Un modèle chirurgical d’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée chez les mini-porcs tibétains
18 février 2022
Le présent protocole décrit une procédure étape par étape pour établir un modèle mini-porc d’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée à l’aide d’une constriction aortique descendante. Les méthodes d’évaluation de la morphologie, de l’histologie et de la fonction cardiaques de ce modèle de maladie sont également présentées.
Plus de la moitié des cas d’insuffisance cardiaque dans le monde sont classés comme une insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection sanguine préservée ou HFpEF. Cette vidéo présente une procédure étatiste étape par étape pour modéliser des miniporcs HFpEF ainsi que des techniques d’échocardiographie pour évaluer la fonction cardiaque. Ce modèle dispose d’un seul filtre prédisposant.
Il y a constriction aortique, surcharge de pression induite. Par conséquent, le modèle est utile pour l’étude d’un certain type de HFpEF. En plus de la technique chirurgicale par planification de l’opération, le contrôle de la qualité des animaux et les soins postopératoires sont des étapes essentielles.
Les tests biochimiques et l’électrocardiographie aident à surveiller la santé de l’animal et les changements dans sa structure et sa fonction. Xiaohui Li, chirurgien cardiaque clinicien. Weijiang Tan, un chirurgien animalier de formation.
Xiang Li, un anesthésiste qualifié pour cette opération. Shuang Chen, infirmière de salle d’opération qualifiée. Et Honghua Chen, une infirmière de salle d’opération qualifiée, fera la démonstration de la procédure.
Pour commencer, acclimater les animaux à l’installation pendant 14 jours avant la chirurgie. Préparez la salle d’opération et les appareils. Contentez et placez le mini-porc en position couchée latérale droite sur la table d’opération.
Allumez le système de chauffage pour maintenir la température corporelle de l’animal. Effectuez l’échocardiographie et prélevez un échantillon de sang de deux millilitres. Initier la ventilation à huit millilitres par kilogramme de volume courant et 30 respirations par minute.
Établir une canulation intraveineuse à l’aide d’un cathéter intraveineux périphérique provenant d’une veine de l’oreille. Connectez ensuite l’animal à un moniteur vétérinaire. Rasez la région thoracique gauche.
Appliquer 0,7 % d’iode et 75 % d’alcool pour préparer la peau de manière aseptique de l’omoplate au diaphragme. Placez des champs stériles sur la zone chirurgicale. Marquez une incision d’environ 15 centimètres de long le long du quatrième espace intercostal.
Faites ensuite l’incision cutanée à l’aide d’électrocautérisation. Ouvrez la poitrine à l’aide d’une combinaison de cautérisation et de dissection contondante du muscle et du tissu conjonctif. Utilisez un écarteur de côtes pour écarter les côtes.
Localisez le segment d’aorte thoracique descendant et déterminez le site de constriction et utilisez deux sutures chirurgicales OTT pour faire deux fois le tour du segment. Configurer les unités de mesure de pression. Pour déterminer le degré de constriction, resserrez progressivement la suture chirurgicale entourant le segment descendant de l’aorte pour obtenir le degré de constriction souhaité.
Laissez les lectures de pression se stabiliser pendant 20 minutes et resserrer de façon permanente les nœuds chirurgicaux. Utilisez une sonde thoracique de drainage pour évacuer l’air et l’excès de liquide dans la cavité thoracique. Surveillez la présence de clignements d’yeux et de mouvements des membres de l’animal.
Débranchez le ventilateur, mais laissez la sonde endotrachéale et surveillez la présence d’une respiration spontanée. Placez l’animal dans une unité de contention mobile avec une housse en toile. Rasez la poitrine gauche de l’animal.
Placez les doigts sur le centre gauche de la poitrine pour sentir le pouls épique. Appliquez le gel ultrasonique sur la zone environnante. Placez le transducteur multiéléments de l’échographe dans le troisième espace intercostal.
Déplacez le transducteur vers l’avant ou vers l’arrière et ajustez l’angle d’encoche. Identifiez les oreillettes, les ventricules et l’aorte et enregistrez les images péripérinéales du grand axe en mode B et en mode M. Ensuite, dans la vue parasternale à court axe, identifiez le septum interventriculaire, la paroi postérieure du ventricule gauche et le muscle papillaire, et enregistrez les images en mode B et en mode M.
Utilisez le poste de travail fourni par le fabricant de l’échographe pour évaluer la structure et la fonction cardiaques. L’évaluation de la structure et de la fonction cardiaques a montré les enregistrements affichés en mode B et en mode M de l’axe court péri-arrière. L’épaisseur du septum ventriculaire a augmenté dans les cœurs de constriction aortique descendante, tandis que l’épaisseur de la paroi postérieure a augmenté puis diminué au cours de la période d’observation, suggérant le remodelage hypertrophique dans le ventricule gauche des mini-porcs de constriction aortique descendante.
La dimension interne du ventricule gauche à la fin de la diastole a diminué au cours des quatrième et sixième semaines, puis a augmenté progressivement après la huitième semaine, ce qui suggère que les ventricules ont subi une hypertrophie concentrique avant la dilatation. La fraction d’éjection ventriculaire gauche des cœurs modèles a été maintenue à plus de 50 % pendant les 12 semaines. Par rapport aux cœurs factices, un élargissement des cœurs de constriction aortique descendante a été observé.
Le marqueur de l’insuffisance cardiaque, la troponine cardiaque I, était significativement plus élevé aux semaines 4, 8 et 12 dans le groupe de constriction aortique descendante que dans le groupe simulé aux points de temps correspondants. Les cardiomyocytes de la cloison ventriculaire et des ventricules des oreillettes présentaient une hypertrophie avec pignosis. Les couches musculaires ont été réduites dans la valve endométriale et une hyperplasie endothéliale vasculaire a été observée dans l’aorte.
De plus, la constriction aortique descendante a induit une fibrose étendue dans le myocarde des miniporcs, accompagnée d’une infiltration de cellules inflammatoires dans les ventricules gauches, l’oreillette droite et les parois aortiques. Ce modèle est un outil puissant pour étudier les lésions tissulaires, la fibrose, l’inflammation et le dysfonctionnement concentrique dans la HFpEF induite par la surcharge de pression.
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Aperçu
Ce protocole décrit une méthode permettant de mettre en place un modèle de mini-porc d'insuffisance cardiaque avec fraction d'éjection préservée (HFpEF) par constriction de l'aorte descendante. Il détaille l'évaluation de la morphologie cardiaque, de l'histologie et de la fonction cardiaque dans ce modèle de maladie.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Cardiologie
- Modèles animaux
- Recherche sur l'insuffisance cardiaque
Contexte
- La FApsFE représente plus de la moitié des cas d'insuffisance cardiaque dans le monde.
- Le modèle de miniporc est utile pour l'étude de certains types de FApsFE.
- La constriction aortique induit une surcharge de pression, simulant les conditions de la FApsFE.
- Une technique chirurgicale adéquate et des soins appropriés aux animaux sont essentiels à la réussite du modèle.
Objectif de l'étude
- Développer un modèle fiable de miniporc pour la recherche sur l'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée (HFpEF).
- Évaluer la fonction cardiaque à l'aide de techniques d'échocardiographie.
- Fournir un cadre pour l'évaluation de la morphologie cardiaque et de l'histologie.
Méthodes utilisées
- Constriction aortique descendante pour induire une insuffisance cardiaque.
- Échocardiographie pour l'évaluation de la fonction cardiaque.
- Évaluation de la morphologie cardiaque et de l'histologie.
- Soins postopératoires aux animaux et mesures de contrôle qualité.
Résultats principaux
- Mise en place réussie d'un modèle de miniporc pour l'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée (HFpEF).
- Mise en évidence de techniques d'évaluation de la fonction cardiaque.
- Apport de connaissances sur les modifications morphologiques et histologiques observées dans l'HFpEF.
- Mise en avant de l'importance de la précision chirurgicale et du bien-être animal.
Conclusions
- Le modèle du miniporc est un outil précieux pour la recherche sur l'HFpEF.
- Une méthodologie appropriée garantit des résultats fiables dans les études cardiaques.
- De futures études pourront s'appuyer sur ce modèle pour explorer les mécanismes de l'HFpEF.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les modèles animaux de grande taille qui reproduisent l'insuffisance cardiaque avec fraction d'éjection préservée (HFpEF) sont essentiels à la recherche translationnelle et à l'évaluation préclinique de stratégies thérapeutiques. Le modèle de miniporc tibétain DAC permet une détection mécanistique des risques et une validation ciblée dans un système physiologiquement pertinent, renforçant la confiance prédictive pour la progression du portefeuille. Ce modèle répond à un point critique dans la découverte de médicaments cardiovasculaires en reliant la phase de découverte précoce à la validation préclinique.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet l'analyse de la physiopathologie de l'HFpEF dans un système animal de grande taille.
- Permet la validation fonctionnelle de cibles grâce à l'induction contrôlée d'une surcharge de pression.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en modélisant la fibrose, l'inflammation et l'hypertrophie.
- Offre une plateforme pour évaluer les facteurs moléculaires et cellulaires responsables de la maladie.
Développement de criblages et de tests
- Établit un système in vivo reproductible pour le développement d'analyses fonctionnelles et de biomarqueurs en aval.
- Fournit des résultats échocardiographiques quantitatifs et des données biochimiques pour la standardisation des analyses.
- Permet le criblage d'interventions candidates dans un contexte pertinent pour la maladie.
- Facilite l'extensibilité et la comparabilité entre études grâce à des protocoles chirurgicaux et d'imagerie standardisés.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'aligne sur les caractéristiques humaines de l'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée (HFpEF), renforçant ainsi la validation translationnelle des biomarqueurs.
- Assure une continuité depuis la découverte jusqu'à l'évaluation préclinique de l'efficacité et de la sécurité.
- Permet de prendre des décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des données provenant de grands animaux.
- Facilite l'évaluation du remodelage cardiaque et des critères d'évaluation fonctionnels pertinents pour la translation clinique.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Le modèle d'HFpEF induit par le DAC s'inscrit entre la phase de découverte précoce et la validation préclinique du candidat-médicament, permettant la vérification d'hypothèses et assurant une continuité translationnelle pour les programmes cardiovasculaires.
- Découverte en biologie : Facilite l'investigation fondée sur des hypothèses du remodelage cardiaque et de la dysfonction induits par une surcharge de pression.
- Écrantage : Fournit des mesures quantitatives échocardiographiques et biochimiques pour l'évaluation de candidats.
- Analyse : Permet la comparaison statistique de la structure cardiaque, de la fonction cardiaque et des niveaux de biomarqueurs entre différents groupes expérimentaux.
- Recherche translationnelle : Établit un lien entre les études mécanistiques et les tests d'efficacité préclinique dans un modèle cliniquement pertinent.
- Réutilisation en milieu professionnel : Offre une plateforme standardisée et réutilisable pour la recherche sur les cibles cardiovasculaires et les biomarqueurs.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la recherche sur l'ICFpEF.
- Valeur opérationnelle : Fournit des données reproductibles, évolutives et standardisées sur de grands animaux destinées aux équipes pluridisciplinaires.
- Valeur stratégique : Améliore la qualité des décisions d'orientation (go/no-go) et l'efficacité du capital dans les portefeuilles cardiovasculaires.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation et un développement ajustés au risque des candidats thérapeutiques pour l'ICFpEF.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie sur grands animaux, en échocardiographie et en soins postopératoires.
- Exige un accès à des infrastructures vétérinaires de surveillance, d'imagerie et d'analyse biochimique.
- Implique une standardisation rigoureuse entre équipes des protocoles chirurgicaux et analytiques.
- L'adaptation à d'autres espèces de grands animaux peut nécessiter une optimisation du protocole.
- Le modèle est spécifique à l'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée induite par une surcharge de pression et pourrait ne pas refléter tous les sous-types de la maladie.
