Constrição aórtica transversal operacional com sutura absorvível para obter hipertrofia miocárica transitória
September 9th, 2020
Este protocolo apresenta um método aprimorado para obter hipertrofia miocárdia transitória com sutura absorvível, simulando diminuição da hipertrofia ventricular esquerda após a remoção da sobrecarga de pressão. Pode ser valioso para os estudos sobre pré-condicionamento hipertrófico do miocárdio.
Este protocolo apresenta um método aprimorado para obtenção de hipertrofia miocárdica transitória, utilizando suturas absorvíveis, que estimulam a diminuição da hipertrofia ventricular esquerda após a remoção da sobrecarga pressórica. Usando este protocolo, os pesquisadores podem facilmente dominar o modelo com uma menor mortalidade operacional. Demonstrando o procedimento estará Xiaoxia Huang, um técnico do meu laboratório.
Comece beliscando a ponta de uma agulha de calibre 25 com um porta-agulha e embotando-a. Em seguida, passe uma sutura absorvível 5/0 por esta agulha e curve a agulha romba em um ângulo de 90 graus usando o suporte. Retire a ponta de outra agulha de calibre 25, depois curve-a em um ângulo de 120 graus e alise a ponta com um suporte para ser usado como espaçador na etapa de ligadura.
Prepare instrumentos cirúrgicos esterilizados, incluindo uma tesoura oftálmica, uma microtesoura, duas pinças de cotovelo microcirúrgicas, um porta-agulha e um porta-microagulha. Para iniciar a cirurgia, confirme a anestesia completa do camundongo com o reflexo de retirada do pedal. Mantenha o mouse em decúbito dorsal fixando os incisivos com uma sutura e fixando os membros com fita adesiva.
Retire o cabelo do pescoço e desinfete a área com iodo e álcool 75%. Inicie a cirurgia fazendo uma incisão de mais de 10 milímetros na posição da linha média entre a incisura supraesternal e o tórax. Em seguida, separe a pele e a fáscia superficial.
Faça uma incisão no primeiro espaço intercostal o mais próximo possível do esterno e penetre sem rodeios para abrir esse espaço com uma pinça de cotovelo. Separe suavemente o parênquima e o timo até que o arco aórtico transverso fique visível. Passe uma sutura absorvível 5/0 sob o arco aórtico entre a artéria braquiocefálica e a artéria carótida comum esquerda com uma agulha de trava.
Coloque o espaçador previamente preparado na aorta transversa e faça um nó duplo no espaçador com a sutura. Suavemente, mas rapidamente remova o espaçador e corte as extremidades da sutura. Feche o primeiro espaço intercostal e a pele com pontos de náilon 5/0.
Desinfete a pele novamente com álcool 75%. Sete dias após a cirurgia, coloque o camundongo em decúbito dorsal, mantendo-o a 37 graus Celsius, e prenda seus membros ao eletrodo. Remova os pelos do peito e aplique o agente de acoplamento ultrassônico no peito do mouse.
Em seguida, acesse o TAC com uma sonda de 30 megahertz. Incline a plataforma para a extrema esquerda. Mantenha a sonda na posição vertical e abaixe-a no tórax ao longo da linha paraesternal direita.
Ajuste os eixos X e Y no modo B até que o arco aórtico e a constrição estejam claramente visíveis. Usando o modo Doppler, meça a velocidade de pico, as dimensões e a contratilidade do ventrículo esquerdo. Selecione os camundongos com velocidade superior a 3000 milímetros por segundo como o grupo TAC.
Usando uma sonda de 30 megahertz, avalie as dimensões e a contratilidade do ventrículo esquerdo. Redefina a plataforma para a posição horizontal, mantendo a sonda a 30 graus no sentido anti-horário em relação à linha paraesternal esquerda. Obtenha uma visão de eixo curto do coração manipulando os eixos X e Y no modo B.
Em seguida, pressione o modo M para mostrar a linha indicadora e adquirir imagens com Cine Store e Frame Store para medição posterior da dimensão da câmara LV, encurtamento fracionário e espessura da parede LV. A imagem Doppler pulsada realizada após 14 dias de TAC mostrou que a velocidade do fluxo sanguíneo na constrição foi superior a 3000 milímetros por segundo, embora uma sutura absorvível tenha sido usada para contrair o arco aórtico. O gradiente pressórico do fluxo sanguíneo após 14 dias de TAC foi mantido acima de 40 milímetros de mercúrio.
Curiosamente, não houve constrição na quarta semana de pós-operatório, indicando que a sutura absorvível havia sido completamente absorvida. Os parâmetros do ventrículo esquerdo no grupo de sutura de seda e no grupo de sutura absorvível nos dias zero, 14 e 28 após o TAC, na imagem no modo M, são mostrados aqui. No 14º dia após o TAC, a espessura da parede posterior do ventrículo esquerdo no final da diástole aumentou, enquanto o diâmetro interno do ventrículo esquerdo no final da diástole diminuiu ligeiramente.
A fração de ejeção do ventrículo esquerdo não foi afetada pelo uso de suturas absorvíveis. A comparação da relação peso-coração / peso corporal do grupo de sutura de seda, grupo de sutura absorvível e grupo simulado é mostrada aqui. Cortes histológicos do coração mostraram que os cardiomiócitos aumentaram significativamente do dia 14 ao dia 28 no grupo de sutura de seda, mas regrediram principalmente no dia 28 no grupo de sutura absorvível.
Ao tentar este protocolo, é mais importante não danificar a pleura parental para evitar pneumotórax. Certifique-se de embotar a ponta da agulha o máximo possível e execute o procedimento com cuidado. Existem muitas aplicações potenciais para esse método, como estabelecer o modelo de pré-condicionamento da hipertrofia miocárdica, explorar o mecanismo de regressão da hipertrofia e investigar o tempo de remodelação reversível do ventrículo esquerdo.
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Visão Geral
Este protocolo apresenta um método aprimorado para obter hipertrofia miocárdica transitória usando suturas absorvíveis, simulando a diminuição da hipertrofia ventricular esquerda após a remoção da sobrecarga de pressão. Esta técnica pode ser valiosa para estudos sobre o pré-condicionamento hipertrófico miocárdico.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Fisiologia cardiovascular
- Hipertrofia miocárdica
- Técnicas cirúrgicas em modelos animais
Fundamento
- A hipertrofia miocárdica é uma condição que pode levar à insuficiência cardíaca.
- Entender os mecanismos de regressão da hipertrofia é crucial para estratégias terapêuticas.
- Métodos anteriores têm altas taxas de mortalidade operatória.
- Suturas absorvíveis oferecem uma abordagem menos invasiva para modelar a hipertrofia.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um método confiável para induzir hipertrofia miocárdica transitória.
- Avaliar os efeitos das suturas absorvíveis na função ventricular esquerda.
- Fornecer um protocolo cirúrgico detalhado para pesquisadores.
Métodos Utilizados
- Preparação dos instrumentos cirúrgicos e anestesia do rato.
- Incisão e acesso ao arco aórtico para colocação da sutura.
- Imagem ultrassônica para avaliar as dimensões e contratilidade ventricular esquerda.
- Análise histológica do tecido cardíaco pós-cirurgia.
Principais Resultados
- Suturas absorvíveis induziram com sucesso hipertrofia miocárdica transitória.
- Os parâmetros ventriculares esquerdos mostraram mudanças significativas após a cirurgia.
- Nenhuma constrição foi observada quatro semanas após a cirurgia, indicando absorção da sutura.
- Aumento de cardiomiócitos foi observado no grupo de sutura de seda, com regressão no grupo de sutura absorvível.
Conclusões
- Este método fornece uma alternativa mais segura para induzir hipertrofia miocárdica.
- Permite a exploração dos mecanismos de regressão da hipertrofia.
- Aplicações futuras incluem o estudo do pré-condicionamento hipertrófico miocárdico.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
This protocol enables reliable induction and regression of transient myocardial hypertrophy in murine models, supporting mechanistic studies of cardiac remodeling and hypertrophy regression. By reducing surgical complexity and mortality, it improves reproducibility and scalability for preclinical target validation in cardiovascular drug discovery. The model facilitates de-risking of therapeutic hypotheses related to myocardial preconditioning and reversible remodeling pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in myocardial hypertrophy regression and preconditioning mechanisms.
- Operational Value: Reduces technical barriers and mortality, improving model accessibility for target validation studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized, quantifiable model for assessing compound effects on hypertrophic signaling and reverse remodeling.
- Operational Value: Supports assay readiness through reproducible induction and timed regression of hypertrophy using absorbable sutures.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models disease-relevant transient hypertrophy to evaluate therapeutic impact on cardiomyocyte size and function.
- Operational Value: Enables longitudinal assessment of hypertrophy progression and regression, supporting risk-adjusted advancement decisions.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the cardiovascular discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for compounds targeting hypertrophic pathways.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by modeling pressure-overload hypertrophy and its regression to clarify target engagement and pathway modulation.
- Screening: Delivers quantitative echocardiographic outputs (LV wall thickness, dimensions, fractional shortening) for compound screening and dose-response assessment.
- Analytics: Generates measurable hemodynamic and histological endpoints (pressure gradient, wall thickness, cardiomyocyte cross-sectional area) to enable comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects early hypertrophy induction to preclinical validation of regression phenotypes, aligning with therapeutic strategies for heart failure.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical platform for iterative testing of cardioprotective or anti-hypertrophic agents across discovery campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence by modeling reversible hypertrophy, reducing ambiguity in target mechanism interpretation.
- Operational Value: Improves standardization and survival rates, increasing throughput and reducing variability in preclinical studies.
- Strategic Value: Supports better go/no-go decisions by enabling early assessment of hypertrophy regression potential, mitigating late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization of compounds demonstrating efficacy in both induction and reversal of hypertrophic phenotypes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine cardiac surgery and echocardiographic imaging.
- Dependent on micro-surgical instruments, ultrasound systems with 30 MHz probes, and sterile field maintenance.
- Necessitates cross-team standardization of surgical timing, anesthesia depth, and imaging protocols for reproducible results.
- Adaptation considerations include model suitability across mouse strains and comorbidities affecting cardiac response to pressure overload.
- Practical limitations include operator-dependent suture placement consistency and the need for vigilant monitoring to avoid pleural damage and pneumothorax.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:47
Preoperative Preparation of Surgical Instruments
1:33
Surgery
3:01
Echocardiographic Assessment of Successful Ligation and Measurements
4:32
Results: Assessment of Left Ventricular Physiological and Functional Parameters Post-TAC
6:12
Conclusion
