Это исследование было проведено строго в соответствии с рекомендациями из Руководства по уходу и использованию лабораторных животных Национальных институтов здравоохранения (Публикация No 85-23, пересмотренная 1996 г.). Протокол исследования был утверждён Институциональным комитетом по уходу и использованию животных Пекинской больницы Анчжэнь (Одобрение No 81700293). Протокол исследования был пересмотрен и утверждён Институциональным комитетом по уходу за животными и использованию нашего учреждения. Были приложены все усилия для минимизации страданий животных и сокращения количества животных, используемых в исследовании. Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.
1. Модель животных и экспериментальный дизайн
- Подготовка и содержание животных
Двадцать четыре здоровых самца биглей возрастом 4–5 лет и весом 10–12 кг были получены в компании Шанхайского университета Цзяо Тун по сельскохозяйственной экспериментальной ферме животных (см. таблицу материалов). Только самцы биглей использовались для минимизации потенциальных смешивающих эффектов гормональных колебаний, связанных с эструзным циклом, на свертывание, функцию эндотелиума и воспалительные реакции. Все бигли содержались индивидуально в стандартных клетках при температуре 22–25 °C с влажностью 40%–60% и циклом 12:12 часов свет-темнота. Животным предоставлялся стандартный лабораторный рацион собак и вода ad libitum. Перед началом экспериментальных процедур все бигли проходили недельный период адаптации. Трансторакальная эхокардиография (ТТЭ) проводилась на всех животных с использованием ультразвуковой системы с фазированным антенным датчиком 3,5 МГц для исключения клапанных патологий, кардиомиопатии и других структурных заболеваний сердца.
- Анестезия и сосудистый доступ
Все бигли голодали 12 часов перед процедурой. Анестезия была индуцирована внутривенным введением пентобарбитала натрия в дозе 20 мг/ кг через головную вену, вводилось медленно примерно в течение 3–5 минут до подтверждения потери пальпебрального рефлекса. После достижения адекватной анестезии эндотрахеальная интубация проводилась с использованием соответствующего размера (внутренний диаметр 7,0–8,0 мм) манжетной эндотрахеальной трубки, а также инициировали механическую вентиляцию при приливном объёме 15 мл/кг и дыхательной частоте 12–15 вдохов в минуту. Непрерывный гемодинамический мониторинг поддерживался на протяжении всей процедуры. Для контроля сердечного ритма и сердечного ритма применялась электрокардиограмма с тремя проводами (ЭКГ), а для контроля насыщения кислородом применялась пульсоксиметрия. Для введения жидкости (лактатный раствор Рингера, введённый со скоростью 5–10 мл/кг/ч) поддерживалась периферическая внутривенная линия, а при необходимости — дополнительные дозы анестезии.
Впоследствии в правой паховой области при асептических условиях был сделан кожный разрез размером примерно 3–4 см для обнажения общей бедренной артерии с помощью тупой диссекции. Успешный доступ к артериям был подтверждён пульсационным возвратом крови. Сосудистая оболочка размером 6F была установлена в правую бедренную артерию с использованием модифицированной техники Селдингера. Гепарин натрий (4000 МЕ, разбавленный 10 мл нормального физиологического раствора) вводился через оболочку для предотвращения тромбоэмболии.
2. Эмболизация почечной артерии для индукции хронического умеренного РИ
Многофункциональный катетер 5F был введён через артериальную оболочку и продвинут под С-рукой флюороскопическое управление в брюшную аорту. Была проведена селективная каннуляция левой почечной артерии, а базовая ангиография артерий артерий была проведена путём инъекции 5–8 мл неионной йодированной контрастной среды со скоростью 3 мл/с для визуализации всего почечного артериального дерева. Успешное позиционирование катетера было подтверждено демонстрацией всей левой почечной артерии и её ветвей на ангиографических изображениях.
Затем индуцировали RI через транскатетерную эмболизацию главной ветви левой почечной артерии с использованием васывающихся гранул желатиновой губки (диаметром 50 мг). Гранулы желатиновой губки были приготовлены в виде суспензии путём смешивания примерно 50 мг гранул с смесью контрастной среды и обычного физиологического раствора в соотношении 1:1 до общего объёма примерно 2–3 мл. Эмболизационная суспензия вводилась медленно вручную через катетер в течение примерно 2–3 минут под непрерывным флюороскопическим наблюдением. Успешная эмболизация была подтверждена повторной ангиографией левой почечной артерии, которая показала отсутствие затуманения дистальной артерии в эмболизованных ветвях. После ангиографического подтверждения катетер и оболочка были удалены, а бедренная артерия отремонтирована швом из полипропилена 6-0. Хирургическая рана была закрыта слоями, и животным позволили восстановиться под пристальным наблюдением.
Для контрольной группы и группы ФП (фиктивная процедура) был проведён одинаковый процесс катетеризации, и равный объём (2–3 мл) нормального физиологического раствора был введён в левую почечную артерию через многофункциональный катетер после ангиографии почечной артерии.
3. Индукция предсердий с помощью быстрой стимуляции предсердий
Через три месяца после процедуры RI (или фиктивной процедуры) ФП был вызван в группе ФП и группе RI+AF. ФП была индуцирована у всего 12 биглей (n = 6 в группе AF и n = 6 в группе RI+AF). После повторной анестезии и сосудистого доступа, как описано выше, правая бедренная вена была заканюлирована для установки катетера. Катетер 6F с квадриполярным электродом (см. Таблицу материалов) был установлен под флюороскопическим руководством и размещён на боковой стенке правого предсердия. Правильное положение катетера подтверждалось записью характерных электрограмм предсердий на внутрисердечном канале, показывающих чёткие, резкие отклонения предсердий. Диастолический порог частоты стимуляции определялся постепенным снижением выходного напряжения стимулятора на 0,1 В с 5 В до потери захвата предсердий; Минимальное напряжение, обеспечивающее стабильный захват предсердий 1:1, фиксировалось как диастолический порог пейсинга. Быстрая предсердная стимуляция (базовая длина цикла 60 мс, соответствующая частоте 1000 ударов в мин; ширина выходного импульса 2 мс; напряжение, в 4 раза превышающее диастолический порог, обычно 2–4 В) выполнялась непрерывно в течение 180 минут с помощью кардиостимулятора для индуцирования ФП, как описановыше 9. Успешная индукция предсердий была подтверждена появлением устойчивых нерегулярных R-R интервалов на поверхности ЭКГ и быстрых, дезорганизованных предсердных потенциалов на внутрисердной электрограмме, сохранявшихся не менее 1 минуты после кратковременного прекращения стимуляции стимуляций. Все 12 биглей (100%) достигли устойчивого автофокуса после завершения протокола пейстинга. Средняя продолжительность устойчивого преджделения после прекращения стимуляции варьировалась от 3 до 8 минут до спонтанной кардиоверсии на синусовый ритм.
Важно отметить, что, в отличие от протоколов серьёзного стимуляции (обычно 3–10 с), используемых для оценки восприимчивости ФП, непрерывный 180-минутный быстрый стимулятор предсердий, применяемый в данном исследовании, был специально разработан для моделирования устойчивого ФП и получения ранней молекулярной ремоделирования. Этот протокол хорошо зарекомендован и широко проверен в исследованиях ФП у собак 9,10.
4. Экспериментальное проектирование и распределение групп
Экспериментальные животные были случайным образом распределены на четыре группы (n = 6 на группу): контрольная группа, группа RI, группа AF и RI в сочетании с группой AF (RI+AF). Бигли в группе RI и RI+AF проходили процедуру эмболизации RI на начальном уровне, а бигли в контрольной и AF группе получили фиктивную инъекцию нормального физиологического раствора в почечную артерию. Три месяца спустя ФП была индуцирована в группах ФП и РИ+ФП, как описано выше. Схематический обзор всего экспериментального дизайна и хронологии представлен на рисунке 1.
5. Определение клиренса креатинина
Клиренс креатинина (CCr) был определен с помощью 30-минутного эндогенного клиренсакреатинина 11. Кратковременно, после анестезии, в мочевой пузырь в асептических условиях вводили катетер Фолея, и мочевой пузырь полностью опорожнялся. Затем был инициирован 30-минутный период сбора мочи, в течение которого вся выделенная моча собиралась через катетер в откалиброванный сосуд для сбора мочи. По окончании 30-минутного периода сбора мочевой пузырь снова опорожняли для полного восстановления мочи. Одновременно из яремной вены был взят промежуточный образец крови для определения креатинина в плазме. CCr рассчитывался по стандартной формуле: CCr (мл/мин/кг) = (концентрация креатинина в мочи × объём мочи) / (концентрация креатинина в плазме × время сбора), нормализовано к массе тела.
6. Сбор образцов тканей и крови
Образцы крови были взяты из яремной вены на начальном уровне и перед жертвоприношением в антикоагулянты с ЭДТА и обычные пробирки с сепараторомсыворотки 11. В конечном итоге все бигли были усыплены внутривенной инъекцией смертельной дозы пентобарбитала натрия в дозе 150 мг/кг перед восстановлением после наркоза. Почки были взяты для гистологического обследования. Были собраны сердца, а левый предсердный придаток (LAA) тщательно препарирован, заморожен в жидком азоте в течение 5 минут после удаления и хранён при −80 °C до молекулярного анализа. ЛАА был выбран для анализа тканей, поскольку он является самым распространённым участком образования тромба у пациентов с ФП и, следовательно, представляет собой наиболее клинически значимую анатомическую точку для оценки функции эндотелия и риска тромбоза.
7. Гистологическое наблюдение
Ткани почек фиксировались в 10% нейтральном буферном параформальдегиде в течение 24 часа, обезвоживались с помощью серии градуированного этанола (70%, 80%, 90%, 95% и 100% этанола, по 1 час каждый), очищались ксилолом (два изменения, по 30 минут каждая), вставлялись в парафин и нарезались на срезы толщиной 5 мкм с помощью ротационного микротома. После этого срезы окрашивались HE для наблюдения гистопатологических изменений. В частности, секции депарафинизировались в ксилоле (два изменения, по 10 минут каждая), регидратированы через нисходящую серию этанола, окрашены раствором гематоксилина в течение 5 минут, дифференцированы в 1% соляной кислотой и этанолом в течение 30 секунд, промывались в проточной водопроводной воде в течение 10 минут, окрашивались раствором эозина в течение 2 минут, сушили, очищали и крепили нейтральным бальзамом. Срезы изучались под световым микроскопом при увеличениях 100× и 400×.
8. Ферментно-связанный иммуносорбентный анализ (ELISA)
Образцы крови были центрифугированы при 3000 × г при 4 °C в течение 20 минут, после чего супернатант (плазма) собирался и хранился при −80 °C до анализа. Уровни креатинина, азота мочевины, фактора фон Виллебранда (vWF), тромбомодулина (TM), асимметричного диметилангинина (ADMA), оксида азота (NO), ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1), активатора плазминогена ткани (t-PA), фактора некроза опухоли-α (TNF-α), высокочувствительного C-реактивного белка (hs-CRP), интерлейкина-6 (IL-6), ренина и альдостерона (ALD) были исследованы с использованием коммерческих наборов ELISA согласно инструкциям производителя. Кратко: 100 мкл плазменного образца или стандарта добавлялось к 96-лучным микропластинам, покрытым антителами, инкубировалось при 37 °C в течение 2 часа, четыре раза промывалось буфером для промывания, инкубировалось с биотинилированным антителом при 37 °C, затем снова промывалось, инкубировалось со стрептавидином-HRP конъюгатом 30 минут при 37 °C, после чего развивалось субстрат TMB в течение 15–20 минут в темноте. Реакцию остановили с помощью 50 мкл стоп-раствора, а поглощение измерялось на 450 нм с помощью считывателя микропластин. Все образцы анализировались в дубликате.
9. Количественная ПЦР в реальном времени (qRT-PCR)
Экстракция полной РНК из тканей LAA проводилась с использованием реагента TRIzol, после чего с помощью спектрофотометра была обнаружена чистота и концентрация РНК при коэффициенте поглощения 260/280 нм (допустимый диапазон 1,8–2,0). Всего 1 мкг РНК был обратно транскрипирован в комплементарную ДНК (кДНК) с помощью комплекта реагентов PrimeScript RT. Реакция обратной транскрипции проводилась при 37 °C в течение 15 минут, после чего следовала инактивация при 85 °C в течение 5 секунд. Затем на системе ПЦР с использованием SYBR Green Master Mix проводилось количественное измерение в реальном времени. Программа термического циклирования включала начальную денатурацию при 95 °C в течение 5 минут, затем 40 циклов денатурации при 95 °C в течение 10 секунд и отжиг/продолжение при 60 °C в течение 30 секунд. Флуоресцентный сигнал фиксировался в конце каждого шага расширения с помощью зелёного канала SYBR. Значения порогового цикла (Ct) определялись автоматически программным обеспечением прибора. Изменения уровней мРНК в складках были определены с помощью метода 2−ΔΔCt . β-актин служил внутренним контролем. Все образцы проводились в тройном экземпляре.
10. Вестерн-блоттинг
Общий белок был извлечен из тканей LAA с помощью буфера лизиса радиоиммунопреципитационного анализа (RIPA) (состоящий из 50 мМ Tris-HCl, pH 7,4, 150 мМ NaCl, 1% NP-40, 0,5% дезоксихолата натрия, 0,1% SDS, дополненного коктейлем ингибиторов протеазы и фосфатазы; см. Таблицу материалов). Ткани были гомогенизированы на льду и центрифугированы при 12 000 × г при 4 °C в течение 15 минут, после чего был собран супернатант. Концентрация белка была количественно измерена с помощью набора BCA Protein Assay. Впоследствии равные количества белка (30 мкг на полосу) подвергались 12% SDS-PAGE для разделения при 80 В в течение 30 минут (стекинг геля), затем 120 В примерно 60 минут (растворяющий гель), а затем передано на мембраны поливинилиденфторида (PVDF) при 300 мА в течение 90 минут в буфере переноса (25 мМ Трис, 192 мМ глицина, 20% метанола). Мембраны блокировались 5% обезжиренным молоком, растворённым в TBST (Tris-буферный физиологический раствор с 0,1% Tween-20) при комнатной температуре в течение 2 часов, а затем исследовали первичными антителами (см. Таблицу материалов для источников антител, каталожных номеров и разбавлений) при 4 °C ночью. На следующий день мембраны были промыты трижды с помощью TBST (по 10 минут каждая) и инкубированы соответствующим вторичным антителом, конъюгированным с HRP (см. таблицу материалов) в течение 2 часов при комнатной температуре. После трёх дополнительных TBST-промывок (по 10 минут каждое) пятна визуализировались с помощью комплекта улучшенной хемилюминесценции (ECL) с использованием системы хемилюминесцентной визуализации. Глицералдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH) служила внутренним контролем. Денситометрический анализ был проведён с помощью программного обеспечения ImageJ, и относительные уровни экспрессии белков были нормализованы до GAPDH. Приблизительная молекулярная масса обнаруженных белков была следующей: vWF (~260 кДа), TM (~60 кДа), эндотелиальная оксидоксидная синтаза (eNOS, ~130 кДа), индуцируемая оксидная азотсинтаза (iNOS, ~130 кДа), PAI-1 (~45 кДа), t-PA (~70 кДа) и GAPDH (~36 кДа). Полноразмерные, необрезанные изображения вестерн-блот приведены на Дополнительном рисунке 1 и Дополнительном рисунке 2.
11. Статистический анализ
Все значения были проанализированы с помощью статистического и графического программного обеспечения и представлены как среднее ± стандартное отклонение (SD). Нормальность распределения данных оценивалась с помощью теста Шапиро-Уилка перед параметрическим анализом. Однородность дисперсии оценивалась с помощью теста Левена. Для данных, соответствующих предположениям нормальности и однородности дисперсии, сравнивание различий проводилось с использованием одностороннего ANOVA, а затем пост-хок тест Даннетта для множественных сравнений с контрольной группой. Для данных, не соответствующих предположении нормальности, применялся непараметрический тест Крускаля-Уоллиса, за которым следовал пост-хок тест Данна. В этом исследовании все переменные соответствовали предположениям о нормальности и равномерной дисперсии; поэтому параметрический анализ применялся на всех этапах. В программном обеспечении для анализа данные вводились в сгруппированные таблицы данных, односторонний ANOVA выбирался из меню анализа столбцов, тест Даннетта был выбран для пост-хок сравнений, а порог значимости был установлен на уровне p < 0,05.