$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
В данной работе мы представляем мышиную модель гипертрофии и отказа ПЖ, вызванной перегрузкой давлением. Мы демонстрируем, что: (i) ПТБ у молодых мышей может вызывать различные степени патологии ПЖ, начиная от легкой гипертрофии ПЖ до недостаточности ПЖ с экстракардиальными признаками декомпенсации и гистологически подтвержденным фиброзом ПЖ. (ii) Признаки дисфункции ПЖ могут наблюдаться и количественно оцениваться с помощью эхокардиографии через 1 и 3 недели после операции ПТБ. (iii) Степень гипертрофии ПЖ пропорциональна тяжести ПТБ и результирующему увеличению давления ПЖ. Эта модель может помочь пролить свет на патогенез отказа ПЖ на фоне перегрузки давлением ПЖ, поскольку мы показываем, что модель ПТБ подходит для изучения различных стадий патологии ПЖ.
Чтобы обеспечить успех и воспроизводимость мышиной модели PTB, большое внимание следует уделить следующим этапам. (i) Выбор подходящего диаметра лигирующего зажима. Правильный диаметр зажима зависит от нескольких факторов, таких как желаемая степень перегрузки давлением RV и время последующей работы. Возраст и масса тела мышей также являются важными факторами, которые следует учитывать. Соответственно, протокол может быть скорректирован в зависимости от актуального научного вопроса. По этой причине мы рекомендуем проводить пилотные операции и эхокардиографию в соответствующие моменты времени после операции, чтобы оценить пригодность выбранных диаметров клипс. (ii) Точная регулировка аппликатора клипсы имеет важное значение для обеспечения воспроизводимой патологии. Мы рекомендуем использовать металлическую проволоку или канюли с четко определенным внешним диаметром в качестве ориентира для регулировки аппликатора лигирующего зажима. (iii) Кровопотеря была наиболее частым тяжелым осложнением во время операции ПТБ и наиболее частой причиной пери- и послеоперационной смертности. Чтобы ограничить кровопотерю, по возможности используйте тупые микрохирургические инструменты и тупую диссекцию. Используйте хирургические ножницы только по показаниям протокола. (iv) Еще одной причиной периоперационной смертности являются сердечные аритмии. Короткие эпизоды брадикардии могут возникать во время рассечения легочного ствола и наложения лигирующего клипсы. Чтобы снизить риск остановки сердца, время манипуляций с легочным стволом должно быть ограничено. При возникновении брадикардии следует сделать паузу в манипуляциях с легочным стволом до тех пор, пока сердечный ритм не нормализуется. (v) Воспроизводимая эхокардиографическая оценка может быть сложной задачей и требует обучения для достижения воспроизводимых результатов. Из-за небольшого размера дома на колесах особенно сложно добиться хорошей визуализации дома на колесах у мышей, управляемых обманом, в режиме PLAX и A4CH. (vi) Частота сердечных сокращений может значительно варьироваться во время эхокардиографической оценки. Чтобы уменьшить вариабельность, внимательно следите за частотой сердечных сокращений и используйте низкие дозы анестезии, обеспечивая при этом достаточную анестезию.
Ограничением мышиной модели PTB является потребность в хирургическом оборудовании и обучении. Пилотные операции всегда должны проводиться для обучения, а методы должны быть адаптированы к местному оборудованию. Мы использовали титановые лигирующие клипсы, которые были признаны высоковоспроизводимым методом индукции перегрузки давлением RV15. Кроме того, было показано, что использование лигирующих зажимов приводит к снижению периоперационной смертности и лучшему послеоперационному восстановлению по сравнению с хирургическими лигатурами31.
Эхокардиография для оценки функции ПЖ имеет некоторые ограничения, так как она зависит от оператора, а меж- и внутриоператорная вариабельность может влиять на результаты эхокардиографии. В настоящем исследовании эхокардиография проводилась двумя операторами. Чтобы избежать смещения из-за вариаций между наблюдателями, оба оператора провели эхокардиографию на равном количестве мышей из всех групп. Кроме того, эхокардиография у мышей имеет свои проблемы. Это особенно верно для небольших и относительно здоровых мышей, о чем свидетельствует большая вариативность измерений CO и TAPSE через 1 неделю (Рисунок 5) по сравнению с 3 неделями (Рисунок 6). Для достижения более точного измерения CO VTI в легочном стволе измеряли в течение трех сердечных циклов в трех разных местах (в центре легочного ствола и возле стенок сосуда). Кроме того, было показано, что эхокардиография завышает CO по сравнению с МРТ у крыс, подвергшихся воздействию PTB32. МРТ является золотым стандартом для измерения CO у мышей и поэтому может быть рассмотрена при использовании настоящей модели32. Еще одной проблемой у мышей с небольшим или нулевым повышением давления в ПЖ является небольшой размер ПЖ, что затрудняет хорошее измерение с помощью A4CH-изображения, например, TAPSE. Это может привести к недооценке TAPSE у некоторых мышей в группах симуляции и мПТБ. Несмотря на эти проблемы, были достигнуты статистически значимые результаты для CO и TAPSE при sPTB по сравнению с симуляцией и mPTB. Это показывает, что CO и TAPSE являются полезными маркерами функции ПЖ в настоящей модели, но также подчеркивает необходимость обширной подготовки исследователей перед эхокардиографической оценкой мышей.
Неотъемлемым ограничением всех животных моделей является то, что результаты не могут быть напрямую экстраполированы на людей из-за генетических и физиологических различий.
Насколько нам известно, это единственная модель ПТБ у молодых мышей. Этот подход был использован на крысах, где постепенное и медленное увеличение постнагрузки развивается по мере роста крыс. Эта более медленная индукция заболевания лучше имитирует развитие хронической недостаточности ПЖ15.
Текущий протокол включает две отдельные группы мышей с разной степенью дисфункции ПЖ. Насколько нам известно, ни одна другая опубликованная модель мышиного ПТБ не включает группу только с легкой гипертрофией ПЖ без признаков дисфункции ПЖ, гемодинамических нарушений или фиброза. Таким образом, эта ранняя стадия заболевания в значительной степени упускается из виду. Изучение этой ранней стадии развития заболевания может улучшить наше понимание постепенного прогрессирования от гипертрофии ПЖ к недостаточности ПЖ, наблюдаемой у пациентов с хронической ЛАГ17.
В этой модели патология хронической недостаточности ПЖ развивается в течение 3 недель после операции, что делает ее одной из наиболее эффективных по времени моделей хронической недостаточности ПЖ6. Другие модели мышиного PTB сообщают о продолжительности исследования от 1 до 8 недель 17,18,33,34,35. Признаки дисфункции ПЖ мы наблюдали уже через 1 неделю после операции при СПТБ. Однако этот эффективный по времени подход с 3-недельным наблюдением имеет ограничения. Мыши не полностью выросли в возрасте 8 недель, и более длительное наблюдение может привести к все более тяжелому стенозу легочного ствола и еще более тяжелой недостаточности ПЖ.
Генетически модифицированные мыши легко доступны, и новые генетически модифицированные штаммы могут быть получены у мышей относительно быстро и сменьшими затратами времени. Это является основным преимуществом мышиных моделей PTB по сравнению с моделями, использующими крыс или более крупных млекопитающих.
В заключение мы представляем воспроизводимую мышиную модель гипертрофии и неудачи ПЖ, вызванной перегрузкой давлением, у молодых мышей. В статью включены подробные протоколы интубации, хирургического вмешательства и фенотипирования методом эхокардиографии. Для интубации и хирургии используются изготовленные на заказ инструменты, что позволяет быстро и недорого воспроизвести модель. Модель может быть использована для выявления механизмов, которые управляют адаптацией ПЖ к перегрузке давлением, а также процессов, лежащих в основе патологии ПЖ, которые в конечном итоге приводят к отказу ПЖ. Наконец, модель может быть использована для тестирования новых терапевтических мишеней для лечения неудачи ПЖ.