Waiting
Login processing...

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

Biology

تحريض الفشل البطيني الأيمن عن طريق انقباض الشريان الرئوي وتقييم وظيفة البطين الأيمن في الفئران

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

هنا، نحن نقدم نهجا مفيدا لدراسة آلية فشل البطين الأيمن. يتم تأسيس نهج أكثر ملاءمة وكفاءة لتضييق الشريان الرئوي باستخدام الأدوات الجراحية المصنوعة داخل المنزل. وبالإضافة إلى ذلك، يتم توفير طرق لتقييم نوعية هذا النهج عن طريق تخطيط صدى القلب والقسطرة.

Abstract

تتطلب آلية فشل البطين الأيمن (RVF) توضيحًا بسبب التفرد، والاعتلال المرتفع، وارتفاع معدل الوفيات، والطبيعة الحرارية للحمى الأرفية. وقد تم وصف نماذج الفئران السابقة تقليد تطور RVF. بالمقارنة مع الفئران، الفئران هي أكثر سهولة، اقتصادية، وتستخدم على نطاق واسع في التجارب الحيوانية. لقد طورنا نهج انقباض الشريان الرئوي (PAC) الذي يتكون من ربط الجذع الرئوي في الفئران للحث على تضخم البطين الأيمن (RV). تم تصميم إبرة مزلاج جراحية خاصة تسمح بفصل أسهل للأبهر والجذع الرئوي. في تجاربنا، أدى استخدام هذه الإبرة المزلاجة الملفقة إلى تقليل خطر الإصابة بالشرايين وتحسين معدل النجاح الجراحي إلى 90%. استخدمنا أقطار إبرة الحشو مختلفة لخلق بالضبط انقباض الكمية، والتي يمكن أن تحفز درجات مختلفة من تضخم RV. لقد قدرنا درجة الانقباض من خلال تقييم سرعة تدفق الدم في السلطة الفلسطينية، والتي تم قياسها من خلال تخطيط صدى القلب عبر الصدر غير الغازية. تم تقييم وظيفة RV بدقة عن طريق قسطرة القلب اليمنى في 8 أسابيع بعد الجراحة. كانت الأدوات الجراحية المصنوعة داخل الشركة تتكون من مواد مشتركة باستخدام عملية بسيطة من السهل السيطرة عليها. ولذلك، فإن نهج PAC الموضح هنا من السهل تقليد باستخدام الأدوات المصنوعة في المختبر ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مختبرات أخرى. تقدم هذه الدراسة نهج PAC المعدلة التي لديها معدل نجاح أعلى من النماذج الأخرى ومعدل البقاء على قيد الحياة بعد الجراحة 8 أسابيع من 97.8٪. ويوفر هذا النهج PAC تقنية مفيدة لدراسة آلية RVF وسيمكّن من زيادة فهم RVF.

Introduction

ويرتبط الخلل RV (RVD)، التي تعرف هنا كدليل على هيكل RV غير طبيعي أو وظيفة، مع النتائج السريرية السيئة. RVF، كمرحلة نهاية وظيفة RV، هو متلازمة سريرية مع علامات وأعراض فشل القلب التي تنتج عن RVD التدريجي1. مع الاختلافات في الهيكل والوظيفة الفسيولوجية، فشل البطين الأيسر (LV) وRVF لها آليات باثوفسيولوجية مختلفة. وقد تم الإبلاغ عن عدد قليل من الآليات المرضية الفسيولوجية المستقلة في RVF، بما في ذلك الإفراط في التعبير عن مستقبلات β2 الأدرينالية إشارة2، التهاب3، إعادة عرض الأنابيب المستعرضة ، وCa2 + التعامل مع الخلل4 .

يمكن أن يكون سبب RVF حجم أو الضغط الزائد من RV. وقد استخدمت النماذج الحيوانية السابقة SU5416 (مثبط قوي وانتقائي لمستقبلات عامل النمو بطانة الأوعية الدموية) جنبا إلى جنب مع نقص الأكسجة (سهإكس)5،6 أو مونوكروتالين7 للحث على ارتفاع ضغط الدم الرئوي، والتي النتائج في RVF الثانوية لأمراض الأوعية الدموية الرئوية2. ركز الباحثون الذين أجروا هذه الدراسات على الأوعية الدموية بدلاً من التقدم المرضي للحمى الأرفية. وعلاوة على ذلك, مونوكروتالين له آثار خارج القلب التي لا يمكن أن تمثل على وجه التحديد أمراض القلب. وقد استخدمت نماذج أخرى تحويلة الشريان الوريدي للحثعلى حجم الزائد وRVF 8. ومع ذلك، هذه الجراحة من الصعب إجراء وغير مناسبة للفئران، الذين يحتاجون إلى فترات تحريض طويلة لإنتاج RVF.

نماذج الفئران PAC باستخدام مقاطع النطاقات موجودة أيضا9،10. بالمقارنة مع الفئران، والفئران لديها العديد من المزايا كنماذج حيوانية لأمراض القلب، مثل سهولة التكاثر، واستخدام أكثر انتشارا، وانخفاض التكاليف، والوصول إلى تعديل الجينات11. ومع ذلك، فإن أقطار مقاطع النطاقات عادة ما تتراوح بين 0.5 مم إلى 1.0 مم، والتي هي كبيرة جدا للفئران9. وبالإضافة إلى ذلك، مقطع النطاقات من الصعب إنتاج، تقليد، وتعميم في مختبرات أخرى.

نحن نقدم بروتوكول لتطوير نموذج الماوس RVF الإنجابية المعدلة على أساس الدراسات المبلغ عنها، والذي يستخدم PAC لتقليد رباعية من متلازمة فالوت ونونان أو غيرها من أمراض ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي12،13، 14،15،16،17،18،19. يتم إنشاء هذا النهج PAC عن طريق ربط الجذع الرئوي للفئران باستخدام مزلاج وإبرة الحشو التي أدلى بها في المنزل للسيطرة على درجة الانقباض. تتكون إبرة المزلاج من حقنة حقن منحنية 90 درجة مع خياطة حريرية مضفرة تمر عبر الحقنة. الإبرة مصنوعة من مواد شائعة باستخدام عملية سهلة الإتقان. يتم انحناء إبرة الحشو 120 درجة من إبرة القياس. وتستخدم الإبر الحشو بأقطار مختلفة (0.6-0.8 ملم)، اعتمادا على وزن الفئران (20-35 غرام). بالإضافة إلى ذلك، نضع معيار تقييم لتحديد استقرار وجودة نموذج RVF عن طريق تخطيط صدى القلب وقسطرة القلب اليمنى. نحن نستخدم الفئران كالحيوان النموذجي بسبب استخدامها على نطاق واسع في تجارب أخرى. الإبر المصنوعة في المختبر سهلة التكاثر ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مختبرات أخرى. توفر هذه الدراسة نهجا جيدا للباحثين للتحقيق في آلية RVF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد أُجريت جميع الإجراءات وفقاً للمبادئ التوجيهية المؤسسية للبحوث الحيوانية، التي تتفق مع دليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية الذي نشرته المعاهد الوطنية للصحة في الولايات المتحدة (منشور المعاهد الوطنية للصحة رقم 85-23، المنقح في عام 1996). C57BL/6 الفئران الذكور (8-10 أسابيع من العمر، وزنها 20-25 غرام) تم توفيرها من قبل مركز الحيوان في جامعة ساوث الطبية. بعد الوصول، تم إيواء الفئران تحت دورة 12/12 ساعة مظلمة / خفيفة، مع ما يكفي من الغذاء والماء.

1. إعداد الأدوات الجراحية وتصنيع الإبر

  1. إعداد الأدوات الجراحية المعقمة (الشكل1A)،وخياطة الحرير مضفر 6-0 (الشكل1B[أ]) للربط، وخياطة النايلون 5-0 لإغلاق شق (الشكل1B[ب]).
  2. تمرير 6-0 مضفر خياطة الحرير (الشكل1B[أ]) من خلال إبرة 25 G تفكيكها من حقنة حقن 1 مل. ثم، منحنى إبرة 90 درجة مع ملقط الهيموستاتيك لجعل إبرة مزلاج (الشكل1C[أ]). منحنى إبرة 22 G 120 درجة (الشكل1C (ب)) لجعل إبرة الحشو.

2. التحضير للجراحة

  1. الأوتوكلاف جميع الأدوات الجراحية قبل الجراحة. ضبط وسادة التدفئة إلى 37 درجة مئوية. التخدير الفئران عن طريق الحقن داخل قنابية مع خليط من xylazine (5 ملغ / كغ) والكيتامين (100 ملغ / كغ) لتخفيف الألم. وضع الفئران في صناديق فردية لانتظار ظهور المخدرات.
    ملاحظة: من المستحسن أيضًا استخدام 1.5% من الأيسوفلوران للتخدير المستنشق.
  2. رصد كفاية التخدير من خلال اختفاء رد الفعل انسحاب دواسة. الحفاظ على الفئران في موقف supine على وسادة التدفئة عن طريق إصلاح القواطع مع خياطة وإصلاح الساقين مع شريط لاصق. تحقق من رد الفعل مرة أخرى لضمان عمق التخدير.
  3. تطبيق عجينة مزيل الشعر على الجلد من الرقبة إلى عملية xiphoid. تطهير المنطقة باليود تليها الكحول 75٪.
  4. إجراء تنبيب داخل الرغامى.
    1. ضبط المعلمات miniventilator الحيوان (الشكل1D)وتعيين معدل الجهاز التنفسي إلى 150/min وحجم المد والجزر إلى 300 درجة مئوية.
    2. سحب اللسان قليلا باستخدام كماشة مدببة، ورفع الفك السفلي مع مختبر أدلى ملعقة الشكل 1C[ج]) لفضح الغلوتي، وإدراج بهدوء مختبر صنع قنية القصبة الهوائية (الشكل1C[د]) من خلال الغلوط في حين أن مصدر الضوء البارد هو موجهة على الحنجرة.
    3. قم بتوصيل الأنبوب وجهاز التنفس الصناعي للتحقق مما إذا كان قد تم إدخال القنية في القصبة الهوائية. إصلاح القصبة الهوائية باستخدام شريط لاصق إذا تم إدراج قنية بشكل صحيح.

3. الجراحة

  1. افتح الصدر
    1. إجراء شق في الجلد موازية للضلع الثاني، حوالي 10 ملم في الطول، مع مقص العيون. تأكد من أن الشق يبدأ من زاوية صارمة وينتهي على خط الإبط الأمامي الأيسر. تحديد المساحة الوربية الثانية عن طريق عد الأضلاع من زاوية صارمة.
    2. فصل وقطع عضلات الصدر الرئيسية والصدرية طفيفة مع مقص وملاقط الكوع فوق الفضاء الوربي الثاني لفضح هذا الفضاء.
      ملاحظة: من المستحسن أيضًا فصل عضلات الصدر وتعبئتها ونقلها إلى اليمين وداخل الجمجمة.
    3. اختراق بصراحة الفضاء بين الوربية الثانية مع ملاقط الكوع وفتح هذا الفضاء. ثم، فصل بصراحة parenchyma والغدة الصعترية حتى الجذع الرئوي مرئيا.
  2. انقباض الشريان الرئوي.
    1. فصل بصراحة الجذع الرئوي والأبهر الصاعد مع ملاقط الكوع. تمرير خياطة من خلال النسيج الضام بين الجذع الرئوي والأبهر الصاعد مع إبرة مزلاج.
    2. ضع إبرة الحشو (انظر الخطوة 1.2) على الجذع الرئوي، وبعد ذلك، قم بإزالة الجذع الرئوي مع إبرة الحشو، وذلك باستخدام خياطة الحرير المضفر 6-0. إزالة إبرة الحشو مباشرة بعد ملء الكون الرئوي لوحظ وقطع نهايات خياطة.
    3. مراقبة ملء الكون الرئوي لتقييم ما إذا كان هناك انقباض موجود. تقييم رد فعل الحيوان مرة أخرى لضمان نجاح الربط.
      ملاحظة: إجراء عملية جراحية صورية باتباع جميع الخطوات المذكورة أعلاه باستثناء الانقباض.
  3. أغلق الصدر والجلد مع خياطة النايلون 5-0. تطهير الجلد مرة أخرى مع الكحول 75٪.
  4. حقن 0.5 مل من تحت الجلد المالحة لتحل محل أي سائل فقدت خلال الجراحة. وضع الماوس في القفص بشكل منفصل مع وسادة التدفئة لتعزيز الانتعاش. إعادة الفئران إلى أقفاصهم في غرفة 12/12 ساعة ضوء / دورة مظلمة عندما يعود الوعي. علاج الفئران مع البوبرينورفين عن طريق مياه الشرب الخاصة بهم لمدة 3 أيام التالية.
  5. إيلاء اهتمام خاص لشفاء الجرح الصدر عن طريق رصد الفئران 2X يوميا خلال الأسبوع الأول للكشف عن أي علامات على عدم كفاية الشفاء، وضعف الحركة، أو فقدان الوزن.

4. تقييم صدى القلب لوظيفة RV بعد الجراحة

ملاحظة: يمكن الكشف عن تغييرات صدى القلب بعد 3 أيام من الجراحة.

  1. تخدير الفئران مع 3٪ isoflurane عن طريق الاستنشاق والحفاظ على عمق التخدير مع 1.5٪ isoflurane. إصلاح الماوس على المنصة، والشريط مخالبه إلى القطب الكهربائي، والحفاظ على الحيوان في موقف supine. الحفاظ على معدل ضربات القلب للماوس بين 450-550 نبضة / دقيقة عن طريق ضبط تركيز isoflurane بين 1.5٪ و 2.5٪.
  2. إزالة الشعر على صدر الماوس مع كريم مزيل الشعر وتطبيق هلام الموجات فوق الصوتية على جلد الصدر.
  3. تقييم انقباض الجذع الرئوي مع مسبار 30 ميغاهيرتز.
    1. الحفاظ على التحقيق في 30 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة بالنسبة إلى خط parasternal الأيسر، في حين توجيه الشق في الاتجاه الصدحي. نظّم محور yومحور ستحت الوضع B حتى يظهر الصمام التاجي والأبهر وغرفة LV بوضوح.
    2. تدوير التحقيق 30 درجة-40 درجة على محور y-نحو الصدر. تنظيم محور ص وx-محور حتى يكون conus الرئوي مرئيا بوضوح.
    3. ضع المؤشر عند طرف منشورات الصمام الرئوي لقياس سرعة التدفق القصوى. استخدم وضع دوبلر اللون عن طريق الضغط على اللون، متبوعاً بـ PW، ثم حرك المؤشر لوضع خط PW-dashed بالتوازي مع اتجاه تدفق الدم.
    4. قياس سرعة ذروة الشريان الرئوي. حفظ البيانات والصورة مع مخزن Cine ومخزن الإطار.
  4. تقييم معلمات RV مع مسبار 30 ميغاهيرتز.
    1. ضبط الجانب الأيسر من لوحة بحيث يكون أقل من الجانب الأيمن. الحفاظ على التحقيق الموجهة في 30 درجة إلى الأفق على طول خط الإبط الأمامي الأيمن مع الشق وأشار في الاتجاه الكاوية. تنظيم محور ص ومحور سحتى يتم عرض RV بوضوح.
    2. اضغط M-Mode 2x لإظهار خط المؤشر. قياس البعد غرفة RV، وتقصير كسور، وسمك الجدار RV. حفظ البيانات والصورة مع مخزن Cine ومخزن الإطار.
  5. وقف استنشاق isoflurane للسماح للفئران لاستعادة الوعي ومن ثم إعادة الحيوانات إلى أقفاصهم في غرفة دورة 12 ساعة / الظلام.

5. القسطرة القلب الأيمن لتقييم وظيفة RV

ملاحظة: تم إجراء قسطرة القلب اليمنى بعد 8 أسابيع من الجراحة لتقييم وظيفة RV، وذلك باستخدام قسطرة 1.0 F ونظام مراقبة.

  1. الأوتوكلاف جميع الأدوات الجراحية. التخدير الحيوان عن طريق الحقن داخل قنابية مع خليط من إكسيليزين (5 ملغ / كغ) والكيتامين (100 ملغ / كغ).
  2. بعد أن يختفي رد فعل سحب دواسة، وإصلاح الماوس على المنصة، الشريط مخالبه إلى القطب الكهربائي، والحفاظ على الماوس في موقف supine. إزالة الشعر في المنطقة الجراحية مع كريم مزيل الشعر.
  3. تطهير الجلد من المنطقة الجراحية مع الكحول 75٪. باستخدام كماشة مدببة، وسحب اللسان قليلا، ورفع الفك السفلي مع ملعقة مصنوعة في المنزل لفضح glottis، وإدراج بهدوء قنية القصبة الهوائية التي قدمت في المنزل من خلال glottis في حين يتم توجيه مصدر الضوء البارد على الحنجرة. استخدام جهاز التنفس الصناعي (الشكل1E)للمساعدة في التهوية.
  4. فتح تجويف الصدر عن طريق شق ثنائي 1.5 سم تحت عملية xiphoid من خلال الحجاب الحاجز مع مقص العيون وملقط. قطع من خلال الحجاب الحاجز والأضلاع مع مقص العيون لفضح القلب. اختراق الجدار الحر RV مع إبرة 23 G وإزالة الإبرة. اضغط على نقطة ثقب بلطف مع مسحة القطن لوقف أي نزيف. ثقب البطين مع طرف القسطرة من خلال الجرح.
    ملاحظة: من المستحسن أيضًا إجراء قسطرة القلب الأيمن عبر الوريد الوداجي الأيمن6. عندما يكون طرف القسطرة في البطين، ستعرض الشاشة منحنى ضغط RV.
  5. تسجيل ضغط الدم الانقباضي RV، والضغط نهاية الانبساطي RV، وRV ديسيبل / dt، ومعدل ضربات القلب الماوس، وRV ثابت الوقت الأسي للاسترخاء (تاو) لمدة 10 دقائق عندما يكون المنحنى مستقرا. باستخدام البرنامج، انقر فوق تحديد ثم انقر فوق تحليل.
  6. تنظيم طرف القسطرة نحو المسالك تدفق RV. اسحب القسطرة للخارج بعد اكتمال التسجيل. ضع القسطرة في محلول ملحي عند الانتهاء من القياسات.
  7. قتل الفئران عن طريق الحقن داخل السوق من الصوديوم البنتوباربيتال 150 ملغ / كغ، تليها خلع عنق الرحم. ثم، حصاد القلب والرئتين، والساق للتحليلات البيولوجية الهيسطورية والجزيئية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

في هذه الدراسة، تم تعيين الفئران عشوائيا ً إلى مجموعة PAC (n = 9) أو مجموعة عمليات الشام (n = 10). تم إجراء تخطيط صدى القلب في 1 و 4 و 8 أسابيع بعد الجراحة. بعد ثمانية أسابيع من الجراحة، وبعد آخر تقييمات تخطيط صدى القلب والقسطرة، تم قتل الفئران، وتم حصاد قلوبهم لتقييم المورفولوجية والهيستولوجيا.

تسبب انقباض الجذع الرئويفي تضخم RV (الشكل 2). بالمقارنة مع مجموعة الشام، كانت سرعة الذروة أعلى (الشكل2A، C)،وتدرج الضغط أكبر (الشكل2A،D)،وأكبر سمك جدار RV (الشكل2B،E)من وجهة نظر المحور الطويل parasternal تم الحصول عليها في 8 أسابيع بعد الجراحة في مجموعة PAC. بالإضافة إلى ذلك، تم تخفيض وظيفة الانقباضي من RV (كسر طرد RV وتقصير كسر RV) بشكل ملحوظ في مجموعة PAC بالمقارنة مع مجموعة الشام 8 أسابيع بعد الجراحة (الشكل2F، G).

وجدنا أن وظيفة الانقباضي والانبساطي RV ضعفت بعد 8 أسابيع من PAC (الشكل3A-E). وكان لدى مجموعة PAC ضغط RV أعلى في systole وdiastole، وتم تخفيض مؤشر الانقباض في مجموعة PAC مقارنة مع مجموعة الشام. كان RV Tau أكبر في مجموعة PAC مما كانت عليه في مجموعة الشام، وكان RV dP/dt أيضا أكبر من ذلك في مجموعة الشام. وأظهرت هذه النتائج أن خلل في وظائف RV كان يسببها في الفئران بعد 8 أسابيع من ربط الشريان الرئوي. عندما قمنا بإجراء اختبارات الهيمودينامية الغازية في RV، ظل معدل ضربات القلب، الذي تم تحديده باستخدام نظام تسجيل فسيولوجي، مستقرًا قبل وبعد مراقبة القسطرة (الشكل3F).

يظهر في الشكل 4إعادة عرض RV التي يسببها PAC . بالمقارنة مع مجموعة الشام، تم توسيع البعد RV بشكل ملحوظ، وكان وزن RV أعلى في مجموعة PAC. وكانت العوامل التي تشير إلى درجة تضخم RV، مثل نسبة وزن القلب/وزن الجسم، RV/(البطين الأيسر + الحاجز)، وطول RV/tibial، أكبر بعد 8 أسابيع من PAC من تلك التي من مجموعة الشام. وعلاوة على ذلك، أظهر فحص النسيج أن تليف القلب والمنطقة التي تغطيها خلايا القلب كانت أكبر في مجموعة PAC مما كانت عليه في مجموعة الشام. وباختصار، قمنا بتطوير نموذج للإنجاب وغير مكلفة وسهلة RVF ووضع معايير التقييم لتقييم نموذج RVF بنجاح.

Figure 1
الشكل 1 الأدوات الجراحية، والأدوات المصنوعة داخل المنزل، والمواد اللازمة لإجراءات PAC. (أ) الأدوات الجراحية المستخدمة في إجراء PAC. (ب)(أ)6-0 خياطة الحرير مضفر الطبية و (ب) 5-0 خياطة النايلون الطبية. (C) الأدوات المصنوعة في المنزل. (أ) إبرة مزلاج. (ب) إبرة الحشو. (ج) ملعقة مصنوعة في المنزل. (د) التنبيب داخل الرغامى. (د). الحيوان مصغرة التهوية. (E) ALC-V8S التنفس الصناعي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2 النتائج التمثيلية للتصوير بالموجات فوق الصوتية للجذع الرئوي ووظيفة RV من الفئران الشام وPAC. (أ) لون ونبض موجة دوبلر التصوير من الجذع الرئوي للفئران بعد 8 أسابيع. علامات حمراء تمثل تدفق الدم نحو التحقيق. علامات زرقاء مثّل الدم دفق إلى الخلف التحقيق. (B) B-وضع وM-وضع التصوير بالموجات فوق الصوتية من RV من الفئران الشام وPAC بعد 8 أسابيع. (أ) البطين الأيمن. (ب) البطين الأيسر. (C) تم زيادة سرعة الذروة RV PLAX (V)، (D) تدرج الضغط (تدرج الضغط = 4 × V2)،و (E) سمك جدار RV من عرض المحور الطويل parasternal بشكل ملحوظ بعد 8 أسابيع. (F) تم تخفيض معدل تقصير محور RV القصير (RVFS) بشكل كبير بعد 8 أسابيع. (G) تم تخفيض كسر طرد RV (RVEF) بشكل ملحوظ بعد 8 أسابيع. لللوحات C-G،*P < 0.01 مقابل عملية الشام (n = 9 في مجموعة PAC، n = 10 في مجموعة الشام). PAC = انقباض الشريان الرئوي. يتم عرض البيانات على أنها يعني ± SEM. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3 النتائج التمثيلية لـ RV الهيموجاميكا في الفئران التي تخضع لعملية PAC أو عملية صورية، بعد 8 أسابيع من الجراحة. (أ) منحنيات تمثيلية من RVP وRV ديسيبل / DT في الفئران الشام وPAC في 8 أسابيع بعد الجراحة. (B) ضغط الدم الانقباضي البطيني الأيمن (RVSBP) والضغط البطيني الأيمن نهاية الانبساطي (RVEDP). (C) RV الحد الأقصى والحد الأدنى ديسيبل / dt. (د) RV تاو. (هـ)مؤشر الانقباض. (F) معدل ضربات القلب. RVP = ضغط البطين الأيمن; RVSBP = ضغط الدم الانقباضي البطيني الأيمن; RVEDP = الضغط النهائي الانبساطي البطيني الأيمن؛ تاو = ثابت الوقت الأسي من الاسترخاء. الحد الأقصى والحد الأدنى موانئ دبي / dt = الحد الأقصى والحد الأدنى من الارتفاع والانخفاض في الضغط البطيني الأيمن؛ PAC = انقباض الشريان الرئوي. لللوحات B-F، n = 9 في مجموعة PAC و n = 10 في مجموعة الشام. *P < 0.01 مقابل عملية وهمية. يتم عرض البيانات على أنها يعني ± SEM. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4 انقباض الشريان الرئوي في الفئران يؤدي إلى إعادة عرض RV بعد 8 أسابيع. (أ) صور تمثيلية للقلب كله (شريط المقياس = 3 مم). (أ) الأذين الأيمن، السهم الأحمر: ربط جذع الشريان الرئوي. (B) نسبة وزن القلب / وزن الجسم (HW / BW). (C) نسبة الكتلة البطينية اليمنى إلى كتلة البطين الأيسر بالإضافة إلى كتلة الحاجز (RV/[LV+S]). (D) نسبة الكتلة البطينية اليمنى إلى طول الساقية (RV /TL). لللوحات B-D، n = 9 في مجموعة PAC و n = 10 في مجموعة الشام. *P < 0.01 مقابل عملية وهمية. (هـ)صور تمثيلية للمقاطع المتقاطعة القلبية الملطخة بالهيماتوإكسلين-إيوسين (الصف الأول: شريط المقياس = 2 مم؛ الصف الثاني: شريط المقياس = 50 ميكرومتر). (F) صور تمثيلية ملطخة بماسون من التليف العضلي في كل مجموعة. شريط المقياس = 100 درجة مئوية. لللوحات E و F، n = 4 في كل مجموعة. *P < 0.01 vs. مجموعة الشام. RV = البطين الأيمن; PAC = انقباض الشريان الرئوي. RV/[LV+S] = نسبة الكتلة البطينية اليمنى إلى كتلة البطين الأيسر بالإضافة إلى كتلة الحاجز. يتم عرض البيانات على أنها يعني ± SEM. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الزيادات المرضية في ضغط ملء RV يؤدي إلى تحول إلى اليسار من الحاجز، والتي يمكن أن تغير هندسة LV21. هذه التغييرات تسهم في انخفاض إخراج القلب وكسر طرد LV (LVEF)، والتي يمكن أن تسبب اضطراب الهيموديناميفية في نظام الدورة الدموية22. ولذلك، فإن وجود نموذج فعال ومستقر واقتصادي لدراسة آلية RVF هو نموذج قيّم.

قمنا بتطوير نهج أكثر فعالية واستنساخا للغاية إلى PAC باستخدام مزلاج وإبرة الحشو المصنوعة في المنزل. مزلاج داخل يسمح لفصل أسهل من الشريان الأبهر والجذع الرئوي، مما يقلل من خطر التهاب الشريان يحسن معدل النجاح الجراحي. عن طريق اختيار أقطار مختلفة من إبرة الحشو، ونحن تسبب درجات مختلفة من تضخم RV.

على الرغم من أن الإجراءات العامة للشريط الجذع الرئوي الموصوفة هنا هي مثل تلك الموصوفة في التقارير السابقة4،9،10،14،15، حققنا تحسينات على الأدوات الجراحية. وهكذا، قمنا بتقليل صعوبة العملية، وتقصير وقت التشغيل، وزيادة معدل نجاح الجراحة. وتراوحت أقطار إبر الحشو التي استخدمناها بين 0.6 مم و0.8 مم، وكانت هذه الأقطار مناسبة فقط عندما كانت الفئران تزن ما بين 20 غرام و35 غرام. في الفئران، قد يؤدي تطبيق إبر الحشو (0.6-0.8 مم) إلى الحمى المضادة للفيروسات القهقرية الحادة والموت. وبالإضافة إلى ذلك، قد لا تؤدي إبر الحشو (0.6-0.8 مم) بسهولة إلى RVD إذا كانت الفئران تزن أقل من 20 غرام. لذلك ، يجب اختيار قطر إبرة الحشو الصحيح وفقا لوزن الحيوان.

عادة ما يحدث ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي (PAH) عن طريق حقن تحت الجلد من مثبطات مستقبلات مستقبلات عامل النمو البطانية الأوعية الدموية SU5416 والتغذية في بيئة نقص الأكسجة لفترة أطول من 3 أسابيع23،24، 25 , 26 , 27 , 28.هذه الظروف تحاكي العملية المرضية الفسيولوجية لنقص التروية المزمن ة ونقص الأكسجة في الشريان الرئوي للحث على PAH والتليف الشريان الرئوي. ومع ذلك، إعادة عرض RV، تضخم، أو RVF يتطلب أكثر من 12 أسبوعا للحث عن طريق نقص الأكسجة المزمن في هذه النماذج. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤثر SU5416 والعلاج تحت الأكسجة على الأعضاء الأخرى. وعلاوة على ذلك، هناك حاجة إلى آلات مكلفة لخلق بيئة نقص الأكسجة. لذلك، مطلوب نموذج أسرع وأكثر كفاءة من RVF. [ردّي] [إت ل.] أفاد طريقة من [رف] يعيد ب يحاصر الاثنان أماميّة-أكثر صمام رئويّةنشر13. بدلا من استخدام المجهر ومكلفة مقاطع الأوعية الدموية الجراحية29،استخدمنا إبرة مزلاج وأنواع مختلفة من الإبر الحشو التي قدمت في الداخل لخلق بالضبط انقباض كمي جنبا إلى جنب مع تقييم سرعة تدفق الدم من قبل ضربات القلب.

وبالإضافة إلى ذلك، تم استخدام مزلاج وإبرة الحشو المصنوعة في المنزل أيضا للحث على انقباض الأبهر العرضية (TAC) في الفئران. ويمكن أيضا أن تستخدم مزلاج صنع في المنزل للحث PAC أو TAC في الفئران. أثناء نقل الأوعية الكبيرة ، لا يواجه LV مقاومة كافية ، لذلك يجب تعزيزه من خلال تطبيق انقباض الشريان الرئوي استعدادا للجراحة التصحيحية30،31. يمكن أن يؤدي نهج PAC الذي قدمناه إلى مقاومة الشريان الرئوي المرتفعة، مما سيساعد على إجراء دراسات للآليات الأساسية. في وضع زرع القلب، قد يتعرض RV المانح بشكل حاد لمقاومة الشريان الرئوي المرتفعة في المتلقي، مما تسبب في فشل RV. طريقة PAC المعروضة هنا يمكن أن تساعد في دراسات آليات مضاعفات ما بعد زرع القلب32و33 وأمراض القلب الخلقية34.

وللنهج الذي تتبعه لجنة النقاط المناوة بعض القيود. أولا، RVD الناجمة عن الرباط حول الجذع الرئوي لا يمكن تقليد RVD في PAH5،7. ثانيا، PAC يسبب زيادة مفاجئة جدا في RV بعد التحميل الذي يختلف عن الزيادة التدريجية في مقاومة الأوعية الدموية الرئوية في PAH9،19.

وتماشياً مع النتائج المعروضة هنا، أظهرت التقارير السابقة أن الزيادات الكبيرة في إطار اختبار صدى القلب في سرعة ذروة الصمام الرئوي، وسمك جدار RV، وقطر RV الداخلي الانبساطي تظهر انقباضناجح وتضخم RV13،35. زيادة ضغط RV، RV dP /dt، ومؤشر الانقباض تشير إلى تطور RVF وفترة غير تعويضية من وظيفة RV36. في الختام، أظهرنا تطبيق اثنين من الأدوات الجديدة مختبر من أجل إنشاء RVD بطريقة غير مكلفة ومريحة. استخدمنا تقنية تخطيط صدى القلب غير الغازية وقسطرة القلب الأيمن الغازية لتقييم جودة طريقة RVF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

وقد تم دعم هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81570464، 81770271؛ إلى الدكتور لياو) ومشاريع التخطيط البلدي للتكنولوجيا العلمية في قوانغتشو (201804020083) (إلى الدكتور لياو).

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

علم الأحياء، العدد 147، انقباض الشريان الرئوي، فشل البطين الأيمن، تضخم البطين الأيمن، تخطيط صدى القلب، قسطرة القلب اليمنى، نموذج الماوس، أداة جراحية مصنوعة داخل المنزل، الضغط الزائد
تحريض الفشل البطيني الأيمن عن طريق انقباض الشريان الرئوي وتقييم وظيفة البطين الأيمن في الفئران
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