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심장 리모델링이라는 용어는 1980년대 초 심근경색(MI) 모델에서 Hochman과 Bulkley에 의해 처음 만들어진 이후 다양한 스트레스 요인으로 인한 심장 구조 또는 기능의 변화를 설명하는 데 사용되었습니다 1,2. 리모델링된 심장은 수축기 또는 이완기 기능 장애, 부정맥, 심실벽 비대, 흉터, 혈관 이상, 섬유증, 근세포 사멸, 염증, 대사 장애, 세포 및 분자 변화를 나타낼 수 있습니다3. 이러한 심장 리모델링의 결과는 종종 심부전입니다. 동물 모델은 질병의 메커니즘을 식별하고 심장 리모델링을 약화하고 역전시키기 위한 개입 전략을 탐색하는 데 필수적인 도구입니다. 이 방법 수집의 목적은 심장 리모델링의 마우스 또는 미니돼지 모델을 개발하기 위한 혁신적인 접근 방식을 도입하는 것입니다. 다양한 동물을 포함하면 설치류를 사용하는 기본적이고 탐색적인 조사에서 돼지의 전임상 모델로 연구를 이동할 수 있습니다. 저자가 사용한 전략에는 마우스의 우관상동맥 결찰술에 의해 유발된 우심실 MI4, 생쥐의 프로그램된 전기 자극 유발 심장 부정맥5, 돼지의 관상동맥우회술(CABG)에 의해 유발된 정맥 이식 질환6, 마우스의 대동맥 폐류로 인한 심장 용적 과부하7, 돼지의 하행 대동맥 수축에 의해 유발된 박출률 보존 심부전(HFpEF) 8, 마우스의 혈압을 조절하기 위한 안지오텐신 II 주입 및 신장 신경차단 병용9, 마우스 심장에서 인간 상동 유전자인 심장 미오신 중쇄 7 유전자(MYH7)의 돌연변이10. 또한 저자는 환자11에서 심장 자기 공명 특징 추적(CMR-FT), 마우스 및 돼지의 심초음파 4,7,8,10, 마우스의 전기생리학적 기록 5, 마우스의 혈역학 측정 4,7, 마우스 또는 돼지 심장 조직학 4,6, 7,8,9,10 및 바이오마커 6,8,9.
심근경색은 심장 리모델링의 가장 흔한 원인입니다12. 우심실 침범은 하심근경색으로 인한 사망 위험 증가와 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다13,14. 좌관상동맥 결찰 모델은 MI15,16의 임상적 특징을 시뮬레이션하는 데 널리 사용되었습니다. 따라서 Liao et al.4는 우측 관상동맥의 영구 결찰을 사용하여 우심실 심근경색에 초점을 맞춘 마우스 모델을 개발합니다. 저자는 우심실 기능, 혈역학 및 조직학을 결정하기 위한 마우스 심장 수술 절차와 방법을 보여줍니다. 또한 마우스의 관상동맥 기형의 대표적인 이미지가 제공됩니다. 우심실 MI 모델의 도입은 더 드물게 조사되는 우심장에서 심근경색 후 심장 리모델링을 유발하는 메커니즘에 대한 이해를 용이하게 할 것입니다.
CABG는 장기간의 MI 또는 다혈관 관상 동맥 질환을 치료하는 데 사용됩니다. 그러나 정맥 이식편은 병리학적 변화를 겪고 수술 후 재폐색되어 정맥 이식 질환을 유발할 수 있습니다17. Li et al.6 은 내부 유방 정맥을 이식편으로 사용하는 돼지 CABG 절차를 자세히 설명합니다6. 또한 저자는 돼지 기관 삽관 방법과 왼쪽 내유정맥 채취 절차를 보여줍니다. 이 모델은 정맥 이식편의 개통성을 유지하거나 불리한 이식편 리모델링을 줄이는 치료를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다.
심방 및 심실 부정맥은 급성 MI 환자에서 자주 진단됩니다18,19. 마우스 모델은 높은 심박수와 작은 신체 크기로 인해 심장 부정맥을 연구하는 데 한계가 있지만, 연구자들은 MI 후 심장의 전기적 변화에 대한 귀중한 통찰력을 얻기 위해 마우스 심전도를 기록하고 조작했습니다. 이러한 맥락에서 Lu et al.5은 MI 마우스의 심실 빈맥성 부정맥을 연구하기 위해 프로그래밍된 전기 자극과 고립된 심장 관류를 결합합니다. 저자는 또한 마우스와 쥐 심실에서 재조합 바이러스의 심초음파 유도 주사를 사용하는 것을 보여줍니다. 이 기사에 설명된 기술은 MI 후 불리한 심장 리모델링과 관련된 심장 박동 장애를 연구하는 데 유용합니다.
심방 부정맥은 심방 리모델링 및 기능 장애에 대한 독립적인 위험 요소입니다. Wang et al.11은 CMR-FT를 적용하여 환자의 좌심방 긴장 및 심방 기능을 평가하여 심방 기능 장애를 정확하게 평가할 수 있습니다. 임상 MRI 진단 기술의 발전으로 연구자들은 마우스 및 돼지 모델에서 심장 구조 및 기능적 이상을 평가하기 위해 이 접근 방식을 채택했습니다20,21. Wang et al.11이 제시한 방법은 대형 동물 모델에서 심방 기능을 평가하는 데에도 사용될 수 있습니다.
심장 용적 과부하는 이완기 혈액이 대동맥에서 좌심실로 누출되는 상태인 대동맥 역류로 인해 발생할 수 있습니다22. Framingham Heart Study에 따르면 남성과 여성의 대동맥 역류 유병률은 각각 13%와 8.5%입니다23. Wu et al.7 은 판막 심장 질환으로 인한 심장 용적 과부하를 모방하는 대동맥 판막 기능 역류의 마우스 모델을 제시합니다. 이 프로토콜에서는 대동맥 판막 파열 수술이 고해상도 초음파의 안내하에 수행됩니다. 모델 판막의 심장 기능, 혈역학적 결과 및 천자 부위가 제시됩니다.
심부전 환자의 약 절반은 HFpEF24로 분류됩니다. Li et al.8 은 하행 대동맥의 정확한 수축에 의해 유도된 HFpEF의 미니피그 모델을 확립합니다. 저자는 개심술, 대동맥압 측정 장치 설정, 경흉부 심초음파를 사용한 측정 및 심실 리모델링 과정을 보여줍니다.
Wang et al.9 는 마우스의 고혈압을 조절하고 심장 비대를 약화시키기 위한 신장 교감 신경 신경 제거 프로토콜을 보여줍니다. 이 마우스 모델에서 저자는 먼저 안지오텐신 II를 함유한 삼투압 마이크로펌프를 이식한 다음 섬세한 접근 방식을 사용하여 신장 동맥벽의 신경 말단을 둔감하게 합니다. 또한 마우스 신장 동맥의 해부학적 이미지가 제시됩니다. 잘 설계된 이 모델은 고혈압에 의해 유발된 심장 리모델링의 메커니즘을 연구하는 데 도움이 됩니다.
비대성 심근병증은 가장 흔한 유전성 심장병이며25, 근절 유전자 변이는 비대성 심근병증의 주요 원인입니다. 이러한 맥락에서 Xia et al.10 은 이 질병과 관련된 유전적 요인을 이해하기 위한 포괄적인 방법을 보여줍니다. 저자는 먼저 엑솜 서열 및 변이 분리 분석을 사용하여 MYH7 변이를 식별한 다음 MYH7 유전자에 점 돌연변이가 있는 마우스 모델을 만듭니다. 심장 비대의 병리학적 표현형은 기사에 나와 있습니다.
이 방법 모음에 포함된 저자는 기존 절차를 개선하거나 새로운 기술을 사용하여 심장 리모델링의 다양한 모델을 확립했습니다. 이러한 혁신적인 모델은 심장 리모델링의 분자 메커니즘을 밝히고, 인간 상태에 대한 이해를 높이며, 환자 결과를 개선하고 수명을 연장하는 새로운 치료 및 진단 전략을 만들기 위해 개발될 수 있을 것으로 기대됩니다.