Ecocardiografía por ultrasonido de alta frecuencia para evaluar la función cardíaca del pez cebra

El pez cebra (Danio rerio) es un modelo de vertebrado bien establecido para estudios de procesos de desarrollo y enfermedades humanas¹. Los peces cebra tienen una alta similitud genética con los seres humanos (70%), la traibilidad genética, la alta fecundidad y la transparencia óptica durante el desarrollo embrionario, lo que permite el análisis visual directo de órganos y tejidos, incluido el corazón. A pesar de tener una sola aurícula y un ventrículo, el corazón del pez cebra(Figura 1)es fisiológicamente similar a los corazones de cuatro cámaras de los mamíferos. Es importante destacar que la frecuencia cardíaca del pez cebra, la morfología del electrocardiograma y la forma potencial de acción se asemejan más a las de los humanos más que a las especies de murinos^2. Estas características han hecho del pez cebra un excelente modelo para la investigación cardiovascular y han proporcionado información importante sobre el desarrollo cardíaco^3,4, regeneración⁵, y condiciones patológicas^1,3,4, incluyendo arteriosclerosis, cardiomiopatías, arritmias, enfermedades cardíacas congénitas, y cardiotoxicidad de la cadena de luz amiloide^1,4,6. La evaluación de la función cardíaca ha sido posible durante la etapa embrionaria (1 días después de la fertilización) a través del análisis de vídeo directo utilizando microscopía de vídeo de alta velocidad^7,,8. Sin embargo, el pez cebra pierde su transparencia más allá de la etapa embrionaria, limitando las evaluaciones funcionales de los corazones maduros normales y las condiciones cardíacas de aparición tardía. Para superar esta limitación, la ecocardiografía se ha empleado con éxito como una alternativa de imagen no invasiva, en tiempo real y de alta resolución para evaluar la función cardíaca de pez cebra adulto^{9,10,11,12,13,14,15}.

En el pez cebra, el corazón se encuentra ventralmente en la cavidad torácica inmediatamente posterior a las branquias con la aurícula situada dorsal al ventrículo. La aurícula recoge sangre venosa del venoso sinusal y la transfiere al ventrículo donde se bombea aún más al bulbo arterioso(Figura 1). Aquí, describimos un protocolo fisiológico, submarino, para evaluar la función cardíaca en el pez cebra adulto por ecocardiografía no invasiva utilizando una sonda de ultrasonido de matriz lineal con una frecuencia central de 50 MHz para imágenes en modo B a una resolución de 30 m. Dado que las ondas de ultrasonido pueden viajar fácilmente a través del agua, mantener una proximidad cercana entre el pez y la sonda de exploración bajo el agua proporciona suficiente superficie de contacto para la detección del corazón sin necesidad de gel de ultrasonido y en general es menos estresante para los peces. Aunque varios autores^99,12,,13,aquí presentamos la configuración general y más utilizada que se aplica al ultrasonido de alta frecuencia en animales.

El método permite imágenes de alta resolución del corazón adulto del pez cebra, el rastreo de estructuras cardíacas y la cuantificación de las velocidades máximas de las mediciones del flujo sanguíneo de Doppler. Mostramos una cuantificación in vivo fiable de parámetros sistólicos y diastólicos importantes, como la fracción de eyección (EF), el cambio de área fraccionaria (FAC), las velocidades de entrada y salida de sangre ventricular, la frecuencia cardíaca (HR) y la salida cardíaca (CO). Contribuimos a establecer una gama fiable de parámetros funcionales y dimensionales cardíacos normales de pez cebra adulto sano para permitir una evaluación más precisa de los estados patológicos. En general, proporcionamos un método robusto para evaluar la función cardíaca en el pez cebra, que ha demostrado ser extremadamente útil en el establecimiento y validación de los modelos de enfermedades del corazón del pez cebra^6,16, lesión cardíaca y recuperación^10,13,y regeneración^11,12, y se puede utilizar más para evaluar fármacos potenciales.