Magnetic resonance imaging in cardiac function experiments in a mouse model of heart failure

Niewydolność serca jest jedną z najczęstszych przyczyn zgonów na świecie. W celu lepszego zrozumienia mechanizmów patologii układu sercowo-naczyniowego wykorzystuje się szereg zwierzęcych modeli tych chorób, w tym te oparte na myszach laboratoryjnych. Ze względu na znacznie mniejsze rozmiary ciała myszy (ok 30 g dla dorosłego osobnika), a przez to mniejsze rozmiary anatomiczne serca u myszy, niezbędne jest zastosowanie dedykowanych metod obrazowania funkcji serca o odpowiedniej czułości i przestrzennej zdolności rozdzielczej.Obrazowanie magnetycznego rezonansu jądrowego (MRI) jest bezinwazyjną metodą obrazowania funkcji tkanek i narządów która może być użyta w celu szczegółowej charakteryzacji zmian zachodzących w trakcie rozwoju niewydolności serca. W niniejszej pracy zbadano możliwości ilościowej oceny zmian w funkcji lewej komory serca opartą o analizę dynamiki skurczu i rozkurczu lewej komory w trakcie cyklu pracy serca w mysim modelu niewydolności serca. Jako model zwierzęcy wykorzystano myszy genetycznie modyfikowane E3L.CETP które spontaniczne rozwijają dyslipidemię o charakterze zbliżonym do tej obserwowanej u pacjentów klinicznych. Do badań wykorzystano mysz w wieku 8 i 40 tygodni, samce i samice. Do oceny funkcji serca wykorzystano wysokopolowy (B0=9.4T) skaner MRI dedykowany do pomiarów małych zwierząt. W celu dynamicznego zobrazowania funkcji lewej komory wykorzystano sekwencję szybkiego echa gradientowego z bramkowaniem retrospektywnym. Do ilościowej oceny funkcji serca wykorzystano pomiar pojemności lewej komory w skurczu i rozkurczu oraz pochodne ich parametry (rzut serca, frakcja wyrzutowa, rzut serca, pojemność minutowa) jak również analizę krzywych objętość lewej komory – czas, na podstawie których oszacowano szybkość wyrzutu i napełniania lewej komory. Zaobserwowano szereg zmian w w.w. parametrach które zależą od wieku i płci myszy.

Heart failure is one of the most common causes of death worldwide. In order to better understand the mechanisms of cardiovascular pathology, a number of animal models of these diseases are being used, including those based on laboratory mice. Due to the much smaller body size of mice (about 30 g for an adult individual), and thus the smaller anatomical size of the heart in mice, dedicated imaging methods for cardiac function with adequate sensitivity and spatial resolution are necessary.Nuclear magnetic resonance imaging (MRI) is a non-invasive imaging method that can be used to characterize in detail the changes that occur during the development of heart failure. In the present study, we investigated the potential for quantitative assessment of changes in left ventricular function based on analysis of left ventricular systolic and diastolic dynamics during the cardiac cycle in a mouse model of heart failure. As an animal model, we used genetically modified E3L.CETP mice that spontaneously develop dyslipidemia that corresponds to that observed in clinical patients. Mice of 8 and 40 weeks of age, male and female, were used for the study. A high-field (B0=9.4T) MRI scanner dedicated to small animal measurements was used to assess cardiac function. A fast gradient echo sequence with retrospective gating was used to dynamically image left ventricular function. To quantitatively assess cardiac function, we used measurements of left ventricular volume in systole and diastole and their derived parameters (cardiac output, ejection fraction, cardiac output, minute volume) as well as analysis of left ventricular volume-time curves, from which left ventricular ejection and filling rates were estimated. Several changes were observed in the aforementioned parameters which depend on the age and sex of the mice.