Avaliação da morfológicas e funcionais cardíacas Mudanças no Modelo rato de Transverse aórtica constrição por ecocardiográfica de imagem

Summary

O objetivo deste protocolo é avaliar de forma não invasiva alterações cardíacas estruturais e funcionais em um rato modelo da doença de coração criado por constrição aórtica transversal, usando B e M-mode ecocardiografia e cor / impulso de imagem onda Doppler.

Abstract

A constrição aórtica transversa (TAC) em camundongos tem sido usada como um modelo valioso para estudar mecanismos de hipertrofia cardíaca e insuficiência cardíaca¹. Um método não invasivo confiável é essencial para avaliar em tempo real as alterações morfológicas e funcionais cardíacas em modelos animais de cardiopatia. A ecocardiografia transtorácica representa uma importante ferramenta para avaliação não invasiva da estrutura e função^cardíaca2. Aqui, usamos um sistema de imagem de ultrassom de alta resolução para monitorar a remodelação do miocárdio e a progressão da insuficiência cardíaca ao longo do tempo em um modelo de camundongo de TAC. As imagens de modo B, modo M e Doppler foram usadas para avaliar com precisão a hipertrofia cardíaca, dilatação ventricular e deterioração funcional em camundongos após TAC. A imagem Doppler de onda colorida e de pulso (PW) foi usada para medir de forma não invasiva o gradiente de pressão através da constrição aórtica criada pelo TAC e para avaliar o fluxo sanguíneo transmitral em camundongos. Assim, a imagem ecocardiográfica transtorácica fornece medições abrangentes e não invasivas das dimensões e funções cardíacas em modelos de camundongos com doenças cardíacas.

Introduction

Modelos de doenças cardíacas em camundongos, como TAC e infarto do miocárdio (IM), provaram ser valiosos para estudar os mecanismos da doença, bem como para desenvolver novas estratégias terapêuticas³. A TAC inicialmente induz hipertrofia compensatória, mas a sobrecarga pressórica prolongada leva à dilatação cardíaca e insuficiência cardíaca⁴. A rigidez da constrição aórtica determina diretamente o grau de hipertrofia cardíaca e sua transição para insuficiência cardíaca. A medição não invasiva e confiável do gradiente de pressão através da constrição aórtica é essencial para o sucesso desses estudos. A imagem Doppler tem sido usada para avaliar o gradiente de pressão produzido pelo TAC⁵, que é uma alternativa não invasiva para a medição da pressão baseada em cateter.

A ecocardiografia tem sido amplamente utilizada para medir de forma não invasiva a morfologia cardíaca, bem como a função sistólica e diastólica em camundongos^6-8. A imagem bidimensional do modo B é usada para detectar movimentos anormais ou alterações estruturais do coração. A imagem unidimensional do modo M é usada para quantificação das dimensões cardíacas e da contratilidade. A imagem Doppler colorida e PW tem sido recentemente usada na ultrassonografia de roedores, que tem amplas aplicações para ecocardiografia, incluindo medição da direcionalidade e velocidade do fluxo, bem como desempenho sistólico e diastólico⁹.

O monitoramento longitudinal em tempo real da função cardíaca usando ecocardiografia no modo B, modo M, cor e modo PW Doppler fornece uma avaliação abrangente da estrutura e função cardíaca em camundongos sob condições fisiológicas e patológicas. Aqui, fornecemos uma descrição detalhada do uso de imagens ecocardiográficas para monitorar alterações morfológicas e funcionais cardíacas dinâmicas em camundongos após TAC ou cirurgia simulada.

Protocol

O protocolo segue as orientações do Comité de Conservação e Uso Institucional animal da Universidade de Washington.

1. Procedimento Cirúrgico e Preparação para criação de imagens

1. Objecto ratinhos C57BL / 6 a TAC ou cirurgia simulada como previamente descrito ^10.
2. Uma semana após a cirurgia simulada ou TAC, anestesiar o rato na câmara de indução com 2% de isoflurano misturado com 1 L / min _{de O2.} Confirmar anesthetization adequado por falta de resposta aos pés ou beliscar a cauda. Use pomada veterinária nos olhos para evitar a secura e sob anestesia. Remova o cabelo no peito, aplicando creme de depilação. Desinfectar a pele do rato com etanol 70%.
3. Fixe o mouse para uma plataforma de tratamento de animais em decúbito dorsal. Para manter um nível constante de anestesia, utilizar um cone de nariz para proporcionar 0,5-1% de isoflurano misturado com 1 L / min _{de O2.}
4. Aplique gel eletrodo para as patas do mouse e gravá-los para o bloco de eletrodo.
5. Inserir uma sonda retal para monitorar a temperatura do corpo. Manter a temperatura do corpo a 37 ° C através de uma almofada de aquecimento ou lâmpada.
6. Aplicar uma camada de gel de ultra-som pré-aquecido para o peito do rato, essencialmente a área que cobre o coração. Nota: remover o gel de ultra-som e secar o mouse com gaze estéril após o procedimento de imagem.

2. No Arco Aórtico View, Use B-mode e Doppler Imaging para avaliar transversal aórtica constrição

1. Use a configuração do modo B para obter a aorta vista arco, a fim de visualizar a aorta, principais ramos arteriais, eo site constrição.
   1. Incline o lado esquerdo da plataforma para cima, tanto quanto possível para girar o mouse para a posição de decúbito esquerda. Segure o transdutor de ultra-som por stand em posição vertical e coloque-o no peito ao longo da linha paraesternal direita, com o apontador entalhe em direção ao queixo do mouse. Nota: Não comprimir o tórax do rato, quando baixar o transducer; é necessária uma quantidade mínima de pressão.
   2. Incline o transdutor até ao nível da escápula e gire ligeiramente no sentido horário até o arco aórtico vem na vista. Observar o local de constrição da aorta transversal, que está localizado entre a ramificação da artéria inominada (IA) e artéria carótida comum esquerda (LCCA) (Figura 1).
      Nota: Não constrição é detectado em ratos sham-operados.
2. Clique no botão "color Doppler" na estação de trabalho para mudar para o modo Doppler colorido para monitorar direcionalidade e velocidade do fluxo sanguíneo em todo o site constrição. Adquirir e armazenar imagens, clicando no botão "loja de cine".
3. Clique no botão "PW Doppler" para mudar a pulsar modo de onda Doppler, e volume de amostra lugar (a caixa cursor tracejada) imediatamente distal ao local de constrição para procurar o jato estenótica com a maior velocidade, em seguida, clique no botão "PW Doppler" para se obter formas de onda de fl aórticapico de velocidade ow e medir (Figura 2).
4. Calcule gradiente de pressão através do site de constrição usando o modificada de Bernoulli equação: gradiente de pressão = 4 x V _max ^2. incluir apenas ratos com um gradiente de pressão que varia de 40 a 80 mmHg para posterior análise.

3. Na paraesternal eixo longo vista, utilize B-mode e modo-M na avaliação do cardíacas dimensões e contratilidade

1. Com o mouse deitado em decúbito dorsal na plataforma, segurar o transdutor de forma vertical com o entalhe apontando para a cabeça do rato. Diminuir o transdutor sobre o tórax paralela à linha-esternal esquerda e rodar 30 ° no sentido anti- horário.
2. Use imagens em modo B para obter um eixo longo completo "sagital" do coração. Ajustar o ângulo do transdutor e concentrar para visualizar a profundidade do ventrículo esquerdo, a parede do septo interventricular, e uma pequena porção da parede ventricular direita. Save as imagens para medições posteriores da espessura da parede cardíaca e dimensão da câmara. Usando o "pacote cardíaca", selecione parâmetros como IVS ou LVAW, LVID e VEPP, em seguida, clique sobre a imagem para desenhar linhas correspondentes para cada parâmetro para obter as medições.
3. Observar os padrões de movimento da parede cardíaca e verificar a existência de possíveis anormalidades de movimento, incluindo acinesia, hipocinesia, e assincronia.
   Nota: A acinesia e hipocinesia denotam perda completa ou parcial de movimento da parede cardíaca, respectivamente. Assincronia denota irregular movimento da parede, descoordenada cardíaca.
4. Alternar para o modo-M, local cursor do modo M perpendicular às paredes do VE ao nível do músculo papilar, e adquirir imagens para posterior medição das dimensões cardíacas e fração de encurtamento (Figura 3).

4. No eixo paraesternal curtos, utilize B-mode e modo-M na avaliação do Cardiac morfologia e função

1. from a vista eixo longo paraesternal, obter-esternal eixo curto girando o transdutor de 90 ° no sentido horário. Ajuste o transdutor para dar uma vista horizontal em corte transversal "transversal" do coração em modo-B, com ambos os músculos papilares claramente visíveis e localizado para a direita (na posição 2 e 4 horas).
2. Alternar para o modo-M e coloque o eixo do modo M no nível médio do ventrículo esquerdo. Adquirir e armazenar imagens para medições posteriores de espessura cardíaca parede, dimensão câmara, e fração de encurtamento (Figura 4). Usando o "pacote cardíaca", selecione os parâmetros em SAX (eixo curto), incluindo IVS ou LVAW, LVID e VEPP, e clique na imagem para desenhar linhas correspondentes para cada parâmetro para obter as medições.
   Nota: As medições obtidas aqui deve correlacionar estreitamente aos obtidos no paresternal vista eixo de comprimento (Figura 5).

5. Na Vista apical de quatro câmaras, UseDoppler Imaging para avaliar função sistólica e diastólica

1. Obter a vista apical quatro câmaras para visualizar ventrículos esquerda e à direita com os átrios na parte inferior da tela. No modo B, a partir do eixo curto, incline o canto superior esquerdo da plataforma para o ângulo da cabeça do rato para baixo e orientar o transdutor em direção ao ombro direito do mouse. Esta é, essencialmente, para alcançar uma visão "coronal" do coração olhando para cima em direção ao ápice.
2. Visualize a válvula mitral em modo-B, e mudar para o modo Doppler colorido, colocando o volume da amostra (a caixa cursor tracejada) na ponta da válvula mitral.
3. Alternar para o modo PW Doppler para avaliar os padrões de fluxo através da válvula mitral. Alinhar a sonda Doppler cursor paralelo à direcção do fluxo sanguíneo mitral. Usar uma sonda ângulo inferior a 20 ° para determinar a velocidade de pico (Figura 6).
4. Salve as imagens para medições posteriores. Use "pacote cardíaca" e selecione "fluxo MV. "Clique em cada parâmetro e desenhar linhas correspondente para obter as medições de medições disponíveis incluem:. Pico da velocidade E (enchimento precoce com relaxamento ventricular ativo), um pico de velocidade (final de enchimento com contração atrial), relaxamento isovolumétrico mitral e tempos de contração (IVRT e TCIV respectivamente), e o tempo de ejecção (ET).
5. Calcular o índice de performance miocárdica (MPI) pelo MPI = (IVCT + TRIV) / ET.

Tratamento 6. pós-procedimento de animal

1. Proporcionar analgesia e / ou soro fisiológico estéril por via intraperitoneal a animais cirúrgicos quando necessário.
2. Permitir que o animal se recuperar em uma almofada de aquecimento na posição prona. Não deixe um animal sem supervisão até que tenha recuperado a consciência suficiente para manter decúbito esternal. Não devolva um animal que foi submetido ao procedimento para a companhia de outros animais até que esteja totalmente recuperado.

Results

A Figura 1 mostra imagens em modo B da aorta vista arco do coração de rato submetido a sham (Figura 1A) ou cirurgia TAC (Figura 1B). O arco aórtico, artéria inominada, artéria carótida comum esquerda e artéria subclávia esquerda são mostrados. Note-se que a constrição aórtica é claramente visível no TAC, mas não sham coração. Imagens Doppler colorido de vista da aorta são mostrados na Figura 2A. As formas de onda de flux...

Discussion

A ecocardiografia tem sido amplamente utilizada para avaliar a função cardíaca em modelos de roedores de ^2,6 a doença cardíaca. Em comparação com metodologias invasivas ou terminais, tais como pressão-volume ponto de medição ¹¹ e ex vivo trabalhando coração ^12, ecocardiografia fornece uma ferramenta poderosa e não invasiva para avaliar as alterações cardíacas estruturais e funcionais em curso em animais vivos. Para obter dados fiáveis, é importante para manter a temperatura corp...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Equipamento de anestesia	Harvard Apparatus, 84 October Hill Road Holliston, MA	723015
Vevo 2100 Imaging System	VisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontário, Canadá	Vevo 2100
Aquasonic ultrasound gel	Parker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ	03-50
Isoflurano	Piramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle Bethlehem, PA	NDC 66794-017-25
Unidade de filtro de gás de anestesia F / ar	AM Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY	Rolamento 80120