Um protocolo não invasivo para a avaliação da ecocardiografia transtorácica da anatomia cardíaca e função para ratos adultos é apresentado no presente estudo. As válvulas cardíacas, todas as quatro câmaras cardíacas e a aorta ascendente, arco da aorta e aorta descendente são estudadas em detalhes.
O uso de modelos animais experimentais tornou-se crucial na ciência cardiovascular. A maioria dos estudos usando modelos de roedores são focados em imagens bidimensionais para estudar a anatomia cardíaca do ventrículo esquerdo e eco do modo M para avaliar suas dimensões. No entanto, isso poderia limitar um estudo abrangente. Aqui, descrevemos um protocolo que permite uma avaliação do tamanho da câmara cardíaca, função ventricular esquerda (sistólica e diastólica) e função valvular. Uma máquina médica convencional do ultra-som foi usada neste protocolo e as vistas diferentes do eco foram obtidas através das janelas parasternal, apical e suprasternal esquerdas. Na janela parasternal esquerda, o eixo longo e curto foi adquirido para analisar dimensões da câmara esquerda, ventricle direito e dimensões pulmonares da artéria, e função mitral, pulmonar e da válvula aórtica. A janela apical permite a medição de dimensões da câmara cardíaca e a avaliação de parâmetros sistólicos e diastólicos. Ele também permite a avaliação do Doppler com detecção e quantificação de distúrbios da válvula cardíaca (regurgitação ou estenose). Diferentes segmentos e paredes do ventrículo esquerdo são visualizados em todas as vistas. Finalmente, a aorta ascendente, arco da aorta e aorta descendente podem ser imagemdas através da janela suprasternal. Uma combinação de imagens de ultra-som, fluxo doppler e avaliação do tecido Doppler foram obtidos para estudar morfologia cardíaca e função. Isso representa uma contribuição importante para melhorar a avaliação da função cardíaca em ratos adultos com impacto para a pesquisa usando esses modelos animais.
A doença cardiovascular é a principal causa de morte na Europa, responsável por mais de 4 milhões de mortes anuais, apesar dos avanços na terapia, diagnóstico e monitoramento que melhoraram os resultados dos pacientes nos últimos anos. Uma rápida evolução tecnológica tem contribuído para o progresso no atendimento ao paciente cardiovascular. Dentro dessas ferramentas de diagnóstico, atenção especial tem sido dada à imagem biomédica, que permite uma avaliação anatômica e funcional de forma não invasiva1,2,3. Da mesma forma, a medicina se beneficia dos resultados da pesquisa biomédica. Modelos animais experimentais são muito úteis para testar hipóteses derivadas do ambiente clínico e desenvolver terapias inovadoras4,5.
Há um interesse crescente no uso da ecocardiografia como ferramenta de pesquisa em modelos animais experimentais, permitindo a aquisição de múltiplas medições de um único animal em estudos longitudinais. É importante notar que existem algumas vantagens no uso de modelos de urina ou roedores. O curto período de gestação, o baixo custo de reprodução e habitação, o conhecimento do seu genoma e a possibilidade de desenvolver animais transgênicos são as principais vantagens destas espécies, tornando-as atraentes para estudar os mecanismos envolvidos na doença cardiovascular4,5,6,7,8,9. Embora os modelos de ratos e camundongos mostrem vantagens semelhantes, os ratos são a escolha clássica em estudos cardiovasculares devido à sua maior dimensão física e menor frequência cardíaca que fornece melhores imagens nos estudos de ecocardiografia4,5,6,7,8,9,10.
Descrevemos um protocolo de ecocardiografia usando equipamentos de ultrassom médico convencionais para avaliar câmaras cardíacas e válvulas cardíacas (anatomia e função) usando ratos Wistar. Este é um protocolo conciso e completo para imagens e loops de aquisição de curto período de tempo que permitem medições off-line, que podem ser revisadas posteriormente para integrar novas variáveis ou medições ao longo do tempo.
Este protocolo permite um estudo echocardiográfico completo usando equipamentos de ultrassom médico convencionais e uma sonda de alta frequência em ratos adultos. Este é um aspecto importante do protocolo, uma vez que o equipamento de ultra-som dedicado a pequenos animais é caro e o investimento nem sempre é justificável.
Como estudos de imagem longitudinal exigem anestesia repetida, uma combinação de medetomidina-midazolam-fentanil foi proposta neste protocolo, uma vez que é mais adequado para uso em série quando comparado ao isoflurano ou uma mistura de cetamina-xilázina, em ratos Wistar. No entanto, o protocolo ecocardiográfico proposto é compatível com qualquer outro protocolo de anestesia16. Conforme descrito, nosso protocolo de ecocardiografia inclui a avaliação de vários parâmetros que permitem a identificação de alterações cardíacas anatômicas e funcionais.
Concentrando-se na caracterização anatômica, é possível avaliar as dimensões de todas as câmaras cardíacas e suas dilatações, hipertrofia ventrículo esquerda, fibrose valvular ou calcificações. Em relação à função cardíaca, a função sistólica e diastólica ventricular esquerda e a função sistólica ventricular direita podem ser analisadas1,3,4. Além disso, a anatomia e a função da válvula cardíaca são estudadas, utilizando eco 2D para caracterização anatômica (identificação de fibrose, calcificação ou abertura anormal) e usando imagens do Doppler para caracterização funcional e detecção de estenose ou regurgitação. A imagem colorida do doppler permite a deteção do sentido do fluxo e as turbulências e as ondas espectral de Doppler permitem medidas das velocidades e dos gradientes1,3.
A qualidade adequada da imagem foi obtida em quase todos os ratos (menor peso de 200 g), embora devido a diferenças interindividuais na anatomia, visões ecocardiográficas podem não ser obtidas com exatamente a mesma definição entre ratos, o que pode ter impacto nas medições da dimensão da cavidade. Há 5% intra-observador relatou variabilidade nas medições esquerda do modo M ventrículo17. Particularmente, ao usar o Modo M para medições ventriculares esquerdas, as seguintes limitações podem existir: dificuldades em obter um ângulo perpendicular; incluindo apenas segmentos basais (resultando em medições imprecisas na presença de hipertrofia assimétrica ou disfunção sistólica regional); e suposições geométricas (considerando que o ventrículo esquerdo é um elipsóide prolate com uma relação de eixo 2:1 longo/curto e distribuição simétrica de hipertrofia). Além disso, a inclusão de medições em cubos pode afetar a precisão, uma vez que mesmo um pequeno erro nas dimensões pode levar a massa superestimada1,3,10. Mesmo ao usar volumes e a fração de ejeção calculada pelo método de Simpson, há desvantagens: o ápice é frequentemente encurtado; o abandono do endôrdio pode influenciar a medida e é cego para moldar distorções não visualizadas nas vistas apical 4 e 2câmaras 1,3,10.
É importante ressaltar que esse protocolo destaca o uso de medições e avaliações avançadas, como a cepa do ventrículo esquerdo e a taxa de tensão, avaliada pelo rastreamento de salpicos, para obter informações mais completas sobre o comportamento das fibras miocárdias1,3. Para uma avaliação de taxa de tensão e tensão mais precisa, a otimização da qualidade da imagem, maximizações da taxa de quadros e minimização do encurtamento de ápice são necessárias. Midwall estirpe longitudinal global é usado, pois concorda com os dados mais publicados disponíveis e tem sido mostrado em vários estudos clínicos para ser robusto e reproduzível10. A monitorização eletrocardiográfica integrada no equipamento é muito propensa a artefatos, o que é uma restrição. Além disso, é muito importante afirmar que o estado cardíaco funcional ou hemodinâmico do rato pode depender de variáveis como temperatura, pressão arterial e frequência cardíaca4,5,6,7,9,13,14,17.
Uma vez que a resolução está relacionada com a frequência da sonda, espera-se que os desenvolvimentos futuros desenvolvam sondas de maior frequência e, consequentemente, maior definição de resolução e imagem em imagens cardiovasculares não invasivas em pequenos animais, com este tipo de Equipamento. A padronização de métodos e medições é considerada crítica neste campo de pesquisa, atingindo um diagnóstico ecocardiográfico mais preciso de modelos experimentais de ratos e resultando em uma melhor compreensão da biologia molecular do cardiovascular humano Doenças.
The authors have nothing to disclose.
A ARSP e a ATP são apoiadas pelas bolsas SFRH/BD/121684/2016 e SFRH/BPD/123181/2016, respectivamente, da Fundação para a Ciência e Tecnologia.
12S-RS Probe | GE Medical Systems | H44901AB | |
Antisedan (5 mg/ml) | Esteve | P01B9003 | |
EKG monitoring unit | GE Medical Systems | N/A | |
Electrodes | FIAB | F9089/100 | |
Fentanilo (0.05 mg/ml) | B.Braun | BB3644960 | |
Flumazenilo (0.1 mg/ml) | Generis | MUEH5933080 | |
Insuline Syringe 1ml | SOL M | 1612912 | |
Lubrithal gel (10mg) | Dechra | NC519 | |
Medetor (1 mg/ml) | Vibarc | P01B0308 | |
Midazolan (5 mg/ml) | Labesfal | MUEH5506191 | |
Shaver Razor AESCULAP Isis GT608 | Braun | 90200714 | |
Small Animal Heated Pad 120volts | K&H Manufacturing inc. | 655199010608 | |
Ultrasound Gel | Parker Laboratories | REF 01-08 | |
Ultrasound machine | GE Medical Systems | VIVID T8 | |
Underpads | Henry Schein | 900-8132 |