Linker atriale stenose (LAS) is een nieuwe chirurgische techniek gebruikt voor het bestuderen van groep 2 pulmonale hypertensie (PH) en mechanismen ten grondslag liggen aan pulmonale veneuze arterialization. Hier presenteren we een protocol om het samentrekken van de linkerboezem met behulp van een titanium clip te veroorzaken pulmonale veneuze arterialization en matige PH in een rat.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Linker atriale stenose geïnduceerde pulmonale veneuze Arterialization en groep 2 pulmonale hypertensie in Rat
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Het mechanisme van mitraachtig stenose-geïnduceerde pulmonale veneuze arterialization en groep 2 pulmonale hypertensie (PH) is onduidelijk. Er bestaat geen knaagdier model van groep 2 PH, te wijten aan een mitraachtig stenose (MS), ter vergemakkelijking van het onderzoek naar de ziekte mechanismen en potentiële therapeutische strategieën. We presenteren een nieuwe rat model van pulmonale veneuze congestie-geïnduceerde pulmonale veneuze arterialization en groep 2 PH veroorzaakt door links atriale stenose (LAS). LAS wordt bereikt door vernauwen de linkerboezem met behulp van een half gesloten titanium clip. Na de operatie LAS, een rat model met een snelheid van transmitral instroom groter is dan of gelijk is aan 2.0 m/s op echocardiografie geleidelijk ontwikkelt pulmonale veneuze arterialization en groep 2 PH gedurende een periode van 8 - tot 10-week. In dit protocol bieden wij de stapsgewijze procedure voor het uitvoeren van de operatie LAS. Het gepresenteerde model van LAS rat bootst MS bij de mens en is handig voor het bestuderen van de onderliggende moleculair mechanisme van pulmonaire veneuze arterialization en voor de preklinische evaluatie van therapieën voor groep 2 PH.
Inleiding
Het doel van dit artikel is om aan te tonen van de stapsgewijze procedure voor het uitvoeren van de operatie LAS bij ratten. Operatief geïnduceerde LAS nauw bootst MS en cor triatriatum bij de mens, waarbij het creëren van een mechanische obstructie in de linkerboezem1. Obstructie van de linker ventriculaire (LV) instroom vaak veroorzaakt een verstopping van de pulmonale veneuze circulatie en patiënten geleidelijk ontwikkelen PH. De World Health Organization classificeert PH als gevolg van linker hart-en vaatziekten als groep 2, die is de meest voorkomende groep van PH2,3,4. De diagnose van PH bij patiënten met linker hart-en vaatziekten wordt geassocieerd met een groter dan een sevenfold verhoging van de gestandaardiseerde sterftecijfers van 1-jaar4. Er is momenteel geen erkende therapie voor groep 2 PH naast behandeling van de onderliggende verlaten hart-en vaatziekten (bijvoorbeeldoperatief ter vervanging van de stenotic mitralisklep). Zelfs effectieve mitralisklep vervanging lost echter niet PH volledig in tot de helft van de patiënten met MS5. Deze aanhoudende PH is te wijten aan negatieve pulmonaire vasculaire remodeling, die slecht wordt begrepen. Vandaar, dierlijke modellen zijn belangrijk voor het vergroten van ons begrip van de moleculaire mechanismen van negatieve pulmonaire vasculaire remodeling in groep 2 PH.
Er zijn een paar diermodellen voor groep 2 PH. coronaire afbinding6,7 en transversale aorta banding8,9,10 in knaagdieren zijn de meest gebruikte groep 2 PH diermodellen. Het belangrijkste nadeel van deze modellen is de betrokkenheid van LV, waardoor het resultaat van groep 2 PH studies moeilijk te interpreteren. In tegenstelling, blijft de LV intact in de LAS-model. Bovendien, het LAS-model is klinisch relevante omdat het leidt tot de langzame en geleidelijke ontwikkeling van PH gedurende een 10-weekse periode11. Bij de mens, MS wordt beschouwd als aanzienlijk als de transmitral Doppler stroomsnelheid groter dan 2,0 m/s11 is, en we ook dit nummer als een licht-donkerscheiding gebruiken om te bepalen of de LAS chirurgie aanzienlijke stenose heeft geproduceerd. Bovendien, hoewel de LAS model milde of matig PH genereert, toont het karakteristiek histologische wijzigingen, vergelijkbaar met die in de menselijke patiënten, namelijk de ontwikkeling van intrapulmonary veneuze arterialization11. Het model van de rat LAS is een roman en klinisch relevante groep 2 PH model met bewaarde LV functie. Het is geschikt voor de studie van de pathofysiologie van persistente pulmonaire vasculaire remodeling, identificatie van moleculaire targets en testen van nieuwe therapieën voor groep 2 PH.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
De LAS experimenteel protocol is goedgekeurd door de Jikei Universiteit School van geneeskunde Animal Care Committee en het universitair onderzoek en de ethische Commissie (protocol #2015-118).
1. pre-operatieve voorbereiding
- Na aankomst op het dier faciliteit, bieden 5-week-oude mannelijke Sprague-Dawley ratten tussen 150 tot 200 g met 1 week om te acclimatiseren in hun nieuwe huis voorafgaand aan de operatie.
- Voorbereiding van de volgende apparatuur voor de operatie in autoclaaf: 1) een kleine dierlijke gasmasker, 3) een intubatie kit (samengesteld uit een paar hemostat Tang, een tong depressor, en een 18 G-angiocatheter), 2) een verdoving machine 4) chirurgische instrumenten (die (inclusief een paar gebogen pincet, een paar rechte pincet, een naald-stuurprogramma, een oprolmechanisme borst, een paar van schaar, een 5-0 monofilament hechtdraad, een clip applicator, middelgrote-grote clips en een buis van de borst 23 G).
- Hebben Q-tips en steriele gaas klaar om te gaan met bloeden.
- Gebruik een verwarming pad om de dierlijke lichaamstemperatuur rond 37 ° C tijdens de operatie.
2. narcose en Endotracheale intubatie
- Anesthetize de rat in een inductie-kamer met 5% Isofluraan gemengd met 2 L/min kamer lucht.
- Voorafgaand aan de intubatie, de rat borsthaar scheren met een scheerapparaat van haar en haar verwijdering room als u wilt verwijderen van fijn haar van toepassing.
- Controleer de pedaal reflex om te succesvol anesthesie voorafgaand aan intubatie bevestigen.
- Haak de voorste tanden met een tekenreeks en het veiligstellen van de tekenreeks met twee pinnen.
- De rat's mond met de verlostang hemostat openen en de tong depressor steek in de mond.
- Til de tong depressor om te visualiseren het vocale snoer.
Opmerking: Het is handig om een sterke licht schijnen over het hoofd gebied voor de rat te helpen visualiseren het vocale snoer. - Voeg de 18 G-angiocatheter als een endotracheale buis in de luchtpijp, en snel, sluit daarna de katheter aan de respirator.
- Stel de ademhalingsvolume op 10 µL per gram met een respiratoire tarief van 100 adem/minuut.
- Onderhouden anesthesie met 2% Isofluraan gemengd met 2 L/min kamer lucht.
3. voorbereiding van de chirurgische Site
- De chirurgische site met afwisselende scrubs van chloorhexidine en alcohol x3 voorbereiden.
- Geven van buprenorfine 0,01 mg/kg subcutaan.
- Dekking van de rat met een steriele draperen.
- Controleer de pedaal reflex om een succesvolle intubatie en onderhoud van anesthesie te bevestigen.
4. linker atriale stenose operatie
- De insnijding site 2 cm onder de linker oksel van de rat met een regel markeren.
- Het maken van een 2 cm links van de laterale borst muur incisies met een schaar.
- Scheid de intercostale spieren tussen de vierde en de vijfde rib, met behulp van het rechte en de gebogen Tang, tot het invoeren van de borstholte.
- Het oprolmechanisme borst invoegen in de borstholte. Blijven de rechte en gebogen pincet gebruiken om te scheiden van de intercostale spieren om te verkrijgen van een directe visualisatie van de thymus en het hart.
- Til de zwezerik met een paar rechte pincet. De zwezerik die betrekking hebben op het hart met een schaar verwijderen. Vermijd snijden of prikken in de grote bloedvaten.
- Zorgvuldig passeren een 5-0 monofilament hechtdraad door het oppervlak van het linkerventrikel, rechts onder de linker atriale aanhangsel. Vermijd de naald door de grote kransslagaders passeren.
- Nadat de hechtdraad is in plaats en er is geen significante bloeden, leg een losse knoopje.
- Trek de draad van de hechtdraad en toekomen om te heffen van het hart uit de borst.
- Zodra het hart uit de borst is opgeheven, moet u snel een middelgrote-grote clip toepassen op het linker atrium, net boven de mitralisklep.
Opmerking: De clip is half-weg gesloten, met het puntje van de clip knijpen de linkerboezem, waardoor links atriale stenose. - Snel terug te zetten het hart in de borst. Zorgen voor het hart is niet buiten de borst voor langer dan 30 s.
- Verwijder het verblijf hechtdraad gebruikt om op te heffen van het hart.
- Sluit de borst met een 5-0 monofilament hechtdraad, met behulp van een eenvoudige onderbroken patroon.
- Invoegen van een 23 G borst buis aangesloten op een 10 mL spuit in de borst, en ga vervolgens verder met de borst muur spieren en huid met eenvoudige onderbroken hechtingen te sluiten.
- Trekken uit de lucht, bloed en pleurale effusie via de ingevoegde borst buis, met behulp van de bijgevoegde 10 cc spuit, en dan trek de buis.
- Sluit de huidlaag met een 5-0 monofilament hechtdraad, met behulp van een eenvoudige onderbroken patroon.
- Geven van buprenorfine 0,01 mg/kg subcutaan.
- De Isofluraan uitschakelen.
- Ontkoppel de respirator na spontane ademhaling wordt waargenomen.
- Houden van de rat intubated en laat ze herstellen op de verwarming pad totdat het wakker wordt.
- Veilig extubate de rat nadat een of meer van de volgende symptomen wordt/worden waargenomen: de rat begint haar vier ledematen bewegen, herwint het haar restarmen reflex, herwint het haar kokhalsreflex of toont het spontane ongeldig te verklaren.
5. post-operatieve zorg
- Elke 8-12 h, geven buprenorfine 0,01 mg/kg subcutaan. Carprofen is 5 mg/kg subcutaan gegeven op een dagelijkse basis voor 2 dagen en, vervolgens, zo nodig, als de rat niet rond goed gaat en ziet als eruit het is in pijn.
- Geven 5 mL van normale zout subcutaan direct na de operatie, omdat de rat moeite drinken uit de kraan water, onmiddellijk postoperatieve kan hebben.
6. bevestiging van het succes van de linker atriale stenose met echocardiografie
- Het uitvoeren van een transthoracic echocardiografie 2 weken na de operatie bepalen de LV instroom snelheid.
- Anesthetize de rat na de stappen in sectie 1.
- Na de inductie van de anesthesie, handhaven verdoving een neus kegel met 2% Isofluraan gemengd met 2 L/min kamer lucht.
- De rat borstwand scheren met een scheerapparaat haar en gebruik van haar verwijdering crème voor het verwijderen van alle resterende haren.
- Plaats de ultrasone sonde aan de top van het hart, dat rond de vijfde intercostale ruimte aan de linkerzijde van de borst is. Bewegen de sonde in deze regio tot een goed vier-kamer zicht wordt verkregen.
- Het meten van de LV instroom snelheid met de pulsed-Golf Doppler modus net boven de mitralisklep cirkelring.
- Een LV instroom snelheid groter dan 2,0 m/s is vereist voor de ontwikkeling van gematigde pulmonale hypertensie bij 8-10 weken na LAS chirurgie.
7. sham operatie
- Met uitzondering van de clip (stap 4.9) toe te passen, alle de stappen hierboven om het maken van leeftijd-matched, veinzerij bediende controle (SOC) ratten.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De effectiviteit van de LAS is bevestigd met behulp van echocardiografie, 2 weken postoperatieve. Ratten met een LV instroom snelheid groter dan 2,0 m/s, gemeten met een vier-kamer uitzicht, worden beschouwd als belangrijke stenose (Figuur 1) hebben ontwikkeld en matige PH en pulmonale veneuze arterialization 8-10 weken na LAS chirurgie op betrouwbare wijze te ontwikkelen.
Tien weken na LAS chirurgi...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De LAS rat is een nieuwe groep 2 PH-model dat zwaarwegend belang van onderzoekers in het veld12,13al heeft ontvangen. Vergelijken met de twee bestaande groep 2 modellen, namelijk de longader stenose (PVS) model14, met behulp van biggen, en de supracoronary aorta banding (SAB) rat model8,heeft9,10, de LAS rat model een aantal voordelen. Vergeleken ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
De auteurs erkennen de Mitacs-Japan-maatschappij voor de promotie van wetenschap (JSPS) zomer programma. Ping Yu Xiong werd gesteund door financiële middelen van de Mitacs-JSPS zomerprogramma voor een bezoek aan de Jikei University School of Medicine. Dr. Minamisawa wordt gedeeltelijk ondersteund door het ministerie van onderwijs, cultuur, sport, wetenschap en technologie van Japan (SM), het MEXT-Supported-programma voor de strategische Research Foundation op particuliere universiteiten (SM), het voertuig Racing herdenkingsmunten Stichting (S.M.), en de Jikei University Graduate Research Fund (S.M.) met financiële steun voor dit project. Dr. Archer wordt gedeeltelijk ondersteund door de Amerikaanse National Institutes of Health (NIH) subsidies NIH 1R01HL113003-01A1 (S.L.A.) en NIH 2R01HL071115-08 (S.L.A.), de Canada Stichting voor innovatie, Tier 1 Canada Research Chair in de dynamiek van de mitochondriale en Translational Geneeskunde (S.L.A.), de Stichting William J. Henderson, de Canadese vasculaire netwerk en de Queen's cardiopulmonale Unit (QCPU).
De auteurs erkennen Mr. Tadashi Kokubo, Chief van fotografische diensten van het academische Information Center op de Jikei University School of Medicine, voor het filmen van de video.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 5-0 Prolene Suture | Johnson & Johnson - Ethicon | 8725H | Polypropyleensutuur met HEMO-SEAL Technologie |
| Anesthesieapparaat | Wakenyaku Co., Ltd. | BRTK-100A | Luchtpomp en anesthesieapparaat |
| Angiocatheter-geleidedraad | Zelfgemaakt | 10 cm geleidedraad vastgelijmd aan een 1 cc-sering | |
| Borstretractor | Natsume Seisakusho Co., Ltd. | F-2 | |
| Borstbuis 23G | Zelfgemaakt | 10 cc-sering bevestigd aan een 23G-naald plus kunststofbuis | |
| Gebogen pincet | Natsume Seisakusho Co., Ltd. | A-14 | |
| Verwarmingskussen | Vivaria | MP-916-NV | Lichaamstemperatuur op 37 graden Celsius houden |
| Horizon Ligating Clips | Teleflex | REF 003200 | Maat Medium-Groot |
| Horizon handmatig te laden ligatingklemapplicater voor Medium-Groot formaat Horizon | Teleflex | REF 337085 | Ligatieklemmen Gebogen kaken, (20 cm) |
| Naaldhoudre | Natsume Seisakusho Co., Ltd. | MC-40 | |
| Rodent Respirator | CWE Inc | SAR-830/P | Klein dierendemper |
| Schaar | Natsume Seisakusho Co., Ltd. | B-12 | Rechte schaar ideaal met ronde uiteinden |
| Recht pincet | Natsume Seisakusho Co., Ltd. | A-7 | |
| Tongdepressor | Uchida Yoko Co., Ltd. | 8-615-2417 | Gebruik de brede kant |
Referenties
- McGuire, L. B., Nolan, T. B., Reeve, R., Dammann Jr, J. F. Cor Triatriatum as a Problem of Adult Heart Disease. Circulation. 31, 263-272 (1965).
- Strange, G., et al. Pulmonary hypertension: prevalence and mortality in the Armadale echocardiography cohort. Heart. 98 (24), 1805-1811 (2012).
- Moreira, E. M., et al. Prevalence of Pulmonary Hypertension in the General Population: The Rotterdam Study. PLoS ONE. 10 (6), e0130072(2015).
- Wijeratne, D. T., et al. Increasing Incidence and Prevalence of World Health Organization Groups 1 to 4 Pulmonary Hypertension: A Population-Based Cohort Study in Ontario, Canada. Circulation: Cardiovascular Quality and Outcomes. 11 (2), (2018).
- Briongos Figuero, S., et al. Predictors of persistent pulmonary hypertension after mitral valve replacement. Heart and Vessels. 31 (7), 1091-1099 (2016).
- Jiang, B. H., Tardif, J. C., Shi, Y., Dupuis, J. Bosentan does not improve pulmonary hypertension and lung remodeling in heart failure. European Respiratory Society. 37 (3), 578-586 (2011).
- Dayeh, N. R., et al. Echocardiographic validation of pulmonary hypertension due to heart failure with reduced ejection fraction in mice. Scientific Reports. 8, (2018).
- Yin, J., et al. Sildenafil preserves lung endothelial function and prevents pulmonary vascular remodeling in a rat model of diastolic heart failure. Circulation: Heart Failure. 4 (2), 198-206 (2011).
- Wang, Q., et al. The Effects and Mechanism of Atorvastatin on Pulmonary Hypertension Due to Left Heart Disease. PLoS ONE. 11 (7), e0157171-e0157171 (2016).
- Hunt, J. M., et al. Pulmonary veins in the normal lung and pulmonary hypertension due to left heart disease. American Journal of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology. 305 (10), L725-L736 (2013).
- Fujimoto, Y., et al. Pulmonary hypertension due to left heart disease causes intrapulmonary venous arterialization in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 154 (5), 1742-1753 (2017).
- Katz, M. G., Fargnoli, A. S., Hajjar, R. J., Hadri, L. Pulmonary hypertension arising from left heart disease causes intrapulmonary venous arterialization in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 155 (1), 281-282 (2018).
- Alsoufi, B. Not a Cinderella story. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 155 (1), 282-284 (2018).
- Kato, H., et al. Pulmonary vein stenosis and the pathophysiology of "upstream" pulmonary veins. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (1), 245-253 (2014).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
