Her beskriver vi en trinvis protokol af kirurgisk aorta debanding i den veletablerede mus model af aorta-indsnævring. Denne procedure ikke kun tillader at studere de mekanismer, der ligger til grund for venstre ventrikel omvendt remodeling og regression af hypertrofi, men også at teste nye terapeutiske muligheder, der kan fremskynde myokardie opsving.
For bedre at forstå venstre ventrikulær (LV) omvendt remodeling (RR), beskriver vi en gnaver model, hvori, efter aorta banding-induceret LV remodeling, mus gennemgår RR ved fjernelse af aorta indsnævring. I dette papir beskriver vi en trinvis procedure til at udføre en minimalt invasiv kirurgisk aorta debanding hos mus. Ekkokardiografi blev efterfølgende brugt til at vurdere graden af hjertehypertrofi og dysfunktion under LV remodeling og RR og til at bestemme den bedste timing for aorta debanding. I slutningen af protokollen blev der udført terminal hæmodynamisk evaluering af hjertefunktionen, og der blev indsamlet prøver til histologiske undersøgelser. Vi viste, at debanding er forbundet med kirurgiske overlevelsesrater på 70-80%. To uger efter debanderingen udløser den betydelige reduktion af ventrikulær efterlast desuden regressionen af ventrikikulær hypertrofi (~20%) og fibrose (~26%), genvinding af diastolisk dysfunktion som vurderet ved normalisering af venstre ventrikelfyldning og end-diastolisk tryk (E/e’ og LVEDP). Aorta debanding er en nyttig eksperimentel model til at studere LV RR hos gnavere. Omfanget af myokardie opsving er variabel mellem emner, derfor efterligner mangfoldigheden af RR, der opstår i den kliniske sammenhæng, såsom aortaklappen udskiftning. Vi konkluderer, at den aorta banding / debanding model repræsenterer et værdifuldt redskab til at optrævle nye indsigter i mekanismerne i RR, nemlig regression af hjerte hypertrofi og inddrivelse af diastolisk dysfunktion.
Indsnævring af den tværgående eller opstigende aorta i musen er en udbredt eksperimentel model for trykoverbelastningsinduceret hjertehypertrofi, diastolisk og systolisk dysfunktion og hjertesvigt1,2,3,4. Aorta-indsnævring i første omgang fører til kompenseret venstre hjertekammer (LV) koncentrisk hypertrofi at normalisere væg stress1. Under visse omstændigheder, såsom langvarig hjerteoverbelastning, er denne hypertrofi imidlertid utilstrækkelig til at mindske vægstress, hvilket udløser diastolisk og systolisk dysfunktion (patologisk hypertrofi)5. Sideløbende fører ændringer i ekstracellulær matrix (ECM) til kollagenaflejring og krydslinking i en proces kendt som fibrose, som kan opdeles i udskiftningsfibrose og reaktiv fibrose. Fibrose er i de fleste tilfælde irreversibel og kompromitterer myokardie opsving efter overbelastning relief6,7. Ikke desto mindre viste nylige hjerte magnetiske resonansbilleddannelsesundersøgelser, at reaktiv fibrose er i stand til at regresse på lang sigt8. Alt i alt er fibrose, hypertrofi og hjertedysfunktion en del af en proces kendt som myokardieombygning, der hurtigt udvikler sig i retning af hjertesvigt (HF).
Forståelse af funktionerne i myokardie remodeling er blevet et vigtigt mål for at begrænse eller vende sin progression, sidstnævnte kendt som omvendt remodeling (RR). Udtrykket RR omfatter enhver myokardie ændring kronisk vendt af en given intervention, sådan farmakologisk behandling (f.eks antihypertensive medicin), ventil kirurgi (f.eks aorta stenose) eller ventrikulær hjælpeanordninger (f.eks kronisk HF). Men, RR er ofte ufuldstændig på grund af den fremherskende hypertrofi eller systolisk / diastolisk dysfunktion. Således er afklaringen af RR underliggende mekanismer og nye terapeutiske strategier stadig mangler, hvilket mest skyldes umuligheden af at få adgang til og studere humant myokardievæv under RR hos de fleste af disse patienter.
For at overvinde denne begrænsning har gnavermodeller spillet en væsentlig rolle i at fremme vores forståelse af de signalveje, der er involveret i HF-progression. Specifikt, aorta debanding af mus med en aorta indsnævring repræsenterer en nyttig model til at studere de molekylære mekanismer, der ligger til grund for negative LV remodeling9 og RR10,11, da det giver mulighed for indsamling af myokardieprøver på forskellige tidspunkter i disse to faser. Desuden giver det en fremragende eksperimentel indstilling til at teste potentielle nye mål, der kan fremme / fremskynde RR. For eksempel, i aorta stenose sammenhæng, denne model kan give oplysninger om de molekylære mekanismer, der er involveret i den enorme mangfoldighed af myokardie svar underliggende (in)fuldstændighed af RR6,12, samt den optimale timing for ventil udskiftning, som repræsenterer en stor mangel ved den nuværende viden. Den optimale timing for dette indlæg er faktisk genstand for debat, hovedsagelig fordi det er defineret på grundlag af omfanget af aortagradienter. Flere undersøgelser går ind for, at dette tidspunkt kan være for sent for myokardie opsving som fibrose og diastolisk dysfunktion er ofte allerede til stede12.
Så vidt vi ved, er dette den eneste dyremodel, der opsummerer processen med både myokardie remodeling og RR, der finder sted under forhold som aorta stenose eller hypertension før og efter ventiludskiftning eller starten af henholdsvis anti-hypertensive medicin.
Søger at løse de udfordringer, der er opsummeret ovenfor, beskriver vi en kirurgisk dyremodel, der kan implementeres både hos mus og rotter og adressere forskellene mellem disse to arter. Vi beskriver de vigtigste trin og detaljer, der er involveret i udførelsen af disse operationer. Endelig rapporterer vi de vigtigste ændringer, der finder sted i LV umiddelbart før og i hele RR.
Den model, der foreslås heri, efterligner processen med LV-ombygning og RR efter henholdsvis aorta banding og debanding. Derfor repræsenterer det en fremragende eksperimentel model til at fremme vores viden om de molekylære mekanismer, der er involveret i den negative LV remodeling og til at teste nye terapeutiske strategier i stand til at fremkalde myokardie opsving af disse patienter. Denne protokol beskriver trin om, hvordan man opretter en gnaver dyr model af aorta banding og debanding med en minimalt invasiv og m…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne takker det portugisiske institut for videnskab og teknologi (FCT), Den Europæiske Union, Quadro de Referência Estratégico Nacional (QREN), Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) og Programa Operacional Factores de Competitividade (COMPETE) til finansiering af UnIC (UID/IC/00051/2013) forskningsenhed. Dette projekt støttes af FEDER gennem COMPETE 2020 – Programa Operacional Competitividade E Internacionalização (POCI), projektet DOCNET (NORTE-01-0145-FEDER-000003), støttet af Norte Portugals regionale operationelle program (NORTE 2020), i henhold til Portugals partnerskabsaftale fra 2020 gennem Den Europæiske Fond for Regionaludvikling (EFRU), projektet NETDIAMOND (POCI-01-0145-FEDER-016385), støttet af De Europæiske Struktur- og Investeringsfonde, Lissabons regionale operationelle program for 2020. Daniela Miranda-Silva og Patrícia Rodrigues finansieres af Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) ved stipendium (henholdsvis SFRH/BD/87556/2012 og SFRH/BD/96026/2013).
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 |