Summary
Hier bieden we een nuttige aanpak voor het bestuderen van het mechanisme van rechter ventriculaire mislukking. Een handiger en efficiënter aanpak van de longslagader vernauwing wordt vastgesteld met behulp van chirurgische instrumenten gemaakt inhouse. Bovendien worden methoden voor het evalueren van de kwaliteit van deze aanpak door echocardiografie en catheterisatie geleverd.
Abstract
Het mechanisme van rechter ventrikel falen (RVF) vereist verduidelijking als gevolg van de uniciteit, hoge morbiditeit, hoge sterfte en vuurvaste aard van RVF. Vorige rat modellen imiteren RVF progressie zijn beschreven. Vergeleken met ratten zijn muizen toegankelijker, economischer en op grote schaal gebruikt in dierproeven. We ontwikkelden een longslagader vernauwing (PAC) benadering die bestaat uit het banding van de pulmonale romp in muizen voor het opwekken van rechter ventriculaire (RV) hypertrofie. Een speciale chirurgische klink naald is ontworpen die zorgt voor een gemakkelijkere scheiding van de aorta en de pulmonale romp. In onze experimenten, het gebruik van deze gefabriceerde klink naald verminderd het risico van arteriorrhexis en verbeterde de chirurgische slagingspercentage tot 90%. We gebruikten verschillende opvulling naald diameters nauwkeurig maken kwantitatieve vernauwing, die kan leiden tot verschillende graden van RV hypertrofie. We hebben de mate van vernauwing gekwantificeerd door de bloedstroomsnelheid van de PA te evalueren, die werd gemeten door niet-invasieve transthoracische echocardiografie. RV functie werd precies geëvalueerd door juiste hartkatheterisatie op 8 weken na de operatie. De chirurgische instrumenten gemaakt inhouse waren samengesteld uit gemeenschappelijke materialen met behulp van een eenvoudig proces dat gemakkelijk te beheersen is. Daarom is de PAC-aanpak die hier wordt beschreven gemakkelijk te imiteren met behulp van instrumenten die zijn gemaakt in het lab en kan op grote schaal worden gebruikt in andere Labs. Deze studie presenteert een gemodificeerde PAC aanpak die een hoger succespercentage dan andere modellen en een 8 weken durende postsurgery overlevingspercentage van 97,8% heeft. Deze PAC-aanpak biedt een nuttige techniek voor het bestuderen van het mechanisme van RVF en zal een beter begrip van RVF mogelijk maken.
Introduction
RV dysfunctie (RVD), hier gedefinieerd als bewijs van een abnormale RV structuur of functie, wordt geassocieerd met slechte klinische uitkomsten. RVF, als eindstadium van de RV-functie, is een klinisch syndroom met tekenen en symptomen van hartfalen dat het gevolg is van progressieve RVD1. Met verschillen in structuur en fysiologische functie, linker ventriculaire (LV) falen en RVF hebben verschillende pathofysiologische mechanismen. Een paar onafhankelijke pathofysiologische mechanismen in RVF zijn gemeld, inclusief overexpressie van β2-adrenerge receptor signalering2, ontsteking3, dwarse tubulus remodellering, en CA2 + handling dysfunctie4 .
RVF kan worden veroorzaakt door volume of druk overbelasting van de RV. Eerdere diermodellen hebben SU5416 (een krachtige en selectieve remmer van de vasculaire endotheliale groeifactor receptor) gebruikt in combinatie met hypoxie (suhx)5,6 of monocrotaline7 voor het opwekken van pulmonale hypertensie, die resultaten in RVF secundair aan pulmonale vasculaire ziekte2. De onderzoekers die deze studies uitvoeren concentreerden zich op de vasculatuur in plaats van de pathologische progressie van RVF. Bovendien heeft monocrotaline extra cardiale effecten die niet precies een cardiogene aandoening kunnen vertegenwoordigen. Andere modellen hebben gebruikt Arterioveneuze shunts te induceren volumeoverbelasting en RVF8. Echter, deze operatie is moeilijk uit te voeren en ongeschikt voor muizen, die vereisen lange inductie perioden voor de productie van RVF.
Rat Pac modellen met behulp van banding clips bestaan ook9,10. Vergeleken met ratten hebben muizen vele voordelen als diermodellen van hartziekten, zoals eenvoudigere reproductie, meer wijdverbreid gebruik, lagere kosten en toegang tot genmodificatie11. De diameters van de banding clips variëren echter meestal van 0,5 mm tot 1,0 mm, die te groot zijn voor muizen9. Bovendien is de banding-clip moeilijk te produceren, imiteren en populariseren in andere Labs.
We bieden een protocol om een gemodificeerd reproductief RVF-muismodel te ontwikkelen op basis van gerapporteerde studies, die Pac gebruiken om de tetralogie van Fallot en Noonan syndroom of andere pulmonale arteriële hypertensieve ziekten te nabootsen12,13, 14,15,16,17,18,19. Deze PAC aanpak wordt gemaakt door het ligeren van de pulmonaire stam van muizen met behulp van een klink en opvulling naald gemaakt inhouse om de mate van vernauwing te beheersen. De klink naald is gemaakt van een 90 ° gebogen injectiespuit met een gevlochten zijde hechtdraad door de spuit. De naald is gemaakt van gemeenschappelijke materialen met behulp van een proces dat gemakkelijk te beheersen is. De opvulling naald is gebogen 120 ° van de naald van de meter. De vulling naalden met verschillende diameters (0,6-0,8 mm) worden gebruikt, afhankelijk van het gewicht van de muis (20-35 g). Daarnaast stellen we een evaluatiecriterium op om de stabiliteit en kwaliteit van het RVF-model te bepalen door echocardiografie en rechterhart katheterisatie. We gebruiken muizen als model dier vanwege hun wijdverbreide gebruik in andere experimenten. De naalden gemaakt in het lab zijn gemakkelijk te reproduceren en kunnen op grote schaal worden gebruikt in andere laboratoria. Deze studie biedt een goede aanpak voor onderzoekers om het mechanisme van RVF onderzoeken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de institutionele richtlijnen voor dierlijk onderzoek, die in overeenstemming zijn met de gids voor de verzorging en het gebruik van laboratoriumdieren gepubliceerd door de US National Institutes of Health (NIH publicatie nummer 85-23, herzien in 1996). C57BL/6 mannetjes muizen (8-10 weken oud, met een gewicht van 20-25 g) werden geleverd door het Animal Center of South Medical University. Na aankomst werden de muizen ondergebracht onder een donkere/licht cyclus van 12/12 uur, met voldoende voedsel en water.
1. bereiding van de chirurgische instrumenten en fabricage van de naalden
- Bereid de steriele chirurgische instrumenten (Figuur 1a), a 6-0 gevlochten zijde hecht (Figuur 1b[a]) voor ligatie, en een 5-0 nylon hechtdraad voor incisie sluiting (Figuur 1b[b]).
- Passeer de 6-0 gevlochten zijde hechting (Figuur 1b[a]) door middel van een 25 G naald gedemonteerd uit een 1 ml injectiespuit. Curve de naald 90 ° met hemostatische tang om een klink naald te maken (figuur 1c[a]). Curve de 22 G naald 120 ° (afbeelding 1c (b)) om een opvulling naald te maken.
2. voorbereiding voor chirurgie
- Autoclaaf alle chirurgische instrumenten voor de operatie. Stel het verwarmingspaneel in op 37 °C. Anesthetiseer de muizen door intraperitoneale injectie met een mengsel van xylazine (5 mg/kg) en ketamine (100 mg/kg) voor pijnbestrijding. Plaats de muizen in individuele dozen om te wachten op een verdovend begin.
Opmerking: het is ook aanbevolen om 1,5% Isofluraan te gebruiken voor Inhalant anesthesie. - Controleer de toereikendheid van de anesthesie door het verdwijnen van de pedaal terugtrekking reflex. Houd de muizen in de liggende positie op het verwarmingskussen door de snijtanden met een hechtdraad te bevestigen en de poten met plakband te bevestigen. Controleer de reflex opnieuw om te zorgen voor de diepte van de anesthesie.
- Breng de ontharings pasta op de huid van de nek tot het xifoïde proces. Desinfecteer het gebied met jodium gevolgd door 75% alcohol.
- Voer Endotracheale intubatie uit.
- Pas de parameters van de mini ventilator (figuur 1d) van het dier aan en stel de ademhalingsfrequentie in op 150/min en het getijden volume tot 300 μL.
- Trek de tong lichtjes met behulp van puntige Tang, verheffen de onderkaak met een Lab gemaakt spatel figuur 1c[c]) om de glottis bloot, en zachtjes invoegen van een Lab gemaakt luchtpijp canule (figuur 1c[d]) door de glottis terwijl een koude lichtbron is gericht op het strottenhoofd.
- Sluit de buis en de ventilator aan om na te gaan of de canule in de luchtpijp is ingebracht. Bevestig de luchtpijp met plakband als de canule correct is ingebracht.
3. chirurgie
- Open de kist.
- Maak een incisie in de huid parallel aan de tweede rib, ongeveer 10 mm lang, met oogheelkundige schaar. Zorg ervoor dat de incisie begint vanuit de sternale hoek en eindigt op de linker anterieure axillaire lijn. Identificeer de tweede intercostale ruimte door de ribben uit de sternale hoek te tellen.
- Scheiden en snijd de pectoralis major en pectoralis kleine spieren met schaar en elleboog pincet boven de tweede intercostale ruimte om deze ruimte bloot.
Opmerking: het wordt ook aanbevolen om de spieren van de pectoralis op de juiste wijze te scheiden, te mobiliseren en te verplaatsen. - Doordringt de tweede intercostale ruimte met de elleboog-pincet en open deze ruimte. Scheid vervolgens de parenchym en de thymus op een onopvallende wijze totdat de pulmonaire romp zichtbaar is.
- De longslagader te vernauwen.
- Scheid de pulmonale romp en de stijgende aorta met de elleboog pincet. Passeer de hechting door het bindweefsel tussen de pulmonaire romp en de stijgende aorta met een klink naald.
- Plaats de opvulling naald (zie stap 1,2) op de pulmonale romp en, dan, ligate de pulmonale romp samen met de opvulling naald, met behulp van de 6-0 gevlochten zijde hecht. Verwijder de opvulling naald onmiddellijk na het vullen van de pulmonaire conus wordt waargenomen en snijd de uiteinden van de hecht.
- Observeer de vulling van de pulmonaire conus om te beoordelen of er een vernauwing aanwezig is. Evalueer de reflex van het dier opnieuw om het succes van de ligatie te garanderen.
Opmerking: Voer een schijn operatie uit door alle bovenstaande stappen te volgen, behalve de vernauwing.
- Sluit de borst en de huid met de 5-0 nylon hecht. Desinfecteer de huid opnieuw met 75% alcohol.
- Injecteer 0,5 mL zoutoplossing subcutaan om elke vloeistof die tijdens de operatie verloren is, te vervangen. Plaats de muis apart in de kooi met het verwarmingspaneel om het herstel te bevorderen. Keer de muizen terug naar hun kooien in een licht/donker cyclus ruimte van 12/12 uur wanneer het bewustzijn terugkeert. Behandel de muizen met buprenorfine via hun drinkwater gedurende de volgende 3 dagen.
- Besteed speciale aandacht aan de genezing van de Thoracotomie wond door de muizen 2x per dag in de eerste week te monitoren om tekenen van onvoldoende genezing, verminderde mobiliteit of gewichtsverlies te detecteren.
4. echo cardiografische beoordeling van de RV functie na de operatie
Opmerking: Echocardiografische veranderingen kunnen 3 dagen na de operatie worden gedetecteerd.
- Anesthetiseer de muizen met 3% Isofluraan door inademing en behoud van de diepte van de anesthesie met 1,5% Isofluraan. Bevestig een muis op het platform, plak de klauwen op de elektrode en houd het dier in rugligging. Behoud de hartslag van de muis tussen 450-550 beats/min door de concentratie van Isofluraan tussen 1,5% en 2,5% aan te passen.
- Verwijder het haar op de borst van de muis met ontharings Cream en breng ultrasone gel aan op de huid van de borst.
- Beoordeel de Long trunk vernauwing met een 30 MHz sonde.
- Houd de sonde op 30 ° linksom ten opzichte van de linker parasternale lijn, terwijl de inkeping in de caudale richting wordt oriënterend. Reguleren van de y-as en x-as onder de B-modus tot de mitralisklep, aorta en LV kamer zijn duidelijk zichtbaar.
- Draai de sonde 30 °-40 ° op de y-as naar de borst toe. Reguleert de y-as en de x-as totdat de Long conus duidelijk zichtbaar is.
- Plaats de cursor op de punt van de pulmonaalklep folders om de piekstroom snelheid te meten. Gebruik de kleur Doppler-modus door op kleurte drukken, gevolgd door PW, en verplaats vervolgens de cursor om de PW-onderbroken lijn parallel aan de richting van de bloedstroom te plaatsen.
- Meet de pieksnelheid van de longslagader. Sla de gegevens en de afbeelding op met Cine Store en frame Store.
- Evalueer de RV-parameters met een 30 MHz-sonde.
- Pas de linkerzijde van de pad aan zodat deze lager is dan de rechterkant. Houd de sonde gericht op 30 ° naar de horizon langs de rechter anterieure axillaire lijn met de inkeping die in de caudale richting wordt gewezen. Reguleren van de y-as en x-as totdat de RV duidelijk wordt weergegeven.
- Druk op M-mode 2x om de indicator lijn weer te geven. Meten van de RV kamer dimensie, fractionele verkorting, en RV wanddikte. Sla de gegevens en de afbeelding op met Cine Store en frame Store.
- Stop Isofluraan inademing om de muizen in staat te stellen het bewustzijn te herstellen en vervolgens de dieren terug te brengen naar hun kooien in een licht/donker cyclus ruimte van 12 uur.
5. juiste hartkatheterisatie voor het beoordelen van de RV-functie
Opmerking: Rechterhart katheterisatie werd 8 weken na de operatie uitgevoerd om de RV functie te beoordelen, met behulp van een 1,0 F katheter en een bewakingssysteem.
- Autoclaaf alle chirurgische instrumenten. Anesthetiseer het dier via intraperitoneale injectie met een mengsel van xylazine (5 mg/kg) en ketamine (100 mg/kg).
- Nadat de pedaal opname reflex verdwijnt, bevestig je de muis op het platform, plak je de klauwen op de elektrode en houd je de muis in rugligging. Verwijder het haar in het chirurgische gebied met ontharings Cream.
- Desinfecteer de huid van het chirurgische gebied met 75% alcohol. Met behulp van puntige Tang, trek de tong iets uit, verheffen de onderkaak met een spatel gemaakt inhouse om de glottis bloot, en zachtjes invoegen van de luchtpijp canule gemaakt inhouse door de glottis terwijl een koude lichtbron is gericht op het strottenhoofd. Gebruik een ventilator (Figuur 1e) om te helpen bij de ventilatie.
- Open de borstholte door middel van een 1,5 cm bilaterale incisie onder het xiphoïde proces door het diafragma met oogheelkundige schaar en Tang. Snijd door het diafragma en de ribben met oogheelkundige schaar om het hart bloot te leggen. Penetreren de RV vrije muur met een 23 G naald en verwijder de naald; Druk voorzichtig met een wattenstaafje op het prik punt om eventuele bloedingen te stoppen. Prik de ventrikel met de katheter Tip door de wond.
Opmerking: het is ook aanbevolen om de juiste hartkatheterisatie uit te voeren via de rechter halsader ader6. Wanneer de tip van de katheter in de ventrikel, de monitor zal de druk curve RV weer te geven. - Noteer de RV systolische bloeddruk, de RV end-diastolische druk, de RV dP/DT, de hartslag van de muis, en de RV exponentiële tijdconstante van ontspanning (tau) voor 10 min wanneer de curve stabiel is. Klik met behulp van de software op selecteren en klik vervolgens op analyseren.
- Reguleren van de punt van de katheter naar de RV uitstroom tractus. Trek de katheter uit nadat de opname is voltooid. Plaats de katheter in zoutoplossing wanneer de metingen zijn voltooid.
- Euthanateren van de muizen door intraperitoneale injecties van pentobarbital natrium 150 mg/kg, gevolgd door cervicale dislocatie. Oogst vervolgens het hart, de longen en de Tibia voor histomorfologische en moleculaire biologische analyses.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
In deze studie werden muizen willekeurig toegewezen aan de PAC-groep (n = 9) of de Sham-operatie groep (n = 10). Echocardiografie werd uitgevoerd op 1, 4 en 8 weken na de operatie. Acht weken na de operatie, na de laatste echocardiografie en catheterisatie beoordelingen, werden de muizen geëukt en werden hun harten geoogst voor een morfologische en histologische beoordeling.
Pulmonale romp vernauwing veroorzaakt RV hypertrofie (Figuur 2). Vergeleken met de Sham-groep, een hogere pieksnelheid (Figuur 2a, C), grotere drukgradiënt (Figuur 2a,D), en grotere RV wanddikte (Figuur 2b,E) van de parasternal lange-as weergave waren verkregen na 8 weken na de operatie in de PAC-groep. Bovendien werd de systolische functie van de RV (RV uitwerp Fractie en RV fractie verkorting) significant verlaagd in de Pac groep in vergelijking met de Sham groep 8 weken na de operatie (figuur 2F, G).
We vonden dat de RV systolische en diastolische functie werden aangetast 8 weken na Pac (Figuur 3a-E). De Pac groep had een hogere RV druk in de systool en diastole, en de contractiliteit index werd verlaagd in de Pac-groep in vergelijking met die van de Sham-groep. De RV tau was groter in de PAC-groep dan in de Sham-groep, en RV dP/DT was ook groter dan die in de Sham-groep. Deze resultaten toonden aan dat RV dysfunctie werd geïnduceerd in muizen na 8 weken van pulmonale slagader banding. Toen we invasieve hemodynamische testen uitvoerden in de RV, bleef de hartslag, die werd bepaald met behulp van een fysiologisch opnamesysteem, stabiel voor en na het bewaken van de katheter (figuur 3F).
RV-remodellering geïnduceerd door PAC wordt weergegeven in Figuur 4. In vergelijking met de Sham groep, de RV dimensie werd aanzienlijk vergroot, en de RV gewicht was hoger in de PAC-groep. Factoren die duiden op de mate van RV hypertrofie, zoals het hart gewicht/lichaamsgewicht ratio, RV/(linker ventrikel + septum), en RV/tibiale lengte, waren groter na 8 weken van PAC dan die van de Sham-groep. Bovendien toonde een histologisch onderzoek aan dat cardiale fibrose en het gebied bedekt door cardiomyocyten groter waren in de PAC-groep dan in de Sham-groep. Samenvattend hebben we een vruchtbaarheids, goedkoop en gemakkelijk RVF-model ontwikkeld en evaluatiecriteria opgesteld om het RVF-model met succes te evalueren.
Figuur 1 : Chirurgische instrumenten, gereedschap gemaakt inhouse, en materialen die nodig zijn voor de Pac procedures. A) de chirurgische instrumenten die voor de Pac-procedure worden gebruikt. (B) (a) 6-0 medische gevlochten zijde hechtdraad en (b) 5-0 medische nylon hecht. C) werktuigen die inhouse worden gemaakt. (a) Vergrendel naald. (b) opvul naald. c. spatel gemaakt inhouse. d) Endotracheale intubatie. (D). Dierlijke mini ventilator. (E) ALC-V8S ventilator. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2 : Representatieve resultaten van ultrasone beeldvorming van de pulmonale romp en de RV-functie van Sham en Pac-muizen. A) kleur en Pulsed-Wave Doppler-Beeldvorming van de pulmonale stam van muizen na 8 weken. Rode markeringen vertegenwoordigd bloedtoevoer naar de sonde; Blauwe markeringen representeerde de bloedstroom naar achteren de sonde. B) b-modus en M-modus echografie van de RV van Sham en Pac muizen na 8 weken. (a) rechter ventrikel. (b) linker ventrikel. (C) de RV PIEKSNELHEID Plax (V), (D) drukgradiënt (drukgradiënt = 4 x V2), en (E) RV wanddikte van de parasternale Long-Axis View werden na 8 weken significant verhoogd. (F) de korte asverkorting van de RV (rvfs) werd na 8 weken significant verlaagd. G) de RV ejectiefractie (rvef) werd na 8 weken significant verlaagd. Voordeel vensters C-G, *P < 0,01 versus Sham-bewerking (n = 9 in de Pac-groep, n = 10 in de Sham-groep). PAC = vernauwing van de longslagader. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3 : Representatieve resultaten van de RV hemodynamiek bij muizen die onderworpen zijn aan Pac of een schijn operatie, 8 weken na de operatie. A) representatieve curven van RVP en RV dP/DT in Sham en Pac muizen na 8 weken na de operatie. (B) rechter ventriculaire systolische bloeddruk (RVSBP) en rechter ventriculaire eind-diastolische druk (RVEDP). (C) maximum RV en minimaal dP/DT. (D) RV tau. (E) contractility-index. (F) hartslag. RVP = rechter ventriculaire druk; RVSBP = rechter ventriculaire systolische bloeddruk; RVEDP = rechter ventriculaire eind-diastolische druk; Tau = exponentiële tijdconstante van ontspanning; Max en min DP/DT = maximale en minimale stijging en daling van de rechter ventriculaire druk; PAC = vernauwing van de longslagader. Voor panelen B-F, n = 9 in de Pac-groep en n = 10 in de Sham-groep. *P < 0,01 vs. schijn werking. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4 : Longslagader vernauwing in muizen leidt tot RV remodellering na 8 weken. A) representatieve beelden van het hele hart (de schaalbalk = 3 mm). (a) rechter Atrium, rode pijl: ligatie van de longslagader romp. (B) hart gewicht/lichaamsgewicht verhouding (HW/BW). C) verhouding van de rechter ventriculaire massa tot linker ventriculaire massa plus septum Mass (RV/[LV + S]). D) verhouding tussen de rechter ventriculaire massa en de lengte van de tibiale (RV/TL). Voor panelen B-D, n = 9 in de Pac-groep en n = 10 in de Sham-groep. *P < 0,01 vs. schijn werking. E) representatieve beelden van cardiale dwarsdoorsneden die zijn gekleurd met hematoxyline-eosine (eerste rij: de schaalbalk = 2 mm; tweede rij: de schaalbalk = 50 μm). (F) representatieve, met Masson bevlekte beelden van myocardiale fibrose in elke groep. De schaalbalk = 100 μm. Voor de deelvensters E en F, n = 4 in elke groep. *P < 0,01 vs. de Sham-groep. RV = rechter ventrikel; PAC = vernauwing van de longslagader. RV/[LV + S] = verhouding van de rechter ventriculaire massa links ventriculaire massa plus septum massa. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Pathologische verhogingen in RV vuldruk resulteren in een leftward verschuiving van het septum, die de LV Geometry21kan veranderen. Deze veranderingen dragen bij tot een verminderde cardiale output en de LV ejectiefractie (LVEF), wat kan leiden tot een hemodynamische stoornis van de bloedsomloop22. Daarom is een efficiënt, stabiel en voordelig model voor het bestuderen van het mechanisme van RVF waardevol.
We ontwikkelden een effectievere en zeer reproduceerbare benadering van PAC met behulp van een klink en padding naald gemaakt inhouse. De hendel gemaakt inhouse zorgt voor een gemakkelijkere scheiding van de aorta en de pulmonaire romp, die het risico van arteriorrhexis vermindert en het chirurgische succespercentage verbetert. Door het selecteren van verschillende diameters van de opvulling naald, we geïnduceerde verschillende graden van RV hypertrofie.
Hoewel de hier beschreven algemene procedures van de pulmonaire stam banding vergelijkbaar zijn met die beschreven in eerdere rapporten4,9,10,14,15, hebben we verbeteringen aangebracht in de chirurgische instrumenten. Zo hebben we de moeilijkheidsgraad van de operatie verminderd, de bedrijfstijd verkort en het succespercentage van de operatie verhoogd. De diameters van de naalden die we gebruikten varieerden van 0,6 mm tot 0,8 mm, en deze waren alleen geschikt als de muizen wogen tussen 20 g en 35 g. Bij ratten kan de toepassing van de vulling naalden (0.6-0.8 mm) leiden tot acute RVF en de dood. Bovendien, de vulling naalden (0.6-0.8 mm) kan niet gemakkelijk leiden tot RVD als de muizen minder dan 20 g wegen. Daarom moet de juiste opvulling naald diameter worden geselecteerd op basis van het gewicht van het dier.
Pulmonale arteriële hypertensie (PAH) wordt gewoonlijk geïnduceerd door een subcutane injectie van de vasculaire endotheliale groeifactor receptor remmer SU5416 en het voeden in een hypoxische omgeving langer dan 3 weken23,24, 25 , 26 , 27 , 28. deze voorwaarden bootsen het pathofysiologisch proces van chronische ischemie en hypoxie van de longslagader na om Pah en pulmonale arteriefibrose te induceren. Echter, RV remodellering, hypertrofie, of RVF vereist meer dan 12 weken voor inductie door chronische hypoxie in deze modellen. Bovendien kunnen SU5416 en hypoxische behandeling invloed hebben op andere organen. Bovendien zijn dure machines nodig om een hypoxische omgeving te creëren. Daarom is een sneller en efficiënter model van RVF vereist. Reddy et al. rapporteerde een methode van RV-remodellering door de twee voorste-meest pulmonaire klep folders13te verankeren. In plaats van het gebruik van een microscoop en dure chirurgische vasculaire clips29, gebruikten we een klink naald en verschillende soorten opvulling naalden gemaakt inhouse nauwkeurig te creëren een kwantitatieve vernauwing samen met een evaluatie van de bloedstroom snelheid door echocardiografie.
Bovendien, de hendel en opvulling naald gemaakt inhouse werden ook gebruikt voor het induceren van dwarse aorta vernauwing (TAC) bij muizen. De hendel gemaakt inhouse kan ook worden gebruikt voor het opwekken van PAC of TAC bij ratten. Tijdens de omzetting van de grote schepen, de LV niet tegenkomt voldoende weerstand, dus het moet worden versterkt door het toepassen van de longslagader vernauwing in voorbereiding op corrigerende operatie30,31. De PAC-aanpak die we hebben geboden, kan resulteren in verhoogde pulmonale slagader resistentie, die zal helpen bij het onderzoeken van de onderliggende mechanismen. Bij de instelling van een harttransplantatie, de donor RV kan acuut worden blootgesteld aan verhoogde longslagader resistentie in de ontvanger, waardoor de RV mislukken. De Pac methode gepresenteerd hier kan helpen onderzoeken van de mechanismen van post-harttransplantatie complicaties32,33 en aangeboren hartziekten34.
De PAC-aanpak heeft een aantal beperkingen. Ten eerste kan de RVD die wordt geïnduceerd door de ligatuur rond de pulmonale romp, RVD niet imiteren bij Pah5,7. Ten tweede veroorzaakt Pac een plotselinge toename van de nabelasting van RV die verschilt van de geleidelijke toename van de pulmonale vasculaire resistentie in Pah9,19.
In overeenstemming met de hier gepresenteerde resultaten, eerdere rapporten hebben aangetoond dat significante verhogingen onder echocardiografische testen in pulmonale klep pieksnelheid, RV wanddikte, en RV diastolische inwendige diameter demonstreren succes vernauwing en hypertrofie van de RV13,35. Verhoogde RV druk, RV dP/DT, en contractiliteit index geven de ontwikkeling van RVF en een gedecompenseerde periode van RV functie36. Tot slot hebben we de toepassing van twee nieuwe laboratoriuminstrumenten gedemonstreerd om RVD op een goedkope en handige manier op te zetten. We gebruikten een niet-invasieve ECHO cardiografische techniek en invasieve rechterhartkatheterisatie om de kwaliteit van de RVF-methode te evalueren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (81570464, 81770271; naar Dr. Liao) en de gemeentelijke plannings projecten van de wetenschappelijke technologie van Guangzhou (201804020083) (naar Dr. Liao).
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 |
References
- 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).
- 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).
- Sun, X. Q., Abbate, A., Bogaard, H. J. Role of cardiac inflammation in right ventricular failure. Cardiovascular Research. 113, 1441-1452 (2017).
- 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).
- de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. European Respiratory Journal. 44, 160-168 (2014).
- Abe, K., et al. Haemodynamic unloading reverses occlusive vascular lesions in severe pulmonary hypertension. Cardiovascular Research. 111, 16-25 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
- 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).
- 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).
- Reddy, S., et al. miR-21 is associated with fibrosis and right ventricular failure. JCI Insight. 2, (2017).
- 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).
- 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).
- Hemnes, A. R., et al. Testosterone negatively regulates right ventricular load stress responses in mice. Pulmonary Circulation. 2, 352-358 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Savai, R., et al. Pro-proliferative and inflammatory signaling converge on FoxO1 transcription factor in pulmonary hypertension. Nature Medicine. 20, 1289-1300 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
