Valutazione ecocardiografica completa della funzione del ventricolo destro in un modello di ratto di ipertensione arteriosa polmonare
January 20th, 2023
Il presente protocollo descrive la caratterizzazione ecocardiografica della morfologia e della funzione ventricolare destra in un modello di ratto di ipertensione arteriosa polmonare.
La valutazione ecocardiografica approfondita della struttura e della funzione ventricolare destra è uno strumento prezioso per lo screening dell'efficacia di nuovi bersagli terapeutici in modelli animali di ipertensione polmonare. Il vantaggio principale di questo protocollo è che fornisce una descrizione dettagliata di tutte le viste e le misurazioni ecocardiografiche necessarie per valutare gli atri giusti e la morfologia ventricolare destra, nonché per caratterizzare le funzioni sistolica e diastolica del ventricolo destro. Questa tecnica descrive la caratterizzazione ecocardiografica di un modello di ratto di ipertensione polmonare indotta da Monocrotaline.
È importante che l'ecocardiografo trascorra abbastanza tempo a praticare e diventare esperto nell'imaging del ventricolo destro anche se aveva precedenti esperienze con il ventricolo sinistro. Inizia rimuovendo i ratti dalla camera di induzione dopo che hanno perso conoscenza e trasferiscili sulla piattaforma animale della stazione di imaging in posizione di decubito dorsale. Somministrare l'isoflurano utilizzando un cono naso collegato ad un vaporizzatore.
Applicare il gel dell'elettrodo su ciascuna zampa e fissare le zampe nelle piastre di piombo dell'elettrocardiogramma della piattaforma animale. Rimuovere la pelliccia radendo il petto e usando un agente depilante. Fissare una sonda di temperatura rettale in posizione.
Posizionare rotoli di cotone sul lato destro e sinistro dell'animale e fissarli con del nastro adesivo per mantenere la posizione quando la piattaforma è inclinata. Per acquisire immagini, inclinare la piattaforma verso destra di 10-15 gradi e portarla caudalmente verso il basso di circa cinque gradi. Spostare il trasduttore in modo che punti alla linea parasternale destra del ratto e abbassare il trasduttore.
Ruotare il trasduttore in senso antiorario per assicurarsi che l'aorta e la valvola mitrale siano visibili. Posizionare la linea del volume del campione M-mode nella regione in cui il ventricolo destro è più largo e regolare la porta per includere il ventricolo destro e sinistro. Sollevare il trasduttore e riposizionarlo in modo che sia leggermente inclinato verso la linea parasternale destra del ratto.
Spostare la piattaforma in una posizione leggermente inclinata verso destra. Abbassare il trasduttore fino a quando non è a contatto con il gel. Spostare la piattaforma caudalmente a destra o a sinistra fino a quando la traccia di deflusso ventricolare destra è in vista e la valvola polmonare è a fuoco e chiaramente visibile.
Quindi premere Sign Store per registrare l'immagine B-Mode della valvola dell'arteria polmonare. Mantenendo la stessa posizione dell'immagine B-Mode, premere Colore per facilitare l'identificazione del flusso attraverso la valvola polmonare. Regolare la velocità in modo che sia visibile il punto di velocità più alto.
Premere PW o Onda pulsata per quantificare lo spettro del flusso sanguigno. Allineare l'angolo PW parallelamente alla direzione del flusso attraverso la valvola polmonare. Premere l'aggiornamento per visualizzare le velocità polmonari.
Inclinare la piattaforma nell'angolo sinistro e verso il basso cranialmente il più lontano possibile. Ruotare il trasduttore in senso antiorario di 30-45 gradi e spostare il trasduttore in modo che punti verso la spalla destra o l'orecchio dell'animale. Abbassare il trasduttore fino a quando non è a contatto con il gel.
Garantire una tipica vista a quattro camere in cui sono visibili il ventricolo sinistro e gli atri sinistri, ma l'ombra dello sterno è sopra la parete libera del ventricolo destro. Spostare il trasduttore per regolare la vista a quattro camere applicabile acquisendo una vista focalizzata del ventricolo destro. Spostare la piattaforma leggermente caudalmente, se necessario, fino ad ottenere il piano massimale.
Assicurarsi che il ventricolo destro non sia accorciato e che il tratto di deflusso del ventricolo sinistro non sia aperto. Posizionare il cursore M-mode attraverso l'anello tricuspide sulla parete libera ventricolare destra per visualizzare TAPSE e premere Update and Sign Store per registrare i dati TAPSE. Premere la modalità B, quindi premere Colore per facilitare l'identificazione del flusso attraverso il televisore. Premere PW per quantificare lo spettro del flusso sanguigno.
Tornare alla modalità B, premere il tessuto e posizionare il gate del volume del campione Tissue Doppler sull'anello tricuspide sulla parete libera del camper. Premere Aggiorna per visualizzare l'immagine Tissue Doppler. Utilizzando le viste PLAX, è stata eseguita una valutazione iniziale della posizione del cuore e della morfologia ventricolare sinistra.
La valutazione del ventricolo destro utilizzando una vista PLAX modificata ha mostrato che i ratti monocrotalini o trattati con MCT avevano un ventricolo destro allargato e un ventricolo sinistro spostato rispetto ai ratti di controllo. Un aumento significativo di RVIDd, RVID e RVFWT è stato osservato nei ratti trattati con MCT, indicando la dilatazione del ventricolo destro e l'ispessimento della parete libera ventricolare destra. La vista PLAX modificata è stata utilizzata anche per visualizzare l'arteria polmonare e misurare il diametro della valvola polmonare.
La misurazione delle velocità del flusso dell'arteria polmonare mediante imaging doppler ha mostrato che nei ratti di controllo, il flusso polmonare mostrava una forma a V simmetrica con una velocità di picco a metà sistole. Mentre un ratto trattato con MCT, la velocità di picco era più lenta e si verificava prima nella sistole e mostrava una tacca nella sistole tardiva. La vista apicale a quattro camere focalizzata sul ventricolo destro è stata utilizzata per misurare l'area ventricolare destra e sistolica e l'area atriale destra.
I ratti trattati con MCT hanno mostrato dilatazione atriale destra a causa dell'aumento della pressione dell'arteria polmonare. Inoltre, la pressione ventricolare destra è stata aumentata con conseguente perdita della normale curvatura del ventricolo sinistro rispetto ai controlli. Anche il setto intraventricolare appariva appiattito.
La vista apicale a quattro camere focalizzata sul ventricolo luminoso è stata utilizzata anche per misurare TAPSE dall'interrogazione M-mode dell'anulus tricuspide. La TAPSE è risultata significativamente ridotta nei ratti trattati con MCT, suggerendo una funzione compromessa. La parte più impegnativa di questo protocollo è ottenere una visione apicale ottimale focalizzata sul ventricolo destro a quattro camere.
Suggeriamo che l'ecocardiografo si assicuri che l'intero ventricolo destro sia nella vista durante la sistole e la diastole. Le immagini ottenute con una vista apicale a quattro camere focalizzata sul ventricolo destro possono essere successivamente utilizzate per un'analisi della tensione, un potente strumento che può essere utilizzato per valutare la disfunzione sistolica del ventricolo destro nelle fasi iniziali.
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Panoramica
Questo studio dettaglia la caratterizzazione ecocardiografica della morfologia e della funzione del ventricolo destro in un modello di ratto di ipertensione arteriosa polmonare indotta da Monocrotalina. Il protocollo evidenzia l'importanza di tecniche di imaging competenti per valutare la dimensione e le prestazioni del ventricolo destro, rivelando significativi cambiamenti morfologici nel ventricolo destro dei ratti trattati.
Componenti principali dello studio
Area di ricerca
- Imaging cardiovascolare
- Ipertensione polmonare
- Tecniche ecocardiografiche
Contesto
- L'ipertensione arteriosa polmonare influenza la funzione del ventricolo destro.
- Le valutazioni ecocardiografiche sono cruciali per comprendere la struttura cardiaca.
- Studi precedenti hanno utilizzato la monocrotalina per indurre ipertensione polmonare in modelli animali.
Metodi utilizzati
- Tecniche di imaging ecocardiografico per la valutazione del ventricolo destro
- Modello di ratto di ipertensione polmonare
- Misurazione delle dimensioni dell'atrio destro e del ventricolo destro
Principali risultati
- I ratti trattati con MCT hanno mostrato una significativa dilatazione del ventricolo destro.
- I parametri ecocardiografici chiave come lo spessore della parete del ventricolo destro hanno indicato una funzione alterata.
- I valori TAPSE ridotti nei ratti trattati con MCT suggeriscono una funzione cardiaca compromessa.
Conclusioni
- Lo studio convalida la valutazione ecocardiografica dei cambiamenti del ventricolo destro nell'ipertensione polmonare.
- Questo approccio migliora la nostra comprensione delle adattazioni cardiache in risposta alle pressioni elevate.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Comprehensive echocardiographic assessment of right ventricular function in rat models of pulmonary arterial hypertension (PAH) enables robust evaluation of therapeutic efficacy and mechanistic de-risking in preclinical drug discovery. Standardized, quantitative imaging of RV structure and function supports predictive confidence at the target validation and lead optimization stages. This capability is critical for portfolio triage and advancing novel PAH therapies targeting right ventricular remodeling.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of right ventricular remodeling in response to candidate therapeutics.
- Supports mechanistic de-risking by linking molecular interventions to functional cardiac outcomes.
- Facilitates functional target validation for pathways implicated in PAH progression.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging endpoints for preclinical efficacy screening.
- Delivers quantitative RV metrics (e.g., RVIDd, TAPSE) for cross-study comparability.
- Enables assay readiness for high-confidence compound evaluation in rodent models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical cardiac imaging outputs with translational biomarker strategies in PAH.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by enabling longitudinal assessment of RV function.
- Reduces translational risk by providing disease-relevant functional endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This echocardiographic protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum for PAH, bridging early target validation with translational efficacy assessment.
- Discovery Biology: Quantitative RV imaging supports hypothesis testing and biological de-risking of novel targets.
- Screening: Standardized echocardiographic endpoints enable reproducible, scalable compound screening.
- Analytics: Provides objective measurements (e.g., RV dilation, TAPSE) for statistical comparison of treatment groups.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical imaging with clinical cardiac biomarkers.
- Enterprise Reuse: Protocol can be adapted across PAH models and therapeutic modalities for consistent portfolio evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in PAH drug discovery.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of preclinical cardiac assessments.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and improves capital efficiency by enabling early functional readouts.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of PAH candidates targeting RV remodeling.
Implementation Considerations
- Requires specialized echocardiographic expertise for optimal RV imaging in rodents.
- Demands access to high-resolution ultrasound instrumentation and analytical software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and data interpretation.
- Adaptation may be needed for different rodent models or disease severities.
- Technical challenges include achieving consistent RV-focused apical four chamber views.
