Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

אינדוקציה של כישלון חדרית הנכון על ידי מכווץ עורק ריאתי והערכה של תפקוד המוח הימני בעכברים

Published: May 13, 2019 doi: 10.3791/59431
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 1, 1, 1
1Department of Cardiology, State Key Laboratory of Organ Failure Research, Nanfang Hospital, Southern Medical University, 2The Third Clinical Medical College, Guangzhou Medical University

Summary

כאן, אנו מספקים גישה שימושית לחקר המנגנון של כשל המוח הימני. גישה נוחה יותר ויעילה יותר לכווץ עורק הריאתי מוקמת באמצעות כלים כירורגיים שנעשו. בנוסף, מסופקים שיטות להערכת איכות הגישה הזאת באמצעות האקו-לב והצנתור.

Abstract

המנגנון של הכשל החדרית הימני (RVF) דורש הבהרה בשל ייחודו, תחלואה גבוהה, תמותה גבוהה, ואופי עקשן של RVF. הקודם מודלים עכברוש מחקה התקדמות RVF תוארו. בהשוואה לחולדות, עכברים נגישים יותר, חסכוני, ובשימוש נרחב בניסויים בבעלי חיים. פיתחנו את הגישה לכווץ עורק הריאתי (PAC) אשר מורכב של פסי הגזע הריאתי בעכברים כדי לגרום להיפרפרס הימני (RV). המחט מיוחד תפס כירורגי תוכנן המאפשר הפרדה קלה יותר של העורקים ואת גזע הריאתי. בניסויים שלנו, השימוש במחט זו מפוברק מופחת הפחתת הסיכון של העורקים העורקי ושיפור שיעור ההצלחה הכירורגית 90%. השתמשנו המחט מרווח שונים קטרים כדי ליצור בדיוק לכווץ כמותי, אשר יכול לגרום לדרגות שונות של היפרפרס RV. אנו לכמת את מידת הכווץ על ידי הערכת מהירות זרימת הדם של הרשות הפלסטינית, אשר נמדדה על ידי האקו הטרנסקרדיוגרפיה שאינה פולשנית. הפונקציה RV הוערך בדיוק על ידי צנתור לב ימני במהלך 8 שבועות לאחר הניתוח. מכשירים כירורגיים שנעשו מצוידים בחומרים משותפים באמצעות תהליך פשוט קל לשלוט. לכן, גישת ה-PAC המתוארת כאן קלה לחיקוי באמצעות כלי נגינה הנעשים במעבדה וניתן להשתמש בה באופן נרחב במעבדות אחרות. מחקר זה מציג גישה שונה PAC כי יש שיעור הצלחה גבוה יותר מאשר דגמים אחרים 8-שבוע שיעור ההישרדות של 97.8%. גישה זו PAC מספק טכניקה שימושית עבור לימוד מנגנון RVF ויאפשר הבנה מוגברת של RVF.

Introduction

בעיות RV (RVD), מוגדר כאן כראיות של מבנה RV נורמלי או פונקציה, קשורה לתוצאות קליניות עניים. RVF, כשלב הסיום של הפונקציה RV, היא תסמונת קלינית עם סימנים ותסמינים של אי ספיקת לב הנובע RVD מתקדמת1. עם הבדלים במבנה ותפקוד פיזיולוגי, המוח השמאלי (LV) כשל RVF יש מנגנונים פתופסלוגיים שונים. כמה מנגנוני הפתופסולוגית עצמאיים ב RVF דווחו, כולל יתר ביטוי של β2-אדראררגיות הקולטן איתות2, דלקת3, שיפוץ רוחבי כדורית, ו-Ca2 + טיפול בתפקוד4 .

RVF יכול להיגרם על ידי נפח או עומס הלחץ של הקרוואן. הדגמים הקודמים בעלי חיים השתמשו SU5416 (מעכב חזק וסלקטיבי של קולטן גורמי הצמיחה של כלי הדם) בשילוב עם היפוקסיה (suhx)5,6 או המונונוין7 כדי לגרום ליתר לחץ דם ריאתי, אשר תוצאות RVF משנית למחלות כלי דם ריאתי2. החוקרים העורכים מחקרים אלה התמקדו בוולטורה במקום בהתקדמות פתולוגית של RVF. בנוסף, למונרוטלילין יש השפעות לב במיוחד שאינן יכולות לייצג בדיוק מחלת קרדיוגנטית. דגמים אחרים השתמשו אלוהי העורקים כדי לגרום עומס יתר של נפח rvf8. עם זאת, ניתוח זה קשה לבצע ולא הולם עבור עכברים, הדורשים תקופות אינדוקציה ארוכות לייצור RVF.

מודלים של חולדות PAC באמצעות קטעי פסים קיימים גם9,10. לעומת חולדות, עכברים יש יתרונות רבים כמו מודלים בעלי חיים של מחלות לב, כגון רבייה קלה יותר, שימוש נרחב יותר, מופחת עלויות, גישה שינוי גנים11. עם זאת, קטרים של קליפים פסים בדרך כלל נע בין 0.5 מ"מ ל 1.0 מ"מ, אשר גדולים מדי עבור עכברים9. בנוסף, קשה לייצר את הקליפ, לחקות ולהפיץ את הרצועות במעבדות אחרות.

אנו מספקים פרוטוקול לפתח מודל הרבייה שונה rvf עכבר מבוסס על מחקרים דיווחו, אשר משתמש PAC כדי לחקות את tetralogy של fallot ותסמונת נונן או אחרים עורקים ריאתי מחלות דם12,13, 14,15,16,17,18,19. גישה זו PAC נוצר על ידי ליגדירוג הגזע הריאתי של עכברים באמצעות בריח ומרווח המחט עשה מוכן לשלוט על מידת הכווץ. המחט תפס עשוי מזרק מעוקל 90 ° עם תפר משי קלוע עבר דרך המזרק. המחט מורכב מחומרים נפוצים באמצעות תהליך קל להתמחות. המחט ריפוד מעוקל 120 ° מן מחט מד. מחטי מרווח עם קטרים שונים (0.6-0.8 מ"מ) משמשים, בהתאם למשקל העכברים (20-35 g). בנוסף, אנו מקימים קריטריון הערכה כדי לקבוע את היציבות והאיכות של מודל RVF באמצעות האקו וצנתור הלב הימני. אנו משתמשים בעכברים כחיית מודל בגלל השימוש הנרחב שלהם בניסויים אחרים. המחטים שנעשו במעבדה קלות להתרבות וניתן להשתמש בה באופן נרחב במעבדות אחרות. מחקר זה מספק גישה טובה לחוקרים לחקור את המנגנון של RVF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל ההליכים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיים לחקר בעלי חיים, המתאימים למדריך לטיפול ולשימוש בבעלי חיים מעבדתיים שפורסמו על ידי מכוני הבריאות הלאומיים של ארה ב (NIH פרסום No. 85-23, תוקן ב 1996). C57BL/6 עכברים גברים (8-10 בן שבועות, במשקל 20-25 g) סופקו על ידי מרכז בעלי חיים של האוניברסיטה הרפואית הדרום. לאחר ההגעה, העכברים היו שוכנו תחת מחזור החושך/האור 12/12 h, עם מספיק אוכל ומים.

1. הכנת כלי הניתוח והייצור של המחטים

  1. הכן את כלי הניתוח סטרילי (איור 1A), תפר 6-0 ממשי קלוע (איור 1a[a]) עבור הארכה, ו-5-0 ניילון תפר לסגירת החתך (איור 1a[ב]).
  2. להעביר את תפר 6-0 המשי קלוע (איור 1B[a]) דרך מחט 25 גרם מפורק ממזרק 1 מ"ל הזרקת. ואז, עיקול המחט 90 ° עם מלקחיים הומוסטטי לעשות מחט תפס (איור 1C[a]). עיקול 22 המחט G 120 ° (איור 1C (ב)) לעשות מחט ריפוד.

2. הכנה לניתוח

  1. האוטוקלב כל כלי הניתוח לפני הניתוח. כוונן את משטח החימום עד 37 ° c. מורדם העכברים על ידי הזרקה תוך הצפק עם תערובת של xylazine (5 מ"ג/ק"ג) ו קטמין (100 מ"ג/ק"ג) עבור הקלה בכאב. מניחים את העכברים בתיבות בודדים כדי לחכות התפרצות נרקוטית.
    הערה: מומלץ גם להשתמש ב-1.5% isof, להרדמה ממסים נדיפים.
  2. לעקוב אחר הלימות ההרדמה על ידי היעלמות רפלקס נסיגה דוושה. לשמור את העכברים במצב פרקדן על משטח החימום על ידי תיקון חותכות עם תפר ותיקון הרגליים עם דבק. בדוק את הרפלקס שוב כדי להבטיח את עומק ההרדמה.
  3. החל את ההדבקה הdepתית על העור מהצוואר ועד לתהליך xiphoid. לחטא את האזור עם יוד ואחריו 75% אלכוהול.
  4. לבצע צנרור אנדוקנה.
    1. כוונן את הפרמטרים של מיני ההנשמה (איור 1D) וקבע את קצב הנשימה ל-150/min ונפח הגאות ל-300 μl.
    2. משוך את הלשון מעט באמצעות צבת מחודד, העלה את הלסת התחתונה עם מעבדה עשה מרית 1 c[ג]) כדי לחשוף את glottis, ובעדינות להכניס מעבדה צינורית קנה הנשימה (איור 1c[d]) דרך glottis בעוד מקור אור קר הוא בבימויו של הגרון.
    3. חבר את השפופרת ואת המאוורר כדי לוודא אם הצינורית נוספה לקנה הנשימה. תקן את קנה הנשימה באמצעות דבק סלוטייפ אם הצינורית הוכנסה כהלכה.

3. כירורגיה

  1. . פתח את התיבה
    1. לעשות חתך בעור במקביל הצלע השנייה, כ 10 מ"מ אורך, עם מספריים אופטלמולוגי. ודא כי החתך מתחיל מזווית sternal ומסתיים קו השחי השמאלי הקדמי. זיהוי החלל הבין-משני של השניים על-ידי ספירת הצלעות מזווית הסטרnal.
    2. הפרידו וחותכים את השרירים הקטנים והפקוריים עם מספריים ומלקחיים מרפק מעל החלל הבינקוסטל השני כדי לחשוף את החלל הזה.
      הערה: מומלץ גם להפריד באופן מובן מאליו, להניע ולהניע את שרירי החזה לימין ולגולגולת.
    3. במיומנות חודר לחלל הפנימי השני עם פינצטה מרפק ופתח את החלל הזה. לאחר מכן, הפרידו במיומנות את הקורכימה והתימוס עד שעורק הריאות גלוי.
  2. . הקפד על עורק הריאות
    1. ובעלת העורקים העולה. עם פינצטה למרפק העבירו את התפר דרך רקמת החיבור בין גזע הריאתי לבין עורק העורקים העולה עם מחט של בריח.
    2. מניחים את המחט מרווח (ראה שלב 1.2) על גזע הריאתי, ואז, להציב את גזע הריאות יחד עם מחט מרווח, באמצעות התפר 6-0 משי קלוע. הסר את מחט הריפוד מיד לאחר מילוי חרוטון ארסי הריאות הוא נצפתה וחותכים את קצות התפר.
    3. התבוננו במילוי של מערכת הריאות כדי להעריך אם יש מקום לכווץ. הערכת שוב את הרפלקס של בעל החיים כדי להבטיח את הצלחת הדבר.
      הערה: בצע ניתוח מזויף על-ידי ביצוע כל השלבים שלעיל למעט הכיוון הכווץ.
  3. סגור את החזה ואת העור עם תפר 5-0 ניילון. לחטא את העור שוב עם 75% אלכוהול.
  4. הכנס 0.5 mL של מלוחים תת-עורי להחליף נוזל שאבדו במהלך הניתוח. מניחים את העכבר בכלוב בנפרד עם משטח חימום כדי לקדם את ההחלמה. החזר את העכברים לכלובים שלהם בחדר מחזור 12/12 h אור/כהה כאשר התודעה חוזרת. פנקו את העכברים עם בופרנורפין דרך מי השתייה שלהם למשך 3 הימים הבאים.
  5. שימו לב מיוחד לריפוי של הפצע הטוראקולי על ידי ניטור העכברים 2x ביום במהלך השבוע הראשון כדי לזהות סימנים של ריפוי מספיק, ניידות לקויי, או ירידה במשקל.

4. הערכה של הפונקציה RV לאחר הניתוח

הערה: ניתן לזהות שינויים באקוקרדיוגרפי 3 ימים לאחר הניתוח.

  1. באמצעות האינהלציה ושמירה על עומק ההרדמה עם 1.5% isofלוריאן. לתקן עכבר על הפלטפורמה, להקליט את הטפרים שלו על האלקטרודה, ולשמור על החיה במצב פרקדן. לשמור על קצב הלב של העכבר בין 450-550 פעימות/דקות על ידי התאמת ריכוז isof, בין 1.5% ו 2.5%.
  2. להסיר את השיער על החזה של העכבר עם קרם דפילציה ולהחיל ג'ל אולטרסאונד על העור של החזה.
  3. העריכו את תא המטען של הריאות עם בדיקה של 30 MHz.
    1. לשמור על החללית ב 30 ° נגד כיוון השעון ביחס לקו parasternal שמאל, בעוד מורידים את החריץ בכיוון caudal. ויסות ציר ה- yוציר ה-xמתחת למצב B עד שהשסתום הצניפי, אב העורקים וחדר LV גלויים בבירור.
    2. לסובב את החללית 30 °-40 ° על ציר yשלה לעבר החזה. מווסת את ציר yואת ציר ה-xעד שקונאוס הריאתי נראה בבירור.
    3. מניחים את הסמן בקצה העלונים של שסתום הריאות כדי למדוד את מהירות זרימת השיא. השתמש במצב דופלר צבע על ידי לחיצה על צבע, ואחריו pw, ולאחר מכן הזזת הסמן כדי למקם את קו pw-מקווקו במקביל לכיוון זרימת הדם.
    4. מדוד את מהירות השיא של עורק הריאתי. שמור את הנתונים ואת התמונה באמצעות Cine store וחנות מסגרות.
  4. להעריך את הפרמטרים RV עם בדיקה 30 MHz.
    1. התאם את הצד השמאלי של הלוח כך שיהיה נמוך מהצד הימני. לשמור על החללית מונחה על 30 ° אל האופק לאורך קו בבית השחי הימני הקדמי עם חריץ הצביע על כיוון caudal. מווסת את ציר yואת ציר ה-xעד שמוצג בבירור הקרוואן.
    2. הקש M-Mode 2x כדי להציג את קו המחוונים. למדוד את המימד החדר RV, קיצור השבר, ואת עובי הקיר RV. שמור את הנתונים ואת התמונה באמצעות Cine store וחנות מסגרות.
  5. הפסיקו את השאיפה לאפשר לעכברים לשחזר את התודעה ולאחר מכן החזר את החיות לכלובים שלהם בחדר מחזוריות באור של 12 שעות.

5. צנתור לב ימני להערכת הפונקציה RV

הערה: צנתור לב ימני בוצע 8 שבועות לאחר הניתוח כדי להעריך את הפונקציה RV, באמצעות קטטר 1.0 F ומערכת ניטור.

  1. . לעשות אוטוקלב כל כלי הניתוח לגרד את החיה באמצעות הזרקה תוך הצפק עם תערובת של xylazine (5 מ"ג/ק"ג) ו קטמין (100 מ"ג/ק"ג).
  2. לאחר רפלקס הנסיגה הדוושה נעלמת, לתקן את העכבר על הפלטפורמה, קלטת את הטפרים שלה על האלקטרודה, ולשמור על העכבר במצב פרקדן. להסיר את השיער באזור כירורגי עם קרם דפילציה.
  3. לחטא את העור של האזור כירורגי עם 75% אלכוהול. באמצעות פלייר מחודד, משוך את הלשון מעט החוצה, העלה את הלסת התחתונה עם מרית הפכה לחשוף את הגלוטטיס, והכנס בעדינות את צינורית קנה הנשימה שנעשתה מחוץ לגלוטטיס בעוד מקור אור קר מכוון על הגרון. השתמש במכונת הנשמה (איור 1E) כדי לסייע באוורור.
  4. פתח את חלל החזה באמצעות חתך דו-כיווני 1.5 ס מ מתחת לתהליך xiphoid דרך הסרעפת עם מספריים אופטלמולוגי ומלקחיים. חותכים את הסרעפת ואת הצלעות עם מספריים אופטלמולוגי כדי לחשוף את הלב. לחדור לקיר חינם קרוואן עם מחט 23 G ולהסיר את המחט; לחץ על נקודת הניקוב בעדינות עם מיכל כותנה כדי לעצור את הדימום. נקב את החדר עם. קצה הקטטר דרך הפצע
    הערה: מומלץ גם לבצע צנתור לב ימני באמצעות וריד העורק הימני6. כאשר קצה הקטטר הוא בחדר, הצג יציג את עקומת הלחץ RV.
  5. להקליט את הלחץ הסיסטולי הקשת דם, RV הקצה-דיאסטולי הלחץ, הdP RV/dt, קצב הלב של העכבר, ואת הזמן האקספוננציאלי של RV קבוע של הרפיה (טאו) עבור 10 דקות כאשר העיקול הוא יציב. באמצעות התוכנה, לחץ על בחר ולאחר מכן לחץ על נתח.
  6. לווסת את קצה הצנתר לכיוון מערכת יוצאת של RV. משוך את הצנתר החוצה לאחר ההקלטה הושלמה. מניחים את הצנתר ב תמיסת מלח כאשר המידות הסתיימו.
  7. המתת חסד העכברים על ידי זריקות הצפק פנטוברביטל נתרן 150 mg/ק"ג, ואחריו פריקה צוואר הרחם. ואז, לקצור את הלב, הריאות והשוקה לניתוחים ביולוגיים ומולקולריים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

במחקר זה, עכברים הוקצו באופן אקראי לקבוצת PAC (n = 9) או קבוצת הפעולה המזויף (n = 10). אקו-קרדיוגרפיה בוצעה ב-1, 4 ו -8 שבועות לאחר הניתוח. שמונה שבועות לאחר הניתוח, בעקבות ההערכות האחרונות של האקו והצנתור, הורדמים העכברים, וליבם נקצרו להערכה מורפולוגית והיסטולוגית.

מכווץ החדק של הריאות גרם היפרפרס RV (איור 2). לעומת הקבוצה המזויף, מהירות שיא גבוהה יותר (איור 2a, ג), לחץ גבוה יותר הדרגתי (איור 2a,D), ועובי קיר קרוואן גדול יותר (איור 2a,E) מתצוגת הציר הארוך של parasternal היו התקבל ב 8 שבועות לאחר הניתוח בקבוצה PAC. בנוסף, הפונקציה הסיסטולית של הקרוואן (הפליטה RV שבר וקיצור בקרוואן) הופחת באופן משמעותי בקבוצה PAC בהשוואה לקבוצה מזויף 8 שבועות לאחר הניתוח (איור 2F, G).

מצאנו כי הפעולה הסיסטולי של RV ו דיאסטולי הפונקציה היו לקויי 8 שבועות לאחר PAC (איור 3a-E). לקבוצת PAC הייתה הלחץ הגבוה ביותר בקרוואן והוא הופחת בקבוצת ה-PAC בהשוואה לזאת של הקבוצה המוגנבת. RV הקרוואן היה גדול יותר בקבוצה PAC מאשר בקבוצה המזויף, ו-RV dP/dt היה גם גדול יותר מזה בקבוצה המזויף. תוצאות אלה הראו כי בתפקוד RV המושרה עכברים לאחר 8 שבועות של פסים בעורק הריאתי. כאשר ביצעת בדיקות פולשנית הומודינמיקה בקרוואן, קצב הלב, אשר נקבע באמצעות מערכת הקלטה פיזיולוגית, נשאר יציב לפני ואחרי ניטור קטטר (איור 3F).

שיפוץ RV הנגרמת על ידי PAC מוצג באיור 4. בהשוואה לקבוצה המזויף, מימד RV הוגדל באופן משמעותי, ואת משקל RV היה גבוה יותר בקבוצה PAC. גורמים המציינים את מידת היפרפרס של RV, כגון משקל הלב/יחס הגוף משקל, RV/(חדר שמאל מחיצת המחיצה), ו הקרוואן/אורך הזמן, היו גדולים יותר לאחר 8 שבועות של PAC מאשר אלה של הקבוצה מזויף. יתר על כן, בדיקה היסטולוגית הראה כי סיסטיק לב והאזור מכוסה על ידי קרדיוציטים היו גדולים יותר בקבוצת PAC מאשר בקבוצה המזויף. לסיכום, פיתחנו מודל RVF הרבייה, זול, וקל הערכה קריטריונים להעריך בהצלחה את מודל RVF.

Figure 1
איור 1 : כלי כירורגי, כלים שנעשו, וחומרים הדרושים עבור הליכי PAC. (א) כלים כירורגיים המשמשים לנוהל PAC. (ב) (א) 6-0 תפר רפואי (a) בתפירה רפואית (ב) 5-0 תפר בניילון. (ג) כלים שנעשו לא מצוידים. (א) המחט תפס. (ב) מחט מרווח. (ג) מרית הכינה. (ד) צנרור אנדוקנה. (ד). בעלי חיים מיני-מאוורר. (ה) alc-V8S מאוורר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2 : תוצאות הנציג של אולטרסאונד הדמיה של גזע הריאתי ואת הפונקציה RV של עכברים התחזות ו-PAC. (A) צבע פעמו-גל הדמיה דופלר של גזע הריאתי של עכברים לאחר 8 שבועות. סימנים אדומים ייצגו זרימת דם כלפי המקדח; הסימנים הכחולים ייצגו. את זרימת הדם לאחור (ב) b-מצב ו-M-מצב אולטרסאונד הדמיה של הקרוואן של עכברים התחזות ו-PAC לאחר 8 שבועות. (א) חדרימני. (ב) חדר שמאלי. (ג) מהירות השיא RV Plax (V), (ד) לחץ הדרגתי (לחץ הדרגתי = 4 x V2), ו (ה) קרוואן בעובי של התצוגה הציר הארוך parasternal הוגדלה באופן משמעותי לאחר 8 שבועות. (ו) קרוואן קצר הציר קיצור (RVFS) הופחת באופן משמעותי לאחר 8 שבועות. (G) הוצאה RV שבר (RVEF) הופחת באופן משמעותי לאחר 8 שבועות. עבור חלוניות C-G, *P < 0.01 לעומת הפעולה השאם (n = 9 בקבוצה PAC, n = 10 בקבוצה המזויף). . בסדר. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3 : התוצאות הייצוגיות של הנודינמיקה RV בעכברים החשופים ל-PAC או מבצע בלוף, 8 שבועות לאחר הניתוח. (א) מייצגים עקומות של rvp ו-RV dP/dt בעכברים התחזות ו-PAC ב 8 שבועות לאחר הניתוח. (ב) מימין לחץ דם סיסטולי (RVSBP) ולחץ הימני החדרית של הלחץ (RVEDP). (ג) קרוואן מקסימום ומינימום dP/dt. (ד) קרוואן טאו. (ה) אינדקס הקונקטיאני. (ו) קצב לב. RVP = הלחץ החדרית הימני; RVSBP = לחץ דם הסיסטולי הימני של המוח; RVEDP = הלחץ הימני החדרית לקצה-דיאסטולי; טאו = זמן מעריכי של הרפיה; מקסימום dp מינימום/dt = עלייה מקסימלית וירידה מינימלית בלחץ חדרית הימני; . בסדר. עבור חלוניות B-F, n = 9 בקבוצה PAC ו- n = 10 בקבוצה מזויף. *P < 0.01 לעומת המבצע. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4 : מכווץ עורק ריאתי בעכברים מוביל שיפוץ RV לאחר 8 שבועות. (א) דמויות מייצגות של הלב כולו (שורת היקף = 3 מ"מ). (א) אטריום ימני, חץ אדום: הארכה של גזע עורק הריאתי. (ב) משקל הלב/משקל הגוף יחס (HW/BW). (ג) היחס של המסה השמאלית הימנית כדי שמאל המסה חדרית פלוס המסה מחיצת (קרוואן/[LV + S]). (ד) היחס של המסה הימנית הנכונה לאורך השוקה (RV/TL). עבור חלוניות B-D, n = 9 בקבוצה PAC ו- n = 10 בקבוצה השאם. *P < 0.01 לעומת המבצע. (ה) דמויות מייצגות של הצלב הלב ומוכתם במטאוקסילין-אאוזין (השורה הראשונה: סרגל קנה המידה = 2 מ"מ; השורה השנייה: סרגל קנה המידה = 50 μm). (ו) נציג מאסנה-מוכתם בדימויים שריר הלב פיברוזיס בכל קבוצה. סרגל קנה המידה = 100 μm. עבור חלוניות E ו- F, n = 4 בכל קבוצה. *P < 0.01 לעומת הקבוצה המזויף. RV = החדר הימני; . בסדר. RV/[LV + S] = היחס של מסה חדרית הנכון כדי שמאל המסה חדרית פלוס מסה מחיצת. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

גידול פתולוגי בלחצים מילוי קרוואן התוצאה היא שינוי שמאלי של המחיצה, אשר יכול לשנות את הגיאומטריה LV21. שינויים אלה תורמים פלט לב מופחת ושבריר הוצאה LV (LVEF), אשר יכול לגרום הפרעת הומודינמיקה של מערכת הדם22. לכן, מודל יעיל, יציב וחסכוני ללימוד המנגנון של RVF הוא בעל ערך.

פיתחנו גישה יעילה יותר ומאוד מתוכנות ל-PAC באמצעות בריח המחט מרווח עשה מוכן. המנעול עשה מאפשר הפרדה קלה יותר של העורקים ואת גזע הריאות, אשר מפחית את הסיכון של העורק העורקי ומשפר את שיעור ההצלחה הכירורגית. על ידי בחירת קטרים שונים של מחט הריפוד, המושרה דרגות שונות של היפרפרס RV.

למרות ההליכים הכלליים של פסי העורק הריאתי המתואר כאן הם כמו אלה המתוארים בדוחות הקודמים4,9,10,14,15, עשינו שיפורים ב כלי ניתוח. לפיכך, הפחיתו את הקושי של המבצע, קיצרתי את זמן הפעולה והגדילו את שיעור ההצלחה של הניתוח. קטרים של מחטים ריפוד השתמשנו נע בין 0.6 מ"מ ל 0.8 מ"מ, ואלה היו מתאימים רק כאשר העכברים שקלו בין 20 g ו 35 g. בחולדות, היישום של מחטי ריפוד (0.6-0.8 מ"מ) עלול להוביל RVF חריפה ומוות. בנוסף, מחטים מרווח (0.6-0.8 מ"מ) לא יכול בקלות להוביל RVD אם העכברים שוקלים פחות מ 20 g. לכן, יש לבחור את קוטר מחט הריפוד הנכון בהתאם למשקל בעל החיים.

יתר לחץ דם ריאתי (אח) הוא בדרך כלל נגרמת על ידי הזרקה תת עורית של כלי הדם אנדותל גורם מעכב קולטן מעכבי SU5416 והאכלה בסביבה ארוי במשך יותר מ 3 שבועות23,24, מיכל בן 25 , מיכל בן 26 , בן 27 , 28. תנאים אלה לחקות את התהליך הפתופסולוגי של איסכמיה כרונית היפוקסיה של עורק הריאות כדי לגרום למחלה ולעורק הריאתי. עם זאת, שיפוץ RV, hypertrophy, או RVF דורש יותר 12 שבועות עבור אינדוקציה על ידי היפוקסיה כרונית במודלים אלה. בנוסף, SU5416 וטיפול ארוי עשויים להשפיע על איברים אחרים. יתר על כן, מכונות יקרות נדרשים ליצור סביבה ארוי. לכן, נדרש מודל מהיר ויעיל יותר של RVF. רדי ואח ' דיווח על שיטה של שיפוץ RV על ידי הראפ שני כרוזים הקדמי ביותר הריאתי שסתום13. במקום להשתמש במיקרוסקופ ובקליפים כירורגיים יקרים מסוג29, השתמשנו במחט של בריח וסוגים שונים של מחטי מרווח שבוצעו בדיוק כדי ליצור מסגרת כמותית, יחד עם הערכה של מהירות זרימת הדם על-ידי אקו.

בנוסף, התפס ומרווח המחט עשה מוכן שימשו גם כדי לגרום לכווץ העורקים הרוחבי (TAC) בעכברים. התפס הכין לא יכול לשמש גם כדי לגרום PAC או TAC בחולדות. במהלך הטרנספוזיציה של כלי השיט הגדולים, העירוי אינו נתקל בהתנגדות מספקת, ולכן יש לחזק אותו על-ידי החלת כריתת עורק הריאות בהכנה לניתוח מתקנת30,31. הגישה PAC שסופקו יכול לגרום לעמידות גבוהה בעורק הריאתי, אשר יסייעו למחקרים של המנגנון הבסיסי. במסגרת השתלת לב, RV התורם עשוי להיות חשוף בחריפות עמידות עורק הריאתי הגבוה במטופל, גורם הקרוואן להיכשל. השיטה PAC הציג כאן יכול לעזור למחקרים של המנגנונים של השתלת לאחר הלב32,33 מחלות לב מולדים34.

לגישת ה-PAC יש מספר מגבלות. הראשון, הנגרמת על ידי קשירה סביב גזע הריאות לא יכול לחקות rvd ב פה5,7. שנית, PAC גורם לעלייה פתאומית מאוד RV afterload כי הוא שונה מעלייה הדרגתית התנגדות כלי דם ריאתי ב-פה9,19.

באופן עקבי עם התוצאות המוצגות כאן, הדיווחים הקודמים הראו כי עליות משמעותיות תחת בדיקות אקו לב במהירות מהירות העומס של שסתום, הקיר בקרוואן עובי, ו RV בקוטר הפנימי להפגין היצרות מוצלחת . והיפרפרס של הקרוואן13,35 הגביר את הלחץ RV, RV dP/dt, ואת המדד הקונקטינטית מציינים את ההתפתחות של RVF ו התקופה פירוק של הפונקציה RV36. לסיכום, הדגמנו את היישום של שני מכשירים מתוצרת מעבדה הרומן להקים RVD בדרך זולה ונוחה. השתמשנו בטכניקת אקו-קרדיוגרפית שאינה פולשנית ובעזרת צנתור לב מימין פולשנית כדי להעריך את איכות השיטה של RVF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

עבודה זו היתה נתמכת על ידי מענקים של הארגון הלאומי למדעי הטבע של סין (81570464, 81770271; לד ר ליאו) ופרויקטים תכנון עירוניים של הטכנולוגיה המדעית של גואנגג'ואו (201804020083) (לד ר ליאו).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ALC-V8S ventilator SHANGHAI  ALCOTT  BIOTECH  CO ALC-V8S Assist ventilation
Animal Mini Ventilator Haverd Type 845 Assist ventilation
Animal ultrasound system VEVO2100 Visual Sonic  VEVO2100 Echocardiography
Cold light illuminator Olympus ILD-2 Light
Heat pad- thermostatic surgical system (ALC-HTP-S1) SHANGHAI  ALCOTT  BIOTECH  CO ALC-HTP-S1 Heating
Isoflurane RWD life science R510-22 Inhalant anaesthesia
Matrx VIP 3000 Isofurane Vaporizer Midmark Corporation VIP 3000 Anesthetization
Medical braided silk suture (6-0) Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. 6-0 Ligation
Medical nylon suture (5-0) Ningbo Medical Needle Co. 5-0 Suture
Millar Catheter (1.0 F) AD instruments 1.0F For right heart catheterization
Pentobarbital sodium salt Merck 25MG Anesthetization
PowerLab multi-Directional physiological Recording System AD instruments 4/35 Record the result of right heart catheterization
Precision electronic balance Denver Instrument TB-114 Weighing sensor
Self-made latch needle Separate the aorta and pulmonary trunk
Self-made padding needle  Constriction
Self-made tracheal intubation Tracheal intubation 
Small animal microsurgery equipment Napox MA-65 Surgical instruments
Transmission Gel Guang Gong pai 250ML Echocardiography
Veet hair removal cream Reckitt Benchiser RQ/B 33 Type 2 Remove hair of mice
Vertical automatic electrothermal pressure steam sterilizer Hefei Huatai Medical Equipment Co. LX-B50L Auto clean the surgical instruments
Vertical small animal surgery microscope Yihua Optical Instrument Y-HX-4A For right heart catheterization

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mehra, M. R., et al. Right heart failure: toward a common language. The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 33, 123-126 (2014).
  2. Sun, F., et al. Stagedependent changes of beta2adrenergic receptor signaling in right ventricular remodeling in monocrotalineinduced pulmonary arterial hypertension. International Journal of Molecular Medicine. 41, 2493-2504 (2018).
  3. Sun, X. Q., Abbate, A., Bogaard, H. J. Role of cardiac inflammation in right ventricular failure. Cardiovascular Research. 113, 1441-1452 (2017).
  4. Xie, Y. P., et al. Sildenafil prevents and reverses transverse-tubule remodeling and Ca(2+) handling dysfunction in right ventricle failure induced by pulmonary artery hypertension. Hypertension. 59, 355-362 (2012).
  5. de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. European Respiratory Journal. 44, 160-168 (2014).
  6. Abe, K., et al. Haemodynamic unloading reverses occlusive vascular lesions in severe pulmonary hypertension. Cardiovascular Research. 111, 16-25 (2016).
  7. Gomez-Arroyo, J. G., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 302, L363-L369 (2012).
  8. van der Feen, D. E., et al. Shunt Surgery, Right Heart Catheterization, and Vascular Morphometry in a Rat Model for Flow-induced Pulmonary Arterial Hypertension. Journal of Visualized Experiments. (120), e55065 (2017).
  9. Andersen, S., et al. A Pulmonary Trunk Banding Model of Pressure Overload Induced Right Ventricular Hypertrophy and Failure. Journal of Visualized Experiments. (141), e58050 (2018).
  10. Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
  11. Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K., Chow, B. K. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55293 (2017).
  12. Rockman, H. A., et al. Molecular and physiological alterations in murine ventricular dysfunction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, 2694-2698 (1994).
  13. Reddy, S., et al. miR-21 is associated with fibrosis and right ventricular failure. JCI Insight. 2, (2017).
  14. Kusakari, Y., et al. Impairment of Excitation-Contraction Coupling in Right Ventricular Hypertrophied Muscle with Fibrosis Induced by Pulmonary Artery Banding. PLoS ONE. 12, e0169564 (2017).
  15. Hu, J., Sharifi-Sanjani, M., Tofovic, S. P. Nitrite Prevents Right Ventricular Failure and Remodeling Induced by Pulmonary Artery Banding. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69, 93-100 (2017).
  16. Hemnes, A. R., et al. Testosterone negatively regulates right ventricular load stress responses in mice. Pulmonary Circulation. 2, 352-358 (2012).
  17. Mendes-Ferreira, P., et al. Distinct right ventricle remodeling in response to pressure overload in the rat. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 311, H85-H95 (2016).
  18. Razavi, H., et al. Chronic effects of pulmonary artery stenosis on hemodynamic and structural development of the lungs. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 304, L17-L28 (2013).
  19. Tarnavski, O., et al. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiological Genomics. 16, 349-360 (2004).
  20. Jessen, L., Christensen, S., Bjerrum, O. J. The antinociceptive efficacy of buprenorphine administered through the drinking water of rats. Laboratory Animals. 41, 185-196 (2007).
  21. Haddad, F., Doyle, R., Murphy, D. J., Hunt, S. A. Right ventricular function in cardiovascular disease, part II: pathophysiology, clinical importance, and management of right ventricular failure. Circulation. 117, 1717-1731 (2008).
  22. Bosch, L., et al. Right ventricular dysfunction in left-sided heart failure with preserved versus reduced ejection fraction. European Journal of Heart Failure. 19, 1664-1671 (2017).
  23. Sianos, G., et al. Recanalisation of chronic total coronary occlusions: 2012 consensus document from the EuroCTO club. EuroIntervention: Journal of EuroPCR in Collaboration with the Working Group on Interventional Cardiology of the European Society of Cardiology. 8, 139-145 (2012).
  24. Bardaji, A., Rodriguez-Lopez, J., Torres-Sanchez, M. Chronic total occlusion: To treat or not to treat. World Journal of Cardiology. 6, 621-629 (2014).
  25. Choi, J. H., et al. Noninvasive Discrimination of Coronary Chronic Total Occlusion and Subtotal Occlusion by Coronary Computed Tomography Angiography. JACC. Cardiovascular Interventions. 8, 1143-1153 (2015).
  26. Danek, B. A., et al. Effect of Lesion Age on Outcomes of Chronic Total Occlusion Percutaneous Coronary Intervention: Insights From a Contemporary US Multicenter Registry. The Canadian Journal of Cardiology. 32, 1433-1439 (2016).
  27. Savai, R., et al. Pro-proliferative and inflammatory signaling converge on FoxO1 transcription factor in pulmonary hypertension. Nature Medicine. 20, 1289-1300 (2014).
  28. Zhiyu Dai, P., et al. Endothelial and Smooth Muscle Cell Interaction via FoxM1 Signaling Mediates Vascular Remodeling and Pulmonary Hypertension. American Journal of Respiratory and Critical. 198, 788-802 (2018).
  29. Hill, M. R., et al. Structural and mechanical adaptations of right ventricle free wall myocardium to pressure overload. Annals of Biomedical Engineering. 42, 2451-2465 (2014).
  30. Poirier, N. C., Mee, R. B. Left ventricular reconditioning and anatomical correction for systemic right ventricular dysfunction. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery. Pediatric Cardiac Surgery Annual. 3, 198-215 (2000).
  31. Wei, X., et al. Myocardial Hypertrophic Preconditioning Attenuates Cardiomyocyte Hypertrophy and Slows Progression to Heart Failure Through Upregulation of S100A8/A9. Circulation. 131, 1506-1517 (2015).
  32. Zakliczynski, M., et al. Mechanical circulatory support is effective to treat pulmonary hypertension in heart transplant candidates disqualified due to unacceptable pulmonary vascular resistance. Kardiochirurgia i Torakochirurgia Polska (Polish Journal of Cardio-Thoracic Surgery). 15, 23-26 (2018).
  33. De Santo, L. S., et al. Pulmonary artery hypertension in heart transplant recipients: how much is too much? European Journal of Cardio-Thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-Thoracic Surgery. 42, 864-870 (2012).
  34. Cheng, X. L., et al. Prognostic Value of Pulmonary Artery Compliance in Patients with Pulmonary Arterial Hypertension Associated with Adult Congenital Heart Disease. International Heart Journal. 58, 731-738 (2017).
  35. Egemnazarov, B., et al. Pressure Overload Creates Right Ventricular Diastolic Dysfunction in a Mouse Model: Assessment by Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 28, 828-843 (2015).
  36. Jang, S., et al. Biomechanical and Hemodynamic Measures of Right Ventricular Diastolic Function: Translating Tissue Biomechanics to Clinical Relevance. Journal of the American Heart Association. 6 (9), e006084 (2017).

Tags

ביולוגיה סוגיה 147 מכווץ עורקים בעורק הריאתי כשלון המוח הימני היפר-המוח הימני האקו צנתור לב ימני מודל העכבר מכשיר כירורגי תוצרת הלחץ העומס
אינדוקציה של כישלון חדרית הנכון על ידי מכווץ עורק ריאתי והערכה של תפקוד המוח הימני בעכברים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, Q., Chen, K., Lin, H., He, M., … More

Wang, Q., Chen, K., Lin, H., He, M., Huang, X., Zhu, H., Liao, Y. Induction of Right Ventricular Failure by Pulmonary Artery Constriction and Evaluation of Right Ventricular Function in Mice. J. Vis. Exp. (147), e59431, doi:10.3791/59431 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter