Summary
여기서 우리는 대동맥 수축의 잘 확립 된 마우스 모델에서 탈밴드 수술 대동맥의 단계별 프로토콜을 설명합니다. 이 절차는 비대의 좌심실 역 리모델링 및 회귀의 근본적인 메커니즘을 연구할 뿐만 아니라 심근 회복을 가속화할 수 있는 새로운 치료 옵션을 테스트할 수 있습니다.
Abstract
좌심실(LV) 역리모델링(RR)을 더 잘 이해하기 위해, 대동맥 밴딩 유도 LV 리모델링 후 마우스가 대동맥 수축을 제거하면 RR을 겪는 설치류 모델을 설명한다. 이 논문에서, 우리는 마우스에 있는 최소 침습적인 외과 대동맥 탈역을 능력을 발휘하기 위하여 단계별 절차를 기술합니다. 에코카르디모그래피는 LV 리모델링 및 RR 동안 심장 비대및 기능 장애의 정도를 평가하고 대동맥 탈장을 위한 최상의 타이밍을 결정하는 데 사용되었습니다. 프로토콜의 끝에서, 심장 기능의 말단 혈역학 적 평가를 실시하고, 샘플은 조직학 연구를 위해 수집되었다. 우리는 탈대하는 70-80%의 외과 생존율과 연관된다는 것을 보여주었습니다. 또한, 탈장 후 2 주, 심실 후부하의 상당한 감소는 심실 비대의 회귀를 트리거 (~20%) 및 섬유증 (~26%), 좌심실 충진 및 말기 확장기 압력(E/e 및 LVEDP)의 정상화에 의해 평가된 확장기 기능 장애의 회복. 대동맥 탈밴드는 설치류에서 LV RR을 연구하는 데 유용한 실험 모델입니다. 심근 회복의 정도는 대동맥 판막 교체와 같은 임상 맥락에서 발생하는 RR의 다양성을 모방하여 피험자 들 사이에 가변적이다. 우리는 대동맥 밴딩 / 탈밴드 모델이 RR의 메커니즘, 즉 심장 비대의 회귀와 확장기 기능 장애의 회복에 대한 새로운 통찰력을 해명하는 귀중한 도구를 나타낸다고 결론을 내립니다.
Introduction
마우스내 의 횡방향 또는 오름차순 대어타수축은 압력 과부하 유발 심장 비대, 확장기 및 수축기 기능 장애 및 심부전1,2,3,4에널리 사용되는 실험 모델이다. 대동맥 수축은 처음에 벽 응력1을정상화하기 위해 보상된 좌심실(LV) 동심 비대로 이어집니다. 그러나, 장기간 된 심장 과부하와 같은 특정 상황에서,이 비대는 벽 스트레스를 감소시키기에 충분하지 않습니다, 확장기 및 수축기 기능 장애를 트리거 (병리학 비대)5. 병렬로, 세포외 매트릭스 (ECM)의 변화는 대체 섬유증 및 반응성 섬유증으로 세분화 될 수있는 섬유증으로 알려진 과정에서 콜라겐 증착 및 교차 링크로 이어질. 섬유증은, 대부분의 경우, 돌이킬 수 없고 과부하 완화 후 심근 회복을타협6,7. 그럼에도 불구하고, 최근 심장 자기 공명 영상 연구 결과는 반응성 섬유증이 장기8에서회귀할 수 있다는 것을 밝혔습니다. 전부, 섬유증, 비대 및 심장 기능 장애는 심부전으로 급속하게 진행되는 심근 리모델링으로 알려져 있는 프로세스의 일부입니다 (HF).
심근 리모델링의 특징을 이해하는 것은 역 리모델링(RR)으로 알려진 후자는 진행을 제한하거나 되돌리는 주요 목표가 되었습니다. RR이라는 용어는 주어진 개입에 의해 만성적으로 반전된 심근 변경, 이러한 약리치료(예를 들어, 항고혈압제), 판막 수술(예를 들어, 대동맥 협착증) 또는 심실 보조 장치(예를 들어, 만성 HF)를 포함한다. 그러나, RR은 종종 지배적인 비대 또는 수축기/확장기 기능 장애 때문에 불완전합니다. 따라서, RR 기본 메커니즘및 새로운 치료 전략의 설명은 여전히 누락, 이는 주로 액세스 하고 이러한 환자의 대부분에서 RR 동안 인간의 심근 조직을 연구 할 수 없기 때문이다.
이러한 한계를 극복하기 위해 설치류 모델은 HF 진행과 관련된 신호 경로에 대한 이해를 높이는 데 중요한 역할을 했습니다. 구체적으로, 대동맥 수축을 가진 마우스의 대동맥 탈밴드는 이들 2상에서 상이한 시점에서 심근 시료의 수집을 허용하기 때문에 불리한 LV 리모델링9 및 RR10,11의 근간 기전을 연구하는 유용한 모델을 나타낸다. 또한 RR을 홍보/가속할 수 있는 잠재적인 신규 대상을 테스트하는 우수한 실험 설정을 제공합니다. 예를 들어, 대동맥 협착 성 맥락에서,이 모델은 RR6,12의완전성 (in)의 완전성뿐만 아니라 현재 지식의 주요 단점을 나타내는 밸브 교체를위한 최적의 타이밍의 근간 반응의 광대 한 다양성에 관련된 분자 메커니즘에 대한 정보를 제공 할 수 있습니다. 실제로, 이 개입에 대한 최적의 타이밍은 주로 대동맥 그라데이션의 크기에 따라 정의되기 때문에 논쟁의 대상이됩니다. 몇몇 연구 결과는 섬유증과 확장기 역기능 이 수시로 이미12로이 시간 지점이 심근 복구를 위해 너무 늦을 지도 모르다는 것을 옹호합니다.
우리의 지식에, 이것은 각각 판막 교체 전후에 대동맥 협착증 또는 고혈압과 같은 조건에서 일어나는 심근 리모델링 및 RR의 과정을 각각 재구성하는 유일한 동물 모델입니다.
위에서 요약된 도전을 해결하기 위하여, 우리는 이 두 종 사이 다름을 해결하는 마우스와 쥐 둘 다에 있는 실행될 수 있는 외과 동물 모형을 기술합니다. 우리는 이러한 수술을 수행 할 때 관련된 주요 단계와 세부 사항을 설명합니다. 마지막으로, 우리는 RR 직전과 전반에 걸쳐 LV에서 일어나는 가장 중요한 변화를보고합니다.
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Protocol
모든 동물 실험은 실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드 (NIH 출판 번호 85-23, 개정 2011) 및 동물 복지에 대한 포르투갈법 (DL 129/92, DL 197/96)을 준수합니다. P 1131/97). 유능한 지방 당국은이 실험 프로토콜 (018833)을 승인했습니다. 7주된 남성 C57B1/J6 마우스는 정기적인 12/12h 광암 사이클 환경, 22°C의 온도, 60% 습도가 있는 적절한 케이지에서 유지되었으며, 물과 표준 다이어트 광고 리비토움에 접근할 수 있는 습도가 60% 상승했습니다.
1. 수술장 준비
- 수술 부위를 70%의 알코올로 소독하고 일회용 수술실 테이블 커버를 수술 부위에 놓습니다.
- 수술 전에 모든 기기를 살균하십시오.
참고:이 절차는 마이크로 수술 가위, 2 미세 곡선 집게, 3 미세 직선 집게, 메스, 작은 집게, 각진 분리 가위, 바늘 홀더, 초미세 결찰 보조, 2 hemostats 및, 마지막으로 자기 고정기 회수 시스템이 매우 권장됩니다(그림 1A). - 대어타에 쉽게 접근하기 위해 26 G 무딘 바늘의 끝을 90 °로 곡선합니다. 26 G 바늘은 0.45mm 직경 대동맥 협각(도1B)을생성합니다.
- 가열 패드 온도를 37 ± 0.1 °C로 조정합니다.
2. 마우스 준비 및 삽관
- 젊은 C57B1/J6 마우스(20-25g)를 콘 튜브에서 0.5-1.0 L/min 100% O2로 8% 세보플루란을 흡입하여 마취한다.
- 발가락 핀치 인출 반사를 사용하여 마취 깊이를 확인하십시오.
- 경사 접시에 등소 침구에 마우스를 배치하고 오로트라세이션 삽관으로 진행합니다.
- 마우스를 가열 패드로 이동하고 신속하게 기계 환기를 시작하기 위해 인공 호흡기에 오로트라세이션 튜브를 연결합니다.
- 인공 호흡기 매개 변수를 160 호흡/분 및 10mL/kg의 조수 부피로 조정합니다.
3. 수술 준비 (밴딩 및 탈밴드 수술 모두)
- 목을 면도하고 목선에서 마우스의 중간 가슴 수준까지 디필 크림을 바하십시오.
- 각막에서 건조를 방지하기 위해 동물의 눈에 안과 젤을 적용합니다.
- 각각 온도와 혈액 산소, 심박수를 모니터링하기 위해 직장 프로브와 소시미터를 발 또는 꼬리에 놓습니다.
참고: 마취는 상당한 저체온증을 유도하므로 수술 중 정상적인 체온을 유지하여 심박수의 급격한 감소를 피하는 것이 중요합니다. - 세보플루란(2.0 ~3.0%)으로 마취를 유지한다. 발가락 핀치 반사의 부족으로 마취의 정확한 수준을 확인합니다.
- 마우스를 가열 패드에 오른쪽 측면 탈구에 놓고 수술 중 올바른 위치에 동물을 유지하기 위해 테이프로 자기 고정기 회수 시스템에 사지를 고정시(도2, 도 3A).
- 마우스 가슴을 70% 알코올로 소독한 다음 providone-요오드 용액을 제거합니다.
4. 오름차순 대동맥 밴딩 수술
참고: 자세한 프로토콜 설명은 2,3,4,13을참조하십시오.
- 일회용 블레이드를 사용하면 왼쪽에 작은 피부 절개를 도끼 수준 바로 아래에 수행하고 피부를 해부합니다.
- 갈비뼈가 보일 때까지 가슴 근육과 다른 근육 층을 부드럽게 해부하고 분리합니다. 미세 한 집게를 사용 하 고 근육을 절단 하지 마십시오.
- 현미경으로, 늑간 공간을 식별하고 미세 한 집게와 2nd와 3rd 늑간 공간 사이의 작은 절개를 엽니 다.
- 가슴 리트랙터(그림2A)를배치하여 갈비뼈를 철회합니다.
- 작은 집게를 사용하여 오름차순 대자가 보일 때까지 흉부와 흉엽을 부드럽게 해부하고 분리합니다.
참고: 면 어플리케이터는 출혈의 경우에 편리해야합니다. 따뜻한 멸균 식염수는 상당한 출혈 (예 : 유방 동맥)의 경우 피하로 주어져야합니다. - 작은 집게를 사용하여 대어를 부드럽게 해부합니다.
참고: Aorta는 주변에 지방이나 기타 유착이 없을 때 해부된 것으로 간주되며 작은 곡선 집게로 용기를 쉽게 둘러싸일 수 있습니다. - 대동맥 해부 후, 결찰 보조제와 곡면집(도2B)을사용하여 대동맥 주변에 7-0 폴리프로필렌 합자를 배치한다.
- 무딘 26 G 바늘을 대어타에 평행하게 배치(마우스 헤드를 가리키는 팁)(도2B). 20-25g의 마우스의 경우, 이 바늘은 재현 가능한 65-70% 대동맥 수축을 유도합니다.
- 대어주위에 2개의 느슨한 매듭을 만들고 2개의 집게(그림 2B)의도움으로 26G 바늘을 만듭니다.
- 1st 매듭을 조이고, 빨리 2nd 매듭 후. 간략하게 수축의 올바른 위치를 확인하고 신속하게 대동맥 혈류를 복원하는 바늘을 제거합니다. 마지막으로, 3rd 노트 (BA 그룹)를 확인합니다.
- 흉선과 근육을 초기 위치로 재배치합니다.
- 수축 절차와 동일한 가짜 절차를 수행하지만 대어타 (SHAM 그룹) 주위에 봉합사를 느슨하게 유지합니다.
- 봉합사의 끝을 잘라 가슴 리트랙터를 제거합니다.
참고: 짧은 봉합사 끝은 대동맥 압력으로 매듭이 느슨해질 확률을 증가시킬 수 있으며, 긴 끝은 봉합사와 좌심방 사이에 접착이 발생할 수 있기 때문에 탈착 절차를 더 위험하게 만듭니다. - 가능한 바늘의 가장 낮은 수를 사용하여 간단한 중단 또는 연속 봉합사6-0 폴리 프로필렌 봉합사를 사용하여 가슴 벽을 닫습니다. 폐를 다시 팽창시키기 위해 2s에 대한 인공 호흡기의 유출을 꼬집어 마지막 영감에 팽창 폐와 마지막 가슴 매듭을 조입니다.
- 연속 봉합사 패턴으로 6-0 실크/폴리프로필렌 봉합사로 피부를 닫습니다.
참고: 최신 인공호흡기를 사용하는 경우 영감을 일시 중지하도록 프로그래밍할 수 있습니다(설정-고급 일시 중지-영감)
5. 수술 후 치료
- 피부 봉합사 부위에 프로비도 요오드 솔루션을 적용하십시오.
- 적절한 진통을 위해, 동물이 완전히 회복 될 때까지, 피하 0.1 mg / kg, 두 번, (일반적으로 2-3 수술 후 일)를 관리합니다.
- 수술 중 상당한 출혈의 경우 탈수를 방지하기 위해 불임 식염수를 인트라이상적으로 주입하십시오.
- 마취를 끄고 (마우스를 손상시키지 않고) 동물이 반사 신경을 회복 할 때까지 기다립니다 (수염 의 움직임은 각성 신호입니다) 자발적으로 호흡하기 시작합니다.
- 기관 캐뉼라를 제거합니다.
- 동물이 37 °C에서 인큐베이터에서 회복하도록하십시오.
- 동물을 완전한 회복 후 12h 의 빛 /어두운 사이클 룸으로 되돌보겠습니다.
6. 대동맥 탈역 수술
- 7주 후, BA 동물의 절반에 대어타를 해체하고 SHAM 마우스의 절반에서 느슨한 봉합사를 제거하여 각각 해체(DEB) 및 탈밴드 샤마(DESHAM)라는 2개의 새로운 그룹을 발생시합니다. DESHAM은 DEB 그룹에 대한 제어를나타냅니다(도 4).
- 위에서 언급한 모든 단계 2.1에서 3.6단계를 반복합니다.
- 수축이 보일 때까지 조직, 유착 및 대마 주위의 섬유증을 부드럽게 해부합니다.
- 대자를 조심스럽게 해부하고 봉합사를 대어에서 분리합니다. 각진 한 프로브 스프링 가위로 봉합사를 자른다(그림3B).
- 가능한 바늘의 최소 수를 사용하여 간단한 중단 또는 연속 봉합사와 6-0 폴리 프로필렌 봉합사를 사용하여 가슴 벽을 닫습니다.
참고: 폐가 팽창하여 폐렴을 피하기 위해 마지막 가슴 봉합사를 조여보십시오. - 연속 봉합사 패턴으로 6-0 실크/폴리프로필렌 봉합사로 피부를 닫습니다.
- 5에서 언급 한 바와 같이 모든 수술 후 치료 절차를 수행하십시오.
- 2 주 후 동물을 희생.
7. 심장 기능을 평가하고 생체 내에서 심실 비대증을 왼쪽에 있는 에코카르디노피그래피
- 비대와 심장 기능의 진행을 따르기 위해 2-3 주마다 심초음파 검사를 수행하십시오.
- 설명한 대로 코 콘으로 5% 세보플루란을 흡입하여 동물을 마취시킵니다. 마취 수준을 2.5%로 줄임으로써 조정합니다.
- 네크라인에서 가슴 중간 수준으로 탈모 크림을 면도하고 발라주세요.
- 동물을 가열 패드에 놓고 심전도 전극을 배치합니다. 좋은 심전도 추적을 보장하고 300에서 350 비트 / 분 사이의 심박수를 유지합니다.
- 온도(~37°C)를 모니터링합니다.
- 에코 젤을 바르고 동물을 왼쪽 측면 디큐비투스에 배치합니다.
- 심초음파를 시작하고 설정을 조정합니다.
- 흉부 위에 초음파 프로브를 배치합니다.
- 밴딩 및 탈밴드 수술 후 7주와 2주 동안 밴딩을 통해 압력 그라데이션을 각각 평가합니다. 프로브를 LV 긴 축에 배치하고 대어에 빔을 배치합니다. 버튼 PW를 눌러 펄스 웨이브 도플러 에코카르디그래피를 활성화합니다. 7주 간의 밴딩 후 대동맥 그라데이션은 줄무늬 동물에서 >25mmHg가 됩니다.
- 타오르타의 2차원 유도 이미지를 기록하여 타오르는 대오르타 수축의 존재 또는 부재를 보여 주어 밴딩 및 탈장의 효능을 해부학적으로 시각화한다.
참고: 색상 모드를 사용할 수 있는 경우 수축 수준에서 난류 흐름을 시각화할 수 있습니다. - 프로브를 LV 짧은 축, 유두 근육 수준에서 배치하여 비대기를 평가하고 M 모드 추적을 눌러 디아스톨(D) 및 슬롭(S)에서 LV 전방 벽(LVAW), LV 직경(LVD) 및 LV 후방 벽(LVPW)을시각화합니다.
- 수축기 기능을 평가하고, 이전에 설명한14,15와같이 배출 분수 및 분수 단축을 계산한다.
- 1) 승모 전단지 바로 위에 정량형 4 챔버 정맥 을 사용하여 조기 및 후기 승량 흐름 속도(E 및 A 파)의 펄스 파도플러의 피크를 결정하는 다이스톨릭 기능을 평가한다. 2) 펄스-TDI 및 정맥 4 챔버 어포타임뷰(그림 5)를사용하여 측면 형발성 심근 조기 확장기(E)와 피크 수축기(S)를 기록한다.
- 각 매개 변수 평가에 적어도 세 번 연속 하트 비트를 기록합니다. 이러한 값은 이후에 평균화됩니다.
8. 혈역학 평가
- 프로토콜의 끝에서(도 4),최종 에코카디그래피를 수행, 7에 설명 된 바와 같이, 말단 혈역학 평가 전에.
- 2.1 ~ 3.6 단계를 반복합니다.
- 오른쪽 경정맥을 캔누레이하고 64mL/kg/h에서 멸균 식염수식을 퍼퓨즈합니다.
- 동물을 왼쪽으로 살짝 회전시키고 xiphoid 부록의 수준에서 피부 절개를 합니다.
- 집게 또는 가위로 근육에서 피부를 분리합니다.
- xiphoid 부록 수준에서 왼쪽 갈비뼈 사이에 측면 절개를 합니다.
- 왼쪽 측면 흉부 절제술을 수행하여 심장을 완전히 노출시하십시오.
참고: 출혈과 폐 손상을 방지하기 위해 목면면면을 흉부 구멍에 삽입하고 절단할 장소의 오른쪽과 왼쪽에 두 개의 헤모트를 삽입하면서 폐를 부드럽게 밀어 넣습니다. - 37°C에서 수조에서 P-V 루프 카테터를 예열합니다.
- 카테터를 보정합니다(설정, 채널 설정, 압력 및 볼륨, 단위에 대한 올바른 채널을 선택했습니다).
- 카테터를 LV에 정량적으로 삽입하고 대동맥 밸브와 정점 사이에 볼륨 센서가 배치되도록 합니다. 부피는 에코카디그래피(그림5)에의해 평가될 수 있다. 압력 볼륨 루프의 시각화는 카테터의 올바른 위치를 확인하는 데 도움이됩니다(도 6).
- 압력 볼륨 루프의 모양에 큰 변화없이 동물이 20-30 분 안정화 할 수 있습니다.
- 종료 만료 시 환기가 일시 중단되면 기준기록(그림 6)을획득합니다. 1,000Hz에서 지속적으로 데이터를 수집하여 적절한 소프트웨어로 오프라인으로 분석할 수 있습니다.
- 고토닉 식염수 볼러스(10%, 10 μL) 후 병렬 전도도를 계산합니다.
- 마취하는 동안, 멸종에 의해 동물을 희생, 수집하고 혈액을 원심 분리.
- 마지막으로, 흥분하고 마음을 수집합니다. 심장, 왼쪽 및 오른쪽 심실의 무게를 별도로 가중치를 가하고 후속 분자 또는 조직학적 연구를 위해 액체 질소 또는 포르말린에 샘플을 즉시 저장합니다.
9. 쥐의 대동맥 밴딩/탈장 절차
- 22G 바늘과 6-0 폴리프로필렌 합자를 사용하여 젊은 Wistar(70-90 g)에서 대동맥 밴딩을 수행하여 대동맥을 수축시다.
- 세보플루란3-4%와 부프레노르핀 0.05 mg/kg의 적절한 마취 및 진통 절차를 보장하십시오.
- 에코카르디그래피 동안 심박수가 항상 300 속도 /min (이상적으로 300과 350 사이)를 초과해야합니다.
- 8.9 단계 전에 쥐 대어를 부드럽게 해부하고 주위의 유동 프로브를 배치하여 심장 출력을 측정합니다. 대동맥 유량 프로브의 사용은 쥐에 대한 금 표준 절차입니다.
- 혈역학적 평가를 위해 유체 투여용 경구 또는 대퇴정맥(32mL/kg/h)을 투여한다.
- SPR-847 또는 SPR-838에 의해 압력 볼륨 카테터 SPR-1035를 대체하십시오.
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Representative Results
수술 후 및 후기 생존
밴딩 절차의 perioperative 생존은 80%이고 첫번째 달 도중 사망은 전형적으로 <20%입니다. 앞서 언급했듯이, 탈장 수술의 성공은 이전 수술이 얼마나 침습적였는지에 매우 의존합니다. 학습 곡선 후, 탈장 절차 중 사망률은 약 25 %입니다. 이 사망에 대 동맥 또는 왼쪽 아트리움 파열을 포함 하 여 수술 시 동안 주로 사망 계정 (쥐에서, 생존율은 두 수술 절차에서 더 높은).
대동맥 밴딩 및 심근 리모델링
대동맥 수축의 성공은 LV 단변 수축 압력(LVESP)과 도플러 대동맥 유량 속도 > 2.5m/s에 의해 확인되었으며, 이는 수정된 베르누렐리방정식(그림 5)을사용하여 25mmHg의 압력 그라데이션에 해당한다. SHAM 마우스에 비해, 증가 LV 질량(표 1 및 도 5)및 조기 충전 압력 (E)의 승성 피크 속도의 비율 (E'), (E/e'), 및 좌심실 종단 성 전이 (LV) 및 좌심실 말단 디아비에 의해 평가된 바와 같이 밴딩 유도 LV 비대증(LVP) 표 1, 그림 5및 그림 6)7 주 이내에. 배출 분획은 여전히 질병의이 단계에서 보존되었다.
조직학적으로, 대동맥 밴딩의 7주 유도유된 심근세포 비대증 및 섬유증(도7).
대동맥 탈장 및 심근 역 리모델링
탈장을 실시하는 마우스에서 대동맥 협착증의 성공적인 제거는 에코 도플러속도(표 1 및 도5)에의해 검증되었다. 전반적으로, 탈밴드는 후부하 (감소 LVESP) 및 LV 비대 (morphometry, 에코카디그래피 및 역사학에 의해 평가)의 상당한 감소를 촉진했다. 더욱이, 우리는 이연수 기능 및 대동맥 속도의 정상화를 관찰하였다(표1, 도 5, 도 6,및 도 7).
표 1: 좌심실 형태화 변화는 에코카디그래피와 혈역학에 의해 평가됩니다.
| 중요한 단계 | 조언 |
| 밴딩 수술의 침략성 |
다음을 피하는 것이 중요합니다. ● 결찰 도중 상승하는 대어의 장기간 폐 폐 및 표현형 및 질병 심각도에 영향을 미칠 수 있는 선동적인 통로의 활성화로 이끌어 낼 수 있는15 ● 적시에 우회하지 않을 경우 흉부를 다시 열 때 혈압이 감소하고 더 많은 양의 섬유증을 촉진 할 수있는 유방 동맥의 출혈(debanding); ● 손상 마우스 흉막과 폐; 밴딩 및 탈밴드(같은 장소; 현재 연구)에 대한 미니 왼쪽 측면 흉부 절제술 vs 탈대 수술에 대한 좌측 횡구 절제술 및 탈밴드 수술에 대한 스테르노토미트(11): ● 첫 번째는 덜 침습적이며 2 주 후에 수행 된 오픈 가슴 혈역학의 성공을 향상시키는 짧은 회복 시간이 있습니다. 가슴을 다시 열기 위해 같은 자세를 사용하면 유착(왼쪽 아트리움, 폐 동맥 등)으로 인한 합병증의 수가 증가할 수 있습니다. 밴딩 시술 중에 엑스트라에 대한 주의를 기울여 이 문제를 극복하십시오. |
| 봉합사 내산화 |
다음을 사용하여 방지할 수 있습니다. ● 두 개의 밴딩 봉합사 나란히16; ● 대신 폴리 프로필렌11실크; ● 티타늄 클립 또는 대어타 주위의 O 링은 수축을 유도하는21; ● 더블 루프 클립 테니크15; ● 부드러우기 커프스는 supracoronary 대동맥 밴딩(22)을수행 합니다. |
| 생리학적 매개변수 |
수술 중 모니터링하는 것이 중요합니다. ● 심박수; ● 혈액 산소, 90% 이상 유지 (특별히 대어타 기동 중); ● 마취, 동물에 불편을 입히지 않고 가능한 가장 낮은 용량으로 유지. |
표 2: 프로토콜의 중요한 단계입니다.
그림 1: 밴딩 및 탈밴드 절차에 사용되는 초미세 수술 기구. (A)바늘 홀더 2개 및 메스 블레이드; 마우스 삽관 및 가위를 위한 2카테터; 메스, 2 곡선 집게, 결찰 보조, 미세 수술 가위, 3 직선 집게; (B)및 26G 바늘과 무딘 26G 바늘은 마우스에 작은 흉부 개구부를 적절히 맞도록 구부러졌다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 2: 대동맥 밴딩 절차. (A)자기 고정기 철회 시스템의 도움으로 수행 된 오름차순 대동맥에 대한 흉부 접근법 (3 판독기가 볼 수 있습니다). (B)오름차순 대자는 명확하게 해부되고 볼 수 있습니다. 무딘 바늘과 폴리 프로필렌 봉합사 6-0대동맥 밴딩을 수행하기 위해 올바른 위치에 배치됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 대동맥 탈대 절차. (A)마우스는 자기 회수 시스템에 배치되어 근육과 조직을 후퇴시키는 편리한 도구를 나타냅니다. 마우스는 기계적 환기를 위해 삽관됩니다. 직장 프로브는 온도를 제어하고 수술 중 혈액 산소를 모니터링하기 위해 오른쪽 마우스 발에 산소계를 배치합니다. 섬유증 및 부착 조직은 대개와 봉합사 주위에 신중하게 제거되어 봉합사(B) 및(C)를절단할 수 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 마우스에 대한 실험 프로토콜 설계. 심근 리모델링(빨간색) 및 역리모델링(녹색)은 모든 평가 작업과 함께 하단에 표시됩니다. 참고로, 해체 수술은 역 리모델링의 뚜렷한 학위를 가진 동물의 두 그룹을 초래할 수 있습니다. 따라서, 우리는 완전한 (DEB-COMP) 및 불완전한 (DEB-INCOM) 심근 복구와 DEB 마우스를 얻었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 심장 구조 및 기능의 심초음파 평가. (A)대동맥 유량 속도; (B)LV 질량; (C)심실 치수(LV 직경, LVD) 및 벽 두께(LV 후방 벽, LVPW 및 LV 전방 벽, LVAW); (D)송신흐름(늦은 승모의 흐름 속도의 펄스 도플러 파의 피크, A, 및 초기 형유 속도, E)와(E)심근 속도 (늦은 이연수 선량 환상 조직 속도, A'; 초기 이연수 성 모성 환상 조직 속도, E 및 수축기 형 골 반조직 속도, Slocity의 펄스 도플러 파의 피크). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6: SHAM, BA 및 DEB 그룹에 대한 대표 압력 볼륨 루프. 데이터는 지속적으로 1000 Hz에서 획득하고 이후 PVAN 소프트웨어에 의해 오프라인으로 분석되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 7: 심근 비대 및 섬유증은 조직학적으로 평가하였다. (A)혈종염-에신(HE)-스테인드 섹션(5 μm)의 심근세포 단면 부위에 의해 평가된 좌심실 비대증(5 μm) 샴(n= 17), BA(n=14) 및 DEB 그룹(n=12). (B)왼쪽 심실 간질 섬유증 및 SHAM (n = 17), BA (n = 13) 및 DEB (n = 12)에서 붉은 시리우스 염색 섹션 (5 μm)의 대표적인 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
본 명세서에서 제안된 모델은 대동맥 밴딩 및 탈밴드 후 LV 리모델링 및 RR의 과정을 각각 모방한다. 따라서, 불리한 LV 리모델링에 관여하는 분자 메커니즘에 대한 우리의 지식을 발전시키고 이들 환자의 심근 회복을 유도할 수 있는 새로운 치료 전략을 시험하는 우수한 실험 모델을 나타낸다. 이 프로토콜은 외과 외상을 줄이기 위해 최소 침습적이고 매우 보수적 인 수술 기술로 대동맥 밴딩 및 탈장의 설치류 동물 모델을 만드는 방법에 대한 단계를 자세히 설명합니다.
프로토콜의 가장 중요한 단계는 대동맥 밴딩 중 외과 적 침략의 정도와 관련이 있습니다. 후속 대동맥 탈역 수술의 성공은 대동맥 주위의 조직 침략과 섬유증을 피하는 최소 침습 적 밴딩 절차에 엄청나게 의존하므로 덜 침습적 인 접근법이 필수적입니다(표 2). 봉합사 내화는 LV 비대증이 적고 심장기능(16)(표 2)과연관되어 대동맥 파열을 일으키지 않고 는 탈봉 절차를 수행할 수 없게 만든다. 본 연구에서는 밴딩 부위에 더 많은 흉터 조직을 생성하여 보다 안정적인 압력 과부하를 유발하기 때문에 실크를 사용하려고 노력했습니다. 그러나, 우리의 손에, 해체 수술은 실크가 대동맥에서 완전히 제거하는 것이 더 어렵게 만드는 멀티 필라멘트 와이어이기 때문에 사용되었을 때 더 까다로워졌습니다. 그럼에도 불구하고, 이들은 널리 프로토콜 및 운영자 의존하는 기술적 인 문제이며, 이러한 변형, 봉합사의 유형은 좋은 기술 관행 및 생식 결과와 호환되지 않습니다. 밴딩 중 및 특히 탈대 하는 동안 모니터링 하는 생리학적 매개 변수는 모델 구현의 성공을 위해 필수적이다(표2).
1991년, Rockman 외.는 처음으로 4를 마우스로 가로 대조직(TAC)을설명했다. 그 이후 상당수의 논문이 동물연령/크기(17), 마우스 유전적배경(18),바늘/수축의직경,밴딩의 대동맥 위치, 밴딩의 대동맥 위치, 밴딩(19)의 지속시간 및탈밴드(11)에 대하여 다양한 버전의 종이를 제공했다. 이러한 모든 방법론적 대안은 각 연구의 목표를 달성하는 한 유효합니다. 그러나, 우리는 심부전을 향한 질병의 진행이 빠르고 따라서 RR이 선택할 때 더 불완전하다는 것을 강조해야한다 : 1) 더 긴 밴딩 기간, 2) 더 무겁거나 오래된 마우스20 및 3) 대동맥 수축에 사용되는 작은 바늘 직경 (대동맥 수축의 높은 비율)16.
밴딩 및 탈장의 지속 시간은 질병의 단계에 크게 영향을 미치므로 RR 동안의 회복에 크게 영향을 미칩니다. 마찬가지로, 탈장을 위한 적당한 타이밍을 선택하는 것은 예상되는 질병의 엄격에 적응하기 위하여 필수적입니다. 우리의 연구에서 관찰 된 결과는 일부 연구가 정상화를 보여 주었다 심장 근구 비대(22)를제외하고, 전존재 동물(11,21 및 인간 연구 22)에 따라, 일부 연구는 그것의 정상화를 보여 주었다10,21 다른 사람의 부분 회귀23. 더욱이, 연구 결과는, 섬유증 회귀가 장기적으로 발생할 수 있다는 것을 보여주었습니다 (인간 적인 환자를 위한 70 달)24. 결과는섬유증(25)을해결하는 데 사용되는 기술에 의존하는 것으로 보인다. 최근에는 대동맥판 교체 후 대동맥 협착증 환자에서 세포(심낭, 섬유아세포, 내피, 적혈구) 및 세포외(ECM, 혈장) 구획을 T1 매핑22로심혈관 자기 공명을 이용하여 분과세포를 분화할 수 있었다. 그(것)들은 AVR 다음 LV 질량의 회귀가 세포외 부피가 감소하는 1) 매트릭스 회귀 혼자에 의해 구동될 수 있다는 것을 기술했습니다; 2) 세포 외 부피가 증가하는 세포 회귀 만; 3) 또는 세포 외 부피가 변경되지 않는 셀룰러 및 매트릭스 구획에서 비례 회귀에 의해22. 이 저자는 AVR을 따르는, 확산 섬유증과 심근 세포 비대 회귀동안, 초점 섬유증이 해결되지 않는다는 것을 결론을 내렸습니다. 따라서, 매트릭스 부피에 의해 평가되는 확산 간질 섬유증은 잠재적인 치료 표적이다. 우리의 연구 결과에서는, 섬유증의 감소는 RR의 2 주 안에 심근세포 비대 정상화 의 앞에 생기는 것을 보입니다. 또한, 해체 후 2주 후에 동물을 희생시키는 것은 DEB 군, 즉 확장기 기능 기능 지속성(DEB-INCOM) 및 완전한 LV 질량 반전 및 확장기 기능 개선(DEB-COM)을 가진 다른 동물들 사이에서 심실다양성을 얻을 수 있는 완벽한 타이밍이었다. 더욱이, 해체 후 2주가 지나자마자, 우리는 이전에26번의탈구 후 부분적으로 회복되는 밴딩 그룹의 상당한 우심실 변화를 보였으며, Bjornstad 등은 태아 유전자 발현의 정상화를 보고했으며, 이는 같은기간내에 심근 리모델링을 나타낸다.
밴딩/탈대 수술은 쥐26에서도수행할 수 있지만 일부 차이점이 강조되어야 합니다. 그것의 더 큰 크기 때문에, 쥐는 대동맥 시각화를 감소시키고 대동맥 주위에 합자 위치를 방해하는 마우스 보다는 더 많은 근육 층을 가지고 있습니다. 다른 한편으로는, 아리아 또는 폐와 같은 인접한 조직 및 기관을 손상의 리스크는, 최소화됩니다. 봉합사 내재화 문제를 극복하기 위해 우리는 쥐에 더 큰 폴리 프로필렌 합자를 사용하여 대오르타 (6.0 대신 7.0 폴리 프로필렌)를 단단히 붙잡았다.
대동맥 조작으로 인해, 탈장 수술은 LV에 추가 후부하를 부과하여 심장 출력을 감소시키고 따라서 순환 및 호흡기를 손상시킬 수 있습니다. 쥐에 비해, 쥐는 더 확장 된 마취 기간에 더 저항 하는 것 같다 따라서 긴 탈장 수술 동안 제어 생리 호흡 매개 변수를 유지 하기 쉽습니다. 쥐에서, LV 비대 개발은 마우스 보다는 더 빠릅니다, 그러나 심부전으로 진행하는 데 시간이 오래 걸립니다. 따라서, 탈대 수술은 배출분수(26)를손상시키지 않고 밴딩 시술 후 5~9주 사이에 수행될 수 있다.
밴딩/탈대 동물 모델의 주요 한계는 작업자의 까다로운 미세 수술 기술과 기술이며, 일반적으로 해체 수술을 달성하기 위해 긴 학습 곡선이 필요합니다. 또 다른 제한은 마우스와 쥐에 가까운 가슴 혈역학을 수행 할 수 없다는 것입니다, 이는 더 생리적 일 것이다. 그러나, 이 방법을 이용하여 카테터를 LV에 오른쪽 경동맥으로부터 삽입할 의무가 있으며, 이 특별한 경우에는 대동맥을 앞당기는 반동동물이 경동맥을 앞당기기 때문에 가능하지 않다. 더욱이, 마우스에서는, 우리는 정맥 카바 폐색 기동을 수행하여 부하 독립적 인 수축 (ESPVR)과 확장기 매개 변수 (EDPVR의 경사)를 측정 할 수 없었다, 심근 기능의 적절한 특성에 대한 중요한 매개 변수. 우리는 그들의 작은 크기 때문에 오름차순 대오르타 수축을 가진 마우스에서 수행하기 어려운이 기동을 발견 (20-25g).
밴딩/탈밴드 동물 모델의 향후 적용은 심근 질환에 대한 새로운 치료 접근법의 개발과 LV 리모델링 및 RR의 과정을 뒷받침하는 경로의 특성화를 포함한다.
결론적으로, 이 임상 관련 모델은 심근 리모델링 및 RR의 다른 단계에서 심근 시료의 수집을 허용하기 때문에 HF를 향한 진행뿐만 아니라 회복을 시간적으로 그리고 기계적으로 특성화할 수 있게 해줍니다. 더욱이, 실패한 심장의 회복을 겨냥한 치료 전략을 테스트하기 위한 유용한 실험 모델임을 입증한다.
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Disclosures
저자는 이해상충이 없습니다.
Acknowledgments
저자는 과학 기술 (FCT), 유럽 연합( EU), 쿼드로 드 Referência 에스트라테기코 나시오날 (QREN), 푼도 유럽 유 데센볼비멘토 지역 (FEDER) 및 Programa Operacional Factores 드 Competitividade (경쟁) UnIC (UID / IC / 00051/ 2013) 연구 단위에 대한 포르투갈어 재단에 감사드립니다. 이 프로젝트는 경쟁 2020 - 프로비타 오페라 경쟁 E Internacional e Internacionalização (POCI), 프로젝트 DOCNET (NORTE-01-0145-FEDER-000003) 포르투갈 2020 파트너십 계약에 의해 지원되는 것을 통해 FEDER에 의해 지원됩니다. 유럽 지역 개발 기금(ERDF)을 통해 리스본의 지역 운영 프로그램인 2020년 유럽 구조 및 투자 펀드가 지원하는 프로젝트 NETDIAMOND(POCI-01-0145-FEDER-016385)를 통해. 다니엘라 미란다 실바와 파트리아 로드리게스는 펠다샤오 파라인 시첸시아 e Tecnologia(FCT)의 펠로우십 보조금(SFRH/BD/87556/2012 및 SFRH/BD/96026/2013)의 지원을 받습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Absorption Spears | F.S.T | 18105-03 | To absorb fluids during the surgery |
| Blades | F.S.T | 10011-00 | To perform the skin incision |
| Buprenorphine | Buprelieve | Analgesia drug | |
| Catutery | F.S.T | 18010-00 | To prevent exsanguination |
| Catutery tips | F.S.T | 18010-01 | To prevent exsanguination |
| cotton swab | Johnson's | To absorb fluids during the surgery | |
| Depilatory cream | Veet | To delipate the animal | |
| Disposable operating room table cover | MEDKINE | DYND4030SB | To cover the surgical area |
| Echo probe | Siemens | Sequoia 15L8W | Ultrasound signal aquisition |
| Echocardiograph | Siemens | Acuson Sequoia C512 | Ultrasound signal aquisition |
| End-tidal CO2 monitor | Kent Scientific | CapnoStat | To control expiration gas saturation |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11255-20 | To dissect the tissues and aorta |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11272-30 | To dissect the tissues and aorta |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11151-10 | To dissect the tissues and aorta |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11152-10 | To dissect the tissues and aorta |
| Gas system | Penlon Sigma Delta | To anesthesia and mechanical ventilation | |
| Hemostats | F.S.T | 13010-12 | To hold the suture before tight the aorta |
| Hemostats | F.S.T | 13011-12 | To hold the suture before tight the aorta |
| Ligation aids | F.S.T | 18062-12 | To place a suture around the aorta |
| Magnetic retractor | F.S.T | 18200-20 | To help keep the animal in a proper position |
| Needle holder | F.S.T | 12503-15 | To suture the animal |
| Needle 26G | B-BRAUN | 4665457 | To serve as a molde of aortic constriction diameter |
| Oxygen | Air Liquide | To anesthesia and mechanical ventilation | |
| Polipropilene suture | Vycril | W8304/W8597 | To suture the animal and to do the constriction |
| Povidone-iodine solution | Betadine® | Skin antiseptic | |
| PowerLab | Millar instruments | ML880 PowerLab 16/30 | PV loop Signal Aquisition |
| Pulse oximeter | Kent Scientific | MouseStat | To control heart rate and blood saturation |
| PVAN software | Millar Instruments | To analyse the haemodynamic data | |
| PV loop cathether | Millar instruments | SPR-1035. 1.4 F | PV loop Signal Aquisition |
| Retractor | F.S.T | 17000-01 | To provide a better overview of the aorta |
| Scalpet handle | F.S.T | 10003-12 | To perform the skin incision |
| Scissors | F.S.T | 15070-08 | To cut the suture in debanding surgery |
| Scissors | F.S.T | 14084-09 | To cut other material during the surgery e.g. suture, papper |
| Sevoflurane | Baxter | 533-CA2L9117 | |
| Temperature control module | Kent Scientific | RightTemp | To control animal corporal temperature |
| Ventilator | Kent Scientific | PhysioSuite | To ventilate the animal |
| Water-bath | Thermo Scientific™ | TSGP02 | To maintain water temperature adequate to heat the P-V loop catethers |
References
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