Questo studio è stato condotto in stretta conformità con le raccomandazioni contenute nella Guida per la Cura e l'Uso degli Animali da Laboratorio dei National Institutes of Health (Pubblicazione n. 85-23, revisionata nel 1996). Il protocollo dello studio è stato approvato dal Comitato per la Cura e l'Uso Istituzionale degli Animali dell'Ospedale Anzhen di Pechino (Approvazione n. 81700293). Il protocollo dello studio è stato esaminato e approvato dal Comitato per la Cura e l'Uso degli Animali Istituzionali della nostra istituzione. Furono fatti tutti gli sforzi per minimizzare la sofferenza animale e ridurre il numero di animali utilizzati nello studio. I reagenti e le attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.
1. Modello animale e progettazione sperimentale
- Preparazione e alloggio degli animali
Ventiquattro beagle maschi sani, di età compresa tra 4 e 5 anni e con un peso di 10–12 kg, sono stati acquisiti dalla Shanghai Jiao Tong University Agricultural Experimental Animal Farm Co., Ltd. (vedi Tabella dei Materiali). Solo i beagle maschi sono stati utilizzati per minimizzare i potenziali effetti di confusione delle fluttuazioni ormonali associate al ciclo estrole sulla coagulazione, sulla funzione endoteliale e sulle risposte infiammatorie. Tutti i beagle venivano ospitati singolarmente in gabbie standard mantenute a una temperatura di 22–25 °C con umidità del 40%–60% e un ciclo chiaro-buio di 12 h:12 h. Agli animali veniva fornita una dieta canina da laboratorio standard e acqua ad libitum. Prima dell'avvio delle procedure sperimentali, tutti i beagle hanno seguito un periodo di acclimatazione di una settimana. L'ecocardiografia transtoracica (TTE) è stata eseguita su tutti gli animali utilizzando un sistema a ultrasuoni dotato di un trasduttore a array a fase a 3,5 MHz per escludere patologie valvulari, cardiomiopatia e altre malattie cardiache strutturali.
- Anestesia e accesso vascolare
Tutti i beagle sono stati a digiuno per 12 ore prima della procedura. L'anestesia è stata indotta tramite somministrazione endovenosa di pentobarbital sodio a un dosaggio di 20 mg/kg tramite vena cefalica, somministrata lentamente per circa 3–5 minuti fino a confermare la perdita del riflesso palpebrale. Una volta ottenuta un'anestesia adeguata, l'intubazione endotracheale veniva eseguita utilizzando un tubo endotracheale cuffiato di dimensioni appropriate (diametro interno 7,0–8,0 mm), e la ventilazione meccanica veniva avviata a un volume mareale di 15 mL/kg e una frequenza respiratoria di 12–15 respiri/minuto. Durante tutta la procedura è stato mantenuto un monitoraggio emodinamico continuo. È stato applicato un elettrocardiogramma a 3 derivazioni superficiali (ECG) per monitorare la frequenza cardiaca e il ritmo cardiaco, e l'ossimetria di polso è stata utilizzata per monitorare la saturazione di ossigeno. È stata mantenuta una linea endovenosa periferica per la somministrazione di liquidi (soluzione di Ringer lattata, infusa a una dose di 5–10 mL/kg/h) e dosi anestetiche supplementari se necessario.
Successivamente, è stata effettuata un'incisione cutanea di circa 3–4 cm nella regione inguinale destra in condizioni asettiche per esporre l'arteria femorale comune tramite dissezione contusiva. L'accesso arterioso riuscito è stato confermato da ritorno sanguigno pulsatile. Una guaina vascolare 6F è stata inserita nell'arteria femorale destra utilizzando la tecnica modificata di Seldinger. L'eparina sodica (4000 UI, diluita in 10 mL di soluzione salina normale) è stata somministrata tramite la guaina per prevenire il tromboembolismo.
2. Embolizzazione dell'arteria renale per l'induzione di una RI cronica moderata
Un catetere polifunzionale 5F è stato introdotto attraverso la guaina arteriosa e avanzato sotto guida fluoroscopica C-arm nell'aorta addominale. È stata eseguita una canulazione selettiva dell'arteria renale sinistra e l'angiografia basale dell'arteria renale è stata eseguita iniettando 5–8 mL di mezzo di contrasto iodurato non ionico a una velocità di 3 mL/s per visualizzare l'intero albero arterioso renale. Il posizionamento efficace del catetere è stato verificato dalla dimostrazione dell'intera arteria renale sinistra e dei suoi rami nelle immagini angiografiche.
Successivamente, la RI è stata indotta tramite embolizzazione transcateterica del ramo principale dell'arteria renale sinistra utilizzando granuli di spugna gelatinosa assorbibili (diametro 50 mg). I granuli di spugna gelatinosa sono stati preparati come una suspensa mescolando circa 50 mg di granuli con una miscela 1:1 di mezzo di contrasto e soluzione salina normale per un volume totale di circa 2–3 mL. La suspense di embolizzazione è stata iniettata lentamente tramite iniezione manuale attraverso il catetere per circa 2–3 minuti sotto monitoraggio fluoroscopico continuo. L'embolizzazione riuscita è stata confermata da una repetizione dell'angiografia dell'arteria renale sinistra, che ha dimostrato l'assenza di opacificazione arteriosa distale nei rami embolizzati. Dopo la conferma angiografica, il catetere e la guaina sono stati rimossi e l'arteria femorale è stata riparata con una sutura al polipropilene 6-0. La ferita chirurgica fu chiusa a strati e gli animali furono lasciati riprendersi sotto stretta sorveglianza.
Per il gruppo di controllo e il gruppo FA (procedura simulata), è stato eseguito lo stesso processo di cateterismo e un volume uguale (2–3 mL) di soluzione fisiologica normale è stato iniettato nell'arteria renale sinistra tramite il catetere multiuso dopo l'angiografia dell'arteria renale.
3. Induzione AF tramite stimolazione atriale rapida
Tre mesi dopo la procedura RI (o procedura simulata), la FA è stata indotta nel gruppo FA e nel gruppo RI+FA. La FA è stata indotta in un totale di 12 beagle (n = 6 nel gruppo AF e n = 6 nel gruppo RI+AF). Dopo la ri-anestetizzazione e l'accesso vascolare come descritto sopra, la vena femorale destra è stata canulata per l'inserimento del catetere. Un catetere a elettrodo quadripolare 6F (vedi Tabella dei Materiali) fu avanzato sotto guida fluoroscopica e posizionato sulla parete laterale dell'atrio destro. La corretta posizione del catetere è stata confermata dalla registrazione di elettrogrammi atriali caratteristici sul canale intracardiaco, mostrando chiare e nette deviazioni atriali. La soglia di stimolazione diastolica è stata determinata diminuendo progressivamente la tensione di uscita dello stimolatore in decrementi di 0,1 V da 5 V fino all'osservazione della perdita di cattura atriale; La tensione più bassa che raggiunge una cattura atriale costante 1:1 è stata registrata come soglia di stimolazione diastolica. Il rapido stimolo atriale (durata del ciclo di base, 60 ms, corrispondente a una frequenza di 1000 battiti al minuto; larghezza dell'impulso in uscita, 2 ms; tensione, 4 volte la soglia diastolica, tipicamente corrispondente a 2–4 V) veniva somministrato ininterrottamente per 180 minuti utilizzando uno stimolatore cardiaco per indurre la FA, come descrittoin precedenza 9. L'induzione FA riuscita è stata confermata dalla comparsa di intervalli R-R irregolari sostenuti sull'ECG superficiale e da potenziali atriali rapidi e disorganizzati sull'elettrogramma intracardiaco che persistono per almeno 1 minuto dopo una breve interruzione del pacing. Tutti e 12 i beagle (100%) hanno raggiunto una FA sostenuta al completamento del protocollo di stimolazione. La durata media della fibrillazione atriale sostenuta dopo la cessazione del pacing variava da 3 a 8 minuti prima della cardioversione spontanea al ritmo dei seni.
È importante notare che, a differenza dei protocolli di pacing a raffica (tipicamente raffiche da 3–10 s) usati per valutare la suscettibilità alla FA, l'approccio continuo di stimolazione atriale rapida di 180 minuti impiegato in questo studio è stato specificamente progettato per modellare la FA sostenuta e per stimolare un rimodellamento molecolare precoce. Questo protocollo è stato ben consolidato e ampiamente validato nella ricerca sulla FAcanina 9,10.
4. Progettazione sperimentale e assegnazione di gruppo
Gli animali sperimentali sono stati assegnati casualmente a quattro gruppi (n = 6 per gruppo): gruppo di controllo, gruppo RI, gruppo FA e gruppo RI combinato con gruppo FA (RI+AF). I Beagle nei gruppi RI e RI+AF hanno subito la procedura di embolizzazione RI al punto di partenza, mentre i Beagle nel gruppo di controllo e nel gruppo AF hanno ricevuto l'iniezione fittizia di soluzione fisiologica normale nell'arteria renale. Tre mesi dopo, la FA è stata indotta nei gruppi AF e RI+AF come descritto sopra. Una panoramica schematica dell'intero disegno sperimentale e della cronologia è presentata nella Figura 1.
5. Determinazione della clearance della creatinina
La clearance della creatinina (CCr) è stata determinata utilizzando il metodo di eliminazione endogena dellacreatinina di 30 minuti 11. Per un breve periodo, dopo l'anestesia, un catetere di Foley fu inserito nella vescica urinaria in condizioni asettiche, e la vescica fu completamente svuotata. È stato quindi avviato il periodo di raccolta delle urine di 30 minuti, durante il quale tutta l'emissione di urina veniva raccolta tramite catetere in un recipiente calibrato. Al termine del periodo di raccolta di 30 minuti, la vescica è stata nuovamente svuotata per garantire il completo recupero delle urine. Contemporaneamente, è stato prelevato un campione di sangue a metà strada dalla vena giugulare per la determinazione della creatinina plasmica. CCr è stato calcolato utilizzando la formula standard: CCr (mL/min/kg) = (concentrazione di creatinina nelle urine × volume urinario) / (concentrazione plasmatica di creatinina × tempo di raccolta), normalizzato al peso corporeo.
6. Raccolta di tessuti e campioni di sangue
I campioni di sangue sono stati prelevati dalla vena giugulare al momento della linea di base e prima del sacrificio nei tubi separatori di sieroEDTA e semplice 11. Alla fine, tutti i beagle sono stati soppressi con un'iniezione endovenosa di una dose letale di pentobarbital sodio a una dose di 150 mg/kg prima del recupero dall'anestesia. I reni venivano prelevati per l'esame istologico. I cuori venivano prelevati, e l'appendice atriale sinistra (LAA) veniva accuratamente dissezionata, congelata bruscamente in azoto liquido entro 5 minuti dall'escissione e conservata a −80 °C fino all'analisi molecolare. La LAA è stata selezionata per l'analisi tissutale perché è il sito più comune di formazione di trombosi nei pazienti con FA e rappresenta quindi la località anatomica clinicamente più rilevante per valutare la funzione endoteliale e il rischio di trombosi.
7. Osservazione istologica
I tessuti renali sono stati fissati con paraformaldeide tamponata neutra al 10% per 24 ore, disidratati tramite una serie di etanolo gradato (70%, 80%, 90%, 95% e 100% etanolo, 1 ora ciascuno), eliminati con xilene (due variazioni, 30 min ciascuno), incorporati nella paraffina e tagliati in fette di spessore 5 μm utilizzando un microtomo rotante. Successivamente, le fette sono state colorate con HE per osservare cambiamenti istopatologici. In particolare, le sezioni sono state deparaffinate nello xilene (due variazioni, 10 min ciascuna), reidratate attraverso una serie discendente di etanolo, colorate con soluzione di ematossilina per 5 minuti, differenziate nell'acido cloridrico-etanolo all'1% per 30 secondi, risciacquate con acqua del rubinetto corrente per 10 minuti, controcolorate con soluzione di eosina per 2 minuti, disidratate, pulite e montate con balsamo neutro. Le sezioni venivano esaminate al microscopio lucico con ingrandimenti di 100× e 400×.
8. Saggio immunoenzimatico legato agli enzimi (ELISA)
I campioni di sangue venivano centrifugati a 3000 × g a 4 °C per 20 minuti, poi il surnatante (plasma) veniva raccolto e conservato a −80 °C fino all'analisi. I livelli plasmamici di creatinina, azoto ureico, fattore di Von Willebrand (vWF), trombomodulina (TM), dimetilarginina asimmetrica (ADMA), ossido nitrico (NO), inibitore attivatore del plasminogeno-1 (PAI-1), attivatore tissutale del plasminogeno (t-PA), fattore di necrosi tumorale α (TNF-α), proteina C-reattiva ad alta sensibilità (hs-CRP), interleuchina-6 (IL-6), renina e aldosterone (ALD) sono stati esaminati utilizzando kit ELISA commerciali secondo le istruzioni dei produttori. Brevemente, sono stati aggiunti 100 μL di campione plasmatico o standard a micropiastre rivestite di anticorpi a 96 pozzi, incubati a 37 °C per 2 ore, lavati quattro volte con tampone di lavaggio, incubati con anticorpo biotinilato di rilevamento per 1 ora a 37 °C, lavati di nuovo, incubati con coniugato streptavidina-HRP per 30 minuti a 37 °C, seguiti dallo sviluppo del substrato TMB per 15–20 minuti al buio. La reazione fu interrotta con 50 μL di soluzione di stop e l'assorbanza fu misurata a 450 nm utilizzando un lettore a microplacche. Tutti i campioni sono stati analizzati in duplicato.
9. PCR quantitativa in tempo reale (qRT-PCR)
L'estrazione dell'RNA totale dai tessuti LAA è stata effettuata utilizzando il reagente TRIzol, seguita dal rilevamento della purezza e concentrazione dell'RNA tramite uno spettrofotometro con rapporti di assorbanza di 260/280 nm (intervallo accettabile 1,8–2,0). Un totale di 1 μg di RNA è stato trascritto inversamente in DNA complementare (cDNA) utilizzando un kit di reagenti RT PrimeScript. La reazione di trascrizione inversa è stata eseguita a 37 °C per 15 minuti, seguita da inattivazione a 85 °C per 5 secondi. Successivamente è stata eseguita una PCR quantitativa in tempo reale sul sistema PCR utilizzando SYBR Green Master Mix. Il programma di ciclo termico consisteva in una denaturazione iniziale a 95 °C per 5 minuti, seguita da 40 cicli di denaturazione a 95 °C per 10 secondi e ricottura/estensione a 60 °C per 30 secondi. Il segnale di fluorescenza veniva rilevato alla fine di ogni passaggio di estensione utilizzando il canale SYBR Green. I valori del ciclo di soglia (Ct) venivano determinati automaticamente dal software dello strumento. I cambiamenti di piega dei livelli di mRNA sono stati determinati utilizzando il metodo 2−ΔΔCt . β-actin fungeva da controllo interno. Tutti i campioni sono stati analizzati in triplice.
10. Western blotting
La proteina totale è stata estratta dai tessuti LAA utilizzando il tampone di lisi con il saggio di immunoprecipitazione radioimmune (RIPA) (composto da 50 mM Tris-HCl, pH 7,4, 150 mM NaCl, 1% NP-40, 0,5% desossicolato di sodio, 0,1% SDS, integrato con cocktail di proteasi e inibitori della fosfatasi; vedi Tabella dei Materiali). I tessuti sono stati omogeneizzati sul ghiaccio e centrifugati a 12.000 × g a 4 °C per 15 minuti, e il soprandante è stato raccolto. La concentrazione proteica è stata quantificata utilizzando un kit per analisi proteiche BCA. Successivamente, quantità uguali di proteine (30 μg per corsia) sono state sottoposte al 12% di SDS-PAGE per separazione a 80 V per 30 minuti (gel di impilamento), seguite da 120 V per circa 60 minuti (gel risolutivo) e quindi trasferite su membrane di fluoruro di polivinilidene (PVDF) a 300 mA per 90 minuti in tampone di trasferimento (25 mM Tris, 192 mM glicina, 20% metanolo). Le membrane sono state bloccate con il 5% di latte scremato disciolto in TBST (soluzione fisiologica con Tris-buffer con 0,1% Tween-20) a temperatura ambiente per 2 ore, e poi sondate con anticorpi primari (vedi Tabella dei materiali per fonti di anticorpi, numeri di catalogo e diluizioni) a 4 °C durante la notte. Il giorno seguente, le membrane sono state lavate tre volte con TBST (10 min ciascuna) e incubate con il corrispondente anticorpo secondario coniugato con HRP (vedi Tabella dei Materiali) per 2 ore a temperatura ambiente. Dopo tre ulteriori lavaggi TBST (10 min ciascuno), i blot sono stati visualizzati con un kit di chemiluminescenza (ECL) potenziata utilizzando un sistema di imaging a chemiluminescenza. La gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (GAPDH) fungeva da controllo interno. L'analisi densitometrica è stata effettuata utilizzando il software ImageJ e i livelli relativi di espressione proteica sono stati normalizzati a GAPDH. I pesi molecolari approssimati delle proteine rilevate erano i seguenti: vWF (~260 kDa), TM (~60 kDa), sintetasi endoteliale di ossido nitrico (eNOS, ~130 kDa), sintetasi ossido nitrico indottibile (iNOS, ~130 kDa), PAI-1 (~45 kDa), t-PA (~70 kDa) e GAPDH (~36 kDa). Immagini a figura intera e non ritagliate del Western blot sono fornite nella Figura Supplementare 1 e nella Figura Supplementare 2.
11. Analisi statistica
Tutti i valori sono stati analizzati tramite software statistico e grafico e sono presentati come media ± deviazione standard (SD). La normalità della distribuzione dei dati è stata valutata utilizzando il test di Shapiro-Wilk prima dell'analisi parametrica. L'omogeneità della varianza è stata valutata utilizzando il test di Levene. Per i dati che soddisfano le ipotesi di normalità e omogeneità della varianza, è stato condotto un confronto tra differenze utilizzando ANOVA unidirezionale seguito dal test post hoc di Dunnett per confronti multipli con il gruppo di controllo. Per i dati che non soddisfano l'assunzione di normalità, è stato applicato il test di Kruskal-Wallis non parametrico seguito dal test post hoc di Dunn. In questo studio, tutte le variabili soddisfacevano le assunzioni di normalità e uguale varianza; pertanto, sono state applicate analisi parametriche ovunque. Nel software di analisi, i dati sono stati inseriti in tabelle di dati raggruppate, l'ANOVA unidirezionale è stata selezionata dal menu Analisi a Colonne, il test di Dunnett è stato scelto per confronti post hoc e la soglia di significatività è stata impostata a p < 0,05.