Caratterizzazione ecocardiografica della struttura, della funzione e del flusso coronarico del ventricolo sinistro in topi neonati
April 7th, 2022
Il presente protocollo descrive la valutazione ecocardiografica della morfologia, della funzione e del flusso sanguigno coronarico del ventricolo sinistro in topi neonati di 7 giorni.
Questo protocollo può essere utilizzato per studiare il ruolo di alterazioni genetiche o interventi farmacologici nella funzione cardiaca e nel flusso coronarico nelle prime età postnatali. Il principale vantaggio di questa tecnica è il riconoscimento precoce delle cardiopatologie e degli studi di follow-up longitudinale nell'emodinamica ventricolare sinistra e nei parametri del flusso coronarico in diversi modelli di topi. Gli studi ecocardiografici nei topi neonatali sono tecnicamente impegnativi.
Questo protocollo è progettato per studiare l'insorgenza precoce delle malattie cardiovascolari nei topi neonatali che possono consentire ai ricercatori di progettare le misure terapeutiche appropriate. Inizia con il posizionamento del gel ECG sui cuscinetti degli elettrodi della piattaforma riscaldati. Posizionare strisce di alluminio sopra i cuscinetti degli elettrodi per estendere la gamma di elettrodi e fissarli con del nastro.
Successivamente, posizionare il gel ECG sopra le strisce di alluminio. Assicurarsi che il gel sotto le strisce di alluminio non si asciughi durante la procedura. Se ciò si verifica, aggiungere più gel per mantenere la conduttività.
Posizionare il cucciolo anestetizzato in posizione supina sulla piattaforma di imaging e fissare il dito guantato ritagliato intorno al naso del cucciolo. Posizionare le zampe sopra i cuscinetti di alluminio e fissarli con del nastro adesivo. Assicurarsi che il circuito elettrico sia completo e che l'ECG stia registrando.
Utilizzare due rotoli di garza per mantenere il gel ad ultrasuoni in posizione. Posizionare uno spesso strato di gel ad ultrasuoni preriscaldato sulla parte superiore del corpo del cucciolo. Utilizzare una lampada riscaldante per mantenere la normale temperatura corporea del cucciolo.
Eseguire l'ecocardiografia transtoracica utilizzando uno strumento ecocardiografico dotato di un trasduttore lineare a 40 megahertz per B-Mode e a 32 megahertz per Doppler seguendo protocolli di ecocardiografia di topi adulti. Posizionare il trasduttore nel supporto con il segno indice verso la spalla destra del cucciolo. Abbassare il trasduttore fino a quando non è in contatto con il gel e visualizzare il tratto di efflusso ventricolare sinistro in modalità B.
Evitare di esercitare una pressione eccessiva sulla cavità toracica del cucciolo quando si posiziona l'ecotrasduttore durante l'acquisizione dell'immagine ecocardiografica. Cattura la vista dell'asse lungo parasternale del ventricolo sinistro, del tratto di efflusso ventricolare sinistro e dell'atrio sinistro. Utilizzare M-Mode sui lembi aortici per misurare il diametro massimo dell'atrio sinistro a N-sistole.
Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Ruotare il trasduttore di circa 90 gradi in senso orario rispetto all'asse lungo parasternale per ottenere la vista dell'asse corto parasternale. Cattura la vista dell'asse corto parasternale del ventricolo sinistro per misurare le dimensioni della camera, lo spessore della parete, il flusso aortico e il flusso polmonare.
Posizionare la sonda a livello dei muscoli papillari e utilizzare M-Mode per misurare i diametri interni ventricolari sinistri e lo spessore della parete durante la sistole e la diastole. Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Spostare il trasduttore verso la base del cuore e utilizzare il Color Doppler per visualizzare l'arteria polmonare.
Premere Pulse Wave Doppler per quantificare la velocità del flusso di picco polmonare, i profili di flusso polmonare, il tempo di eiezione polmonare e il tempo di accelerazione polmonare. Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Spostare ulteriormente il trasduttore verso la base e utilizzare Color Doppler per visualizzare il flusso aortico.
Utilizzare Pulse Wave Doppler per visualizzare il flusso sanguigno e misurare il tempo di eiezione aortica. Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Per catturare la vista apicale a quattro camere, posizionare la piattaforma nella posizione di Trendelenburg, inclinarla verso sinistra e regolare la sonda per visualizzare le quattro camere.
Utilizzare Color Doppler per visualizzare il flusso sanguigno e Pulse Wave Doppler sulla punta dei lembi della valvola mitrale al centro dell'orifizio della valvola mitrale per registrare il flusso mitrale. Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Utilizzare Tissue Doppler sul lato settale dell'anulus della valvola mitrale in una vista a quattro camere per misurare la velocità di rilassamento miocardico di picco nel riempimento diastolico precoce e nel riempimento diastolico tardivo, nonché la velocità di contrazione miocardica sistolica di picco.
Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Cattura la vista dell'asse lungo parasternale modificata per esaminare l'arteria coronaria discendente anteriore sinistra. Utilizzare una vista dell'asse lungo parasternale modificata, spostando il trasduttore lateralmente.
Spostare la sonda e utilizzare Color Doppler per visualizzare l'origine dell'arteria coronaria principale sinistra che genera dall'aorta. Identificare l'arteria discendente anteriore sinistra che genera dall'arteria coronaria principale sinistra e corre tra la parete anteriore ventricolare sinistra e il tratto di efflusso ventricolare destro. In questa posizione, misurare il flusso coronarico discendente anteriore sinistro premendo Pulse Wave Doppler.
Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store. Aumentare la concentrazione di isoflurano al 2,5% e attendere cinque minuti per ottenere il flusso massimo. Registrare i dati premendo il pulsante Cine Store.
Nella vista dell'asse lungo parasternale, M-Mode è stato utilizzato per misurare il diametro dell'atrio sinistro. La vista dell'asse corto parasternale è stata utilizzata per misurare le dimensioni della camera ventricolare sinistra e lo spessore della parete, il flusso polmonare e il flusso aortico. La vista apicale a quattro camere è stata utilizzata per esaminare le velocità del flusso sanguigno attraverso la valvola mitrale, nonché le velocità di rilassamento e contrazione miocardica all'anulus della valvola mitrale.
La vista dell'asse lungo parasternale modificata è stata utilizzata per esaminare i parametri di flusso dell'arteria coronaria discendente anteriore sinistra. L'aumento dei valori della velocità di picco del flusso coronarico, della velocità media del flusso coronarico e dell'integrale velocità/tempo cinque minuti dopo l'incremento dell'isoflurano ha confermato la risposta attesa all'iperemia nei topi neonatali. A causa delle piccole dimensioni dei cuccioli, è importante mantenere la loro normale temperatura corporea e attaccare strisce di alluminio agli arti per raggiungere gli elettropad e creare un circuito ECG.
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Panoramica
Questo protocollo descrive la valutazione ecocardiografica della morfologia, della funzione del ventricolo sinistro e del flusso sanguigno coronarico in topi neonati di 7 giorni. È progettato per studiare l'insorgenza precoce di malattie cardiovascolari, permettendo ai ricercatori di progettare misure terapeutiche appropriate.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Fisiopatologia cardiovascolare
- Salute neonatale
- Ecocardiografia
Contesto
- Il protocollo si concentra sulla valutazione della funzione cardiaca e del flusso coronarico nei topi neonatali.
- Affronta le sfide della conduzione di studi ecocardiografici in questo gruppo di età.
- Il riconoscimento precoce delle cardiopatie è cruciale per un intervento efficace.
- Gli studi longitudinali possono fornire informazioni sull'emodinamica del ventricolo sinistro.
Obiettivo dello studio
- Valutare l'impatto delle alterazioni genetiche o degli interventi farmacologici sulla funzione cardiaca.
- Facilitare la diagnosi precoce delle malattie cardiovascolari nei topi neonati.
- Consentire studi di follow-up longitudinali sui parametri del flusso coronarico.
Metodi utilizzati
- Posizionamento del gel ECG su piastre elettrodo della piattaforma riscaldata.
- Utilizzo di strisce di carta stagnola per estendere la gamma degli elettrodi.
- Fissaggio delle piastre elettrodo con del nastro adesivo per garantire stabilità.
- Condotta di valutazioni ecocardiografiche per misurare i parametri cardiaci.
Principali risultati
- Valutazione di successo della morfologia e della funzione del ventricolo sinistro.
- Valutazione del flusso sanguigno coronarico nei topi neonatali.
- Identificazione di potenziali marcatori precoci di malattie cardiovascolari.
- Stabilimento di un protocollo affidabile per futuri studi.
Conclusioni
- Il protocollo fornisce un quadro di riferimento per studiare la funzione cardiaca nei topi neonati.
- Sottolinea l'importanza dell'intervento precoce nella salute cardiovascolare.
- Le ricerche future possono basarsi su questi risultati per sviluppare strategie terapeutiche.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Early-stage echocardiographic assessment in neonatal mice enables detection of cardiac structural and functional changes before overt disease, supporting predictive confidence in cardiovascular target validation. This protocol addresses a critical gap in preclinical cardiovascular research by enabling longitudinal, non-invasive evaluation of left ventricular and coronary flow parameters in the earliest postnatal period. The approach enhances translational continuity and de-risking for cardiovascular drug discovery portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of genetic or pharmacological perturbations on neonatal cardiac function and coronary flow.
- Supports biological de-risking by revealing early mechanistic effects in disease-relevant models.
- Facilitates predictive confidence in target selection and triage for cardiovascular programs.
Screening & Assay Development
- Establishes validated, quantitative echocardiographic endpoints for downstream compound screening.
- Standardizes measurement of left ventricular dimensions, wall thickness, and flow velocities for reproducibility.
- Prepares neonatal models for scalable, longitudinal assessment of therapeutic interventions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns early cardiac phenotyping with disease progression and biomarker development.
- Enables continuity from neonatal discovery through preclinical validation of cardiovascular therapies.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on early functional readouts.
Pipeline & Workflow Integration
This echocardiographic protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling early hypothesis testing and mechanistic de-risking in neonatal cardiovascular models.
- Discovery Biology: Provides quantitative assessment of cardiac structure and function for hypothesis-driven studies.
- Screening: Delivers reproducible, standardized endpoints for evaluating intervention effects in neonatal mice.
- Analytics: Generates quantitative outputs such as chamber dimensions, flow velocities, and myocardial relaxation metrics for robust comparison.
- Translational Research: Bridges early mechanistic findings to preclinical biomarker alignment and disease modeling.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for diverse genetic and pharmacological cardiovascular studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in early cardiovascular research.
- Operational Value: Standardizes and scales echocardiographic assessments for reproducibility across studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by enabling early de-risking.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neonatal mouse handling and echocardiographic imaging.
- Needs specialized instrumentation, including high-frequency transducers and ECG integration.
- Demands rigorous cross-team standardization for reproducible data acquisition and analysis.
- Adaptation may be needed for different mouse strains or disease models.
- Technical limitations include small animal size and temperature sensitivity, requiring careful procedural controls.
