Ecocardiografia Fetal murino
15 de fevereiro de 2013
Morte fetal e perinatal é uma característica comum quando se estuda alterações genéticas que afetam o desenvolvimento cardíaco. De alta freqüência ultra-sonografia tem melhorado 2-D resolução e pode fornecer excelentes informações sobre o desenvolvimento cardíaco precoce e é um método ideal para detectar o impacto sobre a estrutura e função cardíaca antes da morte.
O objetivo geral do experimento a seguir é estudar a estrutura e a função cardíacas in utero utilizando ultrassonografia de alta frequência. Isso é alcançado mediante sedação e preparo adequados da matriz. Como segundo passo, identifique os fetos com os cornos uterinos.
Em seguida, obtenha dados nos modos B, M e Doppler pulsado. Para identificar e quantificar anormalidades estruturais ou funcionais, são obtidos resultados que mostram a estrutura e função cardíaca in vivo de camundongos fetos com alterações genéticas. A principal vantagem desta técnica em relação a métodos existentes, como a histopatologia, é que a ecocardiografia fetal fornece uma visão em tempo real da função cardíaca e pode identificar defeitos cardíacos estruturais in vivo.
Prepare o camundongo para a imagemologia anestesiando-o primeiro com 2 a 3% de isofluorano em uma câmara de indução. Coloque o camundongo anestesiado em posição supina sobre uma placa aquecida com eletrodos ECG embutidos para manter a temperatura corporal e fixe as patas com fita adesiva. Retire o camundongo da câmara e use uma máquina de cortar pelos para remover os pelos desde o nível médio do tórax até os membros inferiores.
Use creme depilatório para remover os pelos corporais remanescentes. Em seguida, posicione o focinho em um cone nasal conectado ao sistema de anestesia para manter um nível constante de sedação durante todo o procedimento. Ajuste o nível de anestesia para manter uma frequência cardíaca-alvo de 450 mais ou menos 50 batimentos por minuto.
Em seguida, aplique gel eletrodo nas quatro patas e fixe-as aos eletrodos de ECG com fita adesiva. Depois, lubrifique e insira suavemente uma sonda retal no camundongo para monitorar a temperatura corporal por meio do tapete aquecido. Mantenha a temperatura corporal em 37 graus Celsius, mais ou menos 0,5 grau.
A anestesia controlada e a temperatura corporal constante são essenciais para a estabilidade hemodinâmica da mãe e dos fetos. Inicie a aquisição de imagens utilizando a bexiga da mãe como marco anatômico inicial, ajuste os manipuladores Z e, em seguida, ajuste os manipuladores XY. Os fetos no corno uterino esquerdo são identificados como L um, dois e três.
Enquanto aqueles no corno uterino direito são rotulados como R um, dois e três. Observar a localização do embrião é útil durante a recuperação dos embriões. Após a aquisição de imagens, analise os embriões situados profundamente dentro do abdômen para documentar sua presença, mas exclua-os da análise de dados devido à baixa resolução.
Modifique os planos de varredura alterando a orientação do mouse em relação ao plano de varredura. Obtenha imagens em dois planos ortogonais para cada embrião. Tente obter vistas que aproximem os planos transversal frontal e sagital, embora às vezes as vistas fiquem limitadas a planos oblíquos devido à posição do útero no abdômen.
Utilize imagens no modo B de varredura para identificar estruturas cardíacas básicas, como átrios, septo interventricular, câmaras ventriculares e os tratos de saída do ventrículo esquerdo e direito. Em seguida, obtenha imagens no modo M a partir da vista em eixo curto e utilize-as para medir a espessura da parede ventricular e as dimensões da câmara. Depois, visualize os ventrículos esquerdo e direito.
O sangue embrionário ecogênico cria fluxos visíveis, o que facilita a colocação precisa do volume de amostragem Doppler na orifício mitral. Determine a velocidade de entrada ventricular esquerda a partir das válvulas mitrais nas vistas do eixo longo do VE em quatro câmaras apicais. Meça o tempo de ejeção sistólico utilizando medições do fluxo aórtico.
Calcule a frequência cardíaca a partir das medições de um ciclo de fluxo até o ciclo de fluxo seguinte. Utilize imagens no modo B de varredura para identificar anormalidades congênitas estruturais comuns, como defeitos do septo ventricular. Identifique o fluxo através do septo ventricular utilizando volume de amostra Doppler dentro dos ventrículos.
Avaliações representativas das funções do ventrículo direito são mostradas aqui. Abaixo estão imagens representativas de ecocardiografia 2D da visão do eixo longo do coração no dia embrionário 14,5 e uma visão de quatro câmaras aqui. O traçado em modo M é mostrado com linhas indicando claramente o diâmetro interno dos ventrículos esquerdo e direito na diástole, marcado com a letra minúscula D, e na sístole, marcado com a letra minúscula S. O septo interventricular ou IVS também é visualizado aqui.
Imagens representativas de ecocardiografia 2D do coração no dia embrionário 14,5 em vista apical de quatro câmaras são mostradas. A aurícula esquerda e a cavidade do ventrículo esquerdo estão delineadas em azul. É apresentada aqui uma colocação representativa do volume de amostragem do Doppler de onda pulsada para registro do fluxo mitral; aqui são mostrados os padrões do Doppler do fluxo mitral, a partir dos quais podem ser medidos a velocidade no enchimento diastólico inicial, indicada por E, e a velocidade na contração atrial, indicada por a.
É mostrado aqui o waveform Doppler aórtico representativo. O jato Doppler aórtico pode ser usado para medir o tempo de ejeção. A frequência cardíaca também pode ser calculada a partir da medida de um ciclo de fluxo até o próximo.
Aqui observamos a detecção representativa de um defeito do septo ventricular ou modo VSDB; imagens do coração no 14,5º dia embrionário em vista apical de quatro câmaras são mostradas aqui. As cavidades ventriculares direita e esquerda estão delineadas aqui em azul e vermelho, respectivamente. Observe a presença do septo interventricular mostrado aqui, que corresponde a uma seção transversal deste coração analisado, corado com hematoxilina, eosina e ácido tóico.
Esta é uma imagem no modo B de um coração de dia embrionário 14,5 com um DSV, conforme indicado pela seta branca. Aqui observamos as cavidades ventriculares direita e esquerda delineadas em azul e vermelho, respectivamente. É mostrada efetivamente uma seção transversal deste coração analisado, corada com hematina e eosina.
Aqui está uma imagem no modo B de um coração de dia embrionário 14,5 com um defeito do septo ventricular indicado pela seta, com a colocação sobreposta do volume de amostragem de onda de pulso Doppler para registro do fluxo através do septo interventricular. Abaixo, temos um traçado Doppler representativo da figura anterior, demonstrando o fluxo do ventrículo esquerdo para o direito após o seu desenvolvimento. Esta técnica abriu caminho para pesquisadores na área do desenvolvimento cardíaco explorarem a função cardíaca antes do campo das minas.
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Visão Geral
Este estudo investiga a estrutura e a função cardíacas in utero utilizando ultrassonografia de alta frequência. A técnica permite obter informações em tempo real sobre a função cardíaca e a identificação de defeitos estruturais do coração em camundongos fetais com alterações genéticas.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Desenvolvimento Cardíaco
- Ultrassonografia
- Alterações Genéticas
Antecedentes
- A morte fetal e perinatal está frequentemente associada a alterações genéticas que afetam o desenvolvimento cardíaco.
- A imagem de ultrassom de alta frequência melhora a resolução bidimensional para a avaliação do desenvolvimento cardíaco precoce.
- Este método é ideal para detectar impactos na estrutura e função cardíacas antes da morte.
- A ecocardiografia fetal oferece vantagens em comparação com métodos tradicionais, como a histopatologia.
Objetivo do Estudo
- Estudar a estrutura e função cardíacas in utero.
- Utilizar ultrassonografia de alta frequência para avaliação cardíaca em tempo real.
- Identificar e quantificar anormalidades estruturais ou funcionais em camundongos fetais.
Métodos Utilizados
- Sedação e preparação adequadas da matriz.
- Identificação dos fetos dentro dos cornos uterinos.
- Obtenção de dados em modo B, modo M e Doppler pulsado.
- Análise da estrutura e função cardíaca in vivo.
Resultados Principais
- Obtiveram-se informações em tempo real sobre a função cardíaca.
- Defeitos cardíacos estruturais foram identificados in vivo.
- Os resultados demonstraram a eficácia da ultrassonografia de alta frequência.
- A ecocardiografia fetal mostrou-se superior aos métodos existentes.
Conclusões
- A ultrassonografia de alta frequência é uma ferramenta valiosa para o estudo do desenvolvimento cardíaco.
- A técnica permite a detecção precoce de anormalidades cardíacas.
- Ela fornece um método não invasivo para avaliar a saúde cardíaca fetal.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A ecocardiografia fetal de alta frequência em modelos murinos permite a avaliação em tempo real e não invasiva da estrutura e função cardíacas durante o desenvolvimento embrionário. Essa capacidade é fundamental para equipes de descoberta precoce que investigam os impactos genéticos ou farmacológicos no desenvolvimento cardiovascular, apoiando a confiança preditiva e a redução de riscos mecanicistas em pontos críticos de inflexão. O método aprimora a tomada de decisões no portfólio ao fornecer dados quantitativos e longitudinais sobre fenótipos relevantes para doenças antes da letalidade perinatal.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação de hipóteses genéticas que afetam a morfogênese e a função cardíaca in vivo.
- Apoia a desmistificação biológica ao identificar anormalidades cardíacas estruturais e funcionais antes da letalidade.
- Facilita a validação funcional de alvos por meio da medição direta de desfechos cardíacos no desenvolvimento.
- Oferece confiança preditiva para triagem de modelos genéticos em fluxos de pesquisa cardiovascular.
Desenvolvimento de Ensaios e Triagem
- Estabelece pontos finais de imagem quantitativos e validados para triagem fenotípica subsequente de intervenções genéticas ou farmacológicas.
- Padroniza a medição da espessura da parede ventricular, das dimensões da câmara e das velocidades de fluxo para obter resultados de ensaio reprodutíveis.
- Permite a triagem escalonável e não invasiva de múltiplos embriões dentro de uma única fêmea prenhe, aumentando a produtividade e a robustez dos dados.
- Apóia a avaliação confiável de compostos candidatos ou modificações genéticas que afetam o desenvolvimento cardíaco.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha fenótipos cardíacos de camundongos com modelos de doenças cardíacas congênitas humanas para o desenvolvimento translacional de biomarcadores.
- Proporciona continuidade desde a descoberta inicial até a validação pré-clínica, permitindo monitoramento longitudinal in utero.
- Reduz o risco de falhas em estágios avançados ao identificar déficits funcionais antes do nascimento.
- Apoia a redução de riscos mecanicistas em sistemas relevantes à doença para a descoberta de fármacos cardiovasculares.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
A ecocardiografia fetal murina integra-se à continuidade entre descoberta e pré-clínica ao permitir a avaliação precoce e quantitativa de fenótipos cardíacos em modelos geneticamente modificados.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses e a elucidação de vias para genes ou compostos que afetam o desenvolvimento cardíaco.
- Triagem: Oferece pontos finais de imagem quantitativos e reprodutíveis, adequados para triagem fenotípica de alto conteúdo.
- Análises: Fornece medições em tempo real da frequência cardíaca, espessura da parede e velocidades de fluxo para comparação estatística robusta.
- Pesquisa Translacional: Conecta achados em camundongos às doenças humanas por meio da modelagem de defeitos cardíacos congênitos e resultados funcionais.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma de imagem reutilizável para diversos programas de pesquisa cardiovascular.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na validação de alvos cardiovasculares.
- Valor Operacional: Padroniza e amplia o fenotipagem cardíaca não invasiva em múltiplos embriões e modelos.
- Valor Estratégico: Permite decisões mais precoces de prosseguir/não prosseguir e avanço eficiente do portfólio em termos de capital.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização ajustada ao risco de modelos genéticos e intervenções candidatas.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em imagem por ultrassom de alta frequência e no manejo da anestesia em camundongos.
- Exige acesso a plataformas de imagem especializadas com capacidades em modo B, modo M e Doppler.
- Necessita padronização entre equipes dos planos de imagem e dos protocolos de medição para garantir reprodutibilidade.
- Pode exigir adaptação para diferentes estágios embrionários ou fundos genéticos para assegurar a qualidade dos dados.
- As limitações de resolução podem excluir embriões profundamente situados da análise quantitativa.
