$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Термин «ремоделирование сердца» используется для описания изменений в структуре или функции сердца, вызванных различными стрессорами, с тех пор как этот термин был впервые придуман Хохманом и Балкли в модели инфаркта миокарда (ИМ) в начале 1980-х годов. Ремоделируемые сердца могут демонстрировать систолическую или диастолическую дисфункцию, аритмии, гипертрофию стенки желудочка, рубцевание, сосудистые аномалии, фиброз, гибель миоцитов, воспаление, метаболические нарушения, а также клеточные и молекулярные изменения3. Последствием этого сердечного ремоделирования часто является сердечная недостаточность. Животные модели являются важными инструментами для выявления механизмов заболевания и изучения стратегий вмешательства для ослабления и обращения вспять сердечного ремоделирования. Целью данной коллекции методик является внедрение инновационных подходов к разработке моделей ремоделирования сердца на мышах или минипигах. Включение различных животных позволяет перейти от базовых, поисковых исследований с использованием грызунов к доклинической модели свиней. Авторами используются следующие стратегии: ИМ правого желудочка, индуцированный лигированием правой коронарной артерии у мышей4, сердечные аритмии, вызванные программируемой электростимуляцией, у мышей5, заболевание венозного трансплантата, вызванное аортокоронарным шунтированием (АКШ) у свиней6, объемная сердечная нагрузка из-за аортальной регургитации у мышей7, сердечная недостаточность с сохраненной фракцией выброса (HFpEF), индуцированная сужением нисходящей аорты у свиней8, комбинированная инфузия ангиотензина II и почечная денервация для контроля артериального давления у мышей9, а также мутации в гомологичном гене человека, гене тяжелой цепи сердечного миозина 7 (MYH7), в сердцах мышей10. Кроме того, авторы предоставляют подробные протоколы оценки сердечного ремоделирования с использованием магнитно-резонансного трекинга сердца (CMR-FT) у пациентов11, эхокардиографии у мышей и свиней 4,7,8,10, электрофизиологических записей у мышей 5, измерений гемодинамики у мышей 4,7, гистологии сердца мышей или свиней 4,6, 7,8,9,10 и биомаркеры 6,8,9.
Инфаркт миокарда является наиболее частой причиной ремоделирования сердца12. Известно, что поражение правого желудочка связано с повышенным риском смерти от нижнего ИМ13,14. Модель лигирования левой коронарной артерии широко используется для моделирования клинических особенностей ИМ15,16. Поэтому Liao et al.4 разрабатывают мышиную модель, ориентированную на ИМ правого желудочка с использованием постоянной лигации правой коронарной артерии. Авторы демонстрируют процедуры кардиохирургии у мышей и методы определения функции правого желудочка, гемодинамики и гистологии. Кроме того, представлены репрезентативные изображения слепков коронарных сосудов у мышей. Введение модели ИМ правого желудочка облегчит понимание механизмов, которые запускают ремоделирование сердца после инфаркта миокарда в более редко исследуемых правых отделах сердца.
АКШ применяется для лечения затяжного ИМ или многососудистых заболеваний коронарных артерий. Тем не менее, венозные трансплантаты могут претерпевать патологические изменения и повторно окклюзироваться после операции, что приводит к заболеванию венозного трансплантата17. Li et al.6 подробно описывают процедуру АКШ у свиней с использованием внутренней молочной вены в качестве трансплантата6. Кроме того, авторы демонстрируют метод интубации трахеи свиньи и процедуру забора левой внутренней молочной вены. Эта модель может быть использована для тестирования методов лечения, которые поддерживают проходимость венозных трансплантатов или уменьшают неблагоприятное ремоделирование трансплантата.
Предсердные и желудочковые аритмии часто диагностируются у пациентов с острым ИМ18,19. Хотя мышиные модели имеют ограничения с точки зрения изучения сердечных аритмий из-за их высокой частоты сердечных сокращений и небольшого размера тела, исследователям удалось записать и манипулировать электрокардиограммами мышей, чтобы получить ценную информацию об электрических изменениях сердца после инфаркта миокарда. В этом контексте Lu et al.5 сочетают программируемую электрическую стимуляцию и изолированную перфузию сердца для изучения желудочковых тахиаритмий у мышей с инфарктами миокарда. Авторы также демонстрируют использование инъекции рекомбинантного вируса под контролем эхокардиографии в желудочки мышей и крыс. Методики, описанные в данной статье, представляют ценность для изучения нарушений сердечного ритма, связанных с неблагоприятным ремоделированием сердца после ИМ.
Предсердные аритмии являются независимыми факторами риска ремоделирования и дисфункции предсердий. Wang et al.11 применяют CMR-FT для оценки напряжения левого предсердия и функции предсердий у пациентов, что позволяет точно оценить дисфункцию предсердий. С развитием клинических методов диагностики МРТ исследователи использовали этот подход для оценки структурных и функциональных аномалий сердца на моделях мышей и свиней20,21. Метод, представленный Wang et al.11, также может быть использован для оценки функции предсердий на крупных животных моделях.
Объемная перегрузка сердца может быть вызвана аортальной регургитацией, состоянием, при котором диастолическая кровь просачивается из аорты в левый желудочек22. По данным Фрамингемского исследования сердца, распространенность аортальной регургитации у мужчин и женщин составляет 13% и 8,5%соответственно23. Wu et al.7 представляют мышиную модель аортальной регургитации, которая имитирует объемную перегрузку сердца, вызванную клапанной болезнью сердца. В соответствии с этим протоколом операция по разрыву аортального клапана проводится под контролем ультразвука высокого разрешения. Представлены сердечная функция, гемодинамические последствия и места прокола на клапанах модели.
Около половины пациентов с сердечной недостаточностью классифицируются как HFpEF24. Li et al.8 создали мини-модель HFpEF, индуцированную точным сужением нисходящей аорты. Авторы демонстрируют операции на открытом сердце, настройку устройства для измерения аортального давления, измерения с помощью трансторакальной эхокардиографии и процесс ремоделирования желудочков.
Wang et al.9 демонстрируют протокол почечной симпатической денервации для контроля гипертонии и ослабления гипертрофии сердца у мышей. В этой мышиной модели авторы сначала имплантируют осмотический микронасос, содержащий ангиотензин II, а затем используют деликатный подход для десенсибилизации нервных окончаний в стенке почечной артерии. Кроме того, представлены анатомические изображения почечных артерий мыши. Эта хорошо спроектированная модель помогает в изучении механизмов сердечного ремоделирования, вызванного гипертонией.
Гипертрофическая кардиомиопатия является наиболее распространенным наследственным заболеванием сердца25, а вариация гена саркомера является основной причиной гипертрофической кардиомиопатии. В этом контексте Xia et al.10 демонстрируют комплексные методы для понимания генетических факторов, связанных с этим заболеванием. Авторы сначала идентифицируют варианты MYH7 с помощью анализа последовательности экзома и сегрегации вариантов, а затем создают мышиную модель с точечной мутацией в гене MYH7. В статье показаны патологические фенотипы гипертрофии сердца.
Авторы, включенные в эту коллекцию методов, создали различные модели ремоделирования сердца путем совершенствования существующих процедур или использования новых методов. Ожидается, что эти инновационные модели могут быть разработаны для раскрытия молекулярных механизмов ремоделирования сердца, улучшения нашего понимания состояния человека и создания новых стратегий лечения и диагностики, которые улучшат результаты лечения пациентов и продлят жизнь.