Name: comprehensive echocardiographic assessment of right ventricle function in a rat model of pulmonary arterial hypertension
Uploaded: 2023-01-20T13:45:00
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Este trabajo fue apoyado por NHLBI K01 HL155241 y AHA CDA849387 otorgado al autor P.C.R.

Todos los experimentos en este protocolo se realizaron siguiendo las pautas de cuidado animal de la Universidad de Illinois en Chicago, Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de Chicago. Las ratas macho Sprague Dawley (SD) pesaban entre 0,200 y 0,240 kg en el momento de la inyección de MCT; Sin embargo, el protocolo descrito en este artículo se puede utilizar con un rango de peso corporal más amplio. Los animales fueron obtenidos de una fuente comercial (ver Tabla de Materiales).
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	<li>Galie, N., McLaughlin, V. V., Rubin, L. J., Simonneau, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+the+6th+World+Symposium+on+Pulmonary+Hypertension.">An overview of the 6th World Symposium on Pulmonary Hypertension.</a> European Respiratory Journal. 53 (1), 1802148 (2019).</li><li>Tyagi, S., Batra, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+therapeutic+approaches+of+pulmonary+arterial+hypertension.">Novel therapeutic approaches of pulmonary arterial hypertension.</a> International Journal of Angiology. 28 (2), 112-117 (2019).</li><li>Hoeper, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+therapy+of+pulmonary+arterial+hypertension:+Updated+recommendations+from+the+Cologne+Consensus+Conference+2018.">Targeted therapy of pulmonary arterial hypertension: Updated recommendations from the Cologne Consensus Conference 2018.</a> International Journal of Cardiology. 272, 37-45 (2018).</li><li>Sommer, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+future+treatments+of+pulmonary+arterial+hypertension.">Current and future treatments of pulmonary arterial hypertension.</a> British Journal of Pharmacology. 178 (1), 6-30 (2021).</li><li>Farber, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Five-year+outcomes+of+patients+enrolled+in+the+REVEAL+registry.">Five-year outcomes of patients enrolled in the REVEAL registry.</a> Chest. 148 (4), 1043-1054 (2015).</li><li>Zolty, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+experimental+therapies+for+treatment+of+pulmonary+arterial+hypertension.">Novel experimental therapies for treatment of pulmonary arterial hypertension.</a> Journal of Experimental Pharmacology. 13, 817-857 (2021).</li><li>Jasmin, J. 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G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+the+echocardiographic+assessment+of+the+right+heart+in+adults:+a+report+from+the+American+Society+of+Echocardiography+endorsed+by+the+European+Association+of+Echocardiography,+a+registered+branch+of+the+European+Society+of+Cardiology,+and+the+Canadian+Society+of+Echocardiography.">Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (7), 685-713 (2010).</li><li>Jones, N., Burns, A. T., Prior, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Echocardiographic+assessment+of+the+right+ventricle-state+of+the+art.">Echocardiographic assessment of the right ventricle-state of the art.</a> Heart Lung and Circulation. 28 (9), 1339-1350 (2019).</li><li>Spyropoulos, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Echocardiographic+markers+of+pulmonary+hemodynamics+and+right+ventricular+hypertrophy+in+rat+models+of+pulmonary+hypertension.">Echocardiographic markers of pulmonary hemodynamics and right ventricular hypertrophy in rat models of pulmonary hypertension.</a> Pulmonary Circulation. 10 (2), 2045894020910976 (2020).</li><li>Armstrong, W. F., Ryan, T., Feigenbaum, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Feigenbaum's echocardiography. 7th edn. , (2010).</li><li>Kimura, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+right+ventricle+by+speckle+tracking+and+conventional+echocardiography+in+rats+with+right+ventricular+heart+failure.">Evaluation of right ventricle by speckle tracking and conventional echocardiography in rats with right ventricular heart failure.</a> International Heart Journal. 56 (3), 349-353 (2015).</li><li>Cheng, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+right+ventricular+structure+and+function+in+mouse+model+of+pulmonary+artery+constriction+by+transthoracic+echocardiography.">Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography.</a> Journal of Visualized Experiments. 84, e51041 (2014).</li><li>Mazurek, J. A., Vaidya, A., Mathai, S. C., Roberts, J. D., Forfia, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Follow-up+tricuspid+annular+plane+systolic+excursion+predicts+survival+in+pulmonary+arterial+hypertension.">Follow-up tricuspid annular plane systolic excursion predicts survival in pulmonary arterial hypertension.</a> Pulmonary Circulation. 7 (2), 361-371 (2017).</li><li>Grapsa, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Echocardiographic+and+hemodynamic+predictors+of+survival+in+precapillary+pulmonary+hypertension:+seven-year+follow-up.">Echocardiographic and hemodynamic predictors of survival in precapillary pulmonary hypertension: seven-year follow-up.</a> Circulation: Cardiovascular Imaging. 8 (6), 002107 (2015).</li><li>Bernardo, I., Wong, J., Wlodek, M. E., Vlahos, R., Soeding, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+right+heart+function+in+a+rat+model+using+modified+echocardiographic+views.">Evaluation of right heart function in a rat model using modified echocardiographic views.</a> PLoS One. 12 (10), 0187345 (2017).</li></ol>

La evaluación ecocardiográfica del VD es una valiosa herramienta de descubrimiento para el cribado de la eficacia de nuevos tratamientos en modelos animales de HAP. La caracterización en profundidad de la estructura y función del VD es necesaria como dianas novedosas en el tratamiento de la remodelación del RV de abordajede HAP 4,14. Este estudio describe un protocolo detallado que permite la caracterización exitosa de la estructura y función del VD.
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La HAP es una enfermedad progresiva definida como una presión arterial pulmonar media en reposo superior a 20 mmHg1. Los cambios patológicos en la HAP incluyen remodelación de la arteria pulmonar (AF), vasoconstricción, inflamación y activación y proliferación de fibroblastos. Estos cambios patológicos conducen a aumento de la resistencia vascular pulmonar y, consecuentemente, remodelación ventricular derecha, hipertrofia e insuficiencia2. La HAP es una enfermedad compleja que implica la diafonía entre varias vías de señalización. Los medicamentos actualmente aprobados para tratar la HAP se dirigen principalmente a las vías vasodilatadoras, incluida la vía del óxido nítrico-guanosina monofosfato cíclico, la vía de la prostaciclina y la vía de la endotelina. Las terapias dirigidas a estas vías se han utilizado tanto como monoterapias como en terapias combinadas 3,4. A pesar de los avances en el tratamiento de la HAP en la última década, los hallazgos del registro REVEAL con sede en los Estados Unidos muestran una tasa de supervivencia pobre a 5 años para los pacientes recién diagnosticados5. Más recientemente, las modalidades terapéuticas emergentes se han centrado en agentes modificadores de la enfermedad que pueden afectar la fisiopatología multifactorial de la remodelación vascular que ocurre en la HAP con la esperanza de interrumpir la enfermedad6.
Los modelos animales de HAP son herramientas invaluables para evaluar la eficacia de nuevos tratamientos farmacológicos. El modelo de rata HAP inducida por MCT es un modelo animal ampliamente utilizado caracterizado por la remodelación de los vasos arteriales pulmonares, lo que a su vez conduce a un aumento de la resistencia vascular pulmonar y a la hipertrofia y disfunción del ventrículo derecho 7,8. Para evaluar la eficacia de los nuevos tratamientos, los investigadores normalmente se centran en la evaluación terminal de la presión del VD sin considerar la evaluación longitudinal de la presión del PA, la morfología del VD y la función del VD. El uso de técnicas de imagen no invasivas y no terminales es crucial para un examen exhaustivo de la progresión de la enfermedad en modelos animales. La ecocardiografía transtorácica sigue siendo el enfoque estándar para evaluar la morfología y la función del corazón en modelos animales debido a su bajo costo y facilidad de uso en comparación con otras modalidades de imagen, como la resonancia magnética. Sin embargo, la evaluación ecocardiográfica del VD puede ser difícil debido al posicionamiento del VD debajo de la sombra del esternón, su trabeculación bien desarrollada y su forma anatómica, todo lo cual dificulta la delineación del borde endocárdico 9,10,11.
Este artículo tiene como objetivo describir un protocolo integral para evaluar las dimensiones, áreas y volúmenes del VD, y la función sistólica y diastólica en HAP inducida por MCT y naif en ratas Sprague Dawley (SD). Además, este protocolo detalla un método para evaluar las dimensiones ecocardiográficas en la aurícula derecha normal y dilatada.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% sodium cloride injection USP</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>2B1324</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Braided cotton rolls</td>
			<td>4MD Medical Solutions</td>
			<td>RIHD201205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilating agent</td>
			<td>Wallgreens</td>
			<td>Nair Hair Remover&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode gel</td>
			<td>Parker Laboratories&#160;</td>
			<td>15-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High frequency ultrasound image system and imaging station</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td>
			<td>Vevo 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>MedVet</td>
			<td>RXISO-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male sprague Dawley rats</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td>CD 001</td>
			<td>CD IGS Rats (Crl:CD(SD))</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monocrotaline (MCT)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C2401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rectal temperature probe &#160;</td>
			<td>Physitemp&#160;</td>
			<td>RET-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sealed induction chambers</td>
			<td>Scivena Scientific</td>
			<td>RES644&#160;</td>
			<td>3 L size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid-state array ultrasound transducer</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td>
			<td>Vevo MicroScan transducer MS250S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel digital calipers</td>
			<td>VWR Digital Calipers</td>
			<td>62379-531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel&#160;</td>
			<td>Parker Laboratories&#160;</td>
			<td>11-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vevo Lab software</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Verison 5.5.1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

comprehensive echocardiographic assessment of right ventricle function in a rat model of pulmonary arterial hypertension

La hipertensión arterial pulmonar (HAP) es una enfermedad progresiva causada por vasoconstricción y remodelación de las arterias pequeñas de los pulmones. Esta remodelación conduce a un aumento de la resistencia vascular pulmonar, empeoramiento de la función ventricular derecha y muerte prematura. Las terapias actualmente aprobadas para la HAP se dirigen principalmente a las vías vasodilatadoras pulmonares; sin embargo, las modalidades terapéuticas emergentes recientes se centran en otras vías novedosas involucradas en la patogénesis de la enfermedad, incluida la remodelación del ventrículo derecho (VD). Las técnicas de imagen que permiten la evaluación longitudinal de nuevas terapias son muy útiles para determinar la eficacia de nuevos fármacos en estudios preclínicos. La ecocardiografía transtorácica no invasiva sigue siendo el enfoque estándar para evaluar la función cardíaca y se usa ampliamente en modelos de roedores. Sin embargo, la evaluación ecocardiográfica del VD puede ser difícil debido a su posición y estructura anatómicas. Además, faltan guías estandarizadas para la ecocardiografía en modelos preclínicos de roedores, lo que dificulta la realización de una evaluación uniforme de la función del VD en estudios en diferentes laboratorios. En estudios preclínicos, el modelo de lesión por monocrotalina (MCT) en ratas se utiliza ampliamente para evaluar la eficacia del fármaco para tratar la HAP. Este protocolo describe la evaluación ecocardiográfica del VD en ratas con HAP ingenuas e inducidas por MCT.

En este estudio, se utilizaron ratas tratadas con MCT como modelo de HAP. El análisis ecocardiográfico se realizó el día de estudio 23 después de la administración de MCT, y todas las mediciones y cálculos representaron promedios de tres ciclos consecutivos. Los parámetros ecocardiográficos obtenidos de ratas control (vehículo: agua desionizada) y tratadas con MCT (60 mg/kg) se muestran en la Tabla 1.
En la Figura 1A se muestran imágene...

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Comprehensive Echocardiographic Assessment of Right Ventricle Function in a Rat Model of Pulmonary Arterial Hypertension

El presente protocolo describe la caracterización ecocardiográfica de la morfología y función del ventrículo derecho en un modelo de rata de hipertensión arterial pulmonar.

Evaluación ecocardiográfica integral de la función del ventrículo derecho en un modelo de rata de hipertensión arterial pulmonar

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive disease caused by vasoconstriction and remodeling of the small arteries in the lungs. This ...

La evaluación ecocardiográfica en profundidad de la estructura y función del ventrículo derecho es una herramienta valiosa para detectar la efectividad de nuevas dianas terapéuticas en modelos animales de hipertensión pulmonar. La principal ventaja de este protocolo es que proporciona una descripción detallada de todas las vistas ecocardiográficas y mediciones necesarias para evaluar las aurículas derechas y la morfología del ventrículo derecho, así como para caracterizar las funciones sistólica y diastólica del ventrículo derecho. Esta técnica describe la caracterización ecocardiográfica de un modelo de rata de hipertensión pulmonar inducida por monocrotalina.Es importante que el ecocardiógrafo pase suficiente tiempo practicando y llegando a ser competente en las imágenes del ventrículo derecho, incluso si tenía experiencia previa con el ventrículo izquierdo. Comience retirando las ratas de la cámara de inducción después de que pierdan el conocimiento y transfiéralas a la plataforma animal de la estación de imágenes en una posición de decúbito dorsal. Administrar isoflurano usando un cono nasal conectado a un vaporizador.Aplique gel de electrodo a cada pata y asegure las patas en las placas de plomo del electrocardiograma de la plataforma animal. Retire el pelaje afeitándose el pecho y usando un agente depilatorio. Asegure una sonda de temperatura rectal en su lugar.Coloque rollos de algodón en el lado derecho e izquierdo del animal y asegúrelos con cinta adhesiva para mantener la posición cuando la plataforma esté inclinada. Para adquirir imágenes, incline la plataforma hacia la derecha de 10 a 15 grados y llévela caudalmente hacia abajo aproximadamente cinco grados. Mueva el transductor para que apunte a la línea paraesternal derecha de la rata y baje el transductor.Gire el transductor en sentido contrario a las agujas del reloj para asegurarse de que la aorta y la válvula mitral estén visibles. Coloque la línea de volumen de muestra en modo M en la región donde el ventrículo derecho es más ancho y ajuste la puerta para abarcar el ventrículo derecho e izquierdo. Levante el transductor y vuelva a colocarlo de tal manera que esté ligeramente inclinado hacia la línea paraesternal derecha de la rata.Mueva la plataforma a una posición ligeramente inclinada hacia la derecha. Baje el transductor hasta que esté en contacto con el gel. Mueva la plataforma caudalmente hacia la derecha o hacia la izquierda hasta que la vía de salida del ventrículo derecho esté a la vista y la válvula pulmonar esté enfocada y sea claramente visible.A continuación, pulse Sign Store para grabar la imagen en modo B de la válvula de la arteria pulmonar. Manteniendo la misma ubicación de imagen en modo B, presione Color para ayudar a identificar el flujo a través de la válvula pulmonar. Ajuste la velocidad para que el punto de velocidad más alto sea visible.Presione PW u Onda Pulsada para cuantificar el espectro de flujo sanguíneo. Alinee el ángulo PW paralelo a la dirección del flujo a través de la válvula pulmonar. Pulse actualizar para ver las velocidades pulmonares.Incline la plataforma hacia la esquina izquierda y hacia abajo cranealmente lo más lejos posible. Gire el transductor en sentido contrario a las agujas del reloj de 30 a 45 grados y mueva el transductor para apuntar hacia el hombro derecho o la oreja del animal. Baje el transductor hasta que esté en contacto con el gel.Asegúrese de una vista típica de cuatro cámaras donde el ventrículo izquierdo y las aurículas izquierdas son visibles, pero la sombra del esternón está sobre la pared libre del ventrículo derecho. Mueva el transductor para ajustar la vista de cuatro cámaras aplicable adquiriendo una vista enfocada del ventrículo derecho. Mueva la plataforma ligeramente caudalmente si es necesario hasta obtener el plano máximo.Asegúrese de que el ventrículo derecho no esté acortado y que el tracto de salida del ventrículo izquierdo no esté abierto. Coloque el cursor en modo M a través del anillo tricúspide en la pared libre del ventrículo derecho para visualizar TAPSE y presione Actualizar y Firmar tienda para registrar los datos de TAPSE. Presione el modo B y luego presione Color para ayudar a la identificación del flujo a través del televisor. Presione PW para cuantificar el espectro de flujo sanguíneo.Vuelva al modo B, presione el tejido y coloque la compuerta de volumen de la muestra Doppler tisular en el anillo tricúspide en la pared libre de RV. Pulse Actualizar para ver la imagen Doppler tisular. Mediante vistas PLAX, se realizó una evaluación inicial de la posición del corazón y la morfología ventricular izquierda.La evaluación del ventrículo derecho utilizando una vista PLAX modificada mostró que las ratas monocrotalinas o tratadas con MCT tenían un ventrículo derecho agrandado y un ventrículo izquierdo desplazado en comparación con las ratas control. Se observó un aumento significativo en RVIDd, RVID y RVFWT en las ratas tratadas con MCT, lo que indica dilatación del ventrículo derecho y engrosamiento de la pared libre del ventrículo derecho. La vista PLAX modificada también se utilizó para visualizar la arteria pulmonar y medir el diámetro de la válvula pulmonar.La medición de las velocidades de flujo de la arteria pulmonar utilizando imágenes doppler mostró que en ratas control, el flujo pulmonar exhibió una forma de V simétrica con una velocidad máxima en sístole media. Mientras que una rata tratada con MCT, la velocidad máxima fue más lenta y ocurrió antes en la sístole y mostró una muesca en la sístole tardía. Se utilizó la vista apical de cuatro cámaras centrada en el ventrículo derecho para medir el área ventricular y sistólica derecha y el área auricular derecha.Las ratas tratadas con MCT exhibieron dilatación auricular derecha debido al aumento de la presión arterial pulmonar. Además, la presión ventricular derecha aumentó, lo que resultó en la pérdida de la curvatura normal del ventrículo izquierdo en comparación con los controles. El tabique intraventricular también apareció aplanado.La vista apical de cuatro cámaras centrada en el ventrículo brillante también se utilizó para medir TAPSE a partir del interrogatorio en modo M del anillo tricúspide. TAPSE se redujo significativamente en ratas tratadas con MCT, lo que sugiere una función comprometida. La parte más desafiante de este protocolo es obtener una vista óptima de cuatro cámaras apicales centrada en el ventrículo derecho.Sugerimos que el ecocardiógrafo se asegure de que todo el ventrículo derecho esté a la vista durante la sístole y la diástole. Las imágenes se obtienen con una vista apical de cuatro cámaras centrada en el ventrículo derecho que se puede utilizar posteriormente para un análisis de tensión, una herramienta poderosa que se puede utilizar para evaluar la disfunción sistólica del ventrículo derecho en las etapas iniciales.

Research

JoVE Journal

Biology

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Investigación

Biología

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