Een Rat Model van Pressure Overload Geïnduceerde Matige Remodeling en Systolische disfunctie in tegenstelling tot Openlijke Systolische hartfalen

Summary

We beschrijven de creatie van een rat model van druk overbelasting geïnduceerde matige remodelleren en vroege systolische disfunctie waar signaal transductie trajecten die betrokken zijn bij de inleiding van het remodelleren proces worden geactiveerd. Dit diermodel zal helpen bij het identificeren van moleculaire doelen voor het toepassen van vroege therapeutische anti-remodelleren strategieën voor hartfalen.

Abstract

In reactie op een verwonding, zoals hartinfarct, langdurige hypertensie of een cardiotoxische agent, past het hart zich in eerste instantie aan door de activering van signaaltransductietrajecten, om op korte termijn het hartmyocyteverlies tegen te gaan en of de toename van wandstress. Echter, langdurige activering van deze trajecten wordt schadelijk leidt tot de initiatie en voortplanting van cardiale remodelleren leidt tot veranderingen in de linker ventriculaire geometrie en toename van de linker ventriculaire volumes; een fenotype dat wordt gezien bij patiënten met systolisch hartfalen (HF). Hier beschrijven we de creatie van een rat model van druk overbelasting geïnduceerde matige remodelleren en vroege systolische disfunctie (MOD) door het opgaan van aorta banding (AAB) via een vasculaire clip met een interne oppervlakte van 2 mm². De operatie wordt uitgevoerd in 200 g Sprague-Dawley ratten. Het MOD HF fenotype ontwikkelt zich bij 8-12 weken na AAB en wordt niet-invasief gekenmerkt door middel van echocardiografie. Eerder werk suggereert de activering van signaaltransductietrajecten en veranderde genexpressie en post-translationele modificatie van eiwitten in het MOD HF fenotype dat de systemen nabootst die bij menselijke systolische HF worden gezien; daarom is het maken van het MOD HF fenotype een geschikt model voor translationeel onderzoek om potentiële therapeutische anti-remodeling targets in HF te identificeren en te testen. De voordelen van het MOD HF fenotype ten opzichte van het openlijke systolische HF fenotype is dat het de identificatie mogelijk maakt van moleculaire doelen die betrokken zijn bij het vroege remodelleringsproces en de vroege toepassing van therapeutische interventies. De beperking van de MOD HF fenotype is dat het niet kan nabootsen het spectrum van ziekten die leiden tot systolische HF bij de mens. Bovendien is het een uitdagend fenotype om te creëren, omdat de AAB-operatie wordt geassocieerd met hoge sterfte- en uitvalpercentages met slechts 20% van de geopereerde ratten die het gewenste HF-fenotype ontwikkelen.

Introduction

Hartfalen (HF) is een veelvoorkomende ziekte en wordt geassocieerd met hoge morbiditeit en mortaliteit¹. Knaagdier druk-overload (PO) modellen van HF, geproduceerd door opgaande of transversale aortabanding, worden vaak gebruikt om moleculaire mechanismen die leiden tot HF te verkennen en om potentiële nieuwe therapeutische doelen in HF te testen. Ze bootsen ook veranderingen voor bij menselijke HF secundair e-gevolg aan langdurige systemische hypertensie of ernstige aortastenose. Na PO neemt de linker ventriculaire (LV) wand geleidelijk in dikte toe, een proces dat bekend staat als concentrische LV hypertrofie (LVH), om de toename van LV-wandstress te compenseren en aan te passen. Dit wordt echter geassocieerd met de activering van een aantal onaangepaste signaleringstrajecten, die leiden tot derangements in calciumfietsen en homeostase, metabole en extracellulaire matrixremodellering en veranderingen in genexpressie, evenals verbeterde apoptose en autofagie^2,3,4,5,6. Deze moleculaire veranderingen vormen de trigger voor de initiatie en vermeerdering van myocardrelaatse remodelleren en overgang naar een gedecompenseerd HF fenotype.

Ondanks het gebruik van inteelt knaagdierstammen en standaardisatie van clipgrootte en chirurgische techniek, is er een enorme fenotypische variabiliteit in LV kamerstructuur en functie in aortabandmodellen^7,8,9. De fenotypische variabiliteit die na PO bij ratten, Sprague-Dawley stam, wordt aangetroffen elders^10,11. Van deze, twee HF fenotypes worden aangetroffen met bewijs van myocardiale remodelleren en activering van signaal transductie trajecten leidt tot een toestand van verhoogde oxidatieve stress. Dit wordt geassocieerd met metabole remodelleren, veranderde genexpressie en veranderingen in posttranslationele modificatie van eiwitten, die in totaal een rol spelen in het remodelleren proces^10,12. De eerste is een fenotype van matige remodelleren en vroege systolische disfunctie (MOD) en de tweede is een fenotype van overt systolische HF (HFrEF).

Het PO-model van HF is voordelig ten opzichte van het myocardiaal infarct (MI) model van HF omdat de PO-geïnduceerde omtrek en meridionale wandspanningen homogeen verdeeld zijn over alle segmenten van het myocardium. Echter, beide modellen lijden aan variabiliteit in de ernst van PO^10,11 en in infarct grootte^13,14 samen met intense ontsteking en littekens op het infarct plaats¹⁵ evenals hechting aan de borstwand en omliggende weefsels, die worden waargenomen in het MI-model van HF. Bovendien is het door ratten PO geïnduceerde HF-model een uitdaging om te creëren, omdat het wordt geassocieerd met hoge sterfte- en uitvalpercentages¹⁰, waarbij slechts 20% van de geopereerde ratten het MOD HF-fenotype¹⁰ontwikkelt .

De MOD is een aantrekkelijke HF fenotype en vormt een evolutie van de traditioneel gecreëerde HFrEF fenotype als het mogelijk maakt voor een vroege targeting van signaal transductie trajecten die een rol spelen in myocardiale remodelleren, vooral wanneer het gaat om verstoringen in mitochondriale dynamiek en functie, myocardmetabolisme, calcium fietsen en extracellulaire matrix remodelleren. Deze pathofysiologische processen zijn zeer duidelijk in het MOD HF fenotype¹¹. In dit manuscript beschrijven we hoe we de MOD- en HFrEF-fenotypes kunnen maken en pakken we valkuilen aan tijdens het uitvoeren van de opgaande aortabanding (AAB) procedure. We werken ook uit over hoe we het beste kunnen karakteriseren door echocardiografie de twee HF fenotypes, MOD en HFrEF, en hoe ze te onderscheiden van andere fenotypes die er niet in slagen om ernstige PO te ontwikkelen of die ernstige PO en concentrische remodelleren ontwikkelen, maar zonder significante excentrieke remodelleren.

Protocol

Alle hier beschreven methoden en procedures zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Tulane University School of Medicine.

1. Instrumenten en instrumenten voor het maken van AAB-modellen

1. Verkrijg ontsmettingsmiddelen, zoals 70% isopropylalcohol en povidone-jodium.
2. Verkrijg ketamine en xylazine voor anesthesie en buprenorfine voor analgesie.
3. Het verkrijgen van een verwarming pad en zware absorptie wegwerp onderpad met de afmetingen van 18 inch x 30 inch.
4. Krijg een 100% katoenen touwrol, een tape en een haarknipper.
5. Verkrijg een kunststof karton van 20 cm x 25 cm, een diktebereik tussen 3-5 mm.
6. Verkrijg een Z-LITE glasvezelverlichting.
7. Het verkrijgen van een mechanische ventilator voor kleine dieren (bijvoorbeeld SAR-830/AP).
8. Verkrijg 2-0 en 3-0 Vicryl taper hechtingen en nylon 3-0 monofilament hechting, steriele gaaspads en steriele extra grote katoenen tips en steriele handschoenen.
9. Verkrijg 16 G angiocath voor intubatie.
10. Koop de volgende chirurgische hulpmiddelen.
    1. Verkrijg een Weck roestvrijstalen Hemoclip ligatie en roestvrijstalen ligting clips.
    2. Verkrijgen geharde fijne iris schaar.
    3. Adson-forceps verkrijgen.
    4. Verkrijg twee gebogen Graefe tangen.
    5. Verkrijg een Halsted-Mosquito Hemostats-rechte tangen.
    6. Verkrijg een Mayo-Hegar naaldhouder.
    7. Het verkrijgen van een Alm borst oprolmechanisme met stompe tanden.
11. Gebruik en het verkrijgen van een autoclave en een kraal sterilisator.

2. Opgaande aortabanding chirurgische ingreep

1. Verdoof het dier met een intraperitoneale injectie van een mengsel van 75-100 mg/kg Ketamine en 10 mg/kg Xylazine.
   LET OP: Laat een paar minuten voor het dier volledig verdoofd en slap. Als de verdovingsdosis niet voldoende is en het dier zich nog steeds in de kooi beweegt, injecteert u het dier opnieuw met dezelfde verdovingsdosis na voldoende tijd, ongeveer 5-10 minuten tussen de daaropvolgende injecties. De meeste dieren hebben 1-2 injecties nodig om diepe sedatie en anesthesie te bereiken.
2. Scheer het haar op de chirurgische plaats gelegen op de rechter laterale thoracale gebied onder de rechter oksel.
3. Stabiliseer het dier door voorzichtig alle vier de ledematen op het plastic bord te tappen. Voer vervolgens endotracheale intubatie uit met een 16 G angiocath. Nadat het dier met succes is geïntubeerd, start u mechanische ventilatie met getijdenvolumes van 2 mL bij 50 cycli/min en FiO₂ van 21%. Kijk voor de symmetrische stijging van de borstwand met elke adem.
4. Draai het dier langzaam te liggen op de linker zijdekant, en buig de staart in een U-vorm manier en stabiliseren door zachtjes taping het naar de plastic boord. Dan ga je gang en ontsmet het geschoren gebied met actuele toepassing van povidone-jodium.
5. Infiltreren in de huid op de incisie plaats met 50/50 mix door volume van 1-2% Lidocaine/0,25-0,5 % Bupivacaine als preventieve analgesie voor het maken van de incisie.
6. Voer een rechter horizontale huid incisie, 1-2 centimeter lang, in de rechter oksel gebied 1 cm onder de rechter oksel. Ontleed vervolgens de borstspierlaag tot ze de borstribbenkooi bereiken. Maak een thoracotomie van 1 cm tussen de^2e en^3e ribbenkast.
   1. Tijdens het ontleden van de spierlaag van de borst, wees voorzichtig en vermijd letsel van de rechter okselslagader, die loopt onder de rechter oksel.
      OPMERKING: Thoracotomie uitgevoerd tussen de 1^e en de^2e rib draagt het risico van banding de juiste brachiocephalic slagader in plaats van de opgaande aorta. Thoracotomie tussen de^3e en de vierde rib maakt het moeilijk te visualiseren en band de opgaande aorta, als de exploitant zal kijken naar de rechter atrium.
      LET OP: Vermijd de uitbreiding van de thoracotomie te mediaal naar het borstbeen om te voorkomen dat ontleden en verwonden van de juiste interne borstslagader.
7. Ontleed de twee lobben van de thymus voorzichtig en duw ze uit elkaar aan de zijkant. Identificeer dan de opgaande aorta en isoleer het van de superieure vena cava door stompe dissectie via een gebogen Graefe tangen.
   OPMERKING: Significante manipulatie van de thymus zal het gezwollen maken en maakt het moeilijk om de opgaande aorta te visualiseren.
   1. Ontleed de superieure vena cava uit de aorta met extra voorzichtigheid om letsel of breuk van de superieure vena cava te voorkomen, wat fataal is. Dit kan het lastigste deel van de procedure en zal naar verwachting gebeuren van tijd tot tijd, zelfs in de meest ervaren handen, maar vaak met beginners en studenten.
8. Til voorzichtig de opgaande aorta met een gebogen Graefe tangen en plaats de vasculaire clip rond de opgaande aorta.
   1. Pas het vaathemoclipligatiegereedschap aan via een kunststof voorgesneden 7"-stuk om een vasculaire clip van het gewenste interne gebied van 1,5 mm² of 2 mm²te verkrijgen, afhankelijk van welk HF-model gewenst is.
9. Hecht de thorax via een Vicryl 2-0 monofilament hechting. Dan hechting van de gespierde laag van de borst via een 3-0 Vicryl taper hechting. Dan hechting van de huid incisie via een nylon 3-0 monofilament hechting.
10. Een combinatie van de volgende geneesmiddelen na voltooiing van de operatie gedurende 48-72 uur toe dienen als analgesie in de postoperatieve periode: 1) Buprenorfine 0,01-0,05 mg/kg onderhuids om de 8-12 u, 2) Meloxicam 2 mg/kg onderhuids elke 12h, en 3) Morfine 2.5 mg/kg onderhuids elke 2-4h als nodig voor ernstige pijn.
    LET OP: Laat het dier onder regelmatig toezicht herstellen op een verwarmingskussen. Zodra het dier tekenen van herstel van anesthesie vertoont (in staat om spontaan te ademen - zonder bewijs van hijgen of het gebruik van accessoirespieren gedurende meer dan twee minuten - en goede reflexen, rode en warme ledematen heeft), extuberen het dier en terug te keren naar de kooi.

3. Echocardiografie

1. Verdofeer het dier met intraperitoneale injectie van 80-100 mg/kg ketamine. Zorg voor een adequate sedatie voor een goede aanschaf van echobeelden van goede kwaliteit.
   OPMERKING: Het gebruik van isofluraan als verdovingsmiddel wordt ontmoedigd om het cardiodepressor-effect, vooral bij het instellen van ernstige overbelasting van de druk en kan een verkeerde indruk geven van LV-dilatatie en systolische disfunctie die oplost zodra het dier uit de verdoving is.
   1. Wees voorzichtig en toewijs de helft of zelfs een derde van de dosis ketamine bij dieren die dyspneu en tachypneic er uitzien met het vermoeden dat ze het HFrEF fenotype hebben ontwikkeld.
2. Scheer het haar van de borst, anteriorly, in het volledig verdoofde dier.
3. Leg het dier op zijn rug en stabiliseer het op de plastic plank.
4. Verwerven 2D parasternale lange as en 2D parasternale korte as weergave clips op het niveau van de papillaire spier. Ook verkrijgen M-mode beelden van de korte parasternale as weergave op het niveau van de papillaire spier te meten LV septal en achterste wanddikte in diastole evenals LV einde-diastolische en eind-systolische diameter.
   1. Verwerf afbeeldingen of clips met een hartslag van 370 - 420 slagen per minuut om een goede beoordeling van de LV-grootte en -functie te garanderen. Verwerving van beelden bij lagere hartslag zal leiden tot een verkeerde indruk van depressieve LV-functie en LV-dilatatie.
      OPMERKING: Aanschaf van verkorte 2D lange parasternale asweergavebeelden/clips leiden tot foutieve metingen. Zorg er voor kwaliteitscontrole voor dat de LV-top en de aorto-mitralishoek binnen dezelfde vlaksnede worden gevisualiseerd.
   2. Verwerven 2D korte parasternale as bekijken beelden / clips op het niveau van de middelste papillaire spier. Dit zal dienen als referentie voor het verkrijgen van betrouwbare seriële en daaropvolgende LV-metingen, terwijl de dieren gedurende de loop van de studieperiode worden gevolgd.
5. Verkrijg M-modus beelden in lange parasternale as weergave op het niveau van de aortaklep om de relatieve aorta naar links atrium (LA) diameter aan het einde systole te beoordelen.
   OPMERKING: Dieren met de MOD- en HFrEF-fenotypen moeten aantonen dat de LA-dilatatie met DE/Ao-verhouding ≥1,25 en <1,5 in MOD HF-fenotype en ≥1,5 in het HFrEF-fenotype¹⁰is .

Representative Results

Karakterisering van de HF fenotypes, die 8-12 weken na AAB ontwikkelen, kon gemakkelijk worden uitgevoerd via echocardiografie. Representatieve M-mode beelden van Sham, Week 3 post-AAB, MOD en HFrEF fenotypes worden gepresenteerd in figuur 1A. Figuur 1B en figuur 1C tonen de vasculaire clipgrootte voor de creatie van respectievelijk het MOD HF fenotype en hfref fenotype. De LV-eind-diastolische (LVEDV) en eind-systolische (LVESV) volumes kunnen worden berekend met behulp van de formules van de methode van de oppervlaktelengte: V=5/6×A×L, waarbij V het volume in ml is; A is het dwarsdoorsnedegebied van de LV-holte in cm², verkregen uit de korte parasternale asweergave op het niveau van de midpapillaire spier in diastole (Ad) en in systole (As); en L is de lengte van de LV holte in cm, gemeten vanaf de lange parasternale as weergave als de afstand van de endocardialLV top tot de mitral-aorta kruising in diastole (Ld) en in systole (Ls). Representatieve 2D lange parasternale as en korte parasternale as echocardiografie beelden, met illustratie over hoe ld te meten, Ls, Ad en As, in Sham en MOD HF fenotype worden gepresenteerd in figuur 2. De LVEDV in het MOD HF fenotype varieert meestal tussen 600 - 700 μL, waarbij zeer weinig dieren LVEDV hebben van meer dan 700 μL en tot 1000 μL; terwijl de LVESV in het MOD fenotype varieert tussen 120 - 160 μL (Tabel 1). Van de 2D korte parasternale as weergave echocardiografie beelden gepresenteerd in figuur 2, kon men waarderen de mate van LVH in de MOD fenotype in vergelijking met de schijnvertoning. Representatieve drukvolumelussen van de Sham, week 3 post-AAB, MOD en HFrEF fenotypes worden gepresenteerd in figuur 3. De LV maximale druk is ten minste 200 mmHg, zelfs in week 3 post-AAB, en neemt verder toe in week 8 post-AAB als gevolg van de mismatch tussen de groei van het dier en de aorta en de vaste gecreëerde stenose in de opgaande aorta. Merk op dat de dieren in week 3 na aab volledig worden gecompenseerd met verschuiving van de LVEDV en LVESV naar links in vergelijking met de schijnvertoning. Met progressieve excentrieke hypertrofie en remodelleren, is er een verschuiving in LVEDV en LVESV naar rechts in de MOD en HFrEF fenotypes in vergelijking met week 3 post-AAB. Men zou ook de aanzienlijke toename van LVESV in het MOD fenotype en de diepgaande toename van LVESV in het HFrEF fenotype kunnen waarderen, die de significante en diepgaande dalingen in het slagvolume en LVEF in respectievelijk de MOD- en HFrEF-fenotypes weerspiegelt, vergeleken met week 3 na AAB. Bovendien kon men de aanzienlijke toename van LVEF in week 3 na AAB en de aanzienlijke daling van LVEF in het HFrEF fenotype in vergelijking met de schijnvertoning waarderen.

Het door ratten PO geïnduceerde HF-model wordt geassocieerd met hoge sterftecijfers en uitvalpercentages. Slechts ongeveer 20% van de ratten die AAB ondergaan, met een vasculaire clip van 2 mm² in interne diameter, zal overgaan tot de ontwikkeling van het MOD HF fenotype. Representatieve M-modus afbeeldingen van de mislukte fenotypes worden gepresenteerd in figuur 4. Figuur 4A toont representatieve M-achtige beelden van dieren die LVH niet ontwikkelden in week 8 na AAB, en de PO volledig hadden verloren met volledige regressie van LVH (sham-like) of had een variabele mate van LVH en PO in week 8 na AAB waardoor een mild-matig LVH fenotype was ontstaan. De tweede mislukte fenotype groep wordt gepresenteerd in figuur 4B met representatieve M-modus beelden van dieren met ernstige PO (LV maximale druk >200 mmHg) en ernstige LVH die bleef gecompenseerd met geen bewijs van excentrieke remodelleren, concentrische remodelleren (CR) groep, of met een milde (MILDE groep) excentrieke remodelleren. Echocardiografie en hemodynamische gegevens van de schijnvertoning, mislukte en succesvolle / gewenste fenotypes worden gepresenteerd in figuur 5 en tabel 1. Let op de progressieve toename van het hart gewicht en LV gewicht als de dieren de overgang van een gecompenseerd fenotype naar een meer excentrische en gerenoveerde fenotype. Ook is er een exponentiële toename van LVESV en afname van LVEF als de dieren overgang van een gecompenseerdconcentrische remodelleren naar een decompenseerde excentriek gehermodeleerd fenotype. Van bijzonder belang is dat zowel de MOD- als de HFrEF HF-fenotypes een vergelijkbare mate van myocardische stijfheid hebben, gemeten aan de hand van de stijfheidscoëfficiënt β van de end-diastolische drukvolumerelatie (EDPVR (mmHg/μL)) in vergelijking met alle andere fenotypen, terwijl er een geleidelijke afname van de LV-efficiëntie is naarmate de dieren overgaan op een meer excentrisch gehermodelleerd fenotype. De LV-efficiëntie wordt berekend op basis van de end-systolische drukvolumerelatie (ESPVR) gedeeld door de arteriële ellastantie (EA). Ondanks dat er geen significant statistisch verschil is in ESPVR en ESPVR/EA tussen de MOD- en HFrEF-fenotypes en de schijngroep, is dit ten onrechte het geval omdat de MOD- en HFrEF-fenotypes een aanzienlijk hogere LV-eind-systolische druk hebben in vergelijking met de schijnvertoning, waardoor de ESPVR-helling vals steiler is met verschuiving in V0 naar rechts in vergelijking met de schijnvertoning. Bovendien, wanneer de MOD en HFrEF fenotypes worden vergeleken met de gecompenseerde en concentrisch gerenoveerde fenotypes, die dezelfde mate van PO hebben, dan kan men de significante en progressieve toename van LVESV en daling van ESPVR en ESPVR/EA waarderen met progressieve excentrische remodellering, zoals waargenomen in de MOD en HFrEF fenotypes in vergelijking met de CR en MILDE fenotypes (figuur 5 en tabel 1).

Figuur 1: Representatieve hartfalen fenotypes in week 8 na oplopende aortabanding. (A) Representatieve M-modus beelden van schijndieren, dieren drie weken na opgaande aortabanding (AAB) en acht weken na AAB. Figuur 1A is gewijzigd van Chaanine et al., American Journal of Physiology-Heart and Circulatory physiology, 2016. (B) Vasculaire clip grootte voor het creëren van ernstige linker ventriculaire hypertrofie (LVH) met matige excentrieke remodelleren (MOD). (C) Vasculaire clip grootte voor de oprichting van ernstige LVH met openlijk systolisch hartfalen (HFrEF). De figuren 1B en 1C zijn verkregen en gewijzigd bij Chaanine et al., Methods in Molecular Biology, 2018. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 2: Berekening van linkerventriculaire volumes door echocardiografie met behulp van de area-length methode. Representatieve 2D lange parasternale en 2D korte parasternale as weergave echocardiografie beelden om linker ventriculaire (LV) holte lengte te meten in diastole (Ld) en in systole (Ls) en LV holte cross sectionele gebied in diastole (Ad) en in systole (As) om LV volumes te berekenen aan het einde van diastole en systole. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 3: Drukvolume lustraceringen werden verkregen via een 1.9 F rat drukvolume katheter met behulp van de open borst en linker ventriculaire apicale punctie aanpak. Representatieve drukvolumelustraceringen in Sham, week 3 na AAB, MOD en HFrEF fenotypes in week 8 na AAB. Figuur is gewijzigd van Chaanine et al., Circulation: Hartfalen, 2013. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 4: Aangetroffen fenotypes in week 8 na AAB met het niet ontwikkelen van de gewenste hartfalen fenotype (s). (A) Representatieve M-modus beelden van dieren die de druk overbelasting verloren (PO) en niet ontwikkelen LVH (Sham-achtige) en die met variabele PO en LVH (mild-matige LVH) fenotypes. (B) Representatieve M-modus beelden van dieren die ernstige PO ontwikkeld, LVH en concentrische remodelleren (CR), maar zonder (CR) of met milde (MILD) excentrieke remodelleren fenotypes. Figuur 4B is gewijzigd van Chaanine et al., Journal of American Heart Association, 2017. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 5: Echocardiografie en drukvolumelusparameters in de verschillende fenotypes. Gegevens worden gepresenteerd als individuele waarden (stippen) met mediaan (horizontale lijn) in de verschillende fenotypen in week 8 na AAB. Statistische analyseresultaten van de gepresenteerde gegevens in de verschillende fenotypen worden weergegeven in tabel 1. LVESV: linker ventriculaire eind-systolische volume, LVEF: linker ventriculaire ejectie fractie, EDPVR: einde-diastolische druk volume relatie, ESPVR: einde-systolische druk volume relatie, EA: arteriële elastantie. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

	Sham (n=5)	Sham-like (n=5)	Mild-mod LVH (n=8)	CR (n=11)	MILD (n=14)	MOD (n=14)	HFrEF (n=5)
Lichaamsgewicht (g)	594 ± 37	466 ± 66	464 ± 22	497 ± 43	530 ± 59	478 ± 39	546 ± 18
HW (mg)	1269 ± 124,5	1328 ± 119	1614 ± 177	1645 ± 191a	1821 ± 169 a,b	2106 ± 292b,b,c,d,e	2897 ± 182 b,c,d,e,f
LVW (mg)	897 ± 94	968 ± 91	1161 ± 144	1222 ± 152a	1372 ± 135 b	1580 ± 219b,b,c,d,e	1726 ± 82 b,c,d,e
RVW (mg)	218± 22	218 ± 23	266 ± 24	239 ± 26	249 ± 26	283 ± 42 b	565 ± 76b,b,c,d,e,f
IVSd (cm)	0,19 ± 0,01	0,21 ± 0,01	0,23 ± 0,01 a	0,29 ± 0,01 a,b,c	0,28 ± 0,02 a,b,c	0,28 ± 0,01 a,b,c	0,28 ± 0,02 a,b,c
LVPWd (cm)	0,20 ± 0,01	0,21 ± 0,02	0,24 ± 0,01 a,b	0,29 ± 0,02 a,b,c	0,28 ± 0,02 a,b,c	0,28 ± 0,01 a,b,c	0,30 ± 0,02 a,b,c
LVEDV (μl)	560,5 ± 25,8	570 ± 32	668 ± 143	442 ± 42,c	583 ± 45d	697 ± 129d,e	881,5 ± 55,7 a,b,c,d,e,f
LVESV (μl)	105,9 ± 8,9	93 ± 15	111 ± 20	59 ± 7b,c	85,3 ± 10,6 d	139,7 ± 22,5 b,c,d,e	319,2 ± 51,5 a,b,c,d,e,f
LVEF (%)	81,1 ± 1,2	83,7 ± 2,9	83,1 ± 2,5	86,5 ± 2,2 a,c	85,4 ± 1,7 a	79,8 ± 1,9 b,c,d,e	64,1 ± 3,6 b,b,c,d,e,f
LVPmax (mmHg)	121 ± 19	126 ± 23	186 ± 23 b	218 ± 18 b	221 ± 22 b,c	*234 ± 25 b,c	262 ± 16 b,c,d,e
EDPVR (mmHg/μl)	0,018 ± 0,005	0,017 ± 0,004	0,041 ± 0,013	0,043 ± 0,017	0,039 ± 0,015	*0,068 ± 0,025 a,b,c,d,e	0,079 ± 0,017 a,b,c,d,e
ESPVR/EA	1,57 ± 0,67	1,96 ± 0,61	2,63 ± 1,52	3,35 ± 1,23 a	2,62 ± 0,55	*1,63 ± 0,41 d	0,82 ± 0,24 c,d,e
Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie. Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van One-way ANOVA. P < 0,05 werd als significant beschouwd.
aP < 0,05 vs Sham
bP < 0,05 vs Sham-like
cP < 0,05 vs Mild-modearte LVH
dP < 0,05 vs CR
eP < 0,05 vs MILD
fP < 0,05 vs MOD
*n=6
Afkortingen: HW: hartgewicht, LVW: linker ventriculaire gewicht, RVW: rechter ventriculaire gewicht, IVSd: septal wanddikte in diastole, LVPWd: linker ventriculaire achterste wanddikte in diastole. LVEDV: linker ventriculaire eind-diastolische volume, LVESV: linker ventriculaire eind-systolische volume, LVEF: linker ventriculaire ejectie fractie, LVPmax: linker ventriculaire maximale druk, EDPVR: einde-diastolische druk volume relatie, ESPVR: einde-systollische volumedruk relatie, EA: arteriële elastie.

Tabel 1: Echocardiografie en drukvolumeparameters in Sham, Sham-achtige, Mild-matige LVH, CR, MILD, MOD en HFrEF fenotypes.

Discussion

Na PO in verband met AAB bij ratten, de LV ondergaat concentrische renovatie door het verhogen van LV wanddikte, bekend als concentrische LVH, als een compenserend mechanisme tegen te gaan voor de toename van LV muur stress. Toename van de LV wanddikte wordt merkbaar tijdens de eerste week na AAB en bereikt de maximale dikte op 2-3 weken na-AAB. Gedurende deze periode, activering van onaangepaste signaal transductie trajecten leiden tot progressieve uitbreiding van de LV met een toename van de LV volumes, een proces bekend als excentrieke hypertrofie of remodelleren. Verwacht wordt dat het HF fenotype bij ratten zich ongeveer 8 weken na AAB ontwikkelt bij de meeste dieren, waarbij er weinig HF ontwikkelen in week 12 na AAB. Afhankelijk van de ernst van AAB ontstaan twee HF fenotypes. Het MOD fenotype wordt verkregen door het creëren van oplopende aortabanding (AAB) met een vasculaire clip van 2 mm² in interne diameter, terwijl de creatie van het HFrEF fenotype AAB vereist met een strakkere vasculaire clip van 1,5 mm² in interne diameter. Het is belangrijk om echocardiografie uit te voeren op 2-3 weken na oplopende aortabanding om de aanwezigheid van ernstige concentrische LVH te verifiëren. Ernstige LVH wordt gedefinieerd als LV septal en achterste wanddikte ≥1,5 keer normaal (0,19 cm), en varieert meestal tussen 0,27 - 0,3 cm. Dieren die geen ernstige LVH ontwikkelen in week 3 na AAB, worden geacht geen mislukte AAB te hebben en mogen daarna niet worden gevolgd. Degenen die ernstige LVH hebben ontwikkeld in week 3 na AAB, zullen echocardiografie ondergaan in week 8 na AAB om te beoordelen op de ontwikkeling van het gewenste HF fenotype. Het is niet zeldzaam om dieren tegen te komen die in week 3 na AAB ernstige LVH hadden om regressie of resolutie van LVH te hebben in week 8 na AAB, om redenen die we in het laatste deel van de discussie zullen bespreken. Dieren met ernstige LVH en concentrische remodelleren zonder of met milde excentrieke remodelleren in week 8 na AAB, dus de CR en milde fenotypes, respectievelijk, zijn onwaarschijnlijk om verdere excentrieke remodelleren te ontwikkelen, zelfs als ze worden gevolgd voor een langere maand of twee. Degenen die tussen de MILD en MOD fenotype, kan de ontwikkeling van de MOD HF fenotype als ze worden gevolgd voor een maand.

De PO rat model kan frustrerend zijn als gevolg van de bijbehorende hoge mortaliteit en mislukkingen¹⁰, ondanks het gebruik van een gestandaardiseerde vasculaire clip grootte en chirurgische techniek, die ook bijdraagt aan de onderzoekskosten, als gevolg van het grote aantal dieren die nodig hebben om AAB ondergaan om het gewenste doelnummer (n) te bereiken, en de lengte van de tijd dat de dieren moeten worden gevolgd voordat ze de ontwikkeling van de gewenste HF fenotype. Het niet ontwikkelen van ernstige LVH is gerelateerd aan ofwel mislukte banding of banding van de juiste brachiocephalic slagader in plaats van de aorta, wat niet ongewoon is. Regressie en/of resolutie van ernstige LVH in de daaropvolgende follow-up beoordelingen is gerelateerd aan aneurysma vorming en peri-band aorta remodelleren die leidt tot verlies in de ernst van PO⁹. Het blijft onduidelijk waarom dieren met ernstige LVH en PO fenotypische variabiliteit ontwikkelen met betrekking tot excentrieke remodelleren, ondanks het feit dat ze dezelfde clipgrootte, geslacht en stam hebben. Het wordt aanbevolen om de opgaande aorta te visualiseren om te screenen op peri-band aortaremodellering en aneurysma-vorming. Dieren die oplopend aorta-aneurysma ≥1 cm in diameter ontwikkelen, moeten worden geëuthanaseerd, omdat dit dyspneu en nood voor het dier zal veroorzaken als gevolg van impingement op omliggende structuren. Ook wordt aanbevolen om te controleren op turbulente stroom over de band door kleur Doppler, maar helaas nauwkeurige schatting van de druk gradiënt over de band door continue Doppler is niet haalbaar vanwege het onvermogen om de continue Doppler uit lijnen met de bloedstroom richting in de opgaande aorta.

De MOD is een aantrekkelijke HF fenotype en vormt een evolutie van de traditioneel gecreëerde HFrEF fenotype als het mogelijk maakt voor het richten van signaal transductie trajecten die een rol spelen in myocard remodelleren vroeg in het ziekteproces, vooral wanneer het gaat om verstoringen in mitochondriale dynamiek en functie, myocardmetabolisme en calcium fietsen en extracellulaire matrix en myocardiale stijfheid; kenmerken die zeer duidelijk zijn in het MOD HF fenotype¹¹. Ook is de vroege postoperatieve mortaliteit (gedefinieerd als mortaliteit in de eerste 7 dagen na AAB) lager met de clipgrootte van 2 mm², voor de creatie van MOD fenotype, dan de clipgrootte van 1,5 mm², voor de creatie van HFrEF fenotype¹⁰, (5% vs 21%, P = 0,009 met behulp van Fisher's exacte test). Echter, het slagingspercentage tussen de twee clip maten, voor de creatie van MOD en HFrEF fenotypes, is niet statistisch significant¹⁰, (20% vs 13%, P = 0,56 met behulp van fisher's exacte test). Bovendien is de aortabanding door vasculaire clip voordelig ten opzichte van de aortabanding door een nylon hechting aan te spannen tegen een 27 G-naald, een techniek die vaak wordt gebruikt om de transversale aorta bij muizen te vernauwen, omdat er minder variatie is in clipgrootte en minder trauma aan de aorta in vergelijking met de hechtingstechniek.

Het PO-model van HF is voordelig ten opzichte van het myocardiaal infarct (MI) model van HF omdat de PO-geïnduceerde omtrek en meridional wandspanning homogeen verdeeld is over alle segmenten van het myocardium. Echter, beide modellen lijden aan variabiliteit in de ernst van PO^10,11 en in infarct grootte^13,14 samen met intense ontsteking en littekens op het infarct plaats¹⁵ evenals hechting aan de borstwand en omliggende weefsels waargenomen in het MI-model van HF. Bovendien is het door ratten PO geïnduceerde HF-model een uitdaging om te creëren, omdat het wordt geassocieerd met hoge sterfte- en uitvalpercentages¹⁰, waarbij slechts 20% van de geopereerde ratten het MOD HF-fenotype¹⁰ontwikkelt . In vergelijking met het spontaan hypertensieve rat (SHR) model, is het DOOR PO-geïnduceerde HF-model een beter model om trajecten te bestuderen die verband houden met myocardremodellering. De toename van nabelasting en myocardiale wandstress in systole is veel hoger in het PO-geïnduceerde HF-model dan het SHR-model. Het duurt ongeveer twee jaar voor de SHR te ontwikkelen systolische HF en het mechanisme van systolische HF is niet helemaal bekend en is verward door veroudering¹⁶. Het SHR-model en andere modellen van hypertensie, zoals het DOCA-zoutmodel, worden vaker gebruikt om mechanismen en therapieën in verband met hypertensie en mogelijk diastolische disfunctie te onderzoeken¹⁶.

Tot slot, de MOD HF fenotype is een aantrekkelijk model voor de studie signaal transductie trajecten in de context van myocardremodellering en kan worden gebruikt voor de toepassing en het testen van potentiële therapeutische strategieën, vóór validatie van hun werkzaamheid in grote dierlijke modellen en bij menselijk hartfalen.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Adson forceps	F.S.T.	11019-12	surgical tool
Alm chest retractor with blunt teeth	ROBOZ	RS-6510	surgical tool
Graefe forceps, curved	F.S.T.	11152-10	surgical tool
Halsted-Mosquito Hemostats, straight	F.S.T.	13010-12	surgical tool
Hardened fine iris scissors, straight	Fine Science Tools F.S.T.	14090-11	surgical tool
hemoclip traditional-stainless steel ligating clips	Weck	523735	surgical tool
Mayo-Hegar needle holder	F.S.T.	12004-18	surgical tool
mechanical ventilator	CWE inc	SAR-830/AP	mechanical ventilator for small animals
Weck stainless steel Hemoclip ligation	Weck	533140	surgical tool