En este artículo, describimos un protocolo para utilizar la ecografía cuatridimensional in vivo y la espectrometría de masas ex vivo para evaluar las alteraciones biomecánicas y biomoleculares en el sistema cardiovascular murino. Esta técnica se aplica para analizar el remodelado cardíaco en el infarto de miocardio inducido quirúrgicamente y los cambios vasculares en animales envejecidos.
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Artículo de método
Estudio multimodal de la remodelación cardiovascular murina: ecografía cuatridimensional y espectrometría de masas
* These authors contributed equally
En este artículo
Resumen
Resumen
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de muerte en los Estados Unidos. El daño en el sistema cardiovascular puede deberse a la exposición ambiental, traumatismos, toxicidad de medicamentos o muchos otros factores. Como resultado, el tejido y la vasculatura cardíaca sufren cambios estructurales y muestran una función disminuida. El daño y la remodelación resultante se pueden detectar y cuantificar con imágenes de ultrasonido (US) a nivel de órgano e imágenes de espectrometría de masas (MSI) a nivel molecular. Este manuscrito describe una metodología innovadora para el estudio de la fisiopatología cardíaca murina, acoplando imágenes y análisis de ultrasonido cuatridimensional (4D) in vivo con desorción/ionización láser asistida por matriz ( MADLI) MSI del corazón. La ecografía 4D puede proporcionar mediciones volumétricas dinámicas, como el desplazamiento radial, la deformación de la superficie y la deformación longitudinal a lo largo de todo un ciclo cardíaco. En la vasculatura, la MSI y la ecografía se utilizan para evaluar la composición de la pared de los vasos, la hemodinámica y la dinámica de la pared de los vasos. La metodología se puede adaptar para estudiar una miríada de enfermedades CV mediante el ajuste de métricas funcionales de interés y/o la variación del protocolo MALDI MSI para dirigirse a moléculas específicas. MALDI MSI se puede utilizar para estudiar lípidos, metabolitos pequeños, péptidos y glicanos. Este protocolo describe el uso de MALDI MSI para el análisis lipidómico no dirigido y el uso de imágenes de ultrasonido para la hemodinámica y biomecánica cardiovascular.
Introducción
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo1. La prevención y el tratamiento de las ECV requieren una comprensión profunda de las adaptaciones moleculares a las fuerzas biomecánicas y los cambios resultantes en las propiedades mecánicas. A lo largo de todo el sistema cardiovascular, las fuerzas biomecánicas juegan un papel importante en la función y estructura del tejido2. Las propiedades mecánicas del tejido cardiovascular (CV) están influenciadas por estas fuerzas, convirtiéndolos en indicadores de salud y en....
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Protocolo
Los experimentos con animales descritos se llevan a cabo con la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Tennessee, Knoxville.
1. Imágenes de ultrasonido13
- Montaje y preparación de los animales
- Antes de comenzar el experimento, compruebe el nivel de anestesia con isoflurano y vuelva a llenarlo si es necesario. Verifique los niveles del tanque de oxígeno antes de encender el gas. Pesa el carbón y anótalo en el recipiente.
- Configure el espacio de imágenes colocando los suministros cerca de la plataforma de imágenes. Los sumin....
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Resultados
Los protocolos de imagen descritos anteriormente se utilizaron para dos estudios preliminares: el remodelado del infarto de miocardio (IM) y el envejecimiento vascular. Para los experimentos cardíacos, se realizó una cirugía permanente de ligadura de arterias coronarias con el fin de inducir infarto agudo de miocardio18,19. La ecografía 4D y MALDI MSI se realizaron de forma progresiva en el mismo tejido, revelando cambios fisiológicos y moleculares. En la
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Discusión
Las imágenes de ultrasonido pueden depender del operador, pero el uso de puntos de referencia anatómicos y una capacitación adecuada pueden limitar el sesgo del usuario. La ecografía 2D es especialmente susceptible a la variabilidad entre usuarios porque las vistas dependen del ángulo, mientras que la 4DHE es menos susceptible ya que la adquisición abarca todo el volumen y es independiente del ángulo. También se determinó que la reproducibilidad de la imagen es más fácil de lograr debido.......
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Divulgaciones
Craig J. Goergen es un consultor remunerado de FUJIFILM VisualSonics.
Agradecimientos
Allison Jones cuenta con el apoyo de la beca de posgrado del Departamento de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y Biomédica de la Universidad de Tennessee. La investigación reportada en esta publicación (Conner Earl) fue apoyada por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Institutos Nacionales de Salud F30HL162452. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ácido 2,5-dihidroxibenzoico (DHB) | Supelco, >99.0% (HPLC) | 85707-10MG-F | Sustancia de la matriz de DHB para MALDI-MS; https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/85707?cm_sp=Insite-_-wimsShippingEmailRecs_wims EmailAPI_wimsGruCrossEntropy-_-wimsEmailAPI10-3 |
| 9-aminoacridina (9AA) | Supelco, ≥ 99.5% (HPLC) | 92817-1G | Sustancia de matriz de 9-aminoacridina para MALDI-MS; https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/92817?srsltid=AfmBOooiQjQ4pWv_XxITkU 4Lkm0UnHXKekGS_ dFl7V40V9QLWoPpNLoc |
| Gel de ultrasonido Aquasonic | Parker Laboratories | Parker 01-02 | Gel de ultrasonido; https://www.parkerlabs.com/products/aquasonic-100-ultrasound-transmission-gel/ |
| Frascos Dewar de sobremesa | TermoScientific | 4150-2000 | Contenedor para nitrógeno líquido; https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/4150-4000?gclid=Cj0KCQjwpvK4BhDUARIsA DHt9sQVc2f-NxN04Nb5Mv F6TZ7GLHWWDEeqDYmEvtKJSQ YHDeVgZ9qylvYaAs27EALw_wcB & fuente=google_shopping& ISO_ CODE=us& LANG_CODE=en& ef_id =Cj0KCQjwpvK4BhDUARIsADHt9 sQVc2f-NxN04Nb5MvF6TZ7GLHWWDE eqDYmEvtKJSQYHDeVgZ9qylvYa As27EALw_wcB:G:s& s_kwcid=AL!3652 !3!716188292869!!! g!2366243726129 !! 21787513085!171591181194& ev_chn =tienda& cid=0se_gaw_30092024_ PBYTXL& fuente=google_shopping & ISO_CODE=nosotros& LANG_CODE= en& gad_source=1 |
| Criostato | Serie CM | de | Leica Biosystems |
| Desecador | VWR | 89054-052 | https://us.vwr.com/store/product/9104882/desiccator-plastic-ace-glass-incorporated |
| Epredia MX35 Premier Desechable de perfil bajo Microtomo Cuchillas | Fisher Scientific | 3052835 | Cuchilla de criostato; https://www.fishersci.com/shop/products/mx35-premier-disposable-low-profile-microtome-blades/3052835 |
| Falcon 15 mL Tubos de centrífuga cónicos | Fisher Scientific | 14-959-53A | ; https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-15ml-conical-centrifuge-tubes-5/1495953A?gclid=Cj0KCQjwpvK4BhDUARIsA DHt9sSBcy5n-lhShligJUOX5KKVGn0bt87 8AB2_muOD2PPTue1phpZgeqwa AqgiEALw_wcB& ef_id=Cj0KCQjw pvK4BhDUARIsADHt9sSBcy5n-lhS hligJUOX5KKVGn0bt878AB2_muO D2PPTue1phpZgeqwaAqgiEALw_ wcB:G:s& ppc_id=PLA_goog_20861 45674_81843405034_1495953A__ 386247001345_165426395473886 37329& ev_chn=tienda& s_kwcid=AL!4428!3 !386247001345!!! g!856907751004!& gad_source=1 |
| tubos de microcentrífuga Flex-Tubes | , Eppendorf | EP022364120 | Tubos de centrífuga; https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/ep022364120?utm_source=google%2Cgoogle&utm _medium=organicshopping%2Ccpc& utm _campaign=21043330280& utm_ content=& gclid=Cj0KCQjwpv K4BhDUARIsADHt9sTHRD35k CHPtfI2A41axodnMVr6a1eBKk zM4bSUYQAyfEKo3UgTAEQa Ap7wEALw_wcB |
| Gas Nitrógeno | Gas | Aire N/A | |
| Portaobjetos de microscopio | de vidrio Ciencias de Microscopía Electrónica | 71873-02 | https://www.emsdiasum.com/positive-charge-microscope-slides |
| Nitrógeno Licuado Airgas | N/A | ||
| Espectrómetro de masas | Waters Synapt G2-Si | https://www.waters.com/waters/en_US/SYNAPT-G2-Si-Mass-Spectrometry/nav.htm?locale=en_mkcid=1000251Foodety%3C/a%3E&cid=134740653&bcid= 134528734 | |
| Pulverizador de matriz | HTX Technologies | M3+ | https://www.htximaging.com/htx-m3-sprayer |
| Metanol (HPLC), >99,9% | Fisher Chemical | A4524 | Metanol; https://www.fishersci.com/shop/products/methanol-hplc-fisher-chemical-9/A4524?crossRef=A4524#?keyword=A4524 |
| Sistema de ultrasonido preclínico | FUJIFILM VisualSonics | Vevo 3100 | https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100; El Vevo F2 ha reemplazado al Vevo 3100 en producción. El sistema incluye vaporizador de isoflurano y caja de inducción. |
| Reynolds Wrap | N/A | N/A | Papel de aluminio |
| Signagel Gel de electrodos | Parker Laboratories | Parker 15-60 | Gel conductor de electrodos; https://www.parkerlabs.com/products/signagel-electrode-gel/ |
| Jalea lubricante estéril Medline | MDS032273Z | Gel lubricante; https://www.medline.com/ce/product/Sterile-Lubricating-Jelly/Lubricating-Jelly/Z05-PF03664?sku=MDPMDS032273H | |
| Instrumentos quirúrgicos: tijeras, pinzas/pinzas, suturas | Fine Science Tools | 11252-00, 11050-10, 14016-14, 14084-08, 15000-08 | info@finescience.com |
| Paquete de 200 esponjas quirúrgicas – Almohadillas de gasa no estériles -Primeros auxilios Apósito para el cuidado de heridas Esponja – Médico tejido antiadherente, malla no adherente que fregado | Medpride | B08RZGQ5GW | gasa; https://www.amazon.com/Medpride-Surgical-Sponges-200-Pack/dp/B08RZGQ5GW/ref=asc_df_B08RZGQ5GW/?tag=hyprod-20&linkCode=df0&h vadid=693270340506& hvpos= & hvnetw=g& hvrand=960915122 2290977669& hvpone=& hvptwo= & hvqmt=& hvdev=c& hvdvcmdl=& hvlocint=& hvlocphy=9192978& hv targid=pla-1245491514869& psc= 1& mcid=33f4d647c88630c79116 888d565a63b0 |
| Compuesto O.C.T. de tejido Plus | Fisher Scientific | 23-730-571 | OCT; https://www.fishersci.com/shop/products/tissue-plus-o-c-t-compound-2/23730571 |
| Hisopos y aplicadores de algodón con mango de madera | Fisherbrand | 22-363-160 | Hisopo de algodón; https://www.fishersci.com/shop/products/wood-handled-cotton-swabs-applicators-8/p-7146852 |
Referencias
- Tsao, C. W., et al. Heart disease and stroke statistics-2022 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 145 (8), E153-E639 (2022).
- Kassab, G. S. Biomechanics of the cardiovascular system: The aorta as an ....
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Reimpresiones y permisos
