Evaluación del ventrículo derecho Estructura y función en modelo de ratón de la constricción de la arteria pulmonar mediante ecocardiografía transtorácica

Summary

El ventrículo derecho (RV) La disfunción es fundamental para la patogénesis de la enfermedad cardiovascular, sin embargo, las metodologías limitadas están disponibles para su evaluación. Los recientes avances en la ecografía proporcionan una opción no invasiva y precisa para el estudio RV longitudinal. Aquí, un método paso a paso ecocardiográfico utilizando un modelo murino de la sobrecarga de presión del VD detalle.

Abstract

Emergentes de datos clínicos respaldan la noción de que la disfunción del VD es fundamental para la patogénesis de la enfermedad cardiovascular y la insuficiencia cardíaca ^1-3. Por otra parte, la RV se ve afectada de manera significativa en las enfermedades pulmonares tales como la hipertensión arterial pulmonar (HAP). Además, la RV es notablemente sensible a patologías cardíacas, incluyendo ventricular izquierda (LV) disfunción, enfermedad valvular o RV de miocardio ^4. Para entender el papel de RV en la patogénesis de las enfermedades cardíacas, un método fiable y no invasivo para acceder a la RV estructuralmente y funcionalmente es esencial.

Una metodología de la ecocardiografía transtorácica no invasiva (ETT) con base fue establecida y validada para el seguimiento de los cambios dinámicos en la estructura y la función del VD en ratones adultos. Imponer el estrés RV, empleamos un modelo quirúrgico de la constricción de la arteria pulmonar (CAP) y se midió la respuesta RV durante un período de 7 días utilizando un ultrasonido MicroImaging alta frecuenciasistema. Ratones con operación simulada se utilizaron como controles. Las imágenes fueron adquiridas en ratones ligeramente anestesiados al inicio (antes de la cirugía), el día 0 (inmediatamente después de la cirugía), el día 3 y el día 7 (post-cirugía). Los datos fueron analizados utilizando el software sin conexión.

Varias ventanas acústicas (modos de color de Doppler B, M y), que se pueden obtener consistentemente en ratones, permitieron la medición fiable y reproducible de la estructura RV (incluyendo el espesor de pared del VD, de fin de diástole y dimensiones telesistólico) y función ( cambio fraccional área, fracción de acortamiento, la velocidad pico PA, y el gradiente de presión pico) en ratones normales y siguiendo PAC.

Usando este método, el gradiente de presión resultante de PAC se midió con precisión en tiempo real utilizando el modo de color Doppler y era comparable a las mediciones de presión directos realizados con una alta fidelidad catéter Millar micropunta. Tomados en conjunto, estos datos demuestran que las mediciones RV obtenidos de diversas complvistas imentary utilizando la ecocardiografía son fiables, reproducibles y pueden proporcionar información sobre la estructura y la función del VD. Este método permitirá una mejor comprensión de la función de RV disfunción cardíaca.

Introduction

Históricamente, la evaluación del pronóstico de la insuficiencia cardiaca se ha centrado en el LV, que es fácil de imagen a través de la ecocardiografía. Numerosos estudios sobre la estructura y función del VI mediante ecocardiografía han llevado al establecimiento de los valores normales para la estructura y la función LV ^1,5,6. Las mediciones de tamaño y la función sistólica LV obtenidos a partir de imágenes bidimensionales y color de Doppler son de gran importancia, ya que permiten la delineación visual de los compartimentos y la geometría en gran detalle para el LV ^7. M-Mode se utiliza a menudo para medir las dimensiones del VI y la fracción de acortamiento (FS) en ratones. Inter-observador y la variabilidad intra-observador son bajos para las mediciones de diámetro que utilizan este modo, pero las mediciones de espesor de pared tienden a ser bastante variable ^7. Doppler pulsado con el color (PW o Doppler color) se ha utilizado para evaluar la regurgitación valvular ^8,9.

Similar a LV, la RV tiene un papel importante y es una p significativaredictor de morbilidad y mortalidad en los pacientes que sufren de enfermedad cardiopulmonar ^1,7,10. Sin embargo, la evaluación ecocardiográfica de RV está intrínsecamente un desafío debido a su compleja forma de ^5,11 y su posición retroesternal que bloquea las ondas de ultrasonido ^8,9. RV es una estructura en forma de media luna de envolver alrededor de la LV y tiene una anatomía compleja con paredes delgadas que están acostumbrados a baja presión y la resistencia a la vasculatura pulmonar ^6. Para superar la resistencia vascular elevada (PVR), la RV aumenta por primera vez en el tamaño y sufre hipertrofia. En enfermedades crónicas como la hipertensión pulmonar o enfermedad vascular pulmonar, RV, se somete a la dilatación progresiva, resultando eventualmente en el deterioro de la función sistólica y diastólica ^4,5,10.

Ecocardiografía juega un papel importante en la detección y el diagnóstico de HAP a pesar de algunas limitaciones presentes en su capacidad de diagnóstico clínico. La principal ventaja deTTE radica en que no es invasiva y que se puede realizar en ligeramente sedado, o incluso animales conscientes ^9. TTE también proporciona una estimación razonable de presiones de la AP, así como una evaluación continua de los cambios en la estructura y la función del VD ^12,13. Debido a los avances técnicos en la ETT, que incluyen el desarrollo de sondas mecánicas de alta frecuencia, lo que permite una resolución axial de aproximadamente 50 micras, con una profundidad de 5 a 12 mm, alta velocidad de fotogramas (más de 300 cuadros / seg), y las altas tasas de muestreo , la ecocardiografía es una herramienta de elección para obtener imágenes de la contratación rápidamente de tamaño pequeño ratón ^8,11 corazón.

Monitoreo longitudinal de la función del VD utilizando múltiples puntos de vista, incluidos los de 2 dimensiones (2D) de eje corto y largo, modo M y Doppler ventanas acústicas proporcionan información complementaria de la anatomía y la función del VD. En conjunto, esta metodología permite la evaluación longitudinal completo de la hemodinámica de RV en la fisiología y la configuración patológica ^4,7.

En este documento, se propone una metodología detallada paso a paso de la utilización de ETT no invasivo para caracterizar anatómica RV y cambios funcionales secundarias a la PAC en los ratones.

Protocol

Procedimiento quirúrgico

1. Obtener 8 machos C57BL / 6 ratones de una semana de edad y aclimatar durante una semana antes de realizar cualquier procedimiento experimentales.
2. Antes de la formación de imágenes, se realiza oclusión de la arteria pulmonar como se ha descrito previamente ¹⁴ en conformidad con las directrices AVMA y aprobó los protocolos del IACUC.
   Imágenes ecocardiográficas Adquisición y Medidas
   Todas las abreviaturas utilizadas se resumen en la Tabla 1.

1. Paraesternal eje largo (PLAX) M Modo Ver para obtener RV Cámara Dimension, acortamiento fraccional (FS), y RV Espesor de la pared

1. Usar configuración de Modo B para obtener una vista completa paraesternal eje largo del VI. Con el animal tumbado en posición supina en la plataforma (véase la Nota 6.1. Y 6.2.), La posición de la sonda de ultrasonidos 40 MHz (MS550D) en el animal con cerca de 30 ° de ángulo en sentido antihorario a la línea paraesternal izquierda con la muesca apuntando dirección caudal ( (Figura 1D) para obtener una vista completa cámara del VI en el centro de la pantalla.
2. Una vez que los puntos de referencia apropiados (RV, BT, MT, Ao, LA) como se ilustra en las figuras 2A y 2B son claramente visualizado, cambie al modo M. Una línea del indicador se mostrará en la pantalla en el ajuste de Modo M. La línea debe ser posicionado para ir a través de la parte más ancha de la cámara RV usando Ao como hito (Figuras 2 A y B).
3. En este punto de vista, la pared de autocaravanas y IVS deben ser claramente visibles. Por favor, asegúrese de que la profundidad de foco se encuentra en el centro de la cámara RV. Grabe los datos con tienda de cine para la dimensión de la cámara RV medición, FS y el espesor de pared del VD fuera de línea. Los ejemplos de imágenes en modo M se muestran en las figuras 2C y 2D. (Ver Nota 6.3.)

2. Paraesternal eje corto Ver en MidNivel papilar obtener fraccional Cambios Área (FAC)

1. Desde la posición descrita anteriormente (Figura 1A), cambie al modo B y gire la sonda 90 ° hacia la derecha para obtener la vista de eje corto paraesternal (Figura 1B). Incline la sonda ligeramente a lo largo del eje x de la sonda para evitar la vista obstructiva del esternón.
2. Mueva ligeramente hacia arriba y hacia abajo a lo largo del eje y de la sonda para obtener el nivel papilar mediados (Ver Nota 6.4.)
3. En esta vista, los músculos papilares típicamente se encuentran en la posición 2 y cinco (Figura 3).

3. Paraesternal eje corto Visión en la válvula aórtica Nivel (RV PSAX aórtica Nivel) para obtener RV Espesor de la pared y PA pico de velocidad

1. Desde la posición descrita anteriormente (Figura 1B), mover la sonda en el eje y hacia el cráneo hasta que la sección transversal de la válvula aórtica muestra en el centro de la ventana.
2. Derecho de salida del ventrículo tRACT (TSVD) debe ser visible en la parte superior como una estructura en forma de media luna con válvula tricúspide separa la RV de la AR como se ilustra en las figuras 4A y B 2. Registre los datos usando store cine para la medición del espesor de la pared del VD fuera de línea. (Ver Nota 6.5.)
3. Permanecer en la misma posición. (Ver Nota 6.6.)
4. Cambie a modo Doppler color y la posición del amarillo de trazos-PW línea paralela a la dirección de flujo en el vaso. Tenga en cuenta que los colores azul y rojo indican el flujo aleja y se acerca la sonda, respectivamente (Figuras 4C y 4 D).
5. Coloque el cursor PW en la punta de las valvas de la válvula pulmonar. (Ver Nota 6.7.) Registrar los datos usando store cine. Medir la velocidad pico PA fuera de línea.

4. Modificado largo paraesternal eje Vista de autocaravanas y PA obtener PA pico de velocidad

1. Continúe por la configuración de Modo B, coloque la sonda (MS250 MS550D o) A la línea paraesternal derecho (Figura 1C) y el título lentamente la sonda unos 30-45 ° de ángulo en el eje y de la sonda (Figura 1D) hacia el pecho de los ratones para visualizar claramente el cruce PA sobre la aorta tal como se ilustra en las Figuras 5A y 5 B.
2. Cambie a modo Doppler color y la posición del amarillo de trazos-PW línea paralela a la dirección de flujo en el vaso (Figuras 5C y 5 D). Coloque el cursor PW en la punta de las valvas de la válvula pulmonar. (Ver Nota 6.6.) Registrar los datos de la memorización de cine y medir la velocidad pico PA fuera de línea.

5. Cálculo y análisis de datos

1. Espesor de la pared de RV puede calcularse a partir de los datos del modo de B obtenidos a partir de nivel de aorta de RV PSAX como se describió anteriormente (Protocolo 3). Seleccione la herramienta de rastreo de área 2D para trazar el área de la pared del VD en diástole (como se muestra en el área de color rosa en la Figura 6). A continuación, utilice la herramienta de rastreo de distancia para rastrear las circunferencias interior y exterior de la pared de TSVD (como se muestra en líneas azules en la Figura 6). Tomar la media de las circunferencias interior y exterior. Usando la ecuación , Calculamos RV pared (RVW) de espesor. (Ver Nota 6.8.)
2. Para otros parámetros estándar, por favor, consulte los manuales de los respectivos fabricantes para llevar a cabo el análisis de datos.

6. Notas

1. Todas las imágenes son tomadas utilizando el sistema de Vevo 2100. Imágenes similares se pueden obtener usando los sistemas de imágenes de ultrasonido de otros fabricantes, y los pros y los contras relativos de los diversos instrumentos de ultrasonido han sido previamente comparación ^8,12,15. Se recomienda que se deben obtener todas las imágenes y analizadas de forma ciega siempre que sea posible.
2. La elección adecuada de la anestesia, tales como un corto dguración del isoflurano inhalado (2-3% para inducir, y el 1,0% para mantener) es crucial en el mantenimiento de los latidos del corazón a tasas fisiológicas normales (por encima de 500 latidos / min), que nos permite detectar basal reproducible y consistente y arterial pulmonar elevada presión sistólica en el estudio.
3. Asegúrese de recoger los datos con la máxima frecuencia de imagen posible posible (> 200 cuadros / seg).
4. Busque el punto de vista de la dimensión más grande de la cámara.
5. La obstrucción debido a las costillas y el esternón en gran parte debido a la posición retroesternal de la RV es el mayor impedimento para la obtención de excelentes imágenes en este método de obtención de imágenes del RV. Por el reposicionamiento del animal o de la sonda, un operador puede superar el bloque del esternón y obtener vistas necesarias de la RV. Esto puede tomar de 5-15 minutos, dependiendo de la fisiología del animal.
6. Puede que tenga que cambiar la sonda para MS250 desde la sonda MS550D se puede utilizar en farsa y ratones antes de PAC y la sonda de 40 MHz es capaz de grabarla velocidad pico de 300-1,500 m / seg, mientras que MS250 es capaz de capturar la velocidad parque hasta 4000 mm / seg.
7. Es aceptable tener un ángulo de sonda de menos de 20 ° para una medición precisa de la velocidad pico PA.
8. Mediciones constantes de el espesor de la pared del VD y de zona / dimensiones se hicieron utilizando múltiples ventanas acústicas, tanto en el eje corto a largo y. La elección de algunas de estas ventanas dependerá de la experiencia del operador, y podría ser responsable de la variabilidad que podría ser que contribuye a diferentes resultados estadísticos.

Results

En este estudio, la ecocardiografía de línea de base se llevó a cabo 48 horas antes de la cirugía. Los ratones fueron distribuidos aleatoriamente en dos grupos. Los ratones recibieron las oclusiones de la arteria pulmonar (CAP) y las operaciones simuladas (Sham). La ecocardiografía se realizó a los días 0, 3, y 7 siguiente procedimiento quirúrgico. Los animales fueron sacrificados inmediatamente después de la última ecocardiografía y los corazones se cosecharon para la evaluación histológica. Cateterización se llevó a c...

Discussion

Se demuestra que la ETT proporciona una metodología sensible y reproducible para la evaluación de rutina de la estructura y la función del VD en ratones. Antes del advenimiento de TTE, los estudios de la RV se centraron principalmente en la medición PSVD vía cateterismo cardíaco derecho, una terminal y procedimiento invasivo ^6,9,11,17.

Informes anteriores han descrito una variedad de técnicas para realizar mediciones del corazón derecho ^{3,4,11,17-19.} Sin embargo, la may...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ultrasonido de alta frecuencia	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	Vevo 2100
	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	MS250, MS550D, MS400
Millar Mikro Catéter de presión Millar		SPR-1000