$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Termin przebudowa serca był używany do opisania zmian w strukturze lub funkcji serca spowodowanych różnymi stresorami od czasu, gdy termin ten został po raz pierwszy ukuty przez Hochmana i Bulkleya w modelu zawału mięśnia sercowego (MI) na początku lat 80. Przebudowane serca mogą wykazywać dysfunkcję skurczową lub rozkurczową, zaburzenia rytmu serca, przerost ścian komór, blizny, nieprawidłowości naczyniowe, zwłóknienie, śmierć miocytów, stany zapalne, zaburzenia metaboliczne oraz zmiany komórkowe i molekularne3. Konsekwencją tej przebudowy serca jest często niewydolność serca. Modele zwierzęce są niezbędnymi narzędziami do identyfikacji mechanizmów choroby i badania strategii interwencyjnych mających na celu osłabienie i odwrócenie przebudowy serca. Celem tego zbioru metod jest wprowadzenie innowacyjnych podejść do opracowywania mysich lub miniaturowych modeli przebudowy serca. Włączenie różnych zwierząt pozwala na przejście badań od podstawowych, eksploracyjnych badań z wykorzystaniem gryzoni do przedklinicznego modelu świń. Strategie stosowane przez autorów obejmują MI prawej komory wywołane podwiązaniem prawej tętnicy wieńcowej u myszy4, zaburzenia rytmu serca wywołane programowaną stymulacją elektryczną u myszy5, chorobę przeszczepu żyły wywołaną przez pomostowanie aortalne (CABG) u świń6, przeciążenie objętości serca spowodowane niedomykalnością aorty u myszy7, niewydolność serca z zachowaną frakcją wyrzutową (HFpEF) wywołaną zwężeniem aorty zstępująceju świń 8, połączona infuzja angiotensyny II i odnerwienie nerek w celu kontrolowania ciśnienia krwi u myszy9 oraz mutacje w ludzkim genie homologicznym, genie ciężkiego łańcucha 7 miozyny serca (MYH7), w sercach myszy10. Ponadto autorzy przedstawiają szczegółowe protokoły oceny przebudowy serca za pomocą śledzenia cech rezonansu magnetycznego serca (CMR-FT) u pacjentów11, echokardiografii u myszy i świń 4,7,8,10, zapisów elektrofizjologicznych u myszy 5, pomiarów hemodynamicznych u myszy 4,7, histologii serca myszy lub świń 4,6, 7,8,9,10 i biomarkery 6,8,9.
Zawał mięśnia sercowego jest najczęstszą przyczyną przebudowy serca12. Wiadomo, że zajęcie prawej komory wiąże się ze zwiększonym ryzykiem zgonu z powodu gorszego MI13,14. Model podwiązania lewej tętnicy wieńcowej jest szeroko stosowany do symulacji cech klinicznych MI15,16. Dlatego Liao i wsp.4 opracowują mysi model skupiający się na zawale mięśnia sercowego prawej komory przy użyciu stałego podwiązania prawej tętnicy wieńcowej. Autorzy demonstrują procedury i metody kardiochirurgii myszy w celu określenia funkcji prawej komory, hemodynamiki i histologii. Ponadto przedstawiono reprezentatywne obrazy odlewów naczyń wieńcowych u myszy. Wprowadzenie modelu zawału mięśnia sercowego prawej komory ułatwi zrozumienie mechanizmów, które wywołują przebudowę serca po zawale mięśnia sercowego w rzadziej badanym prawym sercu.
CABG jest stosowany w leczeniu przedłużonego zawału serca lub wielonaczyniowych chorób wieńcowych. Jednak przeszczepy żylne mogą ulegać zmianom patologicznym i ponownie się zamykać po operacji, co prowadzi do choroby przeszczepu żyły17. Li i wsp.6 szczegółowo opisują procedurę CABG u świń przy użyciu żyły sutkowej wewnętrznej jako przeszczepu6. Ponadto autorzy przedstawili metodę intubacji tchawicy świni oraz procedurę pobierania lewej żyły sutkowej wewnętrznej. Model ten może być używany do testowania zabiegów, które utrzymują drożność przeszczepów żył lub zmniejszają niekorzystną przebudowę przeszczepu.
Arytmie przedsionkowe i komorowe są często diagnozowane u pacjentów z ostrym zawałem mięśnia sercowego18,19. Chociaż modele mysie mają ograniczenia w zakresie badania arytmii serca ze względu na wysokie tętno i mały rozmiar ciała, naukowcom udało się zarejestrować i manipulować elektrokardiogami myszy, aby uzyskać cenny wgląd w zmiany elektryczne serca po zawale mięśnia sercowego. W tym kontekście, Lu i wsp.5 łączą zaprogramowaną stymulację elektryczną i izolowaną perfuzję serca w celu zbadania tachyarytmii komorowych u myszy z zawałem mięśnia sercowego. Autorzy demonstrują również zastosowanie iniekcji rekombinowanego wirusa pod kontrolą echokardiografii w komorach myszy i szczurów. Techniki opisane w tym artykule są cenne w badaniu zaburzeń rytmu serca związanych z niekorzystną przebudową serca po zawale mięśnia sercowego.
Arytmie przedsionkowe są niezależnymi czynnikami ryzyka przebudowy i dysfunkcji przedsionków. Wang i wsp.11 stosują CMR-FT do oceny odkształcenia lewego przedsionka i funkcji przedsionków u pacjentów, umożliwiając dokładną ocenę dysfunkcji przedsionków. Dzięki postępom w klinicznych technikach diagnostycznych MRI naukowcy zastosowali to podejście do oceny nieprawidłowości strukturalnych i funkcjonalnych serca w modelach mysich i świńskich20,21. Metoda przedstawiona przez Wang i wsp.11 może być również zastosowana do oceny funkcji przedsionków w dużych modelach zwierzęcych.
Przeciążenie objętości serca może być spowodowane niedomykalnością zastawki aortalnej, stanem, w którym krew rozkurczowa wycieka z aorty do lewej komory22. Na podstawie badania Framingham Heart Study, częstość występowania niedomykalności zastawki aortalnej u mężczyzn i kobiet wynosi odpowiednio 13% i 8,5%23. Wu i wsp.7 przedstawiają mysi model niedomykalności zastawki aortalnej, który naśladuje przeciążenie objętości serca spowodowane chorobą zastawkową serca. W tym protokole operacja pęknięcia zastawki aortalnej jest wykonywana pod kierunkiem ultradźwięków o wysokiej rozdzielczości. Przedstawiono czynność serca, konsekwencje hemodynamiczne oraz miejsca nakłucia na zastawkach modelu.
Około połowa pacjentów z niewydolnością serca jest klasyfikowana jako HFpEF24. Li i wsp.8 ustalili model HFpEF indukowany przez precyzyjne zwężenie aorty zstępującej. Autorzy demonstrują operację na otwartym sercu, konfigurację urządzenia do pomiaru ciśnienia w aorty, pomiary za pomocą echokardiografii przezklatkowej oraz proces przebudowy komór.
Wang i wsp.9 demonstrują protokół odnerwienia współczulnego nerek w celu kontrolowania nadciśnienia i łagodzenia przerostu serca u myszy. W tym modelu mysim autorzy najpierw wszczepiają mikropompę osmotyczną zawierającą angiotensynę II, a następnie stosują delikatne podejście do odczulania zakończeń nerwowych w ścianie tętnicy nerkowej. Dodatkowo przedstawiono obrazy anatomiczne tętnic nerkowych myszy. Ten dobrze zaprojektowany model pomaga w badaniu mechanizmów przebudowy serca wywołanej nadciśnieniem.
Kardiomiopatia przerostowa jest najczęstszą dziedziczną chorobą serca25, a zmienność genu sarkomeru jest główną przyczyną kardiomiopatii przerostowej. W tym kontekście Xia i wsp.10 demonstrują kompleksowe metody zrozumienia czynników genetycznych związanych z tą chorobą. Autorzy najpierw identyfikują warianty MYH7 za pomocą analiz sekwencji egzomu i segregacji wariantów, a następnie tworzą model mysi z mutacją punktową w genie MYH7. W artykule przedstawiono patologiczne fenotypy przerostu mięśnia sercowego.
Autorzy uwzględnieni w tym zbiorze metod ustalili różne modele przebudowy serca poprzez ulepszenie istniejących procedur lub zastosowanie nowych technik. Oczekuje się, że te innowacyjne modele mogą zostać opracowane w celu odkrycia molekularnych mechanizmów przebudowy serca, pogłębienia naszej wiedzy na temat chorób człowieka oraz stworzenia nowych strategii leczenia i diagnostyki, które poprawią wyniki leczenia pacjentów i przedłużą ich życie.