Ocena zmian morfologicznych i czynnościowych serca w mysim modelu poprzecznego zwężenia aorty za pomocą obrazowania echokardiograficznego

Ogólnym celem niniejszej procedury jest ocena struktury i funkcji serca z wykorzystaniem obrazowania echokardiograficznego w modelu mysim choroby serca wywołanej przez poprzeczną konstrikcję aorty, czyli TAC. Metoda ta może pomóc w uzyskaniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie badań sercowo-naczyniowych dotyczące obrazowania chorób serca w modelach zwierzęcych. Główną zaletą tej techniki jest możliwość niezawodnego i nieinwazyjnego monitorowania postępu choroby serca w czasie.

Zazwyczaj wprowadzenie tej metody stanowi spore wyzwanie, ponieważ obrazowanie echokardiograficzne i pozyskiwanie pomiarów są trudne bez rzeczywistej demonstracji. Przed rozpoczęciem obrazowania należy nałożyć żel do elektrod na łapy myszy z modelowaną stenozą aorty (transverse aortic constriction), a następnie przymocować łapy taśmą do podkładki elektrodowej. Następnie należy wprowadzić sondę rektalną w celu monitorowania temperatury ciała podczas procedury.

Gdy zwierzę jest przygotowane, ustaw obrazownik w trybie B i odchyl lewą stronę platformy tak wysoko, jak to możliwe, aby obrócić mysz do pozycji lewej bocznej. Trzymając przetwornik ultradźwiękowy za uchwyt w pozycji pionowej, przyłóż głowicę do klatki piersiowej zwierzęcia wzdłuż prawej linii przymostkowej, kierując wcięcie w stronę podbródka. Następnie odchyl przetwornik w górę w stronę łopatki i obróć głowicę lekko w prawo, aż w polu widzenia pojawi się łuk aorty.

Obserwuj miejsce poprzecznego zwężenia aorty znajdujące się pomiędzy odgałęzieniem tętnicy bezimiennej a lewą tętnicą szyjną wspólną. Po zidentyfikowaniu miejsca zwężenia, kliknij przycisk kolorowego dopplera na stacji roboczej, aby przełączyć się w tryb kolorowego dopplera. Następnie zarejestruj obrazy kierunkowości i prędkości przepływu krwi w miejscu zwężenia.

Kliknij cine store, aby zapisać obrazy. Następnie kliknij przycisk pulse wave doppler, aby przełączyć urządzenie w tryb dopplerowskiego badania impulsowego. Umieść przerywaną ramkę objętości próbkowania kursora bezpośrednio za miejscem zwężenia, aby zlokalizować prąd stenozy o najwyższej prędkości, a następnie ponownie kliknij przycisk pulse wave doppler, aby uzyskać kształty fal przepływu w aorcie; zmierz prędkość szczytową i wykorzystaj zmodyfikowane równanie Bernoulliego do obliczenia gradientu ciśnienia w miejscu zwężenia.

Aby ocenić wymiary i kurczliwość serca, umieść mysz po zabiegu TAC na platformie w pozycji grzbietnej i ustaw przetwornik pionowo, tak aby wcięcie było skierowane w stronę głowy myszy. Opuść przetwornik na klatkę piersiową równolegle do lewej linii przyśrodkowej obok mostka i obróć głowicę o 30 stopni przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Ustaw obrazownik w trybie B.

Dostosuj kąt ustawienia przetwornika i skup głębokość obrazowania, aby zwizualizować lewą komorę, ścianę przegrody międzykomorowej oraz niewielką część ściany prawej komory. Kliknij cine store, aby zapisać obrazy do późniejszego pomiaru grubości ścian serca i wymiarów jam. Korzystając z pakietu kardiologicznego w odpowiednim oprogramowaniu do obrazowania, wybierz interesujące parametry i narysuj odpowiadające im linie dla każdego parametru na wybranym obrazie echokardiograficznym, aby uzyskać pomiary grubości ścian serca i wymiarów jam.

Następnie należy zaobserwować wzorce ruchomości ściany serca, aby sprawdzić, czy występują jakiekolwiek nieprawidłowości w ruchomości. Następnie należy przełączyć urządzenie w tryb M i umieścić kursor trybu M prostopadle do ścian lewej komory na wysokości mięśni brodawkowatych. Następnie należy kliknąć funkcję cine store, aby zapisać obrazy do późniejszego pomiaru wymiarów serca oraz frakcyjnego skrócenia.

Z widoku osi długiej w przekroju przymostkowym obróć przetwornik o 90 stopni zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aby uzyskać widok osi krótkiej w przekroju przymostkowym. Dostrój przetwornik tak, aby uzyskać poziomy przekrój poprzeczny serca w trybie B, w którym mięśnie brodawkowate są widoczne na godzinie drugiej i czwartej. Następnie przełącz na tryb M i ustaw oś trybu M w środkowej części lewej komory.

Kliknij cine store, aby zapisać obrazy. Następnie, korzystając z pakietu kardiologicznego (cardiac package), wybierz odpowiednie parametry osi krótkiej i klikaj na obrazie, aby narysować linie odpowiadające każdemu parametrowi w celu uzyskania pomiarów. Aby zwizualizować zarówno lewą i prawą komorę, jak i przedsionki w widoku osi krótkiej w trybie B, przechyl lewy górny róg platformy, aby skierować głowę myszy w dół i skierować przetwornik w stronę prawego barku.

Uzyskany zostanie widok czołowy serca. Należy zwizualizować zastawkę mitralną. Następnie należy przełączyć urządzenie w tryb kolorowego Dopplera i umieścić próbkę objętości ograniczoną przerywaną ramką kursora na koniuszku zastawki mitralnej.

Aby ocenić wzorce przepływu przez zastawkę mitralną, przełącz urządzenie w tryb dopplerowskiego badania falowego i ustaw kursor sondy dopplerowskiej równolegle do kierunku przepływu krwi przez zastawkę mitralną, zachowując kąt mniejszy niż 20 stopni, aby wyznaczyć prędkość szczytową. Po zapisaniu obrazów wybierz pakiet kardiologiczny, a następnie opcję przepływu przez zastawkę mitralną. Wybierz interesujące parametry i narysuj odpowiednie linie, aby uzyskać właściwe pomiary.

Następnie oblicz indeks wydajności mięśnia sercowego. Jak pokazano na tych reprezentatywnych obrazach w trybie B, w sercach po zabiegu Sham i TAC można zaobserwować łuk aorty, tętnicę bezimienną, lewą tętnicę szyjną wspólną oraz lewą tętnicę podobojczykową. Jednak zwężenie aorty jest widoczne tylko w sercach z grupy TAC.

Obrazowanie dopplerowskie w trybie kolorowym i pulsacyjnym przepływu aortalnego w obrębie miejsca zwężenia wykazuje, że udane TAC prowadzi do znaczącego wzrostu prędkości przepływu poniżej miejsca zwężenia. Ponadto zapisy w trybie M z kilku cykli serca w grupie Sham oraz TAC wykazują znacząco zwiększoną grubość ściany i dylatację jam serca w sercach poddanych TAC w porównaniu do kontrolnych serc po zabiegu Sham. W przekroju krótkiej osi w widoku przymostkowym w sercach TAC dodatkowo widoczne są zwiększona grubość ściany, dylatacja komór, zmniejszona kurczliwość oraz zwiększona masa lewej komory.

Ponadto w stanach patologicznych z rozkurczową lub skurczową dysfunkcją serca, jak u myszy poddanych TAC, w widoku czterojamowym koniuszkowym typowo obserwuje się również zmniejszony stosunek prędkości fal E do A oraz zwiększoną wartość indeksu wydolności mięśnia sercowego. Po opanowaniu techniki, przy jej prawidłowym wykonaniu, procedura ta może zająć mniej niż trzydzieści minut. Podczas przeprowadzania tej procedury należy pamiętać o przestrzeganiu instytucjonalnych wytycznych dotyczących badań na zwierzętach.

Po wykonaniu tej procedury można zastosować inne metody, takie jak analiza systematyczna, aby dokładniej ocenić zależność ciśnienie-objętość. Opracowanie tej techniki otwiera przed badaczami z zakresu kardiologii możliwość studiowania przerostu mięśnia sercowego i niewydolności serca w modelach zwierzęcych. Po obejrzeniu tego filmu powinniśmy posiadać gruntowną wiedzę na temat sposobu oceny zmian strukturalnych i funkcjonalnych serca w modelach zwierzęcych z wykorzystaniem obrazowania endokardiograficznego.

Należy pamiętać, że praca z izofluranem może być niebezpieczna i że podczas wykonywania tej procedury należy zawsze stosować odpowiednie zabezpieczenia techniczne oraz środki ochrony indywidualnej.