Ecocardiografía transtorácica en ratones
28 de mayo de 2010
La ecocardiografía transtorácica ofrece un método no invasivo para la evaluación de la función cardiaca en ratones. Una combinación de ultrasonido y las modalidades de Doppler puede ser usado para obtener mediciones dimensionales del corazón y el flujo sanguíneo intracardíaco, que en conjunto proporcionan una evaluación de la presión sistólica y el rendimiento cardiaco diastólico.
Antes de realizar las mediciones ecocardiográficas, se coloca al ratón sobre una plataforma EKG calentada con sus patas fijadas a electrodos ECG que están integrados en la plataforma. Se mantiene un nivel adecuado de anestesia y la temperatura corporal durante todo el experimento. Utilizando el modo de eje corto, también conocido como modo B.
Se obtiene una imagen adecuada cuando los músculos papilares interlaterales y posteromediales, así como todas las paredes miocárdicas, son claramente visibles. El modo de visualización puede cambiarse al modo M para evaluar y cuantificar las mediciones de la función cardíaca sistólica. Después de enfocar la pared posterior del ventrículo izquierdo, puede utilizarse el modo de imagen Doppler tisular para cuantificar las mediciones de la función diastólica.
En el modo de vista de cuatro cámaras, se puede obtener una imagen adecuada de la válvula mitral y de la pared septal. Finalmente, al cambiar al modo de Doppler de onda de pulso, se puede visualizar el patrón de flujo sanguíneo a través de la válvula mitral. Hola, mi nombre es Jonathan Repress del laboratorio del Dr. Zander Wars en el Departamento de Fisiología Molecular y Biofísica del Baylor College of Medicine.
Hoy les mostraremos un procedimiento para la ecocardiografía transtorácica en ratones. Utilizamos esta técnica en nuestro laboratorio para estudiar la función cardíaca y las dimensiones a lo largo del tiempo. Comencemos.
Un día antes de los estudios de imagen, anestesie al ratón y use una máquina de afeitar para eliminar el vello desde la línea del cuello hasta el nivel del pecho medio. Luego, retire el vello corporal restante con crema depilatoria y aplique gel de dura loop en ambos ojos para prevenir el secado de la esclerótica. Coloque al ratón anestesiado en posición supina sobre una almohadilla térmica con electrodos ECG integrados.
Para mantener la temperatura corporal, coloque el hocico dentro de un cono nasal conectado al sistema de anestesia para mantener un nivel de sedación constante durante todo el procedimiento. Si es necesario, el nivel de anestesia puede ajustarse para obtener una frecuencia cardíaca objetivo de 450 más o menos 50 latidos por minuto. O bien, inserte suavemente una sonda rectal para monitorear continuamente y ajustar la temperatura corporal mediante la almohadilla calefactora.
Es importante mantener la temperatura corporal dentro de un rango estrecho, ya que incluso cambios moderados de temperatura y frecuencia cardíaca afectan la función cardíaca en ratones. Aplique gel electro sobre las cuatro patas y sujételas con cinta a los electrodos de ECG.
Para comenzar este procedimiento, aplique una capa de gel de ultrasonido sobre el tórax, principalmente en la zona que recubre el corazón. Evite las burbujas de aire en el gel, ya que pueden interferir con la imagen ultrasónica. Inmovilice al ratón en una posición ligeramente elevada, con la cabeza hacia arriba y en un ángulo leve, utilizando un micromanipulador.
Inmovilice la sonda de ultrasonido con un ángulo de 90 grados entre la sonda y el corazón. Para comenzar a realizar mediciones ecocardiográficas en eje corto, baje la sonda firmemente sobre el tórax. Evite colocar la sonda directamente sobre el esternón, ya que esto distorsionará la señal.
Primero, realizaremos una imagen bidimensional o modo B para obtener una vista según el eje corto paraesternal; ajustaremos el área de visualización de la sonda para obtener una imagen completa. Dependiendo del tamaño del corazón del animal, una imagen adecuada en esta orientación incluirá el ventrículo izquierdo y una pequeña porción de la pared del ventrículo derecho. La flecha indica los músculos papilares anterolaterales y posteromedial, las paredes posterior y anterior del ventrículo izquierdo, la pared septal intraventricular y una pequeña porción de la pared del ventrículo derecho.
A continuación, utilizaremos la ecocardiografía en modo M, que proporciona una vista unidimensional para obtener mediciones precisas de las dimensiones cardíacas y la contractilidad, y almacenaremos las imágenes adquiridas para la evaluación posterior de los parámetros de la función sistólica del ventrículo izquierdo. Mientras aún se visualiza el eje corto paraesternal, podemos realizar imágenes de Doppler tisular o TDI para medir la velocidad del movimiento miocárdico. Se marca la región de interés para incluir la pared posterior del ventrículo izquierdo con fines de evaluación en el eje radial.
La forma de onda obtenida tendrá cuatro picos para evaluar la función diastólica, IVRT e' AP' y I-V-C-T-S' representa la velocidad sistólica. Estos parámetros se describirán más adelante en la sección de resultados representativos. El doppler de onda de pulso o PWD puede utilizarse para medir la velocidad del flujo sanguíneo dentro de un área pequeña a una profundidad específica en el tejido miocárdico.
Para obtener imágenes del patrón de flujo transmival, incline al animal hacia atrás en posición de Trendelenburg e incline la sonda hacia arriba de manera que quede ortogonal al ápice del corazón. Aumente ahora el nivel de fluoruro de ISO para reducir la frecuencia cardíaca a entre 300 y 350 latidos por minuto, lo que ralentizará el movimiento de la válvula mitral. En estudios comparativos, es importante mantener frecuencias cardíacas similares entre animales.
Visualice los movimientos de la válvula mitral como punto de referencia para medir el flujo a través de la válvula. Mida los patrones de flujo a través de la válvula mitral. Mediante el uso de DCP, se observan característicamente dos ondas: una que representa el llenado pasivo del ventrículo en la fase temprana (EWA) y otra correspondiente al llenado activo con la sístole auricular.
En un corazón sano, la onda a auricular, la velocidad EWA es ligeramente mayor que la de la onda A. Una vez completadas todas las mediciones, permita que el animal se recupere sobre la almohadilla de ECG calentada y apague la anestesia. Cuando el ratón despierte, devuélvalo a su jaula.
Mostramos aquí una imagen de ecocardiografía 2D o modo B obtenida a lo largo del eje corto paraesternal, que muestra las paredes anterior y posterior del ventrículo izquierdo, la pared septal intraventricular y la pared lateral. El diámetro del lumen del ventrículo izquierdo puede medirse como el diámetro interno del ventrículo izquierdo. El asterisco indica el músculo papilar medial posterior.
Esta siguiente imagen de ecocardiografía bidimensional o modo B muestra una vista apical de cuatro cámaras con un área de visualización sobre la válvula mitral para la determinación de E sobre las velocidades pico. MVAL indica el folículo anterior de la válvula mitral. MVPL indica la válvula mitral.
La hoja posterior RV indica el ventrículo derecho y LV indica el ventrículo izquierdo. En este trazado representativo en modo M, las flechas grandes indican el diámetro sistólico final (ESD) y el diámetro diastólico final (EDD) del ventrículo izquierdo.
LV A WDS indica el grosor de la pared anterior del ventrículo izquierdo y L-V-P-W-D-S indica el grosor de la pared posterior del ventrículo izquierdo durante la diástole y la sístole, respectivamente. Aquí se muestra un trazado representativo de la imagen Doppler tisular de la pared posterior del VI, donde IVRT representa el tiempo de relajación isovolumétrica y IVCT representa el tiempo de contracción isovolumétrica. La onda ePrime corresponde al movimiento del anillo mitral durante el llenado diastólico temprano del ventrículo izquierdo, y la onda APR se origina en la sístole auricular durante el llenado tardío del ventrículo izquierdo. S prime representa la velocidad sistólica.
El registro Doppler de onda de pulso en las puntas de las valvas mitrales proporciona patrones de velocidad del flujo mitral a partir de los cuales se pueden obtener la velocidad diastólica temprana, la velocidad diastólica tardía con contracción diastólica y la relación E/A. El TIVR también es una variable útil para caracterizar la función diastólica y las presiones de llenado. En este trazado, el TE indica el tiempo de eyección en un corazón sano.
La velocidad de la onda EWA es ligeramente mayor que la de la onda a, tal como se observa aquí. Hola, acaban de mostrarle cómo realizar un ecocardiograma transtorácico en ratones. Recuerde que, al realizar este procedimiento, debe manipular adecuadamente al animal y ajustar también los niveles de anestesia en consecuencia.
Así que eso es todo. Gracias por ver este video y buena suerte con sus experimentos.
Descripción general
La ecocardiografía transtorácica es una técnica no invasiva utilizada para evaluar la función cardíaca en ratones. Este método combina ultrasonido e imagen Doppler para evaluar el rendimiento sistólico y diastólico del corazón.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Evaluación de la función cardíaca
- Técnicas de imagen no invasivas
- Modelos de ratón en la investigación cardiovascular
Antecedentes
- La ecocardiografía es fundamental para estudiar la función cardíaca.
- Mantener una anestesia adecuada y la temperatura corporal es esencial durante el procedimiento.
- Diferentes modos de imagen proporcionan diversas perspectivas sobre el rendimiento cardíaco.
- Comprender las funciones diastólica y sistólica es clave para evaluar la salud del corazón.
Objetivo del estudio
- Demostrar el procedimiento para la ecocardiografía transtorácica en ratones.
- Proporcionar una metodología detallada para evaluar las dimensiones y la función cardíaca.
- Destacar la importancia de mantener los parámetros fisiológicos durante la obtención de imágenes.
Métodos Utilizados
- Preparación del ratón con anestesia y monitorización de ECG.
- Aplicación de gel ultrasónico para una imagen óptima.
- Uso del modo B y modo M para obtener imágenes de las estructuras cardíacas.
- Aplicación de la imagen Doppler para evaluar el flujo sanguíneo y el movimiento miocárdico.
Resultados principales
- Adquisición exitosa de imágenes ecocardiográficas que muestran las estructuras cardíacas.
- Mediciones cuantitativas de la función sistólica y diastólica obtenidas.
- Visualización de los patrones de flujo sanguíneo en la válvula mitral.
- Establecimiento de métricas de función cardíaca basal en ratones.
Conclusiones
- La ecocardiografía transtorácica es eficaz para evaluar la función cardíaca en ratones.
- La técnica adecuada y la monitorización son fundamentales para obtener resultados precisos.
- Este método puede utilizarse para estudiar la salud y las enfermedades cardíacas en entornos de investigación.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La ecocardiografía transtorácica en ratones permite la evaluación cuantitativa no invasiva de la función cardíaca en modelos genéticamente modificados, apoyando la validación temprana de dianas y la reducción de riesgos mecanicistas en el descubrimiento de fármacos cardiovasculares. Esta plataforma de imagen proporciona datos reproducibles y de alta resolución sobre las dimensiones y el rendimiento cardíacos, facilitando una confianza predictiva en puntos críticos del descubrimiento. Su integración en flujos de trabajo preclínicos mejora la toma de decisiones en carteras al permitir una caracterización fenotípica robusta de modelos relevantes para la enfermedad.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biofármacos
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la validación funcional de modificaciones genéticas que afectan la estructura y el rendimiento cardíaco.
- Apoya la reducción de riesgos mecanicistas mediante la cuantificación de parámetros sistólicos y diastólicos in vivo.
- Proporciona fenotipificación de alto contenido para priorizar dianas y modelos en la investigación cardiovascular.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Establece puntos finales de imagen validados y reproducibles para la selección de compuestos posteriores.
- Proporciona salidas cuantitativas estandarizadas para comparaciones entre estudios y entre modelos.
- Facilita la preparación del ensayo al permitir la medición consistente de la función cardíaca entre cohortes.
Investigación Translacional y Preclínica
- Correlaciona fenotipos cardíacos en ratones con biomarcadores traslacionales relevantes para enfermedades humanas.
- Apoya la continuidad desde el descubrimiento genético hasta la evaluación preclínica de eficacia y seguridad.
- Permite el avance ajustado al riesgo de candidatos basado en lecturas funcionales robustas.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
La ecocardiografía transtorácica se sitúa desde el descubrimiento temprano hasta la validación preclínica, actuando como nexo entre la caracterización de modelos genéticos y la investigación traslacional en las líneas de investigación cardiovascular.
- Biología del Descubrimiento: Proporciona una evaluación cuantitativa basada en hipótesis de los fenotipos cardíacos en modelos de ratón modificados genéticamente.
- Selección: Ofrece puntos finales de imagen reproducibles para evaluar intervenciones farmacológicas.
- Análisis: Genera mediciones dimensionales y de velocidad que permiten la comparación estadística de la función cardíaca entre grupos.
- Investigación Traducional: Relaciona los resultados funcionales en ratones con biomarcadores cardíacos relevantes para humanos cuando existe alineación del modelo.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma escalable y no invasiva adaptable a diversos estudios genéticos y farmacológicos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la validación de objetivos cardiovasculares.
- Valor operativo: Estandariza la fenotipificación cardíaca con resultados de imágenes cuantitativas y reproducibles.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción y la asignación de capital al permitir una evaluación robusta de modelos.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización ajustada al riesgo y el avance de activos cardiovasculares.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en anestesia murina, instrumentación de ecocardiografía y fisiología cardíaca.
- Exige acceso a sistemas de ultrasonido de alta frecuencia y capacidades de imagen Doppler.
- Necesita una estandarización rigurosa entre equipos de trabajo en los protocolos de imagen y el análisis de datos.
- Debe adaptarse a diferentes cepas de ratones y fondos genéticos para garantizar la comparabilidad de los datos.
- Depende del control preciso de parámetros fisiológicos como la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal.
