Mysi model niewydolności serca wywołanej hiperlipidemią z zachowaną frakcją wyrzutową
29 marca 2024
Ten protokół przedstawia szczegółowe podejście do replikacji mysiego modelu niewydolności serca wywołanej hiperlipidemią z zachowaną frakcją wyrzutową (HFpEF). Projekt łączy w sobie podawanie receptora lipoproteiny T-lipoproteiny o niskiej gęstości związanego z wirusem 9-sercowym troponiny (AAV9-cTnT-LDLR) i poloksamemu-407 (P-407).
Nasze badania mają na celu zbadanie niewydolności serca z zachowaną frakcją wyrzutową znaną jako HFpEF, w szczególności zbadanie skutków lipotoksyczności. Staramy się wyjaśnić skomplikowany związek między zespołem metabolicznym a lipotoksycznością w napędzaniu progresji HFpEF i odkryć podstawowe mechanizmy napędzające patofizjologię HFpEF za pomocą tego eksperymentalnego modelu lustrzanego. Pomimo rosnącego rozpowszechnienia i ograniczonych możliwości leczenia HFpEF, jej mechanizmy patofizjologiczne związane głównie z zespołem metabolicznym pozostają słabo poznane.
Model ten stanowi wyjątkową okazję do wypełnienia tej luki i potencjalnego opracowania nowych terapii HFpEF. Najważniejszą zaletą naszego modelu jest jego zdolność do naśladowania znacznego niewłaściwego obchodzenia się z lipidami obserwowanego u pacjentów z HFpEF. Ten mysi model dostarcza cennych informacji na temat patofizjologii HFpEF, zwłaszcza metabolizmu serca.
Nasze wyniki nie uwzględniają znaczenia niewłaściwego obchodzenia się z kwasami tłuszczowymi i cholesterolem w kardiometabolicznym HFpEF. Model ten doskonale pokazuje, jak niedobór kwasów tłuszczowych zaburza metabolizm na różnych poziomach. Daje to naukowcom potencjalne możliwości odkrycia nowych pułapek dla pacjentów z HFpEF.
Tutaj, w Laboratorium Shahada, skupimy się na przełożeniu tego modelu na duże zwierzęta. Będziemy badać kwestie związane z patogenezą, nagłą śmiercią i potencjalnymi interwencjami terapeutycznymi ukierunkowanymi na lipotoksyczność, stan zapalny i przebudowę serca. Instruktor[Na początek rozmrażaj fiolki z wektorami wirusowymi na lodzie przez 20 minut i rozcieńczaj cząsteczki AAV w 100 mikrolitrach DPBS.
Załaduj rozcieńczony roztwór AAV do jednomililitrowej strzykawki z igłą o rozmiarze od 28 do 30, unikając pęcherzyków powietrza. Zabezpiecz znieczuloną mysz w ograniczniku oświetlacza ogona i użyj gazika, aby oczyścić miejsce wstrzyknięcia środkiem antyseptycznym. Masuj ogon dwoma palcami, aż zauważysz żyłę.
Następnie wstrzyknąć wektor do żyły ogonowej pod małym kątem i wyjąć igłę. Za pomocą palca natychmiast przyłożyć ucisk do miejsca wstrzyknięcia, aby zatamować krwawienie. Aby przygotować Poloxamer 407, należy go rozpuścić w DPBS na rotatorze przez noc w temperaturze czterech stopni Celsjusza w komorze bezpieczeństwa biologicznego.
Następnie ręcznie unieruchom, trzymając mysz pod wyciągiem, ustawiając głowę i ciało w dół. Za pomocą środka antyseptycznego należy oczyścić miejsce wstrzyknięcia w lewym dolnym kwadrancie brzucha, po bokach do linii środkowej. Aby wstrzyknąć P 407, należy wprowadzić igłę do jamy otrzewnej pod kątem 45 stopni lub mniejszym.
Po czterech tygodniach indukcji hiperlipidemii echokardiografia wykazała niewydolność serca z zachowaną frakcją wyrzutową w postaci wydłużenia czasu relaksacji wewnątrzkomorowej. Zaobserwowano zwiększony stosunek wczesnej prędkości przepływu beztłuszczowego mitralnego do pierścieniowej prędkości rozkurczowej mitralnej, wraz ze zmniejszoną wczesną i późną rozkurczową prędkością przepływu przezmitralnego.
Przegląd
Niniejszy protokół przedstawia szczegółowe podejście do replikacji mysiego modelu niewydolności serca z zachowaną frakcją wyrzutową (HFpEF) indukowanej hiperlipidemią. Badanie analizuje skutki lipotoksyczności oraz związek między zespołem metabolicznym a progresją HFpEF.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania nad układem sercowo-naczyniowym
- Zespół metaboliczny
- Patofizjologia niewydolności serca
Wstęp
- HFpEF występuje coraz częściej, a dostępne opcje leczenia są ograniczone.
- Mechanizmy patofizjologiczne związane z zespołem metabolicznym są słabo poznane.
- Model ten naśladuje zaburzenia metabolizmu lipidów obserwowane u pacjentów z HFpEF.
- Zrozumienie metabolizmu serca jest kluczowe dla opracowania nowych terapii.
Cel badania
- Wyjaśnienie mechanizmów napędzających patofizjologię HFpEF.
- Zbadanie wpływu zaburzeń metabolizmu kwasów tłuszczowych i cholesterolu.
- Dostarczenie modelu dla potencjalnych interwencji terapeutycznych ukierunkowanych na lipotoksyczność.
Zastosowane metody
- Podanie AAV9-cTnT-LDLR oraz poloksameru-407.
- Indukcja hiperlipidemii w modelach mysich.
- Echokardiografia w celu oceny funkcji serca.
- Techniki wstrzykiwania wektorów wirusowych i poloksameru.
Główne wyniki
- Zaobserwowano wydłużony czas relaksacji komory*.
- Zmienione stosunki prędkości przepływu przez zastawkę mitralną wskazujące na niewydolność serca.
- Model skutecznie demonstruje nieprawidłowości w gospodarce lipidowej w HFpEF.
- Zidentyfikowano potencjalne szlaki dla nowych strategii terapeutycznych.
Wnioski
- Model ten dostarcza cennych informacji na temat mechanizmów HFpEF.
- Deprywacja kwasów tłuszczowych zaburza metabolizm serca.
- Badania mogą doprowadzić do opracowania lepszych terapii dla pacjentów z HFpEF.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Mysie modele HFpEF indukowane hiperlipidemią stanowią platformę translacyjną do analizy metabolicznych i lipotoksycznych czynników dysfunkcji rozkurczowej. Model ten umożliwia redukcję ryzyka mechanistycznego oraz walidację celów dla szlaków kardiometabolicznych zaangażowanych w niewydolność serca z zachowaną frakcją wyrzutową. Jego wartość prognostyczna wspiera decyzje dotyczące portfela projektów na wczesnym etapie oraz kształtuje strategię przedkliniczną dla chorób serca związanych z zespołem metabolicznym.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie lipotoksyczności i zespołu metabolicznego jako czynników napędzających patogenezę HFpEF.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów terapeutycznych w zakresie szlaków gospodarki lipidowej i metabolizmu serca.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez modelowanie fenotypów serca istotnych dla człowieka.
- Zapewnia platformę do testowania hipotez dotyczących metabolicznych i zapalnych czynników przyczyniających się do HFpEF.
Przesiewy i opracowanie testu
- Ustanawia zwalidowany system in vivo do ilościowej oceny funkcji serca i biomarkerów metabolicznych.
- Umożliwia powtarzalny pomiar dysfunkcji rozkurczowej i zachowanej frakcji wyrzutowej za pomocą echokardiografii.
- Umożliwia standaryzowaną ocenę potencjalnych interwencji ukierunkowanych na metabolizm lipidów i przebudowę serca.
- Przygotowuje podstawy do skalowalnego przesiewu związków w modelach istotnych dla danej choroby.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodny z istotnymi dla choroby punktami końcowymi, takimi jak włóknienie, niedokrwienie mięśnia sercowego i nagła śmierć obserwowana u pacjentów z HFpEF.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkrywania do przedklinicznej walidacji celów metabolicznych i zapalnych.
- Wspiera dostosowany do ryzyka rozwój kandydatów terapeutycznych ukierunkowanych na dysfunkcję serca wywołaną lipotoksycznością.
- Ułatwia dopasowanie biomarkerów dla badań translacyjnych w większych modelach zwierzęcych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ten mysi model HFpEF wpisuje się w kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych, umożliwiając walidację celów terapeutycznych, badania mechanistyczne oraz rozwój biomarkerów translacyjnych dla kardiometabolicznej niewydolności serca.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących nieprawidłowego metabolizmu lipidów i zespołu metabolicznego w dysfunkcji serca.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, ilościowe odczyty kardiologiczne i metaboliczne do oceny kandydatów.
- Analityka: Umożliwia statystyczne porównanie funkcji rozkurczowej, włóknienia i parametrów metabolicznych w różnych kohortach.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki uzyskane na modelach mysich z modelami większych zwierząt i ludzkimi fenotypami chorób.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje wielokrotnego użytku, zestandaryzowaną platformę do badania celów i szlaków kardiometabolicznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w odniesieniu do celów metabolicznych i lipotoksyczności w HFpEF.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzowane, powtarzalne oceny in vivo punktów końcowych w zakresie funkcji serca i parametrów metabolicznych.
- Wartość strategiczna: Stanowi podstawę do podejmowania decyzji go/no-go dla programów kardiometabolicznych i redukuje biologiczne ryzyko na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydatów terapeutycznych ukierunkowanych na mechanizmy HFpEF z uwzględnieniem dostosowania do ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza z zakresu fizjologii układu sercowo-naczyniowego myszy oraz modelowania chorób metabolicznych.
- Wymagany jest dostęp do infrastruktury echokardiograficznej, telemetrii oraz analizy biochemicznej.
- Konieczna jest międzyzespołowa standaryzacja protokołów fenotypowania i interpretacji danych.
- Adaptacja do innych szczepów lub gatunków może wymagać optymalizacji protokołu.
- Ograniczenia modelu obejmują specyficzne dla gatunku odpowiedzi oraz kwestie translacji na heterogeniczność ludzkiego HFpEF.
