Assessment of Subclinical Doxorubicin-induced Cardiotoxicity in a Rat Model by Speckle-Tracking Imaging

Yu Kang, Wei Wang, Hang Zhao, Zhiqing Qiao, Xuedong Shen, Ben He

Despite their clear therapeutic benefits, anthracycline-induced cardiotoxicity is a major concern limiting the ability to reduce morbidity and mortality associated with cancers. The early identification of anthracycline-induced cardiotoxicity is of vital importance to assess the cardiac risk against the potential cancer treatment. To investigate whether speckle-tracking analysis can provide a sensitive and accurate measurement when detecting doxorubicin-induced left ventricular injury. Wistar rats were divided into 4 groups with 8 rats each, given doxorubicin intraperitoneally at weekly intervals for up to 4 weeks. Group 1: 2.5 mg/kg/week; group 2: 3 mg/kg/week; group 3: 3.5mg/kg/week; group 4: 4mg/kg/week. An additional 5 rats were used as controls. Echocardiographic images were obtained at baseline and 1 week after the last dose of treatment. Radial (Srad) and circumferential (Scirc) strains, radial (SRrad) and circumferential (SRcirc) strain rates were analyzed. After the experiment, cardiac troponin I (cTnI) was analyzed and the heart samples were histologically evaluated. After doxorubicin exposure, LVEF was significantly reduced in group 4 (p = 0.006), but remained stable in the other groups. However, after treatment, Srads were reduced in groups 2, 3 and 4 (p all < 0.05). The decrease in Srads was correlated with cTnI (rho = -0.736, p = 0.000) and cardiomyopathy scores (rho = -0.797, p = 0.000). Radial strain could provide a sensitive and noninvasive index in early detection of doxorubicin-induced myocardial injury. The changes in radial strain had a significant correlation with myocardial lesions and serum cardiac troponin I levels, indicating that this parameter could accurately evaluate cardiotoxicity severity. Apesar dos seus claros benefícios terapêuticos, a cardiotoxicidade induzida pela antraciclina é uma grande preocupação que limita a capacidade de reduzir a morbidade e mortalidade associadas com cânceres. A identificação precoce da cardiotoxicidade induzida por antraciclina é de vital importância para o equilíbrio entre o risco cardíaco e o potencial tratamento do câncer. Investigar se a análise por speckle-tracking pode fornecer uma medida sensível e precisa na detecção de lesão ventricular esquerda induzida por doxorrubicina. Ratos Wistar foram divididos em 4 grupos de 8 ratos cada, e doxorrubicina foi administrada intraperitonealmente em intervalos semanais de até 4 semanas. Grupo 1: 2,5 mg/kg/semana; Grupo 2: 3 mg/kg/semana; Grupo 3: 3,5 mg/kg/semana; Grupo 4: 4 mg/kg/semana. Foram utilizados 5 ratos adicionais como controles. As imagens ecocardiográficas foram obtidas na linha basal e 1 semana após a última dose do tratamento. Foram analisados o strain radial (Srad) e circunferencial (Scirc) e as taxas de strain radial (TSrad) e circunferencial (TScirc). Após o experimento, a troponina cardíaca I (cTnI) foi analisada e as amostras cardíacas foram avaliadas histologicamente. Após a exposição à doxorrubicina, a FEVE foi significativamente reduzida no grupo 4 (p = 0,006), mas permaneceu estável nos outros grupos. Entretanto, após o tratamento, os Srads foram reduzidos nos grupos 2, 3 e 4 (p < 0,05). A diminuição dos Srads foi correlacionada com cTnI (rho = -0,736, p = 0,000) e os escores de cardiomiopatia (rho = -0,797, p = 0,000). O strain radial pode fornecer um índice sensível e não-invasivo na detecção precoce da lesão miocárdica induzida pela doxorrubicina. As alterações do strain radial apresentaram correlação significativa com lesões miocárdicas e níveis séricos de troponina I cardíaca, indicando que esse parâmetro pode avaliar com precisão a gravidade da cardiotoxicidade.