Summary
La réserve de flux coronaire (CFR), est définie comme le rapport du flux sanguin coronaire maximal au flux sanguin coronaire au repos. Nous présentons un protocole pour évaluer le CFR chez les rats par ultrason, qui offre la possibilité de prévoir des facteurs de risque cardio-vasculaires en l'absence de la maladie coronarienne obstructive.
Abstract
La maladie coronarienne est la principale cause de décès dans le monde. Après un infarctus aigu du myocarde, l'intervention myocardique précoce et réussie par recanalisation de l'artère coronaire est la stratégie la plus efficace pour réduire la taille du myocarde ischémique. La microvasculature coronaire ne peut pas être visualisée et image in vivo, mais il existe plusieurs techniques invasives et non invasives qui peuvent être utilisées pour évaluer les paramètres qui dépendent directement de la fonction microvasculaire coronaire. La fonction endothéliale après la réperfusion d'ischémie peut être évaluée aussi au niveau de la circulation coronaire par l'intermédiaire de la réserve de flux coronaire (CFR). Dans cette étude, la vitesse maximale des artères coronaires de descente antérieure gauche (LAD) a été mesurée chez les rats in vivo par l'intermédiaire de l'échocardiographie transthoracique de Doppler pendant le repos et le défi de stress (induit par Dobutamine). Un cœur normal peut augmenter son flux sanguin coronaire jusqu'à quatre fois au-dessus des valeurs de repos pendant l'induction de stress. Après la réperfusion d'ischémie, nous avons trouvé un CFR sensiblement diminué, qui peut être employé comme marqueur du dysfonctionnement microvasculaire coronaire. CFR a ouvert une fenêtre sur l'importance du dysfonctionnement microvasculaire et a été montré pour prévoir le risque cardio-vasculaire indépendamment de si la maladie obstructive grave est présente.
Introduction
La réperfusion d'ischémie myocardique (IR) est une condition où l'approvisionnement en sang est limité au coeur suivi de la restauration de la perfusion et de la réoxygénation simultanée1. L'occlusion des artères coronaires peut être provoquée par une embolie ou une rupture de plaque de cholestérol, qui a comme conséquence un déséquilibre grave de l'offre métabolique et de la demande, causant l'hypoxie de tissu. Le sauvetage du myocarde compromis, l'amélioration de la fonction ventriculaire gauche, et l'amélioration de la survie chez les patients atteints d'infarctus aigu du myocarde ont été observés par la thérapie de reperfusion. Cependant, après recanalisation de l'artère coronaire, des anomalies fonctionnelles de petits vaisseaux coronaires peuvent se produire2,3,4,5. Une proportion significative de patients, peut-être jusqu'à 40%, ne regagnent pas la perfusion microvasculaire et myocardique en dépit de la restauration du flux coronaire. La visualisation et l'évaluation de la microvasculature coronaire peuvent être difficiles in vivo, mais il existe un certain nombre de techniques invasives et non invasives qui peuvent être utilisées pour évaluer les paramètres directement en fonction de la fonction microvasculaire coronaire6 ,7. En outre, la fonction endothéliale peut être évaluée au niveau de la circulation coronaire par l'intermédiaire du CFR5.
L'échocardiographie transthoracique de Doppler est un outil non invasif qui nous permet d'étudier la vitesse du débit des artères coronaires et le CFR5. CFR représente le rapport du flux sanguin coronaire maximal au flux sanguin coronaire au repos8. Pendant le défi de stress, un coeur normal augmente le flux sanguin coronaire jusqu'à quatre fois au-dessus de la valeur de repos. Le risque cardiovasculaire augmente lorsque le CFR est diminué9. Ishihara et autres ont montré que le CFR a été sévèrement altéré immédiatement après l'angioplastie coronaire5. En l'absence de sténose d'artère coronaire, CFR diminue pendant le dysfonctionnement microvasculaire coronaire et est présent dans environ la moitié des patients présentant la maladie stable de l'artère coronaire10.
L'objectif global de cette méthode est la visualisation non invasive de la fonction antérieure gauche d'artère coronaire descendante (LAD) chez les rats par l'intermédiaire de l'échocardiographie, qui peut être employée pour calculer CFR. Ceci offre un outil d'évaluation important pour diagnostiquer le dysfonctionnement microvasculaire et évaluer les traitements thérapeutiques potentiels.
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Protocol
Toutes les procédures ont été effectuées conformément aux protocoles approuvés par le Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux de l'Université de Louisville (protocole approuvé par l'IACUC 18223) et le Guide des NIH pour l'entretien et l'utilisation des animaux de laboratoire11.
1. Animaux
- Utilisez une femelle Fisher 344 rats de 4 mois (150-180 g) pour l'étude.
2. Imagerie par ultrasons avant la chirurgie IR
- Anesthésiez le rat à l'isoflurane - chambre d'induction à 5% avec un débit de 1,5 à 2,0 L/min O2 suivi de 1,5 à 2,0% avec un débit de 1,5 à 2,0 L/min O2. Cette anesthésie est maintenue tout au long de l'expérience, pendant les stades de repos et de stress.
- Placez l'animal en position de supine et rasz le thorax. Maintenir la température du corps à 37-38 oC à l'aide de la plate-forme de réchauffement intégrée. Surveillez la fréquence cardiaque à l'aide du logiciel.
REMARQUE : Une anesthésie adéquate est cruciale pour maintenir la fréquence cardiaque à des rythmes physiologiques normaux (entre 295 et 350 battements/min). - Appliquer la pommade vétérinaire ophtalmique pour prévenir la sécheresse des yeux avant l'imagerie.
- Effectuer l'échocardiographie à l'aide d'une sonde linéaire de 13 à 24 MHz (p. ex., MS250) (figure1A).
- Placez l'animal en position de supine sur la plate-forme chauffée. Assurez-vous que l'anesthésie est contrôlée par le cône nasal. Placez ensuite la sonde pour obtenir la vue d'axe court parasternal (PSAX) à l'aide du système ferroviaire (figure 1B).
- Déplacer la sonde dans la direction rostrale de la PSAX, localiser l'artère pulmonaire (Figure 1B).
- Déplacez la sonde légèrement dans la direction caudale de l'artère pulmonaire pour voir le LAD et stocker l'image.
REMARQUE: Le LAD est difficile à trouver sans Color Doppler, donc les images B-Mode de la LAD ne sont pas toujours possibles. - Lorsque les différences individuelles rendent difficile la localisation de l'artère coronaire laJ, suivez la technique mentionnée ci-dessous :
- Déplacez la sonde latérale à l'artère pulmonaire.
- Angle de la plate-forme de sorte que l'animal est incliné, inversé, ou légèrement vers le côté droit de sorte que le ventricule gauche est plus facilement visible avec la sonde.
- Une fois que l'image en mode B est capturée ou stockée en ciné, cliquez sur le Color Doppler sur l'écran tactile (Figure 1C). Visualisez l'artère coronaire (la flèche blanche indique la DLA) dans l'axe court (Figure 1C). La couleur rouge, vue en temps réel, indique la direction du flux (c.-à-d. que le flux sanguin est vers la sonde).
- Après avoir visualisé LAD sur un mode couleur-Doppler, changer le mode à l'onde d'impulsion (PW)-mode. Rechercher la présence d'une ligne jaune-indicateur sur l'artère coronaire (figure 2A).
- Placez la ligne JAUNE PW au milieu de l'artère coronaire. Assurez-vous que l'angle est parallèle à la direction du flux.
REMARQUE : La vitesse du flux dépend fortement de l'angle de la ligne PW, alors assurez-vous de faire correspondre l'angle de la sonde à l'écran avec l'angle de la LAD. Utilisez l'écran tactile pour ajuster l'angle; L'angle PW doit être inférieur à 60 degrés. - Utilisez le magasin de cine pour capturer la vitesse du flux coronarien de LAD au repos au diastole de pointe pendant que les formes d'onde ( figure2B).
- Après l'obtention de la vitesse de débit laDA au repos, mesurez la vitesse maximale d'écoulement de LAD pendant le stress pour calculer le CFR. Pour mesurer la vitesse maximale d'écoulement pendant le stress, infusez de la dobutamine à une dose de 20 g/kg/min par la veine de la queue8 (figure 2C).
REMARQUE : L'infusion de dobutamine ne doit pas dépasser 8 min. Utilisez une pompe à perfusion et fixez le diamètre de la pompe à perfusion à 14,43 pour la seringue BD de 10 ml.- Utilisez un ensemble papillon d'infusion 25 G pour la veine de la queue cannulation. Pour placer l'aiguille d'infusion, placez une petite bande de gaze autour de la base de la queue du rat, puis saisissez avec des hemostats et tordez le tourniquet pour appliquer la pression et faire agrandir la veine.
- Placez l'aiguille directement connectée à la seringue Dobutamine.
REMARQUE : Prenez soin de ne pas introduire accidentellement de la drogue lors de l'élaboration du sang pour assurer un bon placement de l'aiguille dans la veine de la queue. Aussi, assurez-vous d'éviter d'introduire une bulle d'air dans la veine, comme une embolie peut être fatale à l'animal. - Une fois l'aiguille placée, stabilisez-la avec une colle et un morceau de ruban chirurgical, en fixant la ligne d'infusion à la queue.
- Retirez les hemostats et le tourniquet pour récupérer le flux.
- Placer la seringue Dobutamine dans la pompe à perfusion et la placer pour injecter 20 g/kg/min.
- Pendant l'infusion de Dobutamine, surveillez soigneusement le pic de LAD et la fréquence cardiaque. Enregistrez périodiquement les pics LAD PW dans le mode Doppler, surtout chaque fois qu'il augmente en réponse à la dobutamine.
REMARQUE : Le défi de stress induit par la Dobutamine fait travailler le cœur plus fort; cela entraîne souvent le mouvement du cœur et de la LAD. Soyez prêt à déplacer l'animal, la sonde, ou les deux afin de garder le LAD en vue. - Après que les pics de LAD et la fréquence cardiaque aient plafonné pendant le défi, arrêtez l'infusion de Dobutamine, enlevez l'ensemble d'infusion de veine de queue et retirez l'animal de la plate-forme. Permettre à l'animal de récupérer dans sa cage d'origine.
- Sélectionnez l'outil Peak Vel pour obtenir les vitesses diastoliques maximales des images montrées dans la figure 2B et C.
- Calculer l'indice CFR en tant que rapport de la vitesse diastolique de pointe du stress LAD (Dobutamine) à la vitesse diastolique de pointe la LAD au repos (figure 2A).
3. Blessures de réperfusion d'ischémie
- Anesthésier le rat à l'isoflurane - chambre d'induction à 5% avec 1,5 à 2,0 L/min O2 flux suivi de 1,5 à 2,0% avec 1,5 à 2,0 L/min O2 flux.
- Confirmer la profondeur de l'anesthésie par l'absence du réflexe de sevrage de la pédale. Utilisez un onguent vétérinaire ophtalmique sur les yeux pour prévenir la sécheresse. Maintenir la température corporelle appropriée de 37 à 38 oC à l'aide d'un coussin chauffant ou d'un contrôleur de température des animaux.
- Administrer le Meloxicam préchirurgical, 5 mg/kg par voie intramusculaire, 15 min avant la chirurgie, suivi d'un bolus sous-cutané de 2 ml de 0,9 % salin pour prévenir la déshydratation pendant la chirurgie. Des gants et des instruments stériles ont été employés, et des techniques aseptiques ont été employées. À l'aide de la source de lumière à fibre optique, intuber le rat à l'aide d'un cathéter IV de calibre 18 et connectez-vous au ventilateur.
- Ligate LAD en utilisant 8-0 la suture de monofilament par l'ouverture de 15 mm à l'espace intercostal 5 ème. Attachez un noeud uni et laissez-le pendant 30 min. Confirmer visuellement l'ischémie chez tous les rats par la décoloration de la surface du cœur12. Relâchez la ligature après 30 min et vérifiez la réperfusion par la rougeur de la zone précédemment décolorée du muscle cardiaque pendant 1-2 min12.
- Fermez la cage thoracique à l'aide de 4-0 suture absorbable avec un motif de suture interrompue, puis fermez la peau en utilisant 5-0 suture de soie non absorbable avec motif de suture continue.
- Retirer l'animal de l'anesthésie. Laisser l'animal se rétablir dans la cage de la maison. Le Meloxicam de 5 mg/kg a été injecté intramusculaire toutes les 24 heures avant d'euthanasier l'animal (72 heures après la chirurgie).
4. Imagerie par ultrasons après une chirurgie infrarouge
- 72 h après chirurgie ir, mesurer le flux coronaire et CFR à nouveau. Comparez les mesures aux mesures avant IR. Répétez les étapes 2.1 à 2.15 comme décrit ci-dessus.
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Representative Results
Pour cette étude, nous avons utilisé 12 femelles Fisher 344 rats. Nous avons effectué un essai d'effort avec la Dobutamine et mesuré la vitesse coronaire d'artère de LAD avant et 72 heures après la chirurgie d'IR. Avant la chirurgie infrarouge, la vitesse de l'artère coronaire au repos de la LAD a été mesurée à 423 à 59 mm/s, ce qui a été augmenté après l'infusion de dobutamine (1005 à 77 mm/s) (Figure 3A). Après 72 h de réperfusion d'ischémie, la vitesse de l'artère coronaire au repos de LAD était significativement plus élevée comparée à la vitesse au repos d'artère coronaire de LAD avant la chirurgie d'IR (743 - 40mm/s contre 423 - 59 mm/s) (figure 3A). La réponse au stress au test de Dobutamine après la chirurgie infrarouge a été considérablement réduite par rapport aux réponses avant la chirurgie infrarouge (937 - 67ms/s vs 1005 - 77mm/s) (Figure 3A).
Le CFR est calculé comme le rapport de la vitesse de débit de pointe pendant le stress (Dobutamine) à la vitesse de débit au repos (mesurée avant l'infusion de dobutamine)8. Le Taux de cFR était de 2,1 à 0,35 chez les jeunes rats avant la chirurgie infrarouge (figure 3B) mais a considérablement diminué (1,1 à 0,25) après 72 h de la chirurgie IR, même si la vitesse coronarienne au repos était plus élevée chez ces rats comparativement aux données obtenues avant la chirurgie infrarouge ( Figure 3C). En outre, il n'y avait aucun changement significatif dans la fonction systolique du ventricule gauche chez les rats après 72 h de la chirurgie IR (Figure 3C).
Figure 1 : Emplacement de l'artère coronaire. A. Position de sonde sur le rat tout en obtenant la vitesse coronarienne de LAD. B. Représentation anatomique d'axe court de l'artère pulmonaire, de l'aorte, et de l'artère coronaire de LAD. C. Visualisation anatomique de l'artère coronaire de LAD sur l'échocardiographie. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 2 : Imagerie de la vitesse des ondes pulsées de l'artère coronaire laD. A. Représentation du placement du capteur de vitesse des ondes d'impulsion sur l'artère coronaire laD. B. LAD image d'onde d'impulsion d'artère coronaire pendant l'état de repos. C. LAD coronaire image d'onde d'impulsion d'artère pendant l'état de stress (Dobutamine). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 3. Mesure du flux coronaire utilisant l'échocardiographie de Doppler. R. Vitesse des ondes d'impulsion mesurées dans le contrôle pendant le reste (Cont B) et pendant l'infusion de Dobutamine (Cont D) et chez les animaux après 72 h de chirurgie infrarouge pendant le reste (IR B) et pendant le défi de Dobutamine (IR D), p lt; 0,05 Cont B vs. B. Le CFR a été calculé à partir de l'onde d'impulsion chez les animaux expérimentaux (n'9), p 'lt; 0.05 Cont vs. IR (). C. Évaluation fractionnelle de raccourcissement des groupes expérimentaux (n-9). Les données sont présentées comme moyennes et DD, analysées à sens unique ANOVA. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
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Discussion
Les résultats principaux de la présente étude sont que l'IR augmente la vitesse de l'artère coronaire laLaD au repos et altère le CFR, même en l'absence de toute sténose angiographique résiduelle.
Comprendre la physiologie coronaire est une partie essentielle de la prise de décision clinique pour les cardiologues pour traiter la maladie coronarienne. Le CFR est l'un des paramètres fonctionnels importants dans la compréhension de la pathophysiologie de la microcirculation coronaire7,13. Le CFR est une méthode non invasive pour évaluer à la fois la sténose coronarienne et la circulation microvasculaire coronaire et est un indicateur de l'approvisionnement en sang myocardique, explicitement la capacité des coronaires à augmenter le flux sanguin dans des conditions de stress7. Un CFR normal (-2.0) reflète souvent un bon pronostic, tandis que le CFR inférieur à 1,90 fournit des informations diagnostiques incrémentielles pour l'identification de la maladie coronarienne à haut risque14,15,16.
Nos résultats montrent que, même si la fonction systolique a été préservée après la réperfusion d'ischémie (figure 3C), le CFR était significativement plus bas (figure 3B). Ainsi, la recanalisation des artères coronaires sténotiques n'améliore pas la perfusion microvasculaire. La diminution du CFR permet la détection de la vasodilatation microvasculaire altérée après la reperfusion d'ischémie.
Cette étude démontre les évaluations sérielles de CFR pour explorer l'effet de diverses thérapies pharmacologiques utilisant l'échocardiographie transthoracique non invasive de Doppler. Cette méthode d'évaluation fonctionnelle coronaire peut être utilisée dans la recherche sur les petits animaux comme outil de diagnostic clinique faisable et viable. Cela permettra de minimiser l'exigence d'utilisation animale, d'euthanasie ou d'autopsie dans les modèles de petits animaux. Les étapes critiques de ce protocole sont la visualisation de l'artère coronaire et l'obtention des images de vitesse PW de bonne qualité. Une autre étape critique est de maintenir la visualisation LAD pendant l'état de stress. Pendant le défi de Dobutamine, la fréquence cardiaque augmente et le LAD peut se déplacer du champ de vision ; les chercheurs doivent être prêts à déplacer le champ afin de suivre l'artère coronaire. Les limites de la présente étude comprennent la taille relativement petite de l'échantillon, l'absence de corrélation entre le CFR et le diamètre de l'artère coronaire lumen in vivo chez les rats, en raison de la difficulté à obtenir une visualisation précise pour la mesure de la taille de la l'artère coronaire. Cependant, les méthodes décrites ici sont fiables, reproductibles, et offrent l'information perspicace sur les dommages infligés sur la microvasculature cardiaque suivant la reperfusion d'ischémie.
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Disclosures
Les auteurs n'ont rien à révéler
Acknowledgments
Nous tenons à remercier la fondation Helmsley d'avoir fourni de l'équipement d'échographie pour effectuer nos expériences. Ces travaux ont été soutenus par la subvention NIA R01 053585.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10 mL syringe | BD Syringe | 302995 | |
| 250S 13–24 MHz linear probe | FUJIFILM VisualSonics Inc | ||
| Dobutamine hydrochloride | Sigma | D0676-10mg | |
| Isoflurane | RRC | 27376 | |
| Legato 100 Syringe pump | KD Scientific | 788100 | |
| Vevo 3100 | FUJIFILM VisualSonics Inc | ||
| Winged infusion set, 27G x 1/2", | Medline.com | TMOSV27ELZ |
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