Imágenes por ultrasonido se ha convertido en una modalidad común para determinar las dimensiones luminales de aneurismas de aorta torácicas y abdominales en ratones. Este protocolo describe el procedimiento para adquirir imágenes de ultrasonido bidimensional confiable y reproducible de la aorta ascendente y abdominal en ratones.
Instrumentos de ultrasonido de alta resolución contemporánea tienen suficiente resolución para facilitar la medición de aortas de ratón. Estos instrumentos han sido ampliamente utilizados para medir las dimensiones aórticas en modelos de ratón de aneurismas de la aorta. Aneurismas de la aorta se definen como dilataciones permanentes de la aorta, que ocurren con mayor frecuencia en las regiones abdominales y ascendentes. Mediciones secuenciales de dimensiones aórticas por ultrasonido son el enfoque principal para evaluar el desarrollo y progresión de los aneurismas aórticos en vivo. Aunque muchos estudios divulgados utilizan ultrasonido para medir diámetros aórticos como un criterio de valoración principal la proyección de imagen, hay factores de confusión, como la posición de la sonda y ciclo cardiaco, que puede afectar la exactitud de la adquisición de datos, análisis e interpretación. El propósito de este protocolo es proporcionar a una guía práctica sobre el uso del ultrasonido para medir el diámetro aórtico de manera confiable y reproducible. Este protocolo presenta la preparación de los ratones y los instrumentos, la adquisición de imágenes de ultrasonido apropiados y análisis de datos.
Aneurismas de la aorta son comunes enfermedades vasculares caracterizadas por una permanente dilatación luminal de la aorta torácica o abdominal1,2,3,4. No hay tratamientos farmacológicos se han establecido para evitar la dilatación y ruptura de los aneurismas aórticos, que hace hincapié en la necesidad de penetraciones en los mecanismos patogénicos. Para aclarar los mecanismos de los aneurismas aórticos, modelos de ratón producidos por manipulación genética o química han sido ampliamente utilizado4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. la cuantificación exacta del diámetro aórtico en ratones es la base de la investigación de aneurysm aórtico.
El desarrollo de la alta frecuencia del ultrasonido ha aumentado la resolución espacial y temporal de las imágenes para detectar pequeñas diferencias en dimensiones aórtica13,14,15. Esto ha permitido la medición secuencial de los diámetros aórticos en ratones, y por lo tanto, se ha convertido en el método preferido para la medición de los diámetros aórticos en estudios murinos de los aneurismas aórticos. Aunque proyección de imagen de ultrasonido es una técnica sencilla, conocimiento de la fisiología y anatomía aórtica es necesaria para adquirir imágenes apropiados para mediciones precisas, análisis de datos e interpretación. La aorta es un órgano cilíndrico pulsante con curvaturas variables en la región torácica proximal16. Esto contribuye a la posibilidad de una incorrecta determinación de dimensiones aórticas en las comúnmente adquiridas imágenes de dos dimensiones (2D). La exactitud de las mediciones de la aorta puede verse comprometida por la tortuosidad aórtica aneurismática estado17. Para obtener medidas fiables y reproducibles de dilataciones de aorta, este protocolo proporciona a una guía práctica para el uso de un sistema de ecografía de alta resolución para medir diámetros aórticos torácicos y abdominales proximal en ratones.
Este protocolo proporciona a una guía técnica para la adquisición de la imagen de la aorta torácica y abdominal en ratones, usando un sistema del ultrasonido de alta frecuencia. Proyección de imagen de ultrasonido aórtico tiene factores de confusión potenciales, tales como ciclo cardíaca y posición de sonda, que puede comprometer la exactitud de las mediciones aórticas, particularmente en la aorta torácica proximal. Este protocolo describe instrucciones detalladas y estrategias para el análisis de la adquisición, medición y los datos de la imagen, con el fin de medir con precisión dimensiones aórticas.
Para la proyección de imagen la aorta torácica proximal, hay varios enfoques para la colocación de la sonda. La vista de eje largo paraesternal derecha que se muestra en la figura 2A se utilizó para ultrasonido proyección de imagen en este protocolo. Esta visión facilita la adquisición de imágenes de alta calidad desde el seno aórtico que la porción del arco aórtico. No es óptimo para la aorta descendente debido a la interferencia de las ondas ultrasónicas. Este protocolo es aplicable a la mayoría de los modelos del ratón de los aneurismas aórticos torácicos porque exhiben la dilatación luminal predominante en la raíz aórtica en la aorta ascendente. Esto incluye infusión de II de angiotensina crónica que provoca la formación de aneurismas en la aorta ascendente de ratones18,19,20,21,22,23. Modelos de síndrome de Marfan de ratón (fibrilina 1C1041G / + y fibrilina 1mgR/mgR ratones) Mostrar la raíz aórtica y ascendente dilatación aórtica23,24,25. Modelos de ratón de síndrome de Loeys-Dietz (eliminación postnatal del receptor de TGF-β 1 o 2 en las células musculares lisas) también desarrollan aneurisma de la raíz aórtica y ascendente aorta18,26,27,28 . Por lo tanto, la derecha paraesternal de eje largo es apropiado para la proyección de imagen aórtica en estos modelos de ratón de aneurismas de la aorta torácicos. Por otra parte, la vista de eje corto paraesternal derecha tiene el potencial para capturar imágenes aórticas diagonalmente porque los aneurismas son complicados a menudo por tortuosidad aórtica, que puede causar una sobreestimación de diámetros. A diferencia de la aorta torácica, la vista de eje corto fue utilizada para la proyección de imagen de la aorta abdominal en el presente Protocolo. Puesto que la tortuosidad y la curvatura de la aorta son modestas en la aorta abdominal en comparación con la aorta torácica, la adquisición de imágenes en la vista de eje corto mejora la subestimación del diámetro aórtico. Es importante señalar prueba diferentes posiciones ofrecen diferentes ángulos de visión, y el diámetro aórtico puede ser diferente en cada ángulo de visión. Por lo tanto, las mediciones del diámetro aórtico confiable se mejoran mediante la aplicación de la misma posición de la sonda para todas las imágenes dentro de un estudio. Curiosamente, el ultrasonido tridimensional (3D) imágenes del corazón y la aorta han sido divulgado recientemente29,30,31,32. Además, sistemas de ultrasonido actuales pueden obtener imágenes en 3D con el tiempo como dimensiones imágenes33. Así, estas tecnologías de proyección de imagen 3D tienen el potencial para demostrar la estructura aórtica más precisamente, que puede resolver el problema de la colocación de la sonda.
Imágenes de ultrasonido se pueden capturar en modo brillo 2D (B-mode) o modo de movimiento unidimensional (modo M). Aunque algunos artículos han utilizado modo M para la medida del diámetro aórtico, modo B es preferible15,34,35,36. Modo M tiene la capacidad de imagen en dos dimensiones para aumentar la resolución temporal y espacial. Sin embargo, este modo se basa en la suposición de que la aorta es un cilindro concéntrico se desliza perpendicularmente las ondas ultrasónicas. Esta asunción puede no ser verdad en un estado por y la curvatura de la aorta ascendente esto hace difícil, incluso en Estados nonaneurysmal. Además, la aorta no permanece en una posición fija durante todo el ciclo cardiaco37. Por lo tanto, el modo M puede causar errores de medición, incluyendo sobre y subestimaciones.
También es importante tener en cuenta que el ciclo cardíaco afecta el diámetro luminal en la aorta. Como era de esperar, el diámetro de la aorta en sístole es mayor que en diástole (figura 4A-H), que se asocia con la elasticidad de la pared aórtica y la tensión. Tensión y elasticidad de la pared aórtica se pueden calcular de la diferencia de diámetros aórticos entre sístole y diástole. Elasticidad y la tensión están disminuidas en aortas aneurismáticos comparados con aortas normales31,34,35,38,39,40. Rigidez aórtica no puede medirse directamente por ultrasonido. Medir la velocidad de la onda de pulso (PWV) puede evaluar su rigidez como un proxy, que se divulga para ser aumentado en aortas aneurismático31,35,41,42. PWV es calculado por el tiempo de tránsito entre dos sitios arteriales, mediante imágenes de Doppler de la onda de pulso y su distancia correspondiente. Para comparar diámetros aórticos, a diferencia de la examinación clínica, no hay estandarización rigurosa en términos de fase cardiaca para la medición aórtica en ratones. Por lo tanto, no está todavía claro qué fase cardiaca es apropiado para las mediciones de la aorta. Sin embargo, para asegurar las comparaciones fiables y reproducibles, diámetros aórticos se deben medir en una fase definida del ciclo cardiaco.
Este protocolo proporciona instrucciones detalladas para aórtica la proyección de imagen y análisis de datos con el fin de medir con precisión dimensiones aórticas. La medición aórtica, usando este protocolo, fue consistente con el actual ex vivo diámetro aórtico (figura 5A). También confirmamos la consistencia inter- y reproducibilidad intraobservador (figura 5B, C). Todos los pasos de este protocolo, especialmente la posición de la sonda y ciclo cardiaco, son necesarios para las medidas exactas. Sin embargo, incluso cuando se utiliza los procedimientos apropiados, artefactos durante la proyección de imagen de ultrasonido son inevitables. La ubicación de las costillas y pulmón, así como respiración y latido cardiaco, puede afectar la calidad de la imagen de la aorta torácica. Gas intestinal también pueden causar artefactos en la proyección de imagen abdominal. Por lo tanto, sugerimos definir los criterios de exclusión al seguir este protocolo en caso de pobres imágenes aórticas.
Con el advenimiento de los sistemas de ecografía de alta resolución, la estructura aórtica de ratones puede ser examinada en detalle exquisito, tanto en serie como convencionalmente, lo mucho que contribuyen a la comprensión de los aneurismas aórticos. Proyección de imagen de ultrasonido, con el protocolo como se describe anteriormente, es un enfoque no invasivo fiable y reproducible para cuantificar los aneurismas aórticos en ratones.
The authors have nothing to disclose.
Trabajo de investigación de los autores fue apoyado por el National Heart, Lung, e Instituto de la sangre de los institutos nacionales de salud bajo premio números R01HL133723 y R01HL139748 y la SFRN de Asociación Americana de corazón en enfermedad Vascular (18SFRN33960001). H.S. es apoyado por una beca postdoctoral de la AHA (18POST33990468). J.C. es apoyado por NCATS UL1TR001998. El contenido de este manuscrito es responsabilidad exclusiva de los autores y no representan necesariamente las opiniones oficiales de los institutos nacionales de salud.
Name of Reagent | |||
Isothesia (Isoflurane) | Henry Schin | NDC11695-6776-2 | Anesthetic Agent |
Omnicon F/Air Anesthesia Gas Filter Canister | A.M. Bickford Inc. | 80120 | Scavenging System for Anesthesia |
Puralube Vet Ointment | Dechra | NDC17033-211-38 | Lubricating Eye Drops |
Aquasonic | Parker Laboratories | 01-08 | Ultrasound Gel |
Nair | Nair | Depilliating Cream | |
Transeptic Transducer Cleaning Solution | Parker Laboratories | 341-09-25 | Cleaning spray for probes |
Name of Equipment | |||
Vevo 2100 | VisualSonics | Vevo 2100 | Ultrasound Machine |
Vevo LAB 3.0.0 | VisualSonics | Vevo LAB 3.0.0 | Ultrasound Analysis Software |
MS-550D | VisualSonics | MS-550D | Ultrasound Probe |
EX3 Vaporizer | Patterson Veterinary | EX 3 | Analogue Anestheic Vaporizer |
Heating Pad | Sunbeam | E12107 | Heating Pad |