Enfoques y Protocolos para la Integral ecocardiográficos Caracterización fenotípica en las valvulopatías en ratones

Este protocolo proporciona una descripción detallada del enfoque ecocardiográfico para el fenotipado completo del corazón y la función de las válvulas cardíacas en ratones.

El objetivo general de este protocolo de ecocardiografía es mostrar los métodos y enfoques utilizados para obtener imágenes de la función de las válvulas cardíacas en roedores. Los métodos que le mostraremos hoy pueden responder preguntas clave en el campo de las enfermedades cardíacas, con un énfasis específico en la evaluación del corazón como unidad integrada en condiciones de enfermedad de las válvulas cardíacas. Las implicaciones de este enfoque son bastante profundas para el campo de las enfermedades de las válvulas cardíacas, ya que la evaluación ecocardiográfica completa del corazón no solo permitirá la detección de la disfunción valvular en múltiples válvulas cardíacas, sino que también permitirá a los investigadores comprender la compleja interacción entre la función cardíaca y varias medidas de la función de las válvulas cardíacas.

Aunque este método se puede aprovechar para caracterizar modelos animales en los que la enfermedad de las válvulas cardíacas es nuestro defecto principal, también se puede aplicar a otros sistemas en los que la disfunción de las válvulas cardíacas puede parecer secundaria a otras agresiones, como la insuficiencia cardíaca o un aneurisma de la aorta torácica. Por lo tanto, recomendamos que el fenotipado completo del corazón y de las válvulas cardíacas se realice de forma rutinaria en la mayoría de los estudios de investigación. La primera vez que tuvimos la idea de filmar nuestro enfoque para el fenotipado integral de las válvulas cardíacas y cardíacas fue después de asistir a una serie de reuniones en las que había una profunda variabilidad en los métodos y protocolos utilizados para evaluar la función de las válvulas cardíacas.

Esperamos que este manuscrito y el video que lo acompaña estimulen la discusión en el campo sobre las mejores metodologías y estándares a seguir, lo que en última instancia se alinea con las iniciativas recientes de los Institutos Nacionales de Salud para mejorar el rigor y la reproducibilidad de los estudios de investigación. La principal ventaja de la ecocardiografía es que es capaz de evaluar de forma no invasiva la morfología y la función del corazón en tiempo real. Es fácil de realizar y se puede realizar en serie.

Por lo tanto, es más ideal en estudios de seguimiento en serie. Por lo general, las personas nuevas en el mundo de las imágenes cardíacas y de las válvulas cardíacas tendrán dificultades debido a los desafíos logísticos asociados con la administración y la titulación de la anestesia, así como a los desafíos técnicos asociados con las ventanas anatómicas muy pequeñas que se pueden usar para la ecocardiografía y la necesidad de identificar con precisión las estructuras cardíacas y las orientaciones de las sondas durante la obtención de imágenes. Esperamos que la demostración visual de nuestro enfoque acelere la velocidad a la que los investigadores pueden aprender a realizar ecocardiografías en ratones y, en última instancia, sirva como plataforma para discutir las mejores prácticas para la obtención de imágenes de animales pequeños.

Para comenzar, encienda la máquina de ultrasonido equipada con un transductor de ultrasonido de alta frecuencia. Introduzca el número de identificación del animal que se va a medir, junto con la fecha, la hora y cualquier otra información relevante. Precaliente la plataforma a 37 grados centígrados, y luego levante suavemente al ratón por la cola y sostenga firmemente al animal por la nuca.

Guíe la nariz del animal dentro del cono de la nariz e inicie la anestesia como se describe en el protocolo de texto adjunto. Una vez sedado, coloque al animal en la plataforma en posición supina, asegurándose de que las patas delanteras y traseras descansen sobre los sensores de ECG de la plataforma. Use cinta adhesiva para asegurar al animal en las cuatro extremidades, para estabilizar la cabeza en el aparato del cono de la nariz y para estabilizar la cola.

A continuación, comprueba la frecuencia cardíaca utilizando los sensores de ECG de la plataforma o mediante un dispositivo externo. Asegúrese de que la frecuencia cardíaca basal esté entre 600 y 700 latidos por minuto. Controle la frecuencia cardíaca y asegúrese de que no caiga por debajo de 450 latidos por minuto bajo ninguna circunstancia.

Además, controle la temperatura corporal con un termómetro rectal y mantenga la temperatura entre 36,5 grados centígrados y 38 grados centígrados. Siempre que los signos vitales estén estables, use una cortadora eléctrica diseñada para usar con cabello fino para afeitar el vello del pecho del ratón. Luego, tome una toalla de papel húmeda y limpie el pecho para eliminar los pelos restantes.

Con el animal bien sujeto a la plataforma y la cabeza hacia afuera, incline la mesa de 15 a 20 grados hacia la izquierda para acercar el corazón a la pared torácica. A continuación, aplique una cantidad generosa de gel de ultrasonido en el transductor o directamente en el pecho del animal. Coloque el transductor paraesternal a unos 90 grados perpendiculares al eje largo del corazón, de modo que el marcador de índice de imagen del transductor apunte hacia atrás.

Mientras está en el modo de dos DB, deslice la fila del transductor hasta que la válvula aórtica quede a la vista a lo largo del eje corto. A continuación, gire el transductor en el sentido de las agujas del reloj hasta que el marcador de índice de la imagen apunte cadad. Esta es la vista del eje largo paraesternal.

Observe la ruta aórtica, la válvula aórtica, el tracto de salida del ventrículo izquierdo, la válvula mitral, la aurícula izquierda y parte del tracto de salida del ventrículo derecho en la visualización de la imagen. Mida la dimensión posterior auricular más grande de la aorta utilizando el calibrador electrónico asociado con la herramienta de medición que está integrada en la máquina. A continuación, reduzca el ancho de la imagen para que solo la válvula aórtica esté en la pantalla de imagen ajustando el botón de ancho de imagen en el panel de control.

Coloque la línea de interrogación del modo M donde se cruza con las puntas de la válvula aórtica para evaluar con precisión la separación de la cúspide de la válvula aórtica. En la pantalla del modo M de la válvula aórtica, mida la distancia de separación de la cúspide con el calibrador electrónico. Mientras aún está en la vista del eje largo paraesternal de la válvula aórtica, presione la tecla de control de Doppler color en el panel de control para aplicar Doppler color a la región de la válvula aórtica.

A continuación, presione la tecla de control Doppler posterior a la onda. Con la bola de seguimiento, coloque el volumen de la muestra posterior a la onda en la aorta ascendente proximal, justo encima de la válvula aórtica, asegurándose de que el ángulo entre el haz de ultrasonido y el flujo sanguíneo sea inferior a 60 grados inclinando la plataforma o el transductor. A continuación, mida la velocidad máxima desde la pantalla espectral utilizando los calibradores electrónicos.

Comience colocando el transductor en la posición apical en el modo B y colocando el transductor de modo que quede inclinado hacia la cabeza del ratón. Observe el ventrículo derecho, el ventrículo izquierdo, la aurícula derecha y la aurícula izquierda, en la visualización de la imagen. Desde la vista apical de cuatro cámaras, enfoque la válvula mitral reduciendo el ancho de la imagen.

A continuación, coloque el cursor del modo M sobre la válvula mitral para evaluar el grosor de las valvas. Usando la vista apical de cuatro cámaras, aplique doppler color para obtener imágenes del flujo desde la aurícula izquierda a través de la válvula mitral durante la diástole. Observe el flujo a través de la válvula mitral, que está codificada en rojo.

Desde la vista del eje pulmonar apical, incline o apunte la punta del transductor con un movimiento de balanceo para que el ventrículo derecho quede en el centro de la visualización de la imagen. Reduzca el ancho de la imagen para que solo el ventrículo derecho sea visible en la visualización de la imagen. A continuación, aplique un doppler color en la región de la válvula tricúspide.

A continuación, mueva el transductor a una posición de eje largo paraesternal modificada a nivel de la válvula aórtica. A continuación, incline el transductor ligeramente hacia arriba para obtener una vista del eje corto de la válvula pulmonar. En esta vista, aplique imágenes en modo M para evaluar la distancia de separación de la válvula pulmonar.

A continuación, aplique el doppler color en la región de la válvula pulmonar para evaluar la regurgitación valvular y la estenosis. En el modo de dos DB, coloque el transductor en la posición del eje corto paraesternal a nivel de los músculos papilares para obtener una vista del eje corto del ventrículo izquierdo. Desde esta vista, presione el botón de modo M ubicado en el panel de control.

Con la bola de seguimiento, coloque el cursor del modo M en el centro de la cavidad ventricular izquierda a nivel de los músculos papilares y obtenga imágenes del modo M. A continuación, se mide la dimensión de la cavidad ventricular izquierda en la diástole final, donde la distancia entre la pared interior y la pared posterior es mayor, y una sístole final en la que el movimiento hacia adentro de las paredes interior y posterior es máximo. A continuación, mueva el transductor a la ventana apical, aplique color en la válvula mitral y coloque el volumen de muestra en las puntas de las valvas de la válvula mitral.

Mida la velocidad máxima de entrada mitral a partir de la visualización espectral de las velocidades Doppler onduladas por pulsos a través de la válvula mitral. Con el volumen de la muestra posicionado entre el flujo de entrada y salida del ventrículo izquierdo, no las señales de cierre y apertura de las válvulas mitral y aórtica. Mida el tiempo de relajación isovolúmico, el tiempo de contracción isovolumétrica y el tiempo de eyección del ventrículo izquierdo.

A continuación, realice la obtención de imágenes Doppler tisulares del anillo mitral en la vista del eje largo apical. Presione la tecla de control TGI y coloque el volumen de la muestra en la cara medial del anillo mitral. Cuando termine, retire el exceso de gel de ultrasonido del ratón.

Retire con cuidado la cinta que sujeta al animal y apague la anestesia. Coloque al animal sobre una toalla de papel absorbente y obsérvelo hasta que logre la decúbito esternal. Aquí se muestra una evaluación de la función de la válvula aórtica en un ratón normal frente a la función de la válvula aórtica en un ratón con enfermedad calcificada de la válvula aórtica.

En el ratón con válvulas calcificadas, las cúspides están engrosadas y tienen una mayor ecogenicidad, lo que resulta en una apertura restringida durante la sístole. Desde la ventana apical se presenta una vista de eje largo de la válvula mitral. El espesor de la valva mitral se puede medir utilizando la línea de interrogación del modo M.

La medición del espesor de la válvula mitral puede ser extremadamente difícil debido a las valvas delgadas, poco ecogénicas y de rápido movimiento de la válvula mitral normal. El Doppler de color que se muestra en esta vista de eje largo modificada de la válvula mitral muestra un chorro de color mosaico en la válvula mitral durante la sístole. El color azul es evidencia de regurgitación de la válvula mitral.

Desde la ventana paraesternal, se obtienen vistas de eje corto y largo de la válvula pulmonar. En esta imagen, la línea de interrogación del modo M se aplica a través de la válvula pulmonar y la distancia de separación de la cúspide de la válvula se puede medir desde esta vista. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en 15 a 20 minutos si se realiza correctamente.

Al intentar este procedimiento, es importante tener un conocimiento básico de anatomía y fisiología cardíaca, un conocimiento práctico de los principios y la terminología de la ecografía y experiencia en ultrasonido cardíaco para permitir una evaluación precisa y eficiente en el tiempo de la función cardíaca en roedores. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo realizar una ecografía cardíaca en roedores mediante la obtención de imágenes de varios planos de imagen y la medición de los parámetros del eco-doppler que describen adecuadamente la función cardíaca y de las válvulas cardíacas.