Nello studio attuale viene presentato un protocollo non invasivo per la valutazione dell’ecocardiografia transtoracica dell’anatomia cardiaca e della funzione per i ratti adulti. Le valvole cardiache, tutte e quattro le camere cardiache e l’aorta ascendente, l’arco aortico e l’aorta discendente sono studiati in dettaglio.
L’uso di modelli animali sperimentali è diventato cruciale nella scienza cardiovascolare. La maggior parte degli studi che utilizzano modelli di roditori si concentrano sull’imaging bidimensionale per studiare l’anatomia cardiaca del ventricolo sinistro e l’eco della modalità M per valutarne le dimensioni. Tuttavia, ciò potrebbe limitare uno studio completo. Qui, descriviamo un protocollo che permette una valutazione delle dimensioni della camera cardiaca, funzione ventricolare sinistra (sistolica e diastolica) e funzione valvulare. In questo protocollo è stata utilizzata una macchina a ultrasuoni medicali convenzionale e diverse viste eco sono state ottenute attraverso finestre parasternali, apicali e soprasternali a sinistra. Nella finestra parasternasinistra, l’asse lungo e corto sono stati acquisiti per analizzare le dimensioni della camera sinistra, le dimensioni del ventricolo destro e dell’arteria polmonare e la funzione valvolare mitrale, polmonare e aortica. La finestra apicale consente la misurazione delle dimensioni della camera cardiaca e la valutazione dei parametri sistolici e diastolici. Permette anche la valutazione di Doppler con rilevamento e quantificazione dei disturbi valvolari cardiaci (rigurgito o stenosi). Diversi segmenti e muri del ventricolo sinistro sono visualizzati in tutte le viste. Infine, l’aorta ascendente, l’arco aortico e l’aorta discendente possono essere immagini attraverso la finestra suprasternale. Una combinazione di imaging a ultrasuoni, flusso Doppler e valutazione Doppler tessuto sono stati ottenuti per studiare la morfologia cardiaca e la funzione. Questo rappresenta un importante contributo per migliorare la valutazione della funzione cardiaca nei ratti adulti con impatto per la ricerca utilizzando questi modelli animali.
Le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte in Europa, responsabile di oltre 4 milioni di decessi annuali, nonostante i progressi nella terapia, nella diagnosi e nel monitoraggio che hanno migliorato gli esiti dei pazienti negli ultimi anni. Una rapida evoluzione tecnologica ha contribuito al progresso nella cura dei pazienti cardiovascolari. All’interno di questi strumenti diagnostici, particolare attenzione è stata prestata all’imaging biomedico, che consente una valutazione anatomica e funzionale in modo non invasivo1,2,3. Allo stesso modo, la medicina beneficia dei risultati della ricerca biomedica. I modelli animali sperimentali sono molto utili per testare ipotesi derivate dall’ambiente clinico e per sviluppare terapie innovative4,5.
C’è un crescente interesse per l’uso dell’ecocardiografia come strumento di ricerca in modelli animali sperimentali, consentendo l’acquisizione di più misurazioni da un singolo animale negli studi longitudinali. È importante notare che ci sono alcuni vantaggi nell’utilizzo di modelli murine o roditori. Il breve periodo di gestazione, il basso costo dell’allevamento e dell’alloggio, la conoscenza del loro genoma e la possibilità di sviluppare animali transgenici sono i principali vantaggi di queste specie, che li rende attraenti per studiare i meccanismi coinvolti nella malattia cardiovascolare4,5,6,7,8,9. Anche se i modelli di ratto e topi mostrano vantaggi simili, i ratti sono la scelta classica negli studi cardiovascolari a causa della loro dimensione fisica più grande e della frequenza cardiaca più bassa che fornisce immagini migliori negli studi di ecocardiografia4,5,6,7,8,9,10.
Descriviamo un protocollo echocardiografia utilizzando apparecchiature a ultrasuoni mediche convenzionali per valutare le camere cardiache e le valvole cardiache (anatomia e funzione) utilizzando ratti Wistar. Si tratta di un protocollo conciso e completo per immagini e loop di acquisizione a breve termine che consentono misurazioni offline, che possono essere successivamente riviste per integrare nuove variabili o misurazioni nel tempo.
Questo protocollo consente uno studio ecocardiografico completo utilizzando apparecchiature a ultrasuoni mediche convenzionali e una sonda ad alta frequenza nei ratti adulti. Questo è un aspetto importante del protocollo, dal momento che le apparecchiature a ultrasuoni dedicate ai piccoli animali sono costose e l’investimento non è sempre giustificabile.
Poiché gli studi di imaging longitudinale richiedono anestesia ripetuta, una combinazione di medetomidine-midazolam-fentanyl è stata proposta in questo protocollo poiché è più adatta per uso seriale rispetto all’isoflurane o una miscela di ketamina-xylazina, nei ratti Wistar. Tuttavia, il protocollo ecocardiografico proposto è compatibile con qualsiasi altro protocollo di anestesia16. Come descritto, il nostro protocollo di ecocardiografia include la valutazione di diversi parametri che consentono l’identificazione di cambiamenti cardiaci anatomici e funzionali.
Concentrandosi sulla caratterizzazione anatomica, è possibile valutare le dimensioni di tutte le camere cardiache e le loro dilatazioni, ipertrofia ventricola sinistra, fibrosi valvulare o calcificazioni. Per quanto riguarda la funzione cardiaca, la funzione sistolica e diastolica ventricolica sinistra e la funzione sistolica ventricolare destra possono essere analizzate1,3,4. Inoltre, vengono studiate l’anatomia e la funzione della valvola cardiaca, utilizzando l’eco 2D per la caratterizzazione anatomica (identificando la fibrosi, la calcificazione o l’apertura anomala) e utilizzando l’imaging Doppler per la caratterizzazione funzionale e la rilevazione di stenosi o rigurgiti. L’imaging Doppler di colore consente di rilevare la direzione del flusso e le turbolenze e le onde doppler spettrali consentono misurazioni di velocità e gradienti1,3.
Un’adeguata qualità dell’immagine è stata ottenuta in quasi tutti i ratti (peso più piccolo di 200 g), anche se a causa delle differenze interindividuali nell’anatomia, le viste ecocardiografiche potrebbero non essere ottenute con la stessa identica definizione tra i ratti, che può avere un impatto nelle misurazioni delle dimensioni della cavità. C’è 5% intra-osservatore riferito variabilità sulle misurazioni del ventricolo M ventricolo sinistro17. In particolare, quando si utilizza la modalità M per le misurazioni ventricolari a sinistra, possono esistere le seguenti limitazioni: difficoltà nell’ottenere un angolo perpendicolare; compresi solo i segmenti basali (con seguenti misurazioni imprecise in presenza di ipertrofia asimmetrica o disfunzione sistolica regionale); e ipotesi geometriche (considerando che il ventricolo sinistro è un ellissoide prolato con un rapporto dell’asse lungo/corto 2:1 e distribuzione simmetrica dell’ipertrofia). Inoltre, l’inclusione di misurazioni cubiche può influire sulla precisione, poiché anche un piccolo errore nelle dimensioni può portare a una massa sopravvalutata1,3,10. Anche quando si utilizzano volumi e la frazione di espulsione calcolata con il metodo di Simpson, ci sono svantaggi: l’apice è spesso accorciato; l’abbandono endocardio può sminare la misurazione ed è cieco alle distorsioni non visualizzate nelle viste apicali 4 e 2 camere1,3,10.
È importante sottolineare che questo protocollo mette in evidenza l’uso di misurazioni e valutazioni avanzate, come il ceppo ventricolo sinistro e il tasso di deformazione, valutato dal tracciamento della macchia, per ottenere informazioni più complete sul comportamento delle fibre miocardiche1,3. Per una valutazione più accurata della deformazione e della deformazione, sono necessarie l’ottimizzazione della qualità dell’immagine, la massimizzazione della frequenza fotogrammi e la minimizzazione dello scorcio dell’apice. Ceppo longitudinale globale Midwall viene utilizzato come concorda con più dati disponibili pubblicati ed è stato dimostrato in diversi studi clinici per essere robusto e riproducibile10. La monitorizzazione elettrocardiografica integrata nell’apparecchiatura è molto incline agli artefatti, che è un vincolo. Inoltre, è molto importante affermare che lo stato cardiaco funzionale o emodinamico del ratto può dipendere da variabili come la temperatura, la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca4,5,6,7,8,9,13,14,17.
Poiché la risoluzione è correlata alla frequenza delle sonde, ci si aspetta che gli sviluppi futuri sviluppi noliche sviluppino sonde ad alta frequenza e di conseguenza una maggiore risoluzione e definizione dell’immagine nell’imaging cardiovascolare non invasivo nei piccoli animali, con questo tipo di attrezzatura. La standardizzazione dei metodi e delle misurazioni è considerata critica in questo campo di ricerca, raggiungendo una diagnosi ecocardiografica più precisa dei modelli sperimentali di ratto e ottenendo una migliore comprensione della biologia molecolare delle malattie cardiovascolari umane Malattie.
The authors have nothing to disclose.
ARSP e ATP sono supportati dalle borse di studio SFRH/BD/121684/2016 e SFRH/BPD/123181/2016, rispettivamente, da Fundao para a Cioncia 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 |