Avaliação ecocardiográfica do coração direito em Ratos
November 27th, 2013
Este artigo fornece um protocolo para a avaliação ecocardiográfica do tamanho do ventrículo direito e hipertensão pulmonar em camundongos. As aplicações incluem a determinação do fenótipo e avaliação de série em modelos de ratos transgênicos e induzida por toxinas de miocardiopatia e doença vascular pulmonar.
O objetivo geral deste procedimento é usar a ecocardiografia para avaliar o tamanho e a função do ventrículo direito, bem como a presença e a gravidade da doença vascular pulmonar em camundongos. Isso é feito posicionando primeiro o mouse e o equipamento de ecocardiografia para obter imagens ideais. Na segunda etapa, o tamanho do ventrículo direito é determinado.
Em seguida, o fluxo sanguíneo através da artéria pulmonar é medido para avaliar a função ventricular direita. Na etapa final, o tamanho da artéria pulmonar e a aceleração pulmonar, o tempo é medido para avaliar a extensão da doença vascular pulmonar. Em última análise, a presença e a gravidade da disfunção ventricular direita e da doença vascular pulmonar são determinadas pela ecocardiografia.
A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como o cateterismo cardíaco direito, é que a ecocardiografia não é invasiva e pode ser realizada em série demonstrando essa técnica por Nikki Pinner, assistente de pesquisa de nosso laboratório. Antes de iniciar o procedimento, examine o transdutor de ultrassom quanto a defeitos. Se uma bolha de ar for observada, remova o parafuso localizado no lado direito do cabeçote do transdutor e adicione água estéril através do orifício com uma agulha de calibre 26.
Em seguida, abra o software e escolha o pacote cardíaco no menu suspenso junto com o transdutor apropriado. Clique em inicializar para inicializar a sonda e, em seguida, selecione o animal operador e a data na tela demográfica. Clique em iniciar para começar O programa agora aplico uma pequena quantidade de pomada lubrificante nos olhos do camundongo após a anestesia para evitar danificar as córneas, use creme depilatório para remover os pelos do peito do animal.
Aplique um hidratante para a pele após a depilação. Em seguida, coloque o mouse em uma posição dorsal ventral em uma mesa aquecida ajustada para 37 graus Celsius e prenda suavemente as quatro patas. Aplique uma quantidade de gel de transdução do tamanho de uma moeda de dez centavos no tórax para obter imagens do animal na visão do eixo longo paraesternal.
Primeiro, bloqueie o transdutor de ultrassom dentro do suporte no sistema de trilhos. Em seguida, gire o instrumento 10 graus no sentido anti-horário para que a sonda de metal do transdutor seja posicionada diretamente sobre o coração. Em seguida, manipule os eixos x e y localizados no sistema ferroviário até que a visualização correta seja obtida.
Em seguida, selecione o modo B para projetar uma imagem ao vivo 2D ou view as seguintes estruturas anatômicas no monitor. O ventrículo direito normal, o septo interventricular normal, o ápice, o ventrículo esquerdo normal e a parede posterior do ventrículo esquerdo. Em seguida, use o mouse para puxar para trás o loop de vídeo na parte inferior da imagem até que o ventrículo esquerdo esteja em sístole e a aorta esteja em seu maior diâmetro.
Clique no botão de varredura para congelar a imagem e obter uma medida diametral da aorta. Salve a medida clicando no botão de armazenamento de quadros. Por fim, crie um loop de vídeo clicando em C store para criar uma imagem do animal na visualização do eixo curto paraesternal.
Reposicione o transdutor nas posições transversais de três e nove horas. Em seguida, incline o suporte do transdutor levemente com a sonda de metal posicionada horizontalmente e diretamente sobre o esterno para obter a melhor visão da aorta e do lúmen do ventrículo esquerdo. Manipule os EAs x e Y no sistema ferroviário até que o ventrículo esquerdo, o lúmen e os músculos papilares mediais anterolaterais e postais possam ser vistos.
Em seguida, manipule ainda mais o cran do eixo Y da visão do músculo papilar até que a válvula semilunar da aorta entre em foco. Obtenha medidas da aorta logo acima da válvula no maior diâmetro e, em seguida, manipule os eixos x e y novamente até que a artéria pulmonar principal se bifurque. Agora congele a imagem e obtenha a medição da artéria pulmonar na sístole.
Em seguida, selecione o modo PW para produzir uma leitura Doppler do fluxo sanguíneo através da aorta. Em seguida, coloque o volume da amostra logo acima do nível da válvula aórtica. Uma vez obtido um envelope doppler triangular com bordas brancas densas e um interior preto, congele a imagem e trace a borda do envelope doppler.
Para calcular as medições da integral velocidade-tempo, gire o botão de ângulo localizado no console do sistema no sentido horário até que a linha amarela segmentada vista na imagem no lado superior direito do monitor esteja em zero grau. Em seguida, coloque o volume da amostra proximal ao nível da válvula pulmonar no centro da via de saída do ventrículo direito e repita as medidas integrais de velocidade e tempo como acabamos de demonstrar. Retome o modo B e reposicione o transdutor para obter a referência.
Visualize uma visão transversal do ventrículo esquerdo ao nível dos músculos papilares. Em seguida, selecione o modo M para produzir um feed de vídeo contínuo e congelar a imagem. Puxe para trás o loop de vídeo, se necessário, até um ponto em que a respiração não esteja ocorrendo e, em seguida, obtenha as seguintes medições usando o ícone de linha diagonal.
Três medidas de ventrículo esquerdo e dimensão diastólica, e três medidas de ventrículo esquerdo e dimensão sistólica. Em seguida, clique no ícone do coração e meça a frequência cardíaca do pico sistólico ao pico sistólico da parede posterior do ventrículo esquerdo. Em seguida, no modo de feixe, clique no botão de armazenamento de pecados para gravar um loop de vídeo da visualização curta do eixo paraesternal.
Por fim, vá para o arquivo e selecione procurar estudo para recapitular as medições. Em seguida, clique em encerrar sessão seguido de confirmar dados da sessão e exporte os dados como um arquivo CSV para análise subsequente. Nesta primeira figura, imagens ecocardiográficas representativas da anatomia mariana são mostradas aqui.
A visão do eixo longo paraesternal de um coração de camundongo com anatomia normal pode ser observada. Enquanto nesta imagem, a anatomia é vista ao longo do eixo curto peresternal. Observe que nesta segunda imagem, o ventrículo direito está aumentado.
Os principais objetivos deste protocolo são quantificar o tamanho e a função do ventrículo direito e entender o grau em que a vasculatura pulmonar está doente. O tamanho do ventrículo direito é melhor avaliado na visão do eixo longo do esterno e é medido como a distância da parede livre ao septo interventricular usando o modo M, como acabamos de demonstrar, esta imagem mostra um ventrículo direito de tamanho normal em um camundongo controle. Enquanto aqui, o aumento grave do ventrículo direito em um camundongo submetido à bandagem da artéria pulmonar pode ser observado em camundongos.
Não é possível medir com precisão as métricas usuais da função do ventrículo direito como em humanos. No entanto, usando o Doppler de onda de pulso para medir a integral velocidade-tempo ao nível da via de saída do ventrículo direito e o diâmetro da artéria pulmonar, é possível estimar o volume sistólico do ventrículo direito. A integral de tempo de velocidade do ventrículo direito pode ser interrogada para estimar a pressão da artéria pulmonar medindo o tempo de aceleração da artéria pulmonar em humanos, o tempo de aceleração da artéria pulmonar é usado para dicotomizar a pressão da artéria pulmonar como alta ou baixa e pode ser usado para estimar a pressão da artéria pulmonar quando um jato regurgitante tricúspide não está presente.
Uma vez dominada, essa técnica pode ser executada em 15 minutos.
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Visão Geral
Este artigo fornece um protocolo para a avaliação ecocardiográfica do tamanho do ventrículo direito e da hipertensão pulmonar em camundongos. Este método permite a determinação do fenótipo e a avaliação serial em vários modelos de camundongos de cardiomiopatia e doença vascular pulmonar.
Principais Componentes do Estudo
Área da Ciência
- Pesquisa cardiovascular
- Modelos de camundongos de doença
- Ecocardiografia
Fundo
- O tamanho e a função do ventrículo direito são críticos na avaliação da doença vascular pulmonar.
- A ecocardiografia é uma técnica de imagem não invasiva usada em pequenos animais.
- Entender a disfunção do ventrículo direito é essencial para estudar a cardiomiopatia.
- Modelos de camundongos fornecem insights valiosos sobre doenças cardiovasculares humanas.
Propósito do Estudo
- Avaliar o tamanho e a função do ventrículo direito em camundongos.
- Avaliar a presença e a gravidade da doença vascular pulmonar.
- Facilitar a determinação do fenótipo em modelos transgênicos e induzidos por toxinas.
Métodos Utilizados
- Posicionamento do camundongo e equipamento de ecocardiografia para otimização da imagem.
- Determinação do tamanho do ventrículo direito.
- Medição do fluxo sanguíneo através da artéria pulmonar.
- Avaliação do tamanho da artéria pulmonar e tempo de aceleração.
Principais Resultados
- O protocolo permite uma avaliação precisa da disfunção do ventrículo direito.
- Fornece insights sobre a gravidade da doença vascular pulmonar.
- Os resultados podem ser usados para a determinação do fenótipo em vários modelos.
- Avaliações seriais podem acompanhar a progressão da doença ao longo do tempo.
Conclusões
- A ecocardiografia é uma ferramenta eficaz para avaliar o tamanho e a função do ventrículo direito em camundongos.
- Este método melhora a compreensão da doença vascular pulmonar.
- O protocolo pode ser aplicado em vários contextos de pesquisa envolvendo cardiomiopatia.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
Accurate assessment of right ventricular function and pulmonary vascular disease in murine models is critical for de-risking cardiovascular target validation and therapeutic screening. This echocardiography protocol provides a non-invasive, serializable method to quantify phenotypic severity in PAH models, enabling data-driven go/no-go decisions in early discovery. Its translational alignment with clinical echocardiography supports predictive confidence in target engagement and mechanism-based biomarker development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying right ventricular enlargement and dysfunction as phenotypic readouts of pulmonary vascular pathology.
- Operational Value: Provides reproducible, quantitative metrics (RV size, stroke output, pulmonary artery acceleration time) for objective comparison across genetic or toxicant-induced models.
- Predictive Value: Supports target confidence by linking molecular perturbations (e.g., BMPRII mutation) to functional hemodynamic outcomes relevant to human PAH pathophysiology.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes a standardized imaging workflow for serial monitoring of therapeutic candidates in disease-modifying screens.
- Quantitative Output: Generates continuous hemodynamic parameters (stroke volume, cardiac output, estimated pulmonary pressure) suitable for dose-response analysis.
- Scalability: Short acquisition time (~15 minutes) and minimal operator training enable integration into medium-throughput preclinical evaluation pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Directly models the primary clinical manifestation of PAH—right ventricular dysfunction—enabling mechanistic de-risking of vasodilatory or anti-proliferative compounds.
- Translational Continuity: Uses identical imaging modality (echocardiography) as clinical PAH assessment, strengthening biomarker and target validation bridges to human studies.
- Risk-Adjusted Advancement: Longitudinal tracking of RV/pulmonary metrics supports informed decisions on compound efficacy and safety profiling prior to GLP studies.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization, providing functional phenotypic anchoring for molecular findings in cardiovascular disease models.
- Discovery Biology: Facilitates pathway clarification by linking genotype (e.g., BMPRII dysfunction) to measurable right ventricular and pulmonary vascular phenotypes.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible hemodynamic readouts that enable reliable compound screening in vivo.
- Analytics: Outputs stroke volume, cardiac output, and pulmonary acceleration time—quantitative parameters for intergroup statistical comparison and EC50/IC50 determination.
- Translational Research: Aligns with clinical echocardiography endpoints, supporting biomarker qualification and mechanism-of-action validation.
- Enterprise Reuse: Reusable across multiple PAH models (genetic, toxin-induced, banding) and adaptable to other right heart–pulmonary vascular disease contexts.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by providing direct, non-invasive visualization of right heart structure and pulmonary vascular function.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility across laboratories and timepoints, minimizing variability in phenotypic assessment.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of ineffective compounds, reducing late-stage failure risk due to lack of target engagement in vivo.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization by delivering objective, longitudinal data on disease modification and target validation confidence.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine echocardiography and cardiac anatomy.
- Depends on high-frequency ultrasound systems with Doppler and M-mode capabilities.
- Necessitates consistent animal preparation (anesthesia, temperature control, positioning) for reliable imaging.
- Must account for respiratory and heart rate variability during acquisition.
- Limited to estimating pulmonary artery pressure when tricuspid regurgitation is absent; supplemental methods may be needed for definitive pressure quantification.
