Summary
Qui, forniamo un approccio utile per studiare il meccanismo del fallimento ventricolare destro. Un approccio più conveniente ed efficiente alla costrizione dell'arteria polmonare viene stabilito utilizzando strumenti chirurgici realizzati internamente. Inoltre, vengono forniti metodi per valutare la qualità di questo approccio mediante ecocardiografia e cateterizzazione.
Abstract
Il meccanismo di guasto ventricolare destro (RVF) richiede chiarimenti a causa dell'unicità, alta morbilità, alta mortalità, e natura refrattaria di RVF. Sono stati descritti i precedenti modelli di ratti che imitano la progressione di RVF. Rispetto ai ratti, i topi sono più accessibili, economici e ampiamente utilizzati negli esperimenti sugli animali. Abbiamo sviluppato un approccio di costrizione dell'arteria polmonare (PAC) che consiste nel fasciare il tronco polmonare nei topi per indurre l'ipertrofia ventricolare destra (RV). È stato progettato uno speciale ago di fissaggio chirurgico che consente una più facile separazione dell'aorta e del tronco polmonare. Nei nostri esperimenti, l'uso di questo ago di fissaggio fabbricato ha ridotto il rischio di arteriorrhexis e migliorato il tasso di successo chirurgico al 90%. Abbiamo usato diversi diametri dell'ago per creare con precisione costrizione quantitativa, che può indurre diversi gradi di ipertrofia RV. Abbiamo quantificato il grado di costrizione valutando la velocità del flusso sanguigno della PA, misurata dall'ecocardiografia transtoracica non invasiva. La funzione RV è stata valutata con precisione dalla cateterizzazione del cuore destro 8 settimane dopo l'intervento chirurgico. Gli strumenti chirurgici realizzati internamente erano composti da materiali comuni utilizzando un semplice processo che è facile da padroneggiare. Pertanto, l'approccio PAC descritto qui è facile da imitare utilizzando strumenti realizzati in laboratorio e può essere ampiamente utilizzato in altri laboratori. Questo studio presenta un approccio PAC modificato che ha un tasso di successo più alto rispetto ad altri modelli e un tasso di sopravvivenza post-chirurgia di 8 settimane del 97,8%. Questo approccio PAC fornisce una tecnica utile per studiare il meccanismo di RVF e consentirà una maggiore comprensione di RVF.
Introduction
La disfunzione RV (RVD), qui definita come prova di una struttura o funzione anomala di RV, è associata a scarsi esiti clinici. RVF, come fase finale della funzione RV, è una sindrome clinica con segni e sintomi di insufficienza cardiaca che derivano da RVD progressiva1. Con le differenze di struttura e funzione fisiologica, il fallimento ventricolare sinistro (LV) e RVF hanno meccanismi patofisiologici diversi. Sono stati riportati alcuni meccanismi patofisiologici indipendenti in RVF, tra cui la sovraespressione della segnalazione del recettore adrenergico2, l'infiammazione3, il rimodellamento del tubulo trasversale e la disfunzione di gestione Di Ca2 .
RVF può essere causato da un sovraccarico di volume o pressione dell'RV. Precedenti modelli animali hanno utilizzato SU5416 (un potente e selettivo inibitore del recettore del fattore di crescita endoteliale vascolare) combinato con ipossia (SuHx)5,6 o monocrolinea7 per indurre ipertensione polmonare, che risultati in RVF secondario alla malattia vascolare polmonare2. I ricercatori che conducono questi studi si sono concentrati sulla vascolatura invece che sulla progressione patologica di RVF. Inoltre, la monocrolina ha effetti extra-cardiaci che non possono rappresentare con precisione la malattia cardiogenica. Altri modelli hanno usato shunt arteriovenosi per indurre il sovraccarico di volume e RVF8. Tuttavia, questo intervento chirurgico è difficile da eseguire e inappropriato per i topi, che richiedono lunghi periodi di induzione per la produzione di RVF.
Esistono anche modelli di rat PAC che utilizzano clip di bande9,10. Rispetto ai ratti, i topi hanno molti vantaggi come modelli animali di malattie cardiache, come una riproduzione più facile, un uso più diffuso, costi ridotti e l'accesso alla modificazione genica11. Tuttavia, i diametri delle clip di fasciatura di solito variano da 0,5 mm a 1,0 mm, che sono troppo grandi per i topi9. Inoltre, la clip di bande è difficile da produrre, imitare e diffondere in altri laboratori.
Forniamo un protocollo per sviluppare un modello murino RVF riproduttivo modificato basato su studi riportati, che utilizza PAC per imitare la tetralogia della sindrome di Fallot e Noonan o altre malattie ipertensive arteriose polmonari12,13, 14,15,16,17,18,19. Questo approccio PAC viene creato legando il tronco polmonare dei topi utilizzando un fermo e un ago di imbottitura realizzati internamente per controllare il grado di costrizione. L'ago di fissaggio è costituito da una siringa a iniezione curva di 90 gradi con una sutura di seta intrecciata passata attraverso la siringa. L'ago è fatto da materiali comuni utilizzando un processo che è facile da padroneggiare. L'ago dell'imbottitura è curvo a 120 gradi dall'ago del calibro. Vengono utilizzati aghi di imbottitura con diametri diversi (0,6-0,8 mm), a seconda del peso dei topi (20-35 g). Inoltre, stabiliamo un criterio di valutazione per determinare la stabilità e la qualità del modello RVF mediante ecocardiografia e cateterizzazione del cuore destro. Usiamo i topi come animale modello a causa del loro uso diffuso in altri esperimenti. Gli aghi realizzati in laboratorio sono facili da riprodurre e possono essere ampiamente utilizzati in altri laboratori. Questo studio fornisce un buon approccio per i ricercatori per studiare il meccanismo di RVF.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tutte le procedure sono state eseguite in conformità con le linee guida istituzionali per la ricerca sugli animali, che sono conformi alla Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio pubblicata dai National Institutes of Health degli Stati Uniti (pubblicazione n. 85-23, rivista nel 1996). C57BL/6 topi maschi (8-10 settimane, del peso di 20-25 g) sono stati forniti dall'Animal Center della South Medical University. Dopo l'arrivo, i topi sono stati alloggiati sotto un ciclo buio/chiaro 12/12 h, con cibo e acqua sufficienti.
1. Preparazione degli strumenti chirurgici e fabbricazione degli aghi
- Preparare gli strumenti chirurgici sterili (Figura 1A), una sutura di seta intrecciata 6-0 (Figura 1B[a]) per la legatura e una sutura in nylon 5-0 per la chiusura dell'incisione (Figura 1B[b]).
- Passare la sutura di seta intrecciata 6-0 (Figura1B[a]) attraverso un ago da 25 G smontato da una siringa di iniezione da 1 mL. Quindi, curvare l'ago di 90 gradi con pinze emostatiche per fare un ago di fermo (Figura 1C[a]). Curvare l'ago da 22 G 120 gradi (Figura1C (b)) per fare un ago di imbottitura.
2. Preparazione per interventi chirurgici
- Autoclave tutti gli strumenti chirurgici prima dell'intervento chirurgico. Regolare la piastra di riscaldamento a 37 gradi centigradi. Anestesizzare i topi mediante iniezione intraperitoneale con una miscela di xilazina (5 mg/kg) e chetamina (100 mg/kg) per alleviare il dolore. Collocare i topi in singole scatole per attendere l'insorgenza di stupefacenti.
NOTA: Si raccomanda inoltre di utilizzare l'1,5% dell'isoflurane per l'anestesia inalante. - Monitorare l'adeguatezza dell'anestesia con la scomparsa del riflesso di ritiro del pedale. Mantenere i topi in posizione supina sul pad di riscaldamento fissando gli incisivi con una sutura e fissando le gambe con del nastro adesivo. Controllare nuovamente il riflesso per garantire la profondità dell'anestesia.
- Applicare la pasta depilatoria sulla pelle dal collo al processo xifoideo. Disinfettare l'area con iodio seguito da 75% alcol.
- Eseguire l'intubazione endotracheale.
- Regolare i parametri del miniventilatore animale (Figura1D)e impostare la frequenza respiratoria su 150/min e il volume delle maree a 300 .
- Estrarre leggermente la lingua utilizzando pinze appuntite, elevare la mandibole con una spatola fatta in laboratorio Figura 1C[c]) per esporre la glottide, e delicatamente inserire un laboratorio fatto trachea cannula (Figura 1C[d]) attraverso la glottide, mentre una fonte di luce fredda è diretto sulla lassollang.
- Collegare il tubo e il ventilatore per verificare se la cannula è stata inserita nella trachea. Fissare la trachea utilizzando nastro adesivo se la cannula è stata inserita correttamente.
3. Chirurgia
- Apri il torace.
- Fare un'incisione nella pelle parallela alla seconda costola, lunga circa 10 mm, con forbici oftalmiche. Assicurarsi che l'incisione inizi dall'angolo di poppa e termina sulla linea ascellare anteriore sinistra. Identificare il secondo spazio intercostale contando le nervature dall'angolo sternale.
- Separare e tagliare i muscoli minori pettorali maggiori e pettorali con forbici e pinzette di gomito sopra il secondo spazio intercostale per esporre questo spazio.
NOTA: Si raccomanda anche di separare senza mezzi termini, mobilitare e spostare i muscoli pettorali a destra e cranicamente. - Penetrare smussatamente il secondo spazio intercostale con pinzette a gomito e aprire questo spazio. Quindi, separare senza mezzi termini il parenchyma e il timo fino a quando il tronco polmonare è visibile.
- Costringi l'arteria polmonare.
- Separare senza mezzi termini il tronco polmonare e l'aorta ascendente con pinzette a gomito. Passare la sutura attraverso il tessuto connettivo tra il tronco polmonare e l'aorta ascendente con un ago di fissaggio.
- Posizionare l'ago di imbottitura (vedi passo 1.2) sul tronco polmonare e, quindi, sigaro il tronco polmonare insieme all'ago di imbottitura, utilizzando la sutura di seta intrecciata 6-0. Rimuovere l'ago dell'imbottitura immediatamente dopo aver osservato il riempimento del cono polmonare e tagliare le estremità della sutura.
- Osservare il riempimento del conus polmonare per valutare se c'è una costrizione presente. Valutare nuovamente il riflesso dell'animale per garantire il successo della legatura.
NOTA: Eseguire un intervento chirurgico fittizio seguendo tutti i passaggi di cui sopra ad eccezione della costrizione.
- Chiudere il petto e la pelle con la sutura di nylon 5-0. Disinfettare nuovamente la pelle con il 75% di alcol.
- Iniettare 0,5 mL di sottocutanea salina per sostituire qualsiasi liquido perso durante l'intervento chirurgico. Posizionare il mouse nella gabbia separatamente con la piastra di riscaldamento per favorire il recupero. Riportare i topi nelle loro gabbie in una sala ciclo di luce/buio 12/12 h quando la coscienza ritorna. Trattare i topi con buprenorphine attraverso la loro acqua potabile per i seguenti 3 giorni.
- Prestare particolare attenzione alla guarigione della ferita toracotomia monitorando i topi 2 volte al giorno durante la prima settimana per rilevare eventuali segni di guarigione insufficiente, mobilità alterata, o perdita di peso.
4. Valutazione ecocardiografica della funzione RV dopo l'intervento chirurgico
NOTA: I cambiamenti cardiografici possono essere rilevati 3 giorni dopo l'intervento chirurgico.
- Anestesizzare i topi con 3% isoflurane attraverso l'inalazione e mantenere la profondità di anestesia con 1.5% isoflurane. Fissare un mouse sulla piattaforma, nastro i suoi artigli per l'elettrodo, e mantenere l'animale in una posizione supina. Mantenere la frequenza cardiaca del mouse tra 450-550 battiti/min regolando la concentrazione di isoflurane tra l'1,5% e il 2,5%.
- Rimuovere i capelli sul petto del mouse con crema depilatoria e applicare gel ad ultrasuoni sulla pelle del torace.
- Valutare la costrizione del tronco polmonare con una sonda a 30 MHz.
- Mantenere la sonda a 30 gradi in senso antiorario rispetto alla linea parasterna sinistra, mentre si orienta la tacca nella direzione caudale. Regolare l'asse ye l'asse xsotto la modalità B fino a quando la valvola mitrale, l'aorta e la camera LV non sono chiaramente visibili.
- Ruotare la sonda di 30 gradi e 40 gradi sul suo asse yverso il torace. Regolare l'asse ye l'asse xfino a quando il conus polmonare è chiaramente visibile.
- Posizionare il cursore sulla punta dei volantini della valvola polmonare per misurare la velocità del flusso di picco. Utilizzare la modalità Doppler colore premendo Colore, seguito da PW, quindi spostando il cursore per posizionare la linea tratteggiata PW parallela alla direzione del flusso sanguigno.
- Misurare la velocità del picco dell'arteria polmonare. Salvare i dati e l'immagine con Cine Store e Frame Store.
- Valutare i parametri RV con una sonda a 30 MHz.
- Regolare il lato sinistro del pad in modo che sia inferiore al lato destro. Mantenere la sonda orientata a 30 gradi verso l'orizzonte lungo la linea ascellare anteriore destra con la tacca puntata nella direzione caudale. Regolare l'asse ye l'asse xfino a visualizzare chiaramente il rV.
- Premere M-Mode 2x per visualizzare la linea dell'indicatore. Misurare la dimensione della camera RV, l'accorciamento frazionario e lo spessore della parete RV. Salvare i dati e l'immagine con Cine Store e Frame Store.
- Fermare l'inalazione dell'isoflurane per consentire ai topi di recuperare coscienza e poi riportare gli animali alle loro gabbie in una sala ciclabile 12 h luce / buia.
5. Cateterizzazione del cuore destro per valutare la funzione RV
NOTA: La cateterizzazione del cuore destro è stata eseguita 8 settimane dopo l'intervento chirurgico per valutare la funzione RV, utilizzando un catetere 1.0 F e un sistema di monitoraggio.
- Autoclave tutti gli strumenti chirurgici. Anestesizzare l'animale tramite iniezione intraperitoneale con una miscela di xilanina (5 mg/kg) e ketamina (100 mg/kg).
- Dopo che il riflesso di ritiro del pedale scompare, fissare il mouse sulla piattaforma, nastro i suoi artigli per l'elettrodo, e mantenere il mouse in posizione supina. Rimuovere i capelli nell'area chirurgica con crema depilatoria.
- Disinfettare la pelle dell'area chirurgica con il 75% di alcol. Utilizzando pinze appuntite,tirare la lingua fuori leggermente, elevare la mandibole con una spatola fatta incasa per esporre la glottide, e inserire dolcemente la cannula trachea fatta ininternamente attraverso la glottide mentre una fonte di luce fredda è diretta sulla lassa. Utilizzare un ventilatore (Figura 1E) per aiutare con la ventilazione.
- Aprire la cavità toracica per mezzo di un'incisione bilaterale di 1,5 cm sotto il processo xifoideo attraverso il diaframma con forbici oftalmiche e pinze. Tagliare il diaframma e le costole con forbici oftalmiche per esporre il cuore. Penetrare la parete libera CamV con un ago da 23 G e rimuovere l'ago; premere delicatamente il punto di puntura con un tampone di cotone per fermare qualsiasi sanguinamento. Forare il ventricolo con la punta del catetere attraverso la ferita.
NOTA: Si raccomanda anche di eseguire cateterizzazione del cuore destro tramite la vena giugulare destra6. Quando la punta del catetere è nel ventricolo, il monitor visualizzerà la curva di pressione RV. - Registrare la pressione sanguigna sistolica RV, la pressione diastolica Diastolica RV, il RV dP/dt, la frequenza cardiaca del mouse e la costante temporale rV di rilassamento (Tau) per 10 min quando la curva è stabile. Utilizzando il software, fare clic su Seleziona e quindi su Analizza.
- Regolare la punta del catetere verso il tratto di deflusso del camper. Estrarre il catetere al termine della registrazione. Posizionare il catetere in salina quando le misurazioni sono finite.
- Eutanasia i topi mediante iniezioni intraperitali di sodio pentobarbitale 150 mg/kg, seguite da lussazione cervicale. Quindi, raccogliere il cuore, i polmoni e la tibia per le analisi biologiche istomorfologiche e molecolari.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
In questo studio, i topi sono stati assegnati in modo casuale al gruppo PAC (n - 9) o al gruppo di operazioni fittizie (n - 10). L'ecocardiografia fu eseguita a 1, 4 e 8 settimane dopo l'intervento. Otto settimane dopo l'intervento chirurgico, dopo le ultime valutazioni dell'ecocardiografia e della cateterizzazione, i topi sono stati eutanasia e i loro cuori sono stati raccolti per una valutazione morfologica e istologica.
La costrizione del tronco polmonare ha causato l'ipertrofia di camper (Figura 2). Rispetto al gruppo sham, una velocità di picco più elevata (Figura 2A, C), maggiore gradiente di pressione (Figura 2A,D) e maggiore spessore della parete RV (Figura 2B,E) dalla vista dell'asse lungo del piano ottenuto a 8 settimane dopo l'intervento chirurgico nel gruppo PAC. Inoltre, la funzione sistolica della RV (RV espulsione frazione e RV riduzione frazione) è stata significativamente ridotta nel gruppo PAC rispetto al gruppo sham 8 settimane dopo l'intervento chirurgico (Figura 2F, G).
Abbiamo scoperto che la funzione sistolica e diastolica RV sono stati alterati 8 settimane dopo PAC (Figura 3A-E). Il gruppo PAC aveva una pressione più elevata di camper nella sistole e nella diastole, e l'indice di contrattilità è stato ridotto nel gruppo PAC rispetto a quello del gruppo sham. Il RV Tau era maggiore nel gruppo PAC che nel gruppo sham, e RV dP/dt era anche maggiore di quello del gruppo sham. Questi risultati hanno mostrato che la disfunzione di rV è stata indotta nei topi dopo 8 settimane di bande dell'arteria polmonare. Quando abbiamo eseguito test emodinamici invasivi nel camper, la frequenza cardiaca, che è stata determinata utilizzando un sistema di registrazione fisiologico, è rimasta stabile prima e dopo il monitoraggio del catetere (Figura 3F).
Il rimodellamento rV indotto da PAC è illustrato nella Figura 4. Rispetto al gruppo sham, la dimensione RV è stata notevolmente ampliata e il peso del rav è stato più alto nel gruppo PAC. I fattori che indicano il grado di ipertrofia RV, come il rapporto peso cardiaco/peso corporeo, RV/(ventricolo sinistro e setto) e la lunghezza di RV/tibial, sono stati maggiori dopo 8 settimane di PAC rispetto a quelli del gruppo farso. Inoltre, un esame istologico ha mostrato che la fibrosi cardiaca e l'area coperta da cardiomiociti erano maggiori nel gruppo PAC che nel gruppo sham. In sintesi, abbiamo sviluppato un modello RVF riproduttivo, economico e facile e stabilito criteri di valutazione per valutare con successo il modello RVF.
Figura 1 : Strumenti chirurgici, strumenti realizzati internamente e materiali necessari per le procedure PAC. (A) Gli strumenti chirurgici utilizzati per la procedura PAC. (B) (a) 6-0 sutura di seta intrecciata medica e (b) sutura di nylon medicale 5-0. (C) Strumenti realizzati internamente. (un) Ago di latch. (b) Ago imbottitura. (c) Spatula fatta incasa. (d) Intubazione endotracheale. (D). Mini-ventilatore animale. (E) ventilatore ALC-V8S. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : Risultati rappresentativi dell'imaging ad ultrasuoni del tronco polmonare e della funzione RV dei topi farsi e PAC. (A) Colore e doppler a onde pulsate Del tronco polmonare dei topi dopo 8 settimane. I segni rossi rappresentavano il flusso sanguigno verso la sonda; I segni blu rappresentavano il flusso sanguigno all'indietro della sonda. (B) Immagine ecografica in modalità B e M-mode del camper dei topi farsi e PAC dopo 8 settimane. (a) ventricolo destro. (b) Ventricolo sinistro. (C) Il grado RV della velocità di picco PLAX (V), (D) gradiente di pressione (pendenza di pressione - 4 x V2),e (E) lo spessore della parete RV dalla vista parasterna dell'asse lungo sono stati significativamente aumentati dopo 8 settimane. (F) Il tasso di accorciamento dell'asse corto RV (RVFS) è stato significativamente ridotto dopo 8 settimane. (G) La frazione di espulsione RV (RVEF) è stata significativamente ridotta dopo 8 settimane. Per i pannelli C-G,P < 0.01 vs.01 vs operazione fittizia (n - 9 nel gruppo PAC, n - 10 nel gruppo sham). PAC - costrizione dell'arteria polmonare. I dati sono presentati come media : SEM. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3 : Risultati rappresentativi dell'emodinamica del camper nei topi sottoposti a PAC o a un'operazione fittizia, 8 settimane dopo l'intervento. (A) Curve rappresentative di RVP e RV dP/dt nei topi farsi e PAC a 8 settimane dopo l'intervento. (B) Pressione sanguigna sistolica ventricolare destra (RVSBP) e pressione ventricolare end-diastolica destra (RVEDP). (C) RV massimo e minimo dP/dt. (D) RV Tau. (E) Indice di contrattisia. (F) Frequenza cardiaca. RVP - pressione ventricolare destra; RVSBP - pressione sanguigna sistolica ventricolare destra; RVEDP - pressione destra ventricolare end-diastolica; Tau - costante temporale esponenziale di rilassamento; max e min dp/dt - aumento massimo e minimo e declino della pressione ventricolare destra; PAC - costrizione dell'arteria polmonare. Per i pannelli B-F, n , 9 nel gruppo PAC e n - 10 nel gruppo sham. P < 0.01 vs. I dati sono presentati come media : SEM. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4 : Costrizione dell'arteria polmonare nei topi porta al rimodellamento dei camper dopo 8 settimane. (A) Immagini rappresentative di tutto il cuore (la barra della scala da 3 mm). (atrio destro, freccia rossa: legatura del tronco dell'arteria polmonare. (B) Rapporto peso cardiaco/peso corporeo (HW/BW). (C) Rapporto tra la massa ventricolare destra e la massa ventricolare sinistra più la massa del setto (RV/[LV-S]). (D) Rapporto tra la massa ventricolare destra e la lunghezza tibiale (RV/TL). Per i pannelli B-D, n - 9 nel gruppo PAC e n - 10 nel gruppo sham. P < 0.01 vs. (E) Immagini rappresentative di sezioni cardiache macchiate di ematossilina-eosin (prima fila: la barra della scala - 2 mm; seconda fila: la barra della scala - 50 m). (F) Immagini rappresentative della fibrosi miocardiale di ciascun gruppo. La barra della scala è di 100 m. Per i pannelli E e F, n - 4 in ogni gruppo. P < 0.01 rispetto al gruppo sham. RV - ventricolo destro; PAC - costrizione dell'arteria polmonare. RV/[LV-S] - Rapporto tra la massa ventricolare destra e la massa ventricolare sinistra più la massa del setto. I dati sono presentati come media : SEM. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Gli aumenti patologici delle pressioni di riempimento RV provocano uno spostamento verso sinistra del setto, che può alterare la geometria LV21. Questi cambiamenti contribuiscono alla riduzione dell'uscita cardiaca e alla frazione di espulsione Di LV (LVEF), che può causare un disturbo emodinamico del sistema circolatorio22. Pertanto, un modello efficiente, stabile ed economico per studiare il meccanismo di RVF è prezioso.
Abbiamo sviluppato un approccio più efficace e altamente riproducibile al PAC utilizzando un fermo e un ago imbottitura realizzati internamente. Il fermo realizzato internamente consente una più facile separazione dell'aorta e del tronco polmonare, che riduce il rischio di arteriorrhexis e migliora il tasso di successo chirurgico. Selezionando diversi diametri dell'ago dell'imbottitura, abbiamo indotto diversi gradi di ipertrofia RV.
Anche se le procedure generali di banding tronco polmonare descritte qui sono come quelle descritte nei rapporti precedenti4,9,10,14,15, abbiamo apportato miglioramenti alla strumenti chirurgici. Così, abbiamo ridotto la difficoltà dell'operazione, ridotto il tempo di funzionamento, e aumentato il tasso di successo della chirurgia. I diametri degli aghi di imbottitura che abbiamo usato variavano da 0,6 mm a 0,8 mm, e questi erano adatti solo quando i topi pesavano tra 20 g e 35 g. Nei ratti, l'applicazione degli aghi di imbottitura (0,6-0,8 mm) può portare a RVF acuta e alla morte. Inoltre, gli aghi di imbottitura (0,6-0,8 mm) potrebbero non portare facilmente a RVD se i topi pesano meno di 20 g. Pertanto, il corretto diametro dell'ago di imbottitura deve essere selezionato in base al peso dell'animale.
L'ipertensione arteriosa polmonare (PAH) è solitamente indotta da un'iniezione sottocutanea dell'inibitore del recettore del fattore di crescita endoteliale vascolare SU5416 e l'alimentazione in un ambiente ipossico per più di 3 settimane23,24, 25 mi lato , 26 del sistema di , 27 mi lapiùdel , 28.Queste condizioni imitano il processo patofisiologico di ischemia cronica e ipossia dell'arteria polmonare per indurre la PAH e la fibrosi dell'arteria polmonare. Tuttavia, rmodellamento RV, ipertrofia, o RVF richiede più di 12 settimane per l'induzione da ipossia cronica in questi modelli. Inoltre, SU5416 e il trattamento ipossico possono colpire altri organi. Inoltre, sono necessarie macchine costose per creare un ambiente ipossico. Pertanto, è necessario un modello più veloce ed efficiente di RVF. Reddy et al. ha segnalato un metodo di rimodellamento rav intrappolando i due volantini valvola pulmone più anteriori13. Invece di utilizzare un microscopio e costose clip vascolari chirurgiche29, abbiamo usato un ago di fissaggio e diversi tipi di aghi di imbottitura realizzati internamente per creare con precisione una costrizione quantitativa insieme a una valutazione della velocità del flusso sanguigno Ecocardiografia.
Inoltre, il fermo e l'ago di imbottitura realizzati internamente sono stati utilizzati anche per indurre la costrizione aortica trasversale (TAC) nei topi. Il fermo realizzato internamente può essere utilizzato anche per indurre PAC o TAC nei ratti. Durante la trasposizione dei grandi vasi, il LV non incontra una resistenza sufficiente, quindi deve essere rafforzato applicando costrizione dell'arteria polmonare in preparazione per la chirurgia correttiva30,31. L'approccio PAC che abbiamo fornito può provocare elevata resistenza dell'arteria polmonare, che aiuterà gli studi dei meccanismi sottostanti. Nell'impostazione di un trapianto di cuore, il RV del donatore può essere esposto acutamente a un'elevata resistenza dell'arteria polmonare nel ricevente, causando il guasto del camper. Il metodo PAC qui presentato può aiutare gli studi dei meccanismi delle complicazioni post-trapianto di cuore32,33 e malattie cardiache congenite34.
L'approccio PAC presenta alcune limitazioni. In primo luogo, il RVD indotto dalla legatura intorno al tronco polmonare non può imitare RVD in PAH5,7. In secondo luogo, PAC provoca un aumento molto improvviso del postcarico RV che è diverso dal graduale aumento della resistenza vascolare polmonare in PAH9,19.
Coerentemente con i risultati qui presentati, i rapporti precedenti hanno dimostrato che aumenti significativi durante i test ecocardiografici nella velocità di picco della valvola polmonare, nello spessore della parete RV e nel diametro interno della diastolica RV dimostrano una costrizione di successo e ipertrofia del RV13,35. L'aumento della pressione RV, RV dP/dt e l'indice di contrattiglio indicano lo sviluppo di RVF e un periodo di decompensato della funzione RV36. In conclusione, abbiamo dimostrato l'applicazione di due nuovi strumenti fatti in laboratorio per stabilire la rVD in modo economico e conveniente. Abbiamo usato una tecnica ecocardiografica non invasiva e una cateterizzazione cardiaca destra invasiva per valutare la qualità del metodo RVF.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni della National Natural Science Foundation of China (81570464, 81770271; al Dr. Liao) e dei Progetti di Pianificazione Municipale di Tecnologia Scientifica di Guangzhou (201804020083) (a 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).
