Deze studie werd uitgevoerd in strikte overeenstemming met de aanbevelingen in de Gids voor de Zorg en het Gebruik van Proefdieren van de National Institutes of Health (Publicatie nr. 85-23, herzien 1996). Het studieprotocol werd goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van het Beijing Anzhen Ziekenhuis (Goedkeuringsnummer 81700293). Het studieprotocol werd beoordeeld en goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van onze instelling. Alle inspanningen werden geleverd om dierenleed te minimaliseren en het aantal dieren dat in de studie werd gebruikt te verminderen. De reagentia en de gebruikte apparatuur worden vermeld in de Materiaaltabel.
1. Diermodel en experimenteel ontwerp
- Diervoorbereiding en huisvesting
Vierentwintig gezonde mannelijke beagles, van 4–5 jaar oud en met een gewicht van 10–12 kg, werden verkregen van Shanghai Jiao Tong University Agricultural Experimental Animal Farm Co., Ltd. (zie Materiaaltabel). Alleen mannelijke beagles werden gebruikt om mogelijke verstorende effecten van hormonale fluctuaties die samenhangen met de oestruscyclus op stolling, endotheelfunctie en ontstekingsreacties te minimaliseren. Alle beagles werden afzonderlijk gehouden in standaardkooien die werden gehouden op een temperatuur van 22–25 °C met 40%–60% luchtvochtigheid en een licht-donkercyclus van 12 uur tot 12 uur. De dieren kregen een standaard laboratoriumdieet voor honden en water ad libitum. Voorafgaand aan de start van experimentele procedures ondergingen alle beagles een acklimatisatieperiode van 1 week. Transthoracale echocardiografie (TTE) werd uitgevoerd bij alle dieren met behulp van een echosysteem uitgerust met een 3,5 MHz phased-array transducer om valvulaire pathologieën, cardiomyopathie en andere structurele hartziekten uit te sluiten.
- Anesthesie en vasculaire toegang
Alle beagles werden 12 uur vastend voorafgaand aan de ingreep. Anesthesie werd geïnduceerd door intraveneuze toediening van natriumpentobarbital in een dosering van 20 mg/kg via de cefalische vene, langzaam toegediend over ongeveer 3–5 minuten totdat het verlies van de palpebrale reflex werd bevestigd. Zodra voldoende anesthesie was bereikt, werd endotracheale intubatie uitgevoerd met een passend formaat (interne diameter 7,0–8,0 mm) gecuffde endotracheale buis, en werd mechanische ventilatie gestart bij een getijdenvolume van 15 mL/kg en een ademhalingsfrequentie van 12–15 ademhalingen/min. Continue hemodynamische monitoring werd gedurende de hele procedure gehandhaafd. Een 3-geleide oppervlakte-elektrocardiogram (ECG) werd toegepast om hartslag en hartritme te monitoren, en pulsoximetrie werd gebruikt om de zuurstofsaturatie te monitoren. Een perifere intraveneuze lijn werd gehandhaafd voor vochttoediening (lactatievloeistof van Ringer, geïnfuseerd met een snelheid van 5–10 mL/kg/u) en aanvullende anesthesiedoses indien nodig.
Vervolgens werd onder aseptische omstandigheden een huidincisie van ongeveer 3–4 cm gemaakt in het rechter liesgebied om de algemene femorale arterie bloot te leggen met een stomp dissectie. Succesvolle arteriële toegang werd bevestigd door pulserende bloedterugvoer. Een 6F-vaatschede werd in de rechter femorale arteria geplaatst met behulp van de aangepaste Seldinger-techniek. Heparinenatrium (4000 IE, verdund in 10 mL normale zoutoplossing) werd via de schede toegediend om trombo-embolie te voorkomen.
2. Nierarterie-embolisatie voor de inductie van chronische matige RI
Een 5F-multifunctionele katheter werd via de arteriële omhulsel ingebracht en onder C-arm fluoroscopische begeleiding naar de abdominale aorta gebracht. Selectieve linker nierarterie culatie werd uitgevoerd en de basislijn nierarterie-angiografie werd uitgevoerd door 5–8 mL niet-ionisch jodinerend contrastmedium te injecteren met een snelheid van 3 mL/s om de volledige nierarteriële boom te visualiseren. De succesvolle positie van de katheter werd bevestigd door demonstratie van de gehele linker nierslagader en haar takken op de angiografische beelden.
Daarna werd RI geïnduceerd door transkatheter-embolisatie van de hoofdtak van de linker nierslagader met behulp van absorberbare gelatinesponskorrels (50 mg diameter). De gelatinesponskorrels werden als slurry bereid door ongeveer 50 mg korrels te mengen met een 1:1 mengsel van contrastmiddel en normale zoutoplossing tot een totaal volume van ongeveer 2–3 mL. De embolisatieslurry werd langzaam geïnjecteerd door handmatige injectie via de katheter gedurende ongeveer 2–3 minuten onder continue fluoroscopische monitoring. Succesvolle embolisatie werd bevestigd door herhaalde angiografie van de linker nierslagader, die de afwezigheid van distale arteriële opacificatie in de geemboliede takken aantoonde. Na angiografische bevestiging werden de katheter en de schede verwijderd en werd de femurslagader hersteld met een 6-0 polypropyleenhechting. De operatiewond werd in lagen gesloten en de dieren mochten herstellen onder nauwlettend toezicht.
Voor de controlegroep en AF-groep (schijnprocedure) werd hetzelfde katheterisatieproces uitgevoerd, waarbij een gelijk volume (2–3 mL) normale zoutoplossing werd via de multifunctionele katheter in de linker nierslagader geïnjecteerd na de nierarterie-angiografie.
3. AF-inductie door snelle atriumpacing
Drie maanden na de RI-procedure (of schijnprocedure) werd AF geïnduceerd in de AF-groep en de RI+AF-groep. AF werd opgewekt bij in totaal 12 beagles (n = 6 in de AF-groep en n = 6 in de RI+AF-groep). Na de herverdoving en vasculaire toegang zoals hierboven beschreven, werd de rechter femurader genaduceerd voor katheterplaatsing. Een 6F quadripolaire elektrodekatheter (zie Materiaaltabel) werd onder fluoroscopische leiding naar voren gebracht en geplaatst op de laterale wand van het rechteratrium. De juiste positie van katheter werd bevestigd door het opnemen van karakteristieke atriale elektrogrammen op het intracardiale kanaal, met duidelijke, scherpe atriale afbuigingen. De diastolische pacingdrempel werd bepaald door de uitgangsspanning van de stimulator geleidelijk te verlagen in 0,1 V, afnames van 5 V totdat verlies van atriumvang werd waargenomen; De laagste spanning, die consistente 1:1 atriumvang bereikte, werd geregistreerd als de diastolische pacingdrempel. Snelle atriale pacing (basiscycluslengte, 60 ms, overeenkomend met een pacingsnelheid van 1000 slagen per minuut; outputpulsbreedte, 2 ms; spanning, 4 keer de diastolische pacingdrempel, meestal overeenkomend met 2–4 V) werd continu toegediend gedurende 180 minuten met behulp van een Cardiac Stimulator om AF te induceren, zoals eerder beschreven9. Succesvolle AF-inductie werd bevestigd door het verschijnen van aanhoudend onregelmatige R-R-intervallen op het oppervlakte-ECG en snelle, ongeorganiseerde atriale potentialen op het intracardiale elektrogram die minstens 1 minuut aanhielden na een korte stopzetting van pacing. Alle 12 beagles (100%) bereikten aanhoudende AF na voltooiing van het pacingprotocol. De gemiddelde duur van aanhoudende AF na het stoppen van het pacing varieerde van 3–8 minuten voor spontane cardioversie tot sinusritme.
Het is belangrijk op te merken dat, in tegenstelling tot burst pacing-protocollen (meestal 3–10 seconden bursts) die worden gebruikt om AF-gevoeligheid te beoordelen, de continue 180-minuten snelle atriale pacing-methode in deze studie specifiek is ontworpen om aanhoudende AF te modelleren en vroege moleculaire remodellering te stimuleren. Dit protocol is goed gevestigd en uitgebreid gevalideerd in onderzoek naar autografische autopilotenbij honden 9,10.
4. Experimenteel ontwerp en groepsopdracht
Proefdieren werden willekeurig toegewezen aan vier groepen (n = 6 per groep): controlegroep, RI-groep, AF-groep en RI gecombineerd met AF (RI+AF) groep. Beagles in de RI-groep en de RI+AF-groep ondergingen de RI-embolisatieprocedure bij de basislijn, en beagles in de controlegroep en AF-groep kregen de schijninjectie van normale zoutoplossing in de nierslagader. Drie maanden later werd AF geïnduceerd in de AF en RI+AF-groepen zoals hierboven beschreven. Een schematisch overzicht van het volledige experimentele ontwerp en de tijdlijn wordt weergegeven in Figuur 1.
5. Bepaling van creatininevrijgave
Creatinineklaring (CCr) werd bepaald met de 30-minuten endogene creatinineklaringsmethode11. Kort na de narcose werd een Foley-katheter onder aseptische omstandigheden in de urineblaas geplaatst en werd de blaas volledig geleegd. Vervolgens werd de urineverzamelperiode van 30 minuten gestart, waarbij alle urine-output via de katheter werd opgenomen in een gekalibreerd verzamelvat. Aan het einde van de 30 minuten tellende verzamelperiode werd de blaas opnieuw geleegd om volledige urineherstel te waarborgen. Tegelijkertijd werd een bloedmonster uit het middenpunt genomen van de halsvena voor plasma-creatininebepaling. CCr werd berekend met de standaardformule: CCr (mL/min/kg) = (urinecreatinineconcentratie × urinevolume) / (plasmacreatinineconcentratie × verzameltijd), genormaliseerd op het lichaamsgewicht.
6. Weefsel- en bloedmonsterafname
Bloedmonsters werden afgenomen van de halsvena bij de basislijn en vóór het offeren in EDTA-anticoaguleerde en gewone serumseparatorbuizen11. Uiteindelijk werden alle beagles geëuthanaseerd met een intraveneuze injectie van een dodelijke dosis natriumpentobarbital in een dosering van 150 mg/kg voordat ze herstelden van de narcose. Nieren werden geoogst voor histologisch onderzoek. Harten werden geoogst, en het linker boezemaanhangsel (LAA) werd zorgvuldig ontleed, binnen 5 minuten na excisie in vloeibare stikstof ingevroren en opgeslagen bij −80 °C tot moleculaire analyse. De LAA werd geselecteerd voor weefselanalyse omdat het de meest voorkomende plaats is van trombusvorming bij patiënten met AF en daarom de meest klinisch relevante anatomische locatie is voor het beoordelen van endotheelfunctie en het risico op trombose.
7. Histologische observatie
De nierweefsels werden 24 uur gefixeerd in 10% neutraal gebuffreerd paraformaldehyde, gedehydrateerd via een gegradueerde ethanolreeks (70%, 80%, 90%, 95% en 100% ethanol, elk 1 uur), gezuiverd met xyleen (twee wisselingen, elk 30 minuten), ingebed in paraffine en in plakjes van 5 μm dikte gesneden met een roterend microtoom. Daarna werden de plakjes gekleurd met HE om histopathologische veranderingen te observeren. Specifiek werden secties gedeparaffiniseerd in xyleen (twee wisselingen, elk 10 minuten), gerehydrateerd via een dalende ethanolreeks, 5 minuten gekleurd met hematoxyline-oplossing, 30 seconden gedifferentieerd in 1% zoutzuur–ethanol, 10 minuten afgespoeld in stromend kraanwater, 2 minuten gekleurd met eosine-oplossing, gedehydrateerd, schoongemaakt en gemonteerd met neutrale balsem. Secties werden onderzocht onder een lichtmicroscoop met vergrotingen van 100× en 400×.
8. Enzym-gekoppelde immunosorbentassay (ELISA)
De bloedmonsters werden 20 minuten gecentrifugeerd op 3000 × g bij 4 °C, waarna het supernatant (plasma) werd verzameld en opgeslagen bij −80 °C tot analyse. De plasmaniveaus van creatinine, ureumstikstof, Von Willebrand-factor (vWF), trombomoduline (TM), asymmetrische dimethylarginine (ADMA), stikstofoxide (NO), plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), weefselplasmigeen activator (t-PA), tumor necrose factor-α (TNF-α), hooggevoelig C-reactief eiwit (hs-CRP), interleukine-6 (IL-6), renine en aldosteron (ALD) werden onderzocht met commerciële ELISA-kits volgens de instructies van de fabrikant. Kort gezegd werd 100 μL plasmamonster of standaard toegevoegd aan antilichaam-gecoate 96-well microplaten, geïncubeerd bij 37 °C gedurende 2 uur, vier keer gewassen met wash buffer, geïncubeerd met biotinylated detectieantilichaam gedurende 1 uur bij 37 °C, opnieuw gewassen, geïncubeerd met streptavidine-HRP-conjugaat gedurende 30 minuten bij 37 °C, gevolgd door TMB-substraatontwikkeling gedurende 15–20 minuten in het donker. De reactie werd gestopt met 50 μL stopoplossing, en de absorptie werd gemeten bij 450 nm met een microplaatlezer. Alle monsters zijn dubbel getest.
9. Kwantitatieve Real-Time PCR (qRT-PCR)
Extractie van totaal RNA uit de LAA-weefsels werd uitgevoerd met behulp van TRIzol-reagens, gevolgd door detectie van RNA-zuiverheid en concentratie met een spectrofotometer bij absorptieverhoudingen van 260/280 nm (acceptabel bereik 1,8–2,0). In totaal werd 1 μg RNA omgekeerd getranscrcreerd in complementair DNA (cDNA) met behulp van een PrimeScript RT-reagenskit. De omgekeerde transcriptiereactie werd uitgevoerd bij 37 °C gedurende 15 minuten, gevolgd door inactivatie bij 85 °C gedurende 5 seconden. Kwantitatieve real-time PCR werd vervolgens uitgevoerd op het PCR-systeem met behulp van SYBR Green Master Mix. Het thermische cyclusprogramma bestond uit initiële denaturatie bij 95 °C gedurende 5 minuten, gevolgd door 40 denaturatiecycli bij 95 °C gedurende 10 seconden en annealing/extensie bij 60 °C gedurende 30 seconden. Het fluorescentiesignaal werd aan het einde van elke extensiestap gedetecteerd met behulp van het SYBR Green-kanaal. De drempelcyclus (Ct) waarden werden automatisch bepaald door de instrumentsoftware. De vouwveranderingen van mRNA-niveaus werden bepaald met de 2−ΔΔCt-methode . β-actin diende als interne controle. Alle monsters werden in drievoud uitgevoerd.
10. Westelijke blotting
Het totale eiwit werd uit de LAA-weefsels geëxtraheerd met behulp van een radioimmunoprecipitatietest (RIPA) lysebuffer (bestaande uit 50 mM Tris-HCl, pH 7,4, 150 mM NaCl, 1% NP-40, 0,5% natriumdeoxycholaat, 0,1% SDS, aangevuld met protease- en fosfataseremmercocktail; zie Materiaaltabel). Weefsels werden op ijs gehomogeniseerd en 15 minuten gecentrifugeerd bij 12.000 × g bij 4 °C, waarna het supernatant werd opgevangen. De eiwitconcentratie werd gekwantificeerd met behulp van een BCA Protein Assay kit. Vervolgens werden gelijke hoeveelheden eiwit (30 μg per baan) onderworpen aan 12% SDS-PAGE voor scheiding bij 80 V gedurende 30 minuten (stapelgel), gevolgd door 120 V voor ongeveer 60 minuten (oplossende gel) en vervolgens overgebracht op polyvinylidienfluoride (PVDF) membranen bij 300 mA gedurende 90 minuten in transferbuffer (25 mM Tris, 192 mM glycine, 20% methanol). Membranen werden geblokkeerd met 5% magere melk opgelost in TBST (Tris-buffered salline met 0,1% Tween-20) bij kamertemperatuur gedurende 2 uur, en vervolgens 's nachts bij 4 °C onderzocht met primaire antilichamen (zie Materiaaltabel voor antistofbronnen, catalogusnummers en verdunningen). De volgende dag werden membranen drie keer gewassen met TBST (elk 10 minuten) en 2 uur op kamertemperatuur geïncubeerd met het bijbehorende HRP-geconjugeerde secundaire antilichaam (zie Materiaaltabel). Na drie extra TBST-wasbeurten (elk 10 minuten) werden vlekken gevisualiseerd met een enhanced chemiluminescence (ECL) kit met behulp van een chemiluminescence imaging systeem. Glyceraldehyde-3-fosfaatdehydrogenase (GAPDH) diende als interne controle. Densitometrische analyse werd uitgevoerd met behulp van de ImageJ-software, en de relatieve eiwitexpressieniveaus werden genormaliseerd naar GAPDH. De geschatte molecuulgewichten van de gedetecteerde eiwitten waren als volgt: vWF (~260 kDa), TM (~60 kDa), endotheliale stikstofoxidesynthase (eNOS, ~130 kDa), induceerbare stikstofoxidesynthase (iNOS, ~130 kDa), PAI-1 (~45 kDa), t-PA (~70 kDa) en GAPDH (~36 kDa). Volledige lengte, niet-bijgesneden Western blot-afbeeldingen zijn te vinden in Aanvullende Figuur 1 en Aanvullende Figuur 2.
11. Statistische analyse
Alle waarden zijn geanalyseerd met behulp van statistische en grafische software en worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD). De normaliteit van de gegevensverdeling werd beoordeeld met de Shapiro-Wilk-test voorafgaand aan parametrische analyse. De homogeniteit van variantie werd geëvalueerd met behulp van de Levene-test. Voor gegevens die voldoen aan de aannames van normaliteit en homogeniteit van variantie werd een verschilvergelijking uitgevoerd met eenrichtings-ANOVA, gevolgd door Dunnetts post hoc-test voor meervoudige vergelijkingen met de controlegroep. Voor gegevens die niet aan de normaliteitsaanname voldeden, werd de niet-parametrische Kruskal-Wallis-test gevolgd door Dunns post hoc-test toegepast. In deze studie voldeden alle variabelen aan de normaliteits- en gelijke variantie-aannames; daarom werden parametrische analyses overal toegepast. In de analysesoftware werden gegevens ingevoerd in gegroepeerde datatabellen, werd eenrichtings-ANOVA geselecteerd vanuit het menu Column Analyses, werd Dunnett's test gekozen voor post hoc-vergelijkingen, en werd de significantiedrempel ingesteld op p < 0,05.