Ecocardiografia de ultrassom de alta frequência para avaliar a função cardíaca de zebrafish

O zebrafish (Danio rerio) é um modelo de vertebrados bem estabelecido para estudos de processos de desenvolvimento e doenças humanas¹. Os zebrafish têm alta similaridade genética aos seres humanos (70%), trabilidade genética, alta fecundidade e transparência óptica durante o desenvolvimento embrionário, o que permite a análise visual direta de órgãos e tecidos, incluindo o coração. Apesar de ter apenas um átrio e um ventrículo, o coração de zebrafish (Figura 1) é fisiologicamente semelhante aos corações de quatro câmaras dos mamíferos. É importante ressaltar que a freqüência cardíaca do zebrafish, a morfologia eletrocardiograma e a forma potencial de ação se assemelham às dos seres humanos mais do que as espécies de murina². Essas características tornaram o zebrafish um excelente modelo para a pesquisa cardiovascular e forneceram grandes insights sobre o desenvolvimento cardíaco^3,4, regeneração⁵, e condições patológicas^1,3,4, incluindo arteriosclerose, cardiomiopatias, arritmias, doenças cardíacas congênitas e cardiotoxicidade da cadeia de luz amilóide^1,4,6. A avaliação da função cardíaca tem sido possível durante o estágio embrionário (1 dias após a fertilização) por meio da análise direta de vídeo utilizando microscopia de vídeo de alta velocidade^7,8. No entanto, os zebrafish perdem sua transparência além do estágio embrionário, limitando avaliações funcionais de corações maduros normais e condições cardíacas de início tardio. Para superar essa limitação, a ecocardiografia tem sido empregada com sucesso como uma alternativa de imagem não invasiva de alta resolução, em tempo real e não invasiva para avaliar a função cardíaca do zebrafish adulto^{9,,10,,11,,12,,13,14,15}.

Em zebrafish, o coração está localizado ventralmente na cavidade torácica imediatamente posterior às brânquias com o átrio localizado dorsal ao ventrículo. O átrio coleta sangue venoso do venoso sinusal e transfere-o para o ventrículo onde é ainda mais bombeado para o bulbo arterioso(Figura 1). Aqui, descrevemos um protocolo fisiológico, subaquático, para avaliar a função cardíaca em zebrafish adultos por ecocardiografia não invasiva usando uma sonda de ultrassom de matriz linear com uma freqüência central de 50 MHz para imagem de modo B em uma resolução de 30 μm. Uma vez que as ondas de ultrassom podem facilmente viajar através da água, manter a proximidade entre o peixe e a sonda de varredura debaixo d’água fornece superfície de contato suficiente para detecção cardíaca sem necessidade de gel de ultrassom e é no geral menos estressante para o peixe. Embora sistemas alternativos de ecocardiografia de zebrafish tenham sido relatados por vários autores^9,12,13, aqui apresentamos a configuração geral e mais comumente utilizada que se aplica ao ultrassom de alta frequência em animais.

O método permite imagens de alta resolução do coração de zebrafish adulto, rastreamento de estruturas cardíacas e quantificação de velocidades de pico das medidas de fluxo sanguíneo Doppler. Mostramos quantificação in vivo confiável de parâmetros sistólicos e diastólicos importantes, como fração de ejeção (EF), mudança de área fracionada (FAC), fluxo de sangue ventricular e velocidades de saída, freqüência cardíaca (HR) e saída cardíaca (CO). Contribuímos para estabelecer uma gama confiável de parâmetros funcionais e dimensionais cardíacos adultos saudáveis e saudáveis para permitir uma avaliação mais precisa dos estados patológicos. No geral, fornecemos um método robusto para avaliar a função cardíaca em zebrafish, que tem se mostrado extremamente útil no estabelecimento e validação de doenças cardíacas zebrafish^{modelos 6,16}, lesão cardíaca e recuperação^10,13, e regeneração^11,12, e pode ser usado ainda para avaliar drogas potenciais.