Крыса Модель давления Перегрузки индуцированной умеренной ремоделирования и систолической дисфункции в противоположную систолическую сердечную недостаточность

Краткое содержание

Мы описываем создание крысиной модели давления перегрузки индуцированной умеренной реконструкции и ранней систолической дисфункции, где сигнал трансдукции пути, участвующие в начале процесса реконструкции активируются. Эта модель животных поможет в определении молекулярных целей для применения ранних терапевтических стратегий борьбы с реконструкцией для сердечной недостаточности.

Аннотация

В ответ на травму, такую как инфаркт миокарда, длительная гипертония или кардиотоксическое средство, сердце изначально адаптируется через активацию путей трансдукции сигнала, чтобы противодействовать, в краткосрочной перспективе, для сердечной потери миоцита и или увеличения напряжения стенки. Однако длительная активация этих путей становится вредной, что приводит к инициированию и распространению ремоделирования сердца, что приводит к изменениям в геометрии левого желудочка и увеличению объемов левого желудочка; фенотип, наблюдаемый у пациентов с систолической сердечной недостаточностью (HF). Здесь мы описываем создание крысиной модели давления перегрузки индуцированной умеренной реконструкции и ранней систолической дисфункции (MOD) путем восходящего аортального бандажа (AAB) через сосудистый клип с внутренней площадью 2 мм². Операция проводится на 200 г крыс Спраг-Доули. Фенотип MOD HF развивается через 8-12 недель после ААБ и характеризуется неинвазивно с помощью эхокардиографии. Предыдущая работа предполагает активацию путей трансдукции сигнала и измененную экспрессию генов и посттрансляционную модификацию белков в фенотипе MOD HF, которые имитируют те, которые наблюдаются в систолическом HF человека; поэтому, что делает ФЕнотип MOD HF подходящей моделью для трансляционных исследований для выявления и тестирования потенциальных терапевтических целей по борьбе с ремоделированием в HF. Преимущества фенотипа MOD HF по сравнению с явным систолическим фенотипом HF заключается в том, что он позволяет выявлять молекулярные цели, участвующие в процессе ранней реконструкции и раннее применение терапевтических вмешательств. Ограничение фенотипа MOD HF заключается в том, что он не может имитировать спектр заболеваний, ведущих к систолическим HF у человека. Кроме того, это сложный фенотип для создания, как AAB хирургии связано с высокой смертностью и отказов только с 20% эксплуатируемых крыс развивающихся желаемого фенотипа HF.

Введение

Сердечная недостаточность (HF) является распространенным заболеванием и связано с высокой заболеваемости и смертности¹. Модели HF, связанные с перегрузкой давления грызунов (PO), созданные восходящим или поперечным аортическим перевязкой, обычно используются для изучения молекулярных механизмов, ведущих к HF, и для проверки потенциальных новых терапевтических целей в HF. Они также имитируют изменения, наблюдаемые в hF человека вторичной длительной системной гипертензии или тяжелой стеноз аорты. После PO, левая стенка желудочка (LV) постепенно увеличивается в толщине, процесс, известный как концентрическая гипертрофия LV (LVH), чтобы компенсировать и адаптировать для увеличения напряжения стены LV. Однако, это связано с активацией ряда неадаптивных сигнальных путей, которые приводят к нарушениям в велоспорте кальция и гомеостаза, метаболической и внеклеточной матрице ремоделирования и изменениям в экспрессии генов, а также усиленным апоптозом и аутофагией^2,,33,4,5,6. Эти молекулярные изменения представляют собой триггер для начала и распространения миокарда ремоделирования и перехода в декомпенсированный фенотип HF.

Несмотря на использование инбредных штаммов грызунов и стандартизацию размера клипа и хирургической техники, существует огромная фенотипическая изменчивость в структуре камеры LV и функции в аортальной бандаж модели^7,8,9. Фенотипическая изменчивость встречается после PO у крыс, штамм Sprague-Dawley, описывается в другом месте^10,11. Из них два Фенотипа HF встречаются с доказательствами миокарда ремоделирования и активации путей трансдукции сигнала, ведущих к состоянию повышенного окислительного стресса. Это связано с метаболической ремоделированием, измененной экспрессией генов и изменениями в постпереводной модификации белков, в целом играющих роль в процессе ремоделирования^10,12. Первый является фенотипом умеренной ремоделирования и ранней систолической дисфункции (MOD), а второй - фенотипом откровенного систолического HF (HFrEF).

Модель PO HF выгодна по сравнению с моделью инфаркта миокарда (MI) HF, потому что вызванные PO окружной и меридиональных настенных напряжений однородны распределены по всем сегментам миокарда. Тем не менее, обе модели страдают от изменчивости в тяжести PO^10,11 и в infarct размер^13,14 наряду с интенсивным воспалением и рубцов на infarct сайте^15, а также прилипание к грудной стенке и окружающих тканей, которые наблюдаются в модели MI HF. Кроме того, крысы PO индуцированных HF модель является сложной задачей для создания, как это связано с высокой смертностью и отказов¹⁰, и только 20% из эксплуатируемых крыс развивающихся MOD HF фенотип¹⁰.

Мод является привлекательным Фенотипом HF и представляет собой эволюцию традиционно созданного фенотипа HFrEF, поскольку он позволяет раннее таргетинг путей передачи сигнала, которые играют роль в ремоделировании миокарда, особенно когда он относится к возмущениям в митохондриальной динамике и функции, метаболизме миокарда, евидуке и внеклеточной матрице ремоделирования. Эти патофизиологические процессы очень очевидны в фенотипе MOD HF^11. В этой рукописи мы описываем, как создать фенотипы MOD и HFrEF, и мы устраняем подводные камни при выполнении восходящей процедуры аортального бандирования (AAB). Мы также подробно о том, как лучше всего охарактеризовать эхокардиографии двух HF фенотипов, MOD и HFrEF, и как отличить их от других фенотипов, которые не в состоянии развивать сяртовое PO или которые развиваются тяжелые PO и концентрической реконструкции, но без значительных эксцентричный ремоделирования.

Протокол

Все методы и процедуры, описанные здесь, были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Медицинской школы Тулейнского университета.

1. Инструменты и инструменты для создания модели AAB

1. Получайте дезинфицирующие средства, такие как 70% изопропиловый спирт и повидон-йод.
2. Получить кетамин и ксилазин для анестезии и бупренорфина для обезболивания.
3. Получить грелку и тяжелые абсорбции одноразовые underpad с размерами 18 дюймов х 30 дюймов.
4. Получить 100% хлопчатобумажный шпагат рулон, лента и клипер для волос.
5. Получить 20 см х 25 см пластиковой доске, толщина колеблется от 3-5 мм.
6. Получите волоконно-оптический иллюминатор з-LITE.
7. Получить механический вентилятор для мелких животных (например, SAR-830/AP).
8. Получить 2-0 и 3-0 Vicryl конус швы и нейлона 3-0 монофиловых швов, стерильные марлевые прокладки и стерильные дополнительные большие кончики хлопка и стерильные перчатки.
9. Получить 16 G ангиокат для интубации.
10. Приобретите следующие хирургические инструменты.
    1. Получить Weck из нержавеющей стали Hemoclip перевязки и нержавеющей стали ligating клипы.
    2. Получить затвердевшей тонкой радужной оболочки ножницы.
    3. Получить Adson щипкете.
    4. Получить два изогнутых щиптого Graefe.
    5. Получить Halsted-Москито Hemostats-прямые щипцы.
    6. Получите держатель иглы Майо-Хегара.
    7. Получить Alm груди ретрактор с тупыми зубами.
11. Используйте и получите автоклав и стерилизатор из биса.

2. Восходящая аортаическая хирургическая процедура бандажирования

1. Анестезия животного с интраперитонеальной инъекции смеси 75-100 мг/кг кетамин и 10 мг/кг ксилазин.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Разрешить несколько минут для животного, чтобы быть полностью успокоительное и вялым. Если анестетической дозы недостаточно и животное все еще движется в клетке, повторно вводить животное с той же обеззараживаением дозы после предоставления достаточновремени времени, около 5-10 минут между последующими инъекциями. Большинству животных требуется 1-2 инъекции для достижения глубокой седации и анестезии.
2. Бритьволосы на хирургическом участке, расположенном в правой боковой грудной области под правой подмышкой.
3. Стабилизировать животное, аккуратно лентой все четыре конечности на пластиковую доску. Затем выполните эндотрахеялки интубации с 16 G ангиокат. После того, как животное успешно интубировано, инициируйте механическую вентиляцию с приливными объемами 2 мл при 50 циклах/мин и FiO₂ из 21%. Ищите симметричный рост в груди стены с каждым дыханием.
4. Поверните животное медленно, чтобы лечь на левую боковую сторону, а затем согнуть хвост в U-образной манере и стабилизировать его, аккуратно лентой его на пластиковую доску. Затем идите вперед и дезинфицировать бритую область с актуальным применением повидон-йод.
5. Проникайте в кожу в месте разреза с смесью 50/50 по объему 1-2% лидокаина/0,25-0,5 % Бупивакаин в качестве упреждающей анальгезии перед созданием разреза.
6. Выполните правый горизонтальный разрез кожи, 1-2 сантиметра в длину, в правой подмышечной области 1 см ниже правой подмышки. Затем вскрыть грудной мышечный слой до достижения грудной клетки грудной клетки. Сделайте 1 см торакотомии между^2-й и^3-й грудной клетки.
   1. При вскрытии мышечного слоя груди, будьте осторожны и избежать повреждения правой подмышечной артерии, которая проходит под правой подмышкой.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Торакотомия выполняется между^1-й и^2-й ребро несет в себе риск полоскания правой брахиоцефалической артерии вместо восходящей аорты. Торакотомия между^3-м и четвертым ребро затрудняет визуализацию и полосу восходящей аорты, так как оператор будет смотреть на правое предсердие.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте расширения торакотомии слишком медиально к грудине, чтобы избежать вскрытия и травмирования правой внутренней молочной артерии.
7. Вскрыть две доли тимуса железы осторожно и нажмите их друг от друга на стороне. Затем определите восходящую аорту и изолировать ее от верхней полы вены тупым рассечением через изогнутые щипцы Graefe.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Значительные манипуляции с железой тимуса сделает его опухшим и делает его трудно визуализировать восходящей аорты.
   1. Вскрыть начальник полы вены от аорты с дополнительной осторожностью, чтобы избежать травмы или разрыв верхней полы вены, которая является фатальной. Это может быть сложнее часть процедуры и, как ожидается, произойдет время от времени даже в самых опытных руках, но часто с новичками и учащимися.
8. Поднимите мягко восходящей аорты с изогнутыми щипками Graefe и поместите сосудистый клип вокруг восходящей аорты.
   1. Отрегулируйте инструмент перевязки сосудистого гемоклипа с помощью пластиковой предварительно вырезанной части 7", чтобы получить сосудистый зажим желаемой внутренней области 1,5 мм² или 2 мм^2,в зависимости от того, какая модель HF желательна.
9. Шов грудной клетки через Викрил 2-0 монофилатамент шов. Затем шов мышечного слоя груди через 3-0 Vicryl конус шов. Затем шов разрез кожи через нейлон 3-0 монофиломент шов.
10. Администрирование комбинации следующих препаратов после завершения операции в течение 48-72 часов, чтобы служить в качестве обезболивания в послеоперационный период: 1) Бупренорфин 0,01-0,05 мг/кг субкожно каждые 8-12h, 2) Meloxicam 2 мг/кг подкожно каждые 12h, и 3) Морфин 2,5 мг/кг подкожно каждые 2-4h по мере необходимости для сильной боли.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Оставьте животное, чтобы восстановить на грелке под регулярным наблюдением. Как только животное проявляет признаки выздоровления от анестезии (способно дышать спонтанно - без признаков задыхаясь или использования вспомогательных мышц более двух минут - и имеет хорошие рефлексы, красные и теплые конечности), выдвинет животное и верните его в клетку.

3. Эхокардиография

1. Успокоите животное интраперитонеальной инъекцией 80-100 мг/кг кетамина. Обеспечить адекватное седляции для правильного приобретения хорошего качества эхо изображения.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Использование изофрурана в качестве анестезии не рекомендуется для его кардиодепрессор эффект, особенно в условиях сильной перегрузки давления и может дать ложное впечатление о lv расширение и систолической дисфункции, которая решает раз животное от анестезии.
   1. Будьте осторожны и вводить половину или даже одну треть дозы кетамина у животных, которые выглядят обезнотакими и тахипнейными с подозрением, что они разработали фенотип HFrEF.
2. Бритье волос груди, передняя, в полностью успокоительное животное.
3. Положите животное на спину и стабилизировать его на пластиковую доску.
4. Приобретите 2D парастернальной длинной оси и 2D парастернальной короткой оси вид клипс на уровне папиллярной мышцы. Кроме того, получить M-режим изображения из короткого парастернальной оси зрения на уровне папиллярной мышцы для измерения LV перегородки и задней толщины стены в диастоле, а также LV конечно-диастолический и конечный систолический диаметр.
   1. Приобретайте изображения или клипы с частотой сердечных сокращений 370 - 420 ударов в минуту, чтобы обеспечить надлежащую оценку размера и функции LV. Приобретение изображений при более низких сердечных приступах приведет к ложному впечатлению депрессии функции LV и расширения LV.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Приобретение предисосновенных 2D длинных изображений парастернальной оси/клипов приводит к ложным измерениям. Для целей контроля качества, убедитесь, что вершина LV и аорто-митральный угол визуализируется в пределах той же плоскости разреза.
   2. Приобретите 2D короткие изображения парастернальной оси/клипы на уровне средней папиллярной мышцы. Это послужит отсылкой к получению надежных серийных и последующих измерений LV, следуя за животными с течением времени в течение всего периода исследования.
5. Получение M-режима изображения в длинном видпарастеральной оси на уровне аортального клапана для оценки относительной аорты левого атриума (LA) диаметр в конце систолы.
   ПРИМЕЧАНИЕ: животные с фенотипами МОД и HFrEF должны показать доказательства расширения LA с la/Ao соотношение составляет 1,25 и lt;1,5 в ФЕнотипе MOD HF и 1,5 в фенотипе HFrEF¹⁰.

Результаты

Характеристика фенотипов HF, которые развиваются через 8-12 недель после AAB, может быть легко выполнена с помощью эхокардиографии. Представитель M-режим изображения Шам, Неделя 3 пост-AAB, MOD и HFrEF фенотипы представлены на рисунке 1A. На рисунке 1B и Рисунок 1C показан размер сосудистого клипа для создания фенотипа MOD HF и фенотипа HFrEF, соответственно. Объ...

Обсуждение

После PO, связанных с AAB в крысы, LV проходит концентрическую реконструкцию за счет увеличения толщины стены LV, известный как концентрический LVH, как компенсационный механизм для противодействия для увеличения стресса стены LV. Увеличение толщины стены LV становится заметным в течение первой недели после AAB и достигает своей максимальной толщины на 2-3 недели после AAB. В течение этого периода времени, активация неправильной пути трансдукции сигнала приводит к постепенному расширению LV с увеличением объемов LV, проц...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Щипцы Адсона	F.S.T.	11019-12	хирургический инструмент
Alm грудной ретрактор с тупыми зубьями	ROBOZ	RS-6510	хирургический
инструмент Graefe щипцы, изогнутые	F.S.T.	11152-10	Инструмент хирургический
Холстед-Комар гемостат, прямой	F.S.T.	13010-12	хирургический инструмент
Закаленные тонкие ирисовые ножницы, прямые	Fine Science Tools F.S.T.	14090-11	хирургический инструмент
гемоклипса традиционный-нержавеющая сталь лигирующие клипсы	Weck	523735	хирургический инструмент
Mayo-Hegar иглодержатель	F.S.T.	12004-18	хирургический инструмент
искусственной вентиляции легких	CWE inc	SAR-830/AP	аппарат искусственной вентиляции легких для мелких животных
Weck нержавеющая сталь Hemoclip ligation	Weck	533140	хирургический инструмент

аппарат