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

Resumo

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.

Resumo

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure¹. A reliable noninvasive method is essential to assess real-time cardiac morphological and functional changes in animal models of heart disease. Transthoracic echocardiography represents an important tool for noninvasive assessment of cardiac structure and function². Here we used a high-resolution ultrasound imaging system to monitor myocardial remodeling and heart failure progression over time in a mouse model of TAC. B-mode, M-mode, and Doppler imaging were used to precisely assess cardiac hypertrophy, ventricular dilatation, and functional deterioration in mice following TAC. Color and pulse wave (PW) Doppler imaging was used to noninvasively measure pressure gradient across the aortic constriction created by TAC and to assess transmitral blood flow in mice. Thus transthoracic echocardiographic imaging provides comprehensive noninvasive measurements of cardiac dimensions and function in mouse models of heart disease.

Introdução

Mouse models of heart disease, such as TAC and myocardial infarction (MI), have been proven to be valuable to study disease mechanisms as well as to develop novel therapeutic strategies³. TAC initially induces compensatory hypertrophy, but prolonged pressure overload leads to cardiac dilatation and heart failure⁴. The tightness of the aortic constriction directly determines the degree of cardiac hypertrophy and its transition to heart failure. Noninvasive and reliable measurement of pressure gradient across the aortic constriction is essential for the success of these studies. Doppler imaging has been used to assess pressure gradient produced by TAC⁵, which is a noninvasive alternative for catheter-based pressure measurement.

Echocardiography has been widely used to noninvasively measure cardiac morphology as well as systolic and diastolic function in mice^6-8. Two-dimensional B-mode imaging is used to detect abnormal movements or structural changes of the heart. One-dimensional M-mode imaging is used for quantification of cardiac dimensions and contractility. Color and PW Doppler imaging has recently been used on rodent ultrasound, which has broad applications for echocardiography, including measurement of flow directionality and velocity, as well as systolic and diastolic performance⁹.

Longitudinal real-time monitoring of cardiac function using echocardiography in B-mode, M-mode, color and PW Doppler mode provides comprehensive assessment of cardiac structure and function in mice under physiological and pathological conditions. Here we provide a detailed description of the use of echocardiographic imaging to monitor dynamic cardiac morphological and functional changes in mice following TAC or sham surgery.

Protocolo

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.

Resultados

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 form...

Discussão

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 ...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia equipment	Harvard Apparatus, 84 October Hill Road Holliston, MA	723015
Vevo 2100 Imaging System	VisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, Canada	Vevo 2100
Aquasonic ultrasound gel	Parker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ	03-50
Isoflurane	Piramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle Bethlehem, PA	NDC 66794-017-25
F/air anesthesia gas filter unit	A.M. Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY	80120