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Die Verengung der transversalen oder aufsteigenden Aorta in der Maus ist ein weit verbreitetes experimentelles Modell für Drucküberlastungs-induzierte Herzhypertrophie, diastolische und systolische Dysfunktion und Herzinsuffizienz1,2,3,4. Aortenverengung führt zunächst zu kompensierter konzentrischer Hypertrophie des linken Ventrikels (LV), um die Wandspannung zu normalisieren1. Unter bestimmten Umständen, wie z. B. einer längeren Herzüberlastung, reicht diese Hypertrophie jedoch nicht aus, um die Wandbelastung zu verringern und eine diastolische und systolische Dysfunktion (pathologische Hypertrophie) auszulösen5. Parallel dazu führen Veränderungen der extrazellulären Matrix (ECM) zur Kollagenablagerung und Vernetzung in einem Prozess, der als Fibrose bekannt ist und in Ersatzfibrose und reaktive Fibrose unterteilt werden kann. Fibrose ist in den meisten Fällen irreversibel und beeinträchtigt die myokardiale Erholung nach Überlastungsentlastung6,7. Dennoch haben neuere Kardiale Magnetresonanztomographie-Studien gezeigt, dass sich die reaktive Fibrose langfristig zurückbilden kann8. Insgesamt sind Fibrose, Hypertrophie und Herzfunktionsstörungen Teil eines Prozesses, der als Myokardumbau bekannt ist und schnell in Richtung Herzinsuffizienz (HF) fortschreitet.
Das Verständnis der Merkmale des myokardialen Remodelings ist zu einem wichtigen Ziel geworden, um seine Progression zu begrenzen oder umzukehren, letzteres bekannt als Reverse Remodeling (RR). Der Begriff RR umfasst jede Myokardveränderung, die durch eine bestimmte Intervention chronisch rückgängig gemacht wird, wie pharmakologische Therapie (z. B. blutdrucksenkende Medikamente), Klappenchirurgie (z. B. Aortenstenose) oder ventrikuläre Unterstützungsgeräte (z. B. chronische HF). RR ist jedoch aufgrund der vorherrschenden Hypertrophie oder systolischen/diastolischen Dysfunktion oft unvollständig. Daher fehlt noch die Klärung der RR-zugrunde liegenden Mechanismen und neuartigen therapeutischen Strategien, was hauptsächlich auf die Unmöglichkeit zurückzuführen ist, bei den meisten dieser Patienten während der RR auf menschliches Myokardgewebe zuzugreifen und es zu untersuchen.
Um diese Einschränkung zu überwinden, haben Nagetiermodelle eine wichtige Rolle bei der Verbesserung unseres Verständnisses der Signalwege gespielt, die an der HF-Progression beteiligt sind. Insbesondere stellt die Aortendevolbierung von Mäusen mit einer Aortenverengung ein nützliches Modell dar, um die molekularen Mechanismen zu untersuchen, die dem nachteiligen LV-Remodeling9 undRR 10,11 zugrunde liegen, da es die Entnahme von Myokardproben zu verschiedenen Zeitpunkten in diesen beiden Phasen ermöglicht. Darüber hinaus bietet es eine hervorragende experimentelle Umgebung, um potenzielle neue Ziele zu testen, die RR fördern / beschleunigen können. Zum Beispiel könnte dieses Modell im Kontext der Aortenstenose Informationen über die molekularen Mechanismen liefern, die an der großen Vielfalt der Myokardreaktion beteiligt sind, die der (Un-)Vollständigkeit der RR6,12zugrunde liegt, sowie den optimalen Zeitpunkt für den Klappenersatz, was ein großes Manko des aktuellen Wissens darstellt. In der Tat ist der optimale Zeitpunkt für diese Intervention umstritten, vor allem, weil sie auf der Grundlage der Größe der Aortengradienten definiert wird. Mehrere Studien sprechen dafür, dass dieser Zeitpunkt für die myokardiale Genesung zu spät sein könnte, da Fibrose und diastolische Dysfunktion oft bereits vorhanden sind12.
Unseres Wissens ist dies das einzige Tiermodell, das den Prozess des Myokardumbaus und der RR unter Erkrankungen wie Aortenstenose oder Bluthochdruck vor und nach dem Klappenersatz bzw. dem Beginn von blutdrucksenkenden Medikamenten rekapituliert.
Um die oben zusammengefassten Herausforderungen anzugehen, beschreiben wir ein chirurgisches Tiermodell, das sowohl bei Mäusen als auch bei Ratten implementiert werden kann und die Unterschiede zwischen diesen beiden Arten anspricht. Wir beschreiben die wichtigsten Schritte und Details, die bei der Durchführung dieser Operationen erforderlich sind. Schließlich berichten wir über die wichtigsten Veränderungen, die in der LV unmittelbar vor und während der RR stattfinden.