppler, e clique com o botão esquerdo; uma linha é traçada da maior velocidade até a linha de base (Figura 6).
        NOTA: As medições serão exibidas no relatório nas seções Fluxo de TV e Fluxo de MT. A relação E/E' é calculada manualmente.
  5. Necropsia
    1. Eutanásia dos ratos por exsanguinação sob overdose de isoflurano no dia 24 do estudo após a dosagem de TCM seguindo protocolo aprovado institucionalmente.
    2. Remova o bloco coração-pulmão e infunda suavemente através da vasculatura com soro fisiológico gelado até que o perfusato fique claro. Separe o coração e os pulmões e remova o excesso de soro fisiológico.
    3. Pesar cada órgão separadamente.
    4. Retire os átrios e descarte.
    5. Separe o VE com o septo (VE+S) do VD e pese os ventrículos separadamente.
    6. Remova a tíbia esquerda e separe-a do tecido mole.
    7. Obter uma medida longitudinal da tíbia usando um paquímetro digital (ver Tabela de Materiais).
    8. Eliminar o coração, os pulmões e a tíbia dissecados com o restante da carcaça.
      NOTA: O peso do coração (CH), o peso do pulmão (PV), o peso do VE+S e o peso do VD são normalizados pelo comprimento da tíbia (CT). A hipertrofia do VD é avaliada pelo Índice de Fulton, onde o peso do VD é normalizado pelo peso do VE+S [índice de Fulton = VD/(VE+S)]12.

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Representative Results

Neste estudo, ratos tratados com TCM foram usados como modelo de HAP. A análise ecocardiográfica foi realizada no 23º dia do estudo, após a administração do TCM, e todas as medidas e cálculos representaram médias de três ciclos consecutivos. Os parâmetros ecocardiográficos obtidos de ratos controle (veículo: água deionizada) e tratados com TCM (60 mg/kg) são mostrados na tabela 1.

Imagens representativas da visão PLAX em ratos controle e tratados com TCM são mostradas na Figura 1A. Essas imagens são utilizadas como avaliação inicial da posição do coração e da morfologia do VE. As avaliações quantitativas do VD são obtidas em uma incidência PLAX modificada, pois permite a visualização do VD (Figura 1B). Na incidência PLAX modificada, os ratos tratados com TCM apresentam ventrículo direito aumentado e o ventrículo esquerdo parece deslocado de sua posição quando comparados aos ratos controle (Figura 1B). O modo-M é obtido na visão PLAX modificada na área mais ampla do VD e usado para medir RVIDd, RVIDs e RVFWT (Figura 1C). RVIDd, RVIDs e RVFWT são medidos, excluindo a trabeculação na parede, e RVFWT é obtido no pico da onda R do ECG. Como esperado, um aumento significativo de RVIDd, RVIDs e RVFWT é observado nos ratos tratados com TCM (Figura 1C e Tabela 1), indicando dilatação do VD e espessamento da parede livre do VD.

O Doppler é usado para medir as velocidades de fluxo da AP (Figura 2B). Em ratos controle, o fluxo pulmonar apresenta forma de V simétrico, com pico de velocidade que ocorre na sístole média (Figura 2B, painel superior). Em contraste, em ratos tratados com TCM, o pico de velocidade é mais lento e ocorre mais precocemente na sístole, resultando em um PAT significativamente encurtado e menores relações PAT/PET e PAT/CL (Tabela 1). Além disso, ratos tratados com TCM exibem um entalhe na sístole tardia (Figura 2B, painel inferior). O PV PW Doppler é utilizado para medir o VTI PV (Figura 2B); O PV CO e o VP SV são calculados usando as medidas de PV VTI e PV diameter, respectivamente. VP CO e VP SV são significativamente menores nos ratos tratados com TCM (Tabela 1), indicando comprometimento da função sistólica. A FC é obtida a partir das medidas do PV PW Doppler e é comparável entre os ratos controle e tratados com TCM (Tabela 1).

O corte apical de quatro câmaras focado em VD é usado para medir RVEDA, RVESA e AR (Figura 3), e RVFAC é calculado a partir de RVEDA e RVESA. Como dito anteriormente, trabeculações na parede, se presentes, devem ser excluídas dessas medidas. A FAVR está significativamente diminuída nos ratos tratados com TCM (Tabela 1), sugerindo disfunção sistólica do VD. Ratos tratados com TCM também apresentam dilatação da AR devido ao aumento da pressão de PA (Figura 3A,B, painéis direitos e Tabela 1). Em condições normais, a cavidade do VE tem uma pressão maior que o VD, resultando em uma curvatura septal do VE durante todo o ciclo cardíaco (Figura 3A,B, painéis esquerdos). Quando a pressão do VD aumenta patologicamente na HAP, essa curvatura normal é perdida e o septo interventricular aparece "achatado"13, como mostra a Figura 3A,B (painéis à direita). O corte apical quatro câmaras focado em VD também é usado para medir a TAPSE a partir da interrogação em modo M do anel tricúspide (Figura 4). A TAPSE está significativamente reduzida em ratos tratados com TCM (Figura 4B e Tabela 1), sugerindo comprometimento da função do VD.

A função diastólica é avaliada a partir da avaliação do Doppler PW do fluxo do VC e do Doppler tecidual lateral do anel lateral do VC. Os ratos tratados com TCM apresentam onda E e IPVRP significativamente maiores e tendência a aumento da relação E/E' (Figura 5 e Tabela 1), sugestiva de comprometimento da função diastólica. O Doppler tecidual do anel de TV também é utilizado para mensuração de E' e S' (Figura 6B). Ratos tratados com TCM exibem S' significativamente mais lento, confirmando a diminuição da função sistólica do VD (também demonstrada por uma redução no PV CO e PV SV). Nenhuma alteração significativa no E' é observada em ratos tratados com TCM. A e A' também podem ser obtidos a partir do Doppler PW de fluxo de VC e Doppler tecidual lateral do anel lateral do VC, respectivamente. Esses parâmetros não são discutidos neste artigo.

As medidas de massa do tecido cardíaco na colheita terminal e as análises ecocardiográficas suportam a hipertrofia do VD em ratos tratados com TCM quando comparados aos ratos controle. Como mostrado na Tabela 2, o índice de Fulton e a relação VR/CT estão significativamente aumentados em ratos tratados com TCM em comparação com ratos controle. Além disso, ratos tratados com TCM apresentam aumento da relação VE+S/LT, indicando hipertrofia do VE. Ratos tratados com TCM também apresentam aumento da relação PV/LT, sugerindo edema pulmonar.

Figure 1
Figura 1: Cortes paraesternais de eixo longo (PLAX). (A) Imagens representativas do PLAX convencional para visualização do fluxo de saída do ventrículo esquerdo (VE), átrios esquerdos (AE), átrios direitos (AD) e valva aórtica (AV) em um rato controle (painel esquerdo) e rato tratado com monocrotalina (TCM) (painel direito). (B) Imagens representativas da visão PLAX modificada para visualizar a via de saída do ventrículo direito (VD), o septo interventricular (SIV), o VE e a VA em um rato controle (painel esquerdo) e um rato tratado com TCM (painel direito). Em ratos, a linha de volume da amostra em modo M é geralmente colocada entre a sombra de duas vértebras contíguas (mostradas com setas azuis). (C) Exemplos de medições em modo M num rato de controlo (painel superior) e num rato tratado com TCM (painel inferior). As medidas incluem espessura da parede livre do VD (FVDV), diâmetro interno do VD durante a diástole (RVIDd) e diâmetro interno do VD durante a sístole (RVIDs). Para facilitar a visualização, as medidas de apenas um ciclo cardíaco são mostradas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Diâmetro das VVPP e velocidades de fluxo da artéria pulmonar. (A) Imagens representativas da visão PLAX modificada para visualização da artéria pulmonar e mensuração do diâmetro da valva pulmonar (VP) em rato controle (painel esquerdo) e rato tratado com monocrotalina (TCM) (painel direito). (B) O tempo de ejeção pulmonar (TEP) é medido a partir do ponto de aceleração até o ponto de retorno à linha de base em um rato controle (painel superior) e em um rato tratado com TCM (painel inferior). O tempo de aceleração pulmonar (TAP) é o intervalo de tempo entre o ponto de aceleração até o pico de velocidade. A velocidade sistólica de pico da valva pulmonar (VP PSV) é medida no pico do fluxo Doppler. A integral de tempo de velocidade PV (PV VTI) é traçada em azul usando a opção de software. O comprimento do ciclo cardíaco (CL) é medido a partir do ponto de aceleração de um ciclo até o ponto de aceleração do ciclo seguinte. Entalhe sístole tardio é observado em ratos tratados com TCM. As setas indicam os três ciclos consecutivos que foram considerados para os cálculos. Medidas representativas são mostradas em diferentes ciclos para facilitar a visualização, mas todas as medidas foram tomadas em cada um dos três ciclos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Visão apical quatro câmaras focalizada do VD. (A) Imagens representativas da área sistólica final do ventrículo direito (VSVD) e da área atrial direita (AR) em um rato controle (painel esquerdo) e tratado com monocrotalina (TCM) (painel direito). Os painéis superiores mostram imagens sem traçado e os painéis inferiores mostram áreas traçadas. As medidas foram realizadas usando as ferramentas ENDOarea;s e 2D area para calcular RVESA e RAA, respectivamente. (B) Imagens de amostra da área diastólica final do ventrículo direito (RVEDA) usando a ferramenta do software ENDOarea;d em um rato controle (painel esquerdo) e um rato tratado com TCM (painel direito). Os painéis superiores mostram imagens sem traçado e os painéis inferiores mostram áreas traçadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Excursão sistólica no plano anular tricúspide (TAPSE). (A) Painel superior: visão apical de quatro câmaras focalizada do ventrículo direito em rato controle. Ventrículo direito (VD), átrio direito (AD) e valva tricúspide (VC) são visualizados. Painel inferior: interrogação em modo M do anel tricúspide para medida de TAPSE em ratos controle. (B) Painel superior: incidência apical quatro câmaras do ventrículo direito em rato tratado com monocrotalina (TCM). Painel inferior: interrogação em modo M do anel tricúspide para mensuração da TAPSE em rato tratado com TCM. As setas indicam as três medidas consecutivas que foram consideradas para os cálculos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5: Doppler pulsado de fluxo tricúspide. Exemplo de registros com Doppler pulsado do fluxo de entrada tricúspide para medir a velocidade de entrada de sangue através da valva tricúspide durante o enchimento diastólico precoce (E, em azul), enchimento diastólico tardio (A, em azul), tempo aberto de fechamento tricúspide (TCO) e tempo de ejeção (TE) em (A) um rato controle e em (B) um rato tratado com monocrotalina (TCM). As setas indicam os três ciclos consecutivos que foram considerados para os cálculos. Medidas representativas são mostradas em um ciclo para facilitar a visualização, mas todas as medidas foram tomadas em cada um dos três ciclos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6: Doppler tecidual do anel tricúspide lateral. Doppler tecidual de pico de velocidade sistólica miocárdica no anel tricúspide lateral (S', em azul) e pico de relaxamento miocárdico na diástole precoce (E', em azul) e diástole tardia (A', em azul) em (A) um rato controle e em (B) um rato tratado com monocrotalina (TCM). As setas indicam os três ciclos consecutivos que foram considerados para os cálculos. Medidas representativas são mostradas em um ciclo para facilitar a visualização, mas todas as medidas foram tomadas em cada um dos três ciclos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Parâmetros ecocardiográficos Grupos experimentais
Controle (veículo) TCM (60 mg/kg)
média ± DP n média ± DP n
Faixa de peso Boby (kg) 0.352-0.431 8 0.231-0.296 9
Morfologia RVIDd (milímetro) 2,72 ± 0,43 8 5,04 ± 1,68* 9
RVIDs (mm) 1,77 ± 0,52 8 4,04 ± 1,58* 9
RVFWT (milímetro) 0,59 ± 0,13 8 1,38 ± 0,30* 9
Diâmetro PV (mm) 3,72 ± 0,38 8 3,50 ± 0,24 9
RAA (mm2) 17,97 ± 3,14 5 34,46 ± 12,15* 8
RVEDA (milímetro2) 37,97 ± 6,57 5 52,78 ± 7,41* 8
RVESA (milímetro2) 21,68 ± 8,41 5 44,40 ± 5,04* 8
Função sistólica RVFAC (%) 44.16 ± 16.55 5 15,49 ± 5,07* 8
PET (ms) 70,78 ± 5,89 8 74,52 ± 7,65 9
PAT (ms) 32,56 ± 6,01 8 20,23 ± 4,21* 9
Relação PAT/PET 0,46 ± 0,10 8 0,27 ± 0,05* 9
PV PSV (mm/s) 1032,35 ± 100,76 8 605,85 ± 170,29* 9
PVCO (mL/min) 179,03 ± 39,92 8 73,04 ± 36,57* 9
PVSV (μL) 505,53 ± 114,04 8 215,97 ± 99,58* 9
RH (bpm) 358,52 ± 43,14 8 324,69 ± 42,35 9
CL (ms) 169,86 ± 22,60 8 185,84 ± 22,56 9
Relação PAT/CL 0,20 ± 0,05 8 0,11 ± 0,02* 9
TAPSE (milímetro) 3,33 ± 0,63 7 1,47 ± 0,49* 8
ET (ms) 77,83 ± 11,16 7 78,52 ± 7,82 8
TCO (ms) 92,93 ± 9,58 7 107,96 ± 11,77* 8
RVMPI 0,20 ± 0,09 7 0,39 ± 0,19* 8
S' (mm/s) 62,62 ± 12,78 6 25,90 ± 8,26* 7
Função diastólica E (mm/s) 460,33 ± 82,90 7 684,89 ± 177,53* 8
E' (milímetro/s) 53,07 ± 26,35 6 40,82 ± 23,34 7
E/E' 9,79 ± 3,18 6 23,79 ± 17,34 7

Tabela 1: Parâmetros ecocardiográficos do ventrículo direito no dia 24 pós-TCM (Grupo TCM) ou veículo (Grupo Controle) em ratos Sprague Dawley. Os dados apresentados como média ± DP. *p < 0,05. Abreviações: Monocrotalina (TCM), diâmetro interno do VD durante a diástole (RVIDd), diâmetro interno do VD durante a sístole (RVIDs), espessura da parede livre do VD (RVFWT), área do átrio direito (RAA), área diastólica final do ventrículo direito (VDEDA), área sistólica final do ventrículo direito (RVESA), mudança da área fracionada do VD (RVFAC), tempo de ejeção pulmonar (TEP), tempo de aceleração pulmonar (PAT), velocidade sistólica de pico pulmonar (VP PSV), débito cardíaco (VP CO), volume sistólico (VP VS), frequência cardíaca (FC), comprimento do ciclo cardíaco (CL), excursão sistólica no plano anular tricúspide (TAPSE), tempo de ejeção (TE), tempo aberto de fechamento tricúspide (TCO), índice de desempenho miocárdico do VD (IPVRD), velocidade do anel tricúspide na sístole (S'), velocidade do fluxo sanguíneo através do VC durante o enchimento diastólico precoce (E) e velocidade do anel tricúspide no início da diástole (E').

Parâmetros de necropsia Grupos experimentais
Controle
(Veículo, n = 6-8)		 TCM
(60 mg/kg, n = 7-9)
HW/TL (mg/mm) 29,4 ± 2,40 30,8 ± 3,22
PV/CT (mg/mm) 40,3 ± 2,03 55,8 ± 6,75*
(LV+S)/CT (mg/mm) 20,6 ± 1,81 16,1 ± 1,00*
RV/TL (mg/mm) 5,76 ± 0,53 10,6 ± 2,39*
RV/(LV+S) 0,28 ± 0,03 0,66 ± 0,16*
CT (milímetro) 39,3 ± 1,03 38,7 ± 1,74

Tabela 2: Medidas de órgãos no Dia 24 pós-TCM (Grupo TCM) ou veículo (Grupo Controle) em ratos Sprague Dawley. Os dados apresentados como média ± DP. *p < 0,05. Abreviações: monocrotalina (TCM), peso do coração (CH), peso do pulmão (PC), ventrículo direito (VD), ventrículo esquerdo (VE) e comprimento da tíbia (CT).

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Discussion

A avaliação ecocardiográfica do VD é uma valiosa ferramenta de descoberta para o rastreamento da eficácia de novos tratamentos em modelos animais de HAP. A caracterização aprofundada da estrutura e função do VD é necessária como novos alvos no tratamento da HAP abordam o remodelamento do VD 4,14. Este estudo descreve um protocolo detalhado que permite a caracterização bem sucedida da estrutura e função do VD.

A complexa geometria estrutural e o posicionamento atrás do esterno dificultam a caracterização ecocardiográfica do VD; assim, incidências ecocardiográficas modificadas são utilizadas para facilitar a visualização do VD e auxiliar na identificação precisa das bordas endocárdicas do VD durante as análises. Nesse sentido, o PLAX modificado é utilizado para melhor visualização e obtenção das velocidades de fluxo pulmonar e medidas morfológicas do VD. Outros protocolos descreveram o uso de cortes paraesternais de eixo curto para medir o fluxo pulmonar e a espessura da parede do VD15; no entanto, o uso de PLAX modificado permite a obtenção de visões representativas consistentes das velocidades de fluxo pulmonar, além de melhorar a definição da parede livre do VD. Além disso, o corte apical de quatro câmaras focado no VD é usado para melhorar a visualização das paredes das câmaras do AD e do VD e obter consistentemente medidas dos parâmetros sistólicos e diastólicos do VD.

Os seguintes parâmetros são recomendados para avaliar a função sistólica do VD: TAPSE, RVFAC, RIMP e S'. O TAPSE é uma medida da contração longitudinal do VD e tem sido relatado como correlacionado com o grau de disfunção do VD16; entretanto, o TAPSE avalia apenas a contração longitudinal sem levar em consideração o componente radial da contração que se torna relevante em um VD dilatado11. Apesar de sua limitação, o TAPSE continua sendo um parâmetro obtido rotineiramente, pois é mais fácil de adquirir em comparação com RVFAC e RIMP; no entanto, uma avaliação completa do grau de disfunção sistólica deve incluir a avaliação de S', RIMP e RVFAC. S' é facilmente mensurado, confiável e reprodutível, porém avalia apenas a função sistólica longitudinal. Em humanos, a FVDF correlaciona-se bem com a fração de ejeção do VD (FE)10 e é uma medida mais precisa da função do VD do que a TAPSE. O RIMP, definido como [TCO-ET]/TE, é um índice de desempenho global do VD, reflete a função sistólica e diastólica do VD e é um marcador prognóstico em pacientes com HAP17. O PRPI é medido a partir do TV PW Doppler, pois pode ser mais facilmente obtido, embora também possa ser medido a partir do Doppler tecidual do anel tricúspide lateral. É importante utilizar vários índices da função sistólica do VD ao avaliar a efetividade do tratamento medicamentoso em modelos animais de HAP para superar a limitação de cada medida. O uso da FEVD como medida da função sistólica não é recomendado devido à complexidade da geometria do VD, o que leva a volumes grosseiramente subestimados10.

A função diastólica do VD em ratos é uma área pouco estudada devido às dificuldades técnicas na obtenção das velocidades de fluxo do VC e do Doppler tecidual do anel lateral do VC. Utilizando-se o corte apical quatro câmaras focado para VD, como estabelecido neste protocolo, pode-se obter incidências ecocardiográficas consistentes com boa definição das bordas endocárdicas. A relação E/E' e a AR devem ser usadas como medida da função diastólica do VD na disfunção precoce do VD. A análise de deformação tornou-se uma ferramenta poderosa para acessar a disfunção sistólica do VE nos estágios iniciais da disfunção do VE; entretanto, poucos estudos utilizam esse tipo de análise para avaliar oVD14,18, devido às dificuldades encontradas na visualização de toda a parede e na obtenção de imagens ecocardiográficas de alta qualidade, necessárias para a análise dos strains. Embora análises de strain não tenham sido realizadas neste estudo, a qualidade das imagens obtidas seguindo este protocolo é suficiente para realizar esse tipo de análise, se necessário.

Finalmente, esse protocolo fornece uma descrição detalhada das incidências ecocardiográficas necessárias para avaliar a morfologia do VD e da AR, bem como para caracterizar a função sistólica e diastólica do VD. Esses dados fornecem uma avaliação aprimorada da eficácia de novos compostos para interromper o desenvolvimento de HAP em modelos animais de roedores.

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado por NHLBI K01 HL155241 e AHA CDA849387 concedido ao autor P.C.R.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.9% sodium cloride injection USP Baxter 2B1324
Braided cotton rolls 4MD Medical Solutions RIHD201205
Depilating agent Wallgreens Nair Hair Remover 
Electrode gel Parker Laboratories  15-60
High frequency ultrasound image system and imaging station FUJIFILM VisualSonics, Inc. Vevo 2100
Isoflurane MedVet RXISO-250
Male sprague Dawley rats Charles River Laboratories CD 001 CD IGS Rats (Crl:CD(SD))
Monocrotaline (MCT) Sigma-Aldrich C2401
Rectal temperature probe   Physitemp  RET-3
Sealed induction chambers Scivena Scientific RES644  3 L size
Solid-state array ultrasound transducer FUJIFILM VisualSonics, Inc. Vevo MicroScan transducer MS250S
Stainless steel digital calipers VWR Digital Calipers 62379-531
Ultrasound gel  Parker Laboratories  11-08
Vevo Lab software FUJIFILM VisualSonics, Inc. Verison 5.5.1

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Rosas, P. C., Neves, L. A. A., Senese, P. B., Gralinski, M. R. Comprehensive Echocardiographic Assessment of Right Ventricle Function in a Rat Model of Pulmonary Arterial Hypertension. J. Vis. Exp. (191), e63775, doi:10.3791/63775 (2023).

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