Evaluación de la cardíaco morfológica y funcional Los cambios en el modelo de ratón de la constricción de la aorta transversa por ecocardiográfico Imaging

Summary

El objetivo de este protocolo es evaluar de forma no invasiva los cambios estructurales y funcionales cardiacas en un modelo de ratón de la enfermedad cardíaca creado por constricción de la aorta transversal, utilizando B y en modo M ecocardiografía y color / de pulso Doppler de onda.

Abstract

La constricción aórtica transversa (TAC) en ratones se ha utilizado como un modelo valioso para estudiar los mecanismos de hipertrofia cardíaca e insuficiencia cardíaca¹. Un método fiable y no invasivo es esencial para evaluar los cambios morfológicos y funcionales cardíacos en tiempo real en modelos animales de enfermedad cardíaca. La ecocardiografía transtorácica representa una herramienta importante para la evaluación no invasiva de la estructura y función cardíaca². En este caso, utilizamos un sistema de imágenes de ultrasonido de alta resolución para monitorear la remodelación miocárdica y la progresión de la insuficiencia cardíaca a lo largo del tiempo en un modelo de ratón de TAC. Se utilizaron el modo B, el modo M y las imágenes Doppler para evaluar con precisión la hipertrofia cardíaca, la dilatación ventricular y el deterioro funcional en ratones después de la TAC. Se utilizaron imágenes Doppler en color y de onda de pulso (PW) para medir de forma no invasiva el gradiente de presión a través de la constricción aórtica creada por el TAC y para evaluar el flujo sanguíneo transmitral en ratones. Por lo tanto, las imágenes ecocardiográficas transtorácicas proporcionan mediciones completas y no invasivas de las dimensiones y la función cardíacas en modelos murinos de enfermedad cardíaca.

Introduction

Los modelos de ratón de enfermedades cardíacas, como el TAC y el infarto de miocardio (IM), han demostrado ser valiosos para estudiar los mecanismos de la enfermedad, así como para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas³. El TAC induce inicialmente hipertrofia compensatoria, pero la sobrecarga de presión prolongada conduce a dilatación cardíaca e insuficiencia cardíaca⁴. La estrechez de la constricción aórtica determina directamente el grado de hipertrofia cardíaca y su transición a insuficiencia cardíaca. La medición no invasiva y fiable del gradiente de presión a través de la constricción aórtica es esencial para el éxito de estos estudios. Las imágenes Doppler se han utilizado para evaluar el gradiente de presión producido por el TAC⁵, que es una alternativa no invasiva para la medición de la presión basada en catéteres.

La ecocardiografía se ha utilizado ampliamente para medir de forma no invasiva la morfología cardíaca, así como la función sistólica y diastólica en ratones^6-8. Las imágenes bidimensionales en modo B se utilizan para detectar movimientos anormales o cambios estructurales en el corazón. Las imágenes unidimensionales en modo M se utilizan para la cuantificación de las dimensiones cardíacas y la contractilidad. Las imágenes Doppler en color y PW se han utilizado recientemente en la ecografía de roedores, que tiene amplias aplicaciones para la ecocardiografía, incluida la medición de la direccionalidad y la velocidad del flujo, así como el rendimiento sistólico y diastólico⁹.

La monitorización longitudinal en tiempo real de la función cardíaca mediante ecocardiografía en modo B, modo M, color y modo PW Doppler proporciona una evaluación completa de la estructura y función cardíaca en ratones en condiciones fisiológicas y patológicas. Aquí proporcionamos una descripción detallada del uso de imágenes ecocardiográficas para monitorear los cambios morfológicos y funcionales cardíacos dinámicos en ratones después de TAC o cirugía simulada.

Protocol

El protocolo sigue las directrices del Comité para el Cuidado y Uso de Animales Institucional de la Universidad de Washington.

1. Procedimiento Quirúrgico y preparación de la Imagen

1. Asunto C57BL / 6 ratones para TAC o cirugía simulada como se describió previamente ^10.
2. Una semana después de TAC o cirugía simulada, anestesiar el ratón en la cámara de inducción con 2% de isoflurano mezclado con 1 L / min O _2. Confirmar la anestesia adecuada por falta de respuesta a los pies o pellizcar la cola. Utilice la pomada veterinaria en los ojos para evitar la sequedad, mientras que bajo anestesia. Quitar el pelo en el pecho mediante la aplicación de crema de depilación. Desinfectar la piel del ratón con un 70% de etanol.
3. Asegure el ratón a una plataforma de manejo de los animales en la posición supina. Para mantener un nivel constante de anestesia, utilizar un cono de nariz para entregar 0,5-1% de isoflurano mezclado con 1 L / min O _2.
4. Aplicar el gel de electrodos a las patas del ratón y papeles pegados a la almohadilla de electrodo.
5. Insertar una sonda rectal para controlar la temperatura del cuerpo. Se mantiene la temperatura corporal a 37 ° C a través de una almohadilla térmica o una lámpara.
6. Aplicar una capa de gel de ultrasonido pre-calentado en el pecho ratón, principalmente la zona que recubre el corazón. Nota: remover el gel de ultrasonido y secar el ratón con una gasa estéril después del procedimiento de formación de imágenes.

2. En el arco aórtico ver, utilizar el modo B y Doppler Imaging para Evaluar constricción de la aorta transversa

1. Use la configuración en modo B para obtener el punto de vista del arco aórtico con el fin de visualizar la aorta, las principales ramas arteriales, y el sitio de la constricción.
   1. Incline el lado izquierdo de la plataforma hasta la medida de lo posible girar el ratón en posición de decúbito izquierdo. Mantener el transductor de ultrasonido por stand en posición vertical y colocarlo en el pecho a lo largo de la línea paraesternal derecha, con la que apunta la muesca hacia la barbilla del ratón. Nota: No comprimir el tórax del ratón al bajar el TRANSDucer; Se requiere cantidad mínima de presión.
   2. Inclinar el transductor al nivel de la escápula y gire ligeramente hacia la derecha hasta el arco aórtico está a la vista. Observe el sitio de constricción de la aorta transversal, que se encuentra entre la bifurcación de la arteria innominada (IA) e izquierda de la arteria carótida común (ACCV) (Figura 1).
      Nota: No se constricción se detecta en ratones con operación simulada.
2. Haga clic en el botón "Doppler color" en la estación de trabajo para cambiar al modo Doppler color para controlar la direccionalidad y la velocidad del flujo sanguíneo a través del sitio de la constricción. Adquirir y almacenar las imágenes haciendo clic en el botón de "tienda de cine".
3. Haga clic en el botón "Doppler" para cambiar al por pulso Doppler de onda, y el volumen de ejemplo de lugar (el cursor de cuadro de trazos) inmediatamente distal al lugar de la constricción para buscar el chorro estenótica con la velocidad más alta, a continuación, haga clic en el botón "Doppler" para obtener formas de onda de fl aórticala velocidad de pico flujo y medir (Figura 2).
4. Calcula gradiente de presión a través del sitio de la constricción del uso de Bernoulli modificada ecuación: gradiente de presión = 4 x ² V _máx. Sólo incluir ratones con un gradiente de presión que varía de 40 a 80 mmHg para su posterior análisis.

3. En el eje paraesternal largo ver, utilizar el modo B y M-modo de imagen para valorar la contractilidad cardíaca y Dimensiones

1. Con el ratón tumbado en posición supina en la plataforma, mantener el transductor de forma vertical con la muesca apuntando a la cabeza del ratón. Bajar el transductor sobre el tórax paralela a la línea paraesternal izquierda y girar 30 ° en sentido antihorario.
2. Usar imágenes en modo B para obtener un eje largo completo "sagital" del corazón. Ajuste el ángulo del transductor y centrarse profundidad de visualizar ventrículo izquierdo, la pared septal intraventricular, y una ligera parte de la pared ventricular derecha. Save las imágenes para las mediciones posteriores de espesor de la pared cardíaca y dimensión de la cámara. El uso de "paquete cardiaca", seleccionar parámetros tales como IVS o LVAW, DdV y VEPP, y haga clic en la imagen para dibujar líneas correspondientes de cada parámetro para obtener las mediciones.
3. Observar los patrones de movimiento de la pared cardíaca y controlar los posibles anomalías en el movimiento, incluyendo la acinesia, hipocinesia, y la asincronía.
   Nota: acinesia e hipocinesia denotar pérdida completa y parcial de movimiento de la pared cardíaca, respectivamente. Asincronía denota movimiento irregular, falta de coordinación cardiaca pared.
4. Cambiar al modo M, el modo M-lugar del cursor perpendicular a las paredes del LV a nivel del músculo papilar, y adquirir imágenes para la medición posterior de las dimensiones cardíacas y la fracción de acortamiento (Figura 3).

4. En el eje corto paraesternal ver, utilizar el modo B y M-modo de imagen para valorar la función cardiaca y Morfología

1. from el eje longitudinal paraesternal, obtener paraesternal eje corto rotando el transductor 90 ° en sentido horario. Ajuste el transductor para dar una visión horizontal de la sección transversal "transversal" del corazón en modo B, con las dos músculos papilares claramente visibles y situados a la derecha (la posición 2 y 4 en punto).
2. Cambiar al modo M y colocar el eje en modo M en el nivel medio del ventrículo izquierdo. Adquirir y almacenar imágenes para mediciones posteriores del espesor de la pared cardiaca, dimensión de la cámara, y la fracción de acortamiento (Figura 4). El uso de "paquete cardiaca", seleccionar los parámetros en SAX (eje corto) incluyendo IVS o LVAW, DdV y VEPP, y haga clic en la imagen para dibujar líneas que corresponden a cada parámetro para obtener las mediciones.
   Nota: Las mediciones obtenidas aquí deben correlacionarse estrechamente con los obtenidos en el eje largo paraesternal (Figura 5).

5. En el apical de cuatro cámaras Vista, usoDoppler para evaluar la función sistólica y diastólica

1. Obtener el plano apical de cuatro cámaras para visualizar los ventrículos derecho e izquierdo con las aurículas en la parte inferior de la pantalla. En el modo B, desde el punto de vista de eje corto, incline la esquina superior izquierda de la plataforma al ángulo de la cabeza del ratón y orientar el transductor hacia el hombro derecho del ratón. Esto es esencialmente a lograr una visión "corona" del corazón mirando hacia el ápice.
2. Visualizar la válvula mitral en modo B, y cambiar al modo Doppler color, colocando el volumen de muestra (el cursor de cuadro de trazos) en la punta de la válvula mitral.
3. Cambiar a modo Doppler para evaluar los patrones de flujo a través de la válvula mitral. Alinear la sonda Doppler cursor paralelo a la dirección del flujo sanguíneo mitral. Utilice un ángulo de sonda de menos de 20 ° para determinar la velocidad de pico (Figura 6).
4. Guardar las imágenes para las mediciones posteriores. Use "paquete cardiaco" y seleccione "flujo MV. "Haga clic en cada parámetro y trazar líneas correspondientes para obtener las mediciones mediciones disponibles incluyen:. Pico de la onda E mitral (a principios de llenado con la relajación ventricular activo), velocidad máxima de la (finales de llenado con la contracción auricular), la relajación isovolumétrica mitral y tiempos de contracción (TRIV y IVCT respectivamente), y el tiempo de eyección (ET).
5. Calcular el índice de función miocárdica (MPI) MPI = (+ IVCT TRIV) / ET.

6. Tratamiento Post-procesal de los Animales

1. Dar analgesia y / o solución salina estéril por vía intraperitoneal a los animales quirúrgicos cuando sea necesario.
2. Deje que el animal se recupere en una almohadilla térmica en la posición prona. No deje un animal sin vigilancia hasta que se haya recuperado el conocimiento suficiente para mantener decúbito esternal. No devuelva un animal que ha sido sometido al procedimiento de la compañía de otros animales hasta que esté completamente recuperado.

Results

La figura 1 muestra las imágenes en modo B de la vista del arco aórtico del corazón de ratón sometido a tratamiento simulado (Figura 1A) o cirugía TAC (Figura 1B). El arco de la aorta, la arteria innominada, arteria carótida común izquierda y la arteria subclavia izquierda se muestran. Tenga en cuenta que la constricción de la aorta es claramente visible en la TAC, pero no simulado corazón. Las imágenes en color Doppler de vista de la ao...

Discussion

La ecocardiografía se ha utilizado ampliamente para evaluar la función cardíaca en modelos de roedores de ^2,6 enfermedades del corazón. En comparación con los métodos invasivos o terminales tales como presión-volumen de medición de bucle ¹¹ y ex vivo de trabajo del corazón ^12, ecocardiografía proporciona una herramienta poderosa, no invasivo para evaluar los cambios estructurales y funcionales cardíacos en curso en animales vivos. Para obtener datos fiables, es importante manten...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Equipo de anestesia	Harvard Apparatus, 84 October Hill Road Holliston, MA	723015
Vevo 2100 Imaging System	VisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, Canadá	Vevo 2100
Aquasonic gel de ultrasonido	Parker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ	03-50
Isoflurano	Piramal Healthcare, Inc., 3950 Schelden Circle Bethlehem, PA	NDC 66794-017-25
F/unidad de filtro de gas de anestesia de aire	A.M. Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY	80120