Summary
我々は、リモデリングプロセスの開始に関与するシグナル伝達経路が活性化される中程度のリモデリングおよび初期の収縮機能不全を誘発した圧力過負荷のラットモデルの作成について述べている。この動物モデルは、心不全に対する早期治療用抗モデリング戦略を適用するための分子標的の同定に役立つ。
Abstract
心筋梗塞、長期高血圧、心毒性剤などの傷害に対して、心臓は最初にシグナル伝達経路の活性化を通じて適応し、短期的には心臓筋細胞喪失およびまたは壁ストレスの増加に対抗する。しかし、これらの経路の長時間の活性化は、心臓リモデリングの開始および伝播に悪影響を及ぼし、左心室の幾何学的形状の変化および左心室容積の増加をもたらす。収縮期心不全(HF)患者に見られる表現型。ここでは、2mm2の内部領域を有する血管クリップを介して大動脈バンディング(AAB)を昇順させることにより、中程度のリモデリングおよび初期の収縮期機能不全(MOD)を誘発した圧力過負荷2のラットモデルの作成について説明する。手術は200gスプレイグドーリーラットで行われます。MOD HF表現型はAAB後8~12週で発現し、心エコーによる非侵襲的特徴である。これまでの研究では、ヒトシストリックHFに見られるものを模倣するMOD HF表現型におけるシグナル伝達経路および遺伝子発現の変化および翻訳後修飾の活性化を示唆している。従って、MOD HF表現型を、HFにおける潜在的な治療用抗モデリング標的を同定し、試験するための翻訳研究に適したモデルにする。MOD HF表現型の利点は、初期のリモデリングプロセスに関与する分子標的の同定と治療介入の早期適用を可能にすることです。MOD HF表現型の制限は、ヒトにおける収縮期HFに至る疾患のスペクトルを模倣しないかもしれないということである。さらに、AAB手術は、所望のHF表現型を発症する手術ラットのわずか20%で高い死亡率と失敗率に関連しているので、作成することは困難な表現型です。
Introduction
心不全(HF)は流行している疾患であり、高い罹患率および死亡率1に関連している。昇順または横大通り大動脈バンディングによって生成されるHFのげっ歯類圧力過負荷(PO)モデルは、HFにつながる分子メカニズムを探求し、HFの潜在的な新しい治療標的をテストするために一般的に使用される。彼らはまた、長期の全身性高血圧または重度の大動脈狭窄にヒトHF二次的に見られる変化を模倣する。POに続いて、左心室(LV)壁は徐々に厚さが増加し、同心円LV肥大(LVH)として知られるプロセスで、LV壁応力の増加を補い、適応させる。しかし、これは、カルシウムサイクリングおよび恒常性、代謝および細胞外マトリックスのリモデリングおよび遺伝子発現の変化、ならびに増強されたアポトーシスおよびオートファジー22、3、4、5、63,4,における不適応シグナル伝達経路の活性化に関連している。5,6これらの分子変化は、心筋リモデリングの開始と伝播の引き金となり、非補償HF表現型への移行を行う。
近親交配げっ歯類株の使用およびクリップサイズおよび外科技術の標準化にもかかわらず、大動脈バンディングモデル77、8、98,9におけるLVチャンバー構造および機能には驚異的な平種変動がある。ラットのPO後に遭遇した表現性の変動性は、スプレイグ・ドーリー株、他の10,11,11に記載されている。そのうち2つのHFの型は、心筋リモデリングの証拠と、酸化ストレスの高まりにつながるシグナル伝達経路の活性化に遭遇する。これは、代謝リモデリング、遺伝子発現の変化、およびタンパク質の翻訳後修飾の変化と関連しており、全てリモデリングプロセス10,12,12において役割を果たす。1つ目は中程度のリモデリングと初期の収縮機能不全(MOD)の表現型であり、第2は、アプトシストリックHF(HFrEF)の表現型である。
HFのPOモデルは、PO誘導周波および経後壁応力が心筋のすべてのセグメントに均一に分布しているため、HFの心筋梗塞(MI)モデルよりも有利である。しかし、いずれのモデルも、HFのMIモデルで観察される胸壁および周囲組織への密着性と同様に、梗塞部位15における激しい炎症および瘢痕化と共に,、PO10、11および梗塞サイズ10,1113、14の重症度の変動に苦しんでいる。1314さらに、ラットPO誘導HFモデルは、高い死亡率および障害率10に関連し、手術ラットの20%だけがMOD HF表現型10を発症するので、作成するのが困難である。
MODは魅力的なHF表現型であり、特にミトコンドリアダイナミクスおよび機能の摂動、心筋代謝、カルシウム循環および細胞外マトリックスモデリングにおける摂動に関連する場合、心筋リモデリングに役割を果たすシグナル伝達経路の早期ターゲティングを可能にする従来のHFrEF表現型の進化を構成する。これらの病態生理学的プロセスは、MOD HF表現型11において非常に明らかである。本稿では、MODおよびHFrEF表現型の作成方法を説明し、昇順大動脈バンディング(AAB)手順を実行する際の落とし穴に対処する。また、2つのHFフェノタイプであるMODとHFrEFを心エコーで最もよく特徴付ける方法と、重度のPOを開発できない他の型や、重度のPOと同心円状のリモデリングを開発するが、有意な偏心リモデリングを行わない他の型と区別する方法についても詳しく述べています。
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Protocol
ここで説明するすべての方法と手順は、トゥレーン大学医学部の施設動物のケアと使用委員会(IACUC)によって承認されています。
1. AAB モデル作成のためのツールと計測器
- 70%イソプロピルアルコールおよびポビドネヨウ素などの消毒剤を入手する。
- 麻酔用ケタミンとキシラジン、鎮痛用ブプレノルフィンを入手します。
- 18インチx30インチの寸法で加熱パッドと重い吸収性使い捨てアンダーパッドを取得します。
- 綿ひもロール、テープ、ヘアクリッパーを100%取得します。
- 20 cm x 25 cmのプラスチック板を得て、3-5 mmの間の厚さの範囲。
- Z-LITE光ファイバー照明器を入手します。
- 小動物用の機械式人工呼吸器(例えばSAR-830/AP)を入手してください。
- 2-0および3-0のVicrylテーパー縫合糸およびナイロン3-0モノフィラメント縫合、無菌ガーゼパッドおよび無菌の超大型綿の先端および無菌手袋を得る。
- 挿管のために16G血管カスを得る。
- 以下の手術用具を購入してください。
- ウェックステンレス製のヘモクリップライゲーションとステンレススチール製の合字クリップを入手します。
- 硬化した細かい虹彩はさみを手に入れ。
- アドソン鉗子を取得します。
- 2つの湾曲したグレイフ鉗子を得る。
- ハルステッド・モスキート・ヘモスタット・ストレート・鉗子を入手する。
- メイヨーヘーガー針ホルダーを入手します。
- 鈍い歯を持つアルム胸部レトラクタを取得します。
- オートクレーブとビード滅菌器を利用して入手してください。
2. 昇順大動脈バンディング手術
- 75-100 mg/kgケタミンと10 mg/kgキシラジンの混合物の腹腔内注射で動物を麻酔します。
注:動物が完全に鎮静され、フラクシッドされるまで数分かかります。麻酔薬の投与量が十分ではなく、動物がまだケージ内を移動している場合は、十分な時間を許した後、その後の注射の間に約5〜10分の間に同じ麻酔用量で動物を再注入する。ほとんどの動物は、深い沈下と麻酔を達成するために1-2の注射を必要とします。 - 右脇の下の右横胸部に位置する外科部位の髪を剃る。
- 4本の手足をプラスチックボードにそっとテーピングして、動物を安定させる。その後、16G血管スで気管内挿管を行う。動物が正常に挿管された後、50サイクル/分で2mLの潮量と21%のFiO2で機械的換気を開始します。各呼吸で胸壁の対称的な上昇を探します。
- ゆっくりと左横側に横たわる動物を回し、尾をU字型で曲げ、プラスチックボードにそっとテーピングして安定させます。その後、先に行くとポビドネヨウ素の局所適用で剃った領域を消毒します。
- 切開部位の皮膚を1-2%リドカイン/0.25-0.5%ブピバカインを先制鎮痛として50/50ミックスで浸潤します。
- 右腋窩下1cmの右腋窩領域で、右横の皮膚切開を1~2センチ行います。次いで、胸部肋骨ケージに到達するまで胸部筋層を解剖する。第2と第3の肋骨ケージの間に1cmの胸部切り出し術を行う。
- 胸の筋肉層を解剖しながら、注意して右腋窩動脈の損傷を避け、右脇の下を走る。
注:1番目と2番目の肋骨の間で行われる胸部切開術は、上り大動脈の代わりに右の腕頭筋動脈を帯びるリスクを伴う。3番目と4番目の肋骨の間の胸部切れは、オペレータが右心房を見ているため、上昇大起を視覚化してバンド化することが困難になります。
注:右の乳腺動脈を解剖して傷付けないように、胸骨に向かってあまりにも内側の胸部を拡張する胸部を拡張しないでください。
- 胸の筋肉層を解剖しながら、注意して右腋窩動脈の損傷を避け、右脇の下を走る。
- 胸腺の2つの葉を優しく解剖し、側面に押し出します。次に、上昇大動脈を特定し、湾曲したグレイフ鉗子を介して鈍い解剖によって上の大動脈から分離する。
注: 胸腺を大きく操作すると腫れ上がり、昇順大体を視覚化することが困難になります。- 致命的である上の大静脈の怪我や破裂を避けるために、大動脈から上の大静脈を解剖する。これは手順の最もトリッキーな部分であり、ほとんどの経験豊富な手でも時々起こることが期待されていますが、多くの場合、初心者や学習者で起こります。
- 湾曲したグレイフ鉗子で上昇大動脈を穏やかに持ち上げ、上昇大動脈の周りに血管クリップを置きます。
- プラスチックプレカット7"片を介して血管ヘモクリップライゲーションツールを調整して、所望の1.5mm2または2mm2の所望の内部領域の血管クリップを取得します。
- Vicryl 2-0モノフィラメント縫合糸を介して胸郭を縫合する。その後、3-0ヴィクリルテーパー縫合糸を介して胸部の筋肉層を縫合する。次にナイロン3-0モノフィラメント縫合を介して皮膚切開を縫合する。
- 術後の期間に鎮痛として機能する48-72時間の手術完了後に次の薬剤の組み合わせを投与する:1)ブプレノルフィン0.01-0.05 mg/kgは皮下8-12h、 2)メロキシカム2mg / kg皮下12h、および3)モルヒネ2.5mg/kgは、重度の痛みに必要に応じて2〜4hごとに皮下に。
注:定期的な監視の下で加熱パッド上で回復するために動物を残します。動物が麻酔からの回復の兆候を示すと(2分以上のあえぎや補助筋肉の使用の証拠なしに自発的に呼吸することができ、良好な反射神経、赤と暖かい四肢を持っている)、動物を排泄し、ケージに戻します。
3. 心エコー検査
- 80-100 mg/kgケタミンの腹腔内注射で動物を鎮静させます。良質のエコー画像を適切に取得するための適切なセデーションを確保します。
注:麻酔薬としてのイゾフルランの使用は、特に重度の圧力過負荷の設定において、その心圧抑制効果のために推奨され、動物が麻酔薬から外れると解決するLV拡張および収縮期機能不全の誤った印象を与える可能性があります。- 注意して、HFrEF表現型を発症した疑いを持って呼吸困難で頻性に見える動物のケタミンの用量の半分または1/1を投与してください。
- 完全に鎮静した動物の胸の毛を前に剃ります。
- 動物を背中に置き、プラスチックボードに安定させる。
- 乳頭筋のレベルで2Dパラスターナル長軸と2Dパラスターナル短軸ビュークリップを取得します。また、短い寄節点の軸図から、乳頭筋のレベルからMモード画像を取得し、LV末端拡張期および収縮期直径だけでなく、拡張期におけるLV中隔および後壁厚さを測定する。
- LVサイズと機能の適切な評価を確実にするために、1分間に370〜420拍の心拍数で画像またはクリップを取得します。低心拍数で画像を取得すると、うつ病のLV機能とLV拡張の誤った印象につながります.
注意:短縮された2D長いパラスターン軸ビューの画像/クリップを取得すると、誤った測定につながります。品質管理のために、LV頂点と大間僧帽角が同じ平面カット内で視覚化されていることを確認してください。 - 2D短い準船尾軸ビュー画像/クリップを中乳頭筋のレベルで取得します。これは、研究期間を通して動物を追っている間、信頼性の高いシリアルとその後のLV測定を得るための参考として機能します。
- LVサイズと機能の適切な評価を確実にするために、1分間に370〜420拍の心拍数で画像またはクリップを取得します。低心拍数で画像を取得すると、うつ病のLV機能とLV拡張の誤った印象につながります.
- 大動脈弁のレベルで長いパラスターン軸ビューでMモード画像を取得し、終末期の左心房(LA)直径の相対大動脈を評価する。
注:MODおよびHFrEF表現型を有する動物は、LA/Ao比がMOD HF表現型で1.25および<1.5であり、HFrEF表現型10で≥1.5であるLA拡張の証拠を示すべきである。
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Representative Results
AAB後8〜12週に発症するHF型の特徴付けは、心エコー検査を介して容易に行うことができた。シャム、第3週ポストAAB、MODおよびHFrEFの表形型の代表的なMモード画像を図1Aに示します。図1BBおよび図1Cは、それぞれ、MOD HF表現型およびHFrEF表現型の作成のための血管クリップサイズを示している。LV末端拡張期(LVEDV)およびエンドシストリック(LVESV)のボリュームは、面積長法の公式を使用して計算することができます:V=5/6×A×L、Vはml単位の体積です。Aは、LVキャビティの断面領域であるcm2で、期の眼窩筋のレベルでの短い準シュスターナル軸図から得られる、Lは、LVキャビティの長さ(cm)で、長いパラスターン軸図から、心内膜LV頂点から、ダイストール(Ld)および収縮期(Ls)の僧帽内大動脈接合部までの距離として測定される。代表2D長寄節足軸及び短寄節軸心エコー画像を、Ld,Ls,Ad及びAsの測定方法を図示し、Sham及びMOD HF表現型で図2に示す。MOD HF表現型のLVEDVは、通常600~700μLの範囲で、LVEDVが700μLを超え、最大1000μLを有する動物はごくわずかです。一方、MOD表現型のLVESVの範囲は120~160μL(表1)です。図2に示した2D短寄表軸図からは、そのシャムに比べて、MOD表現型におけるLVHの程度を理解できる。シャム、第3週ポストAAB、MODおよびHFrEFの表性の代表的な圧力容積ループトレーシングを図3に示します。LV最大圧力は、AAB後の週3でも少なくとも200mmHgであり、動物と大間の成長と上昇大間における固定された狭窄との間の不一致のために、AAB後の第8週でさらに増加する。第3週のAAB後の動物は、シャムと比較してLVEDVとLVESVを左にシフトさせて完全に補償されることに注意してください。進行性偏心肥大およびリモデリングでは、第3週後AABと比較して、MODおよびHFrEFの型素子の右にLVEDVおよびLVESVの右にシフトがある。また、MOD表現型におけるLVESVの有意な増加とHFrEF表現型におけるLVESVの大幅な増加は、MODおよびHFrEF表現型におけるストローク体積およびLVEFの有意かつ深い減少を反映し、第3週後AABと比較してそれぞれ理解できる。さらに、第3週後AABにおけるLVEFの有意な増加と、シャムと比較したHFrEF表現型におけるLVEFの有意な減少を理解することができた。
ラットPO誘導HFモデルは、高い死亡率および障害率に関連している。AABを受けるラットの約20%だけが、内径2mm2の血管クリップを有し、MOD HF表現型を発症するように移行する。失敗した表型の代表的な M モード イメージを図 4に示します。図4Aは、第8週後AABでLVHを発症せず、LVH(シャム様)の完全な回帰でPOを完全に失ったか、または第8週後AABでLVHとPOの可変度を有していた動物の代表的なMモード画像を示し、軽度中等度のLVH表現型を引き起こした。第2の失敗した表現型群は、偏心リモデリング、同心リモデリング(CR)群、または軽度(MILD群)偏心リモデリングの証拠を持たない重度のPO(LV最大圧力>200mmHg)および重度のLVHを有する動物の代表的なMモード画像を示す図4BBに示す。シャム、失敗、および成功/望ましい/望ましい型の心エコーおよび血行力学データを図5および表1に示す。動物が補償表現型からより偏心的で改造された表現型に移行するにつれて、心臓の体重とLV重量の漸進的な増加に注意してください。また、動物が補償された同心円状のリモデリングから非補償された偏心的に改造された表現型に移行するにつれて、LVESVの指数関数的増加およびLVEFの減少がある。特に興味深いのは、MODおよびHFrEF HF表現型の両方が、他のすべての表現型と比較して、エンド・ウジストリック圧容積関係の剛性係数β(EDPVR(mmHg/μL))によって測定されるのと同様の程度の心筋硬直を有するのに対し、動物がより偏心的にリモデリングされたフェータイプに移行するのと比較して、LV効率が緩やかに低下していることである。LV効率は、末端収縮期圧力容積関係(ESPVR)を動脈エラストネス(EA)で割った値から算出される。MODとHFrEF表現型と偽群の間にESPVRおよびESPVR/EAに有意な統計的差がないにもかかわらず、MODおよびHFrEF表現型はシャムに比べてLV末端収縮圧が有意に高く、ESPVR斜面はシャムと比較してV0のシフトで誤って急峻になってしまう。さらに、MODおよびHFrEF表現型を、同程度のPOを有する補償および同心円状の改変表現型と比較すると、CRおよびMild phe型と比較して、進行性偏心リモデリングを有するLVESVおよびESPVRおよびESPVR/EAの有意かつ進歩的な増加を理解することができる( Table 1
図1:第8週の心不全の代表的な表型は、上昇大動脈バンディングに続く。(A)シャム動物の代表的なMモード画像は、AABの昇順大動脈バンディング(AAB)後3週間およびAAB後8週間の動物。図1Aは、2016年にアメリカ生理学心臓循環生理学雑誌「Chaanineら」から改変された。(B)中等偏心リモデリング(MOD)を有する重度の左心室肥大(LVH)の作成のための血管クリップサイズ。(C) 血管クリップサイズは、極度の収縮期心不全(HFrEF)を有する重度のLVHを作成する。図1B及び図1Cは、Chaanineら、分子生物学における方法、2018から取得及び改変された。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図2:面積長法を用いた心エコーによる左心室容積の計算代表2D長寄表および2D短寄表軸図は、拡張期(Ld)および収縮期(Ld)および収縮期(Ad)および胞子期(As)における左心室(LV)空洞長を測定し、拡張期および収縮期(As)の末端でLV体積を計算する画像を見た。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:圧力容積ループトレーシングは、開胸と左心室の管尖穿刺アプローチを用いて1.9Fラット圧力容積カテーテルを介して得られた。シャムの代表的な圧力容積ループトレース、第3週、AAB、MODおよびHFrEFの型に続くAABの第8週におけるAABの後の。図は、Chaanineら、循環:心不全、2013から変更されています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4:AABの後の第8週に、所望の心不全表現型を発症しなかったために表現型が発生した。(A)圧力過多量(PO)を失い、LVH(シャム様)を発症しなかった動物と、POおよびLVH(軽度中等度のLVH)の発現型を有する動物の代表的なMモード画像。(B)重度のPO、LVHおよび同心リモデリング(CR)を発症した動物の代表的なMモード画像が、(CR)なしまたは軽度(MILD)偏心リモデリングの形型を有する。図4Bは、Chaanineら、米国心臓協会のジャーナル、2017から変更されています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図5:異なるフェノタイプにおける心エコー検査および圧力体積ループパラメータ。データは、AAB後の第8週の異なる表現型で、中央値(水平線)を持つ個々の値(ドット)として表示されます。異なる型の提示されたデータの統計解析結果を表1に示す。LVESV:左心室終期体積、LVEF:左心室駆出率、EDPVR:末側拡張期圧力容積関係、ESPVR:終期収縮期圧容積関係、EA:動脈エラスト。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
| シャム (n=5) | シャムに似ています (n=5) | マイルドモッド LVH (n=8) | CR (n=11) | マイルド (n=14) | MOD (n=14) | フレフ (n=5) | |
| 体重 (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 ± 169a,b | 2106 ± 292a,b,c,d,e | 2897 ± 182a,b,c,d,e,f |
| LVW (mg) | 897 ± 94 | 968 ± 91 | 1161 ± 144 | 1222 ± 152a | 1372 ± 135a,b | 1580 ± 219a,b,c,d,e | 1726 ± 82a,b,c,d,e |
| RVW (mg) | 218± 22 | 218 ± 23 | 266 ± 24 | 239 ± 26 | 249 ± 26 | 283 ± 42a,b | 565 ± 76a,b,c,d,e,f |
| IVSD (cm) | 0.19 ± 0.01 | 0.21 ± 0.01 | 0.23 ± 0.01a | 0.29 ± 0.01a,b,c | 0.28 ± 0.02a,b,c | 0.28 ± 0.01a,b,c | 0.28 ± 0.02a,b,c |
| LVPWd (cm) | 0.20 ± 0.01 | 0.21 ± 0.02 | 0.24 ± 0.01a,b | 0.29 ± 0.02a,b,c | 0.28 ± 0.02a,b,c | 0.28 ± 0.01a,b,c | 0.30 ± 0.02a,b,c |
| LVEDV (μl) | 560.5 ± 25.8 | 570 ± 32 | 668 ± 143 | 442 ± 42,c | 583 ± 45d | 697 ± 129d,e | 881.5 ± 55.7a,b,c,d,e,f |
| ルベスヴ (μl) | 105.9 ± 8.9 | 93 ± 15 | 111 ± 20 | 59 ± 7a,b,c | 85.3 ± 10.6d | 139.7 ± 22.5a,b,c,d,e | 319.2 ± 51.5a,b,c,d,e,f |
| LVEF (%) | 81.1 ± 1.2 | 83.7 ± 2.9 | 83.1 ± 2.5 | 86.5 ± 2.2a,c | 85.4 ± 1.7a | 79.8 ± 1.9b,c,d,e | 64.1 ± 3.6a,b,c,d,e,f |
| LVPmax (mmHg) | 121 ± 19 | 126 ± 23 | 186 ± 23a,b | 218 ± 18a,b | 221 ± 22a,b,c | *234 ± 25a,b,c | 262 ± 16a,b,c,d,e |
| エドPVR (mmHg/μl) | 0.018 ± 0.005 | 0.017 ± 0.004 | 0.041 ± 0.013 | 0.043 ± 0.017 | 0.039 ± 0.015 | *0.068 ± 0.025a,b,c,d,e | 0.079 ± 0.017a,b,c,d,e |
| エスPVR/EA | 1.57 ± 0.67 | 1.96 ± 0.61 | 2.63 ± 1.52 | 3.35 ± 1.23a | 2.62 ± 0.55 | *1.63 ± 0.41d | 0.82 ± 0.24c,d,e |
| データは平均±標準偏差として提示されます。統計分析は一方向の分散分析を用いて行った。P < 0.05 は重要であると考えられていました。 | |||||||
| aP < 0.05 vs シャム | |||||||
| bP < 0.05 対シャム様 | |||||||
| cP < 0.05 vs マイルドモードアルテLVH | |||||||
| dP < 0.05 vs CR | |||||||
| eP < 0.05 vs マイルド | |||||||
| 0.05 対 MOD | |||||||
| *n=6 | |||||||
| 略語:HW:心臓体重、LVW:左心室重量、RVW:右心室重量、IVSd:骨利期の中隔壁厚、LVPWd:左心室後壁厚厚期期の胸部の胸部の厚さ。LVEDV:左心室終期拡張期容積、LVESV:左心室終期収縮期容積、LVEF:左心室駆出率、LVPmax:左心室最大圧、EDPVR:末側拡張期圧容積関係、ESPVR:末期収縮期圧容積関係、EA:動脈性動脈性動脈性関節部。 | |||||||
表1:シャム、シャム様、軽度中等度LVH、CR、マイルド、MODおよびHFrEFの型における心エコーおよび圧力体積パラメータ。
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Discussion
ラットのAABに関連するPOに続いて、LVは、LV壁応力の増加に対抗するための補償機構として、同心LVHとして知られているLV壁厚を増加させることによって同心円リモデリングを行う。LV壁厚の増加はAABに続く最初の週の間に顕著になり、AAB後2-3週間で最大厚さに達する。この期間中、不適応なシグナル伝達経路の活性化は、LVボリュームの増加に伴うLVの進行性の拡大、偏心肥大またはリモデリングとして知られているプロセスにつながる。ラットのHF表現型は、AABに続く第12週にHFを発症する動物のほとんどで、AABの後に約8週間発達すると予想される。AABの重症度に応じて、2つのHFのフェノタイプが続きます。MOD表現型は、内径2mm2の血管クリップを有する昇順大動脈バンディング(AAB)の作成を介して得られ、一方、HFrEF表現型の作成には、内径1.5mm2のよりタイトな血管クリップを有するAAB2が必要である。重度の同心円LVHの存在を確認するために、昇順大動脈バンディング後2〜3週間で心エコー検査を行うことが重要である。重度のLVHは、LV中隔および後壁厚さ≥1.5倍(0.19cm)と定義され、通常は0.27〜0.3cmの範囲であり、AABに続く第3週に重度のLVHを発症しない動物は、AABが失敗したと見なされ、その後追跡すべきではない。AABに続く第3週に重度のLVHを発症したものは、AABに続く第8週に心エコー検査を受け、所望のHF表現型の発達を評価する。議論の後半のセクションで取り組む理由から、AABの後の第3週に重度のLVHを持っていた動物がAABの後の第8週にLVHの回帰または解決を持つことは珍しいことではありません。AABの第8週に軽度の偏心リモデリングを伴わずに重度のLVHおよび同心円状のリモデリングを有する動物は、それぞれCRおよびMILDの形素が、1〜2ヶ月間続いてもさらなる偏心リモデリングを開発する可能性は低い。MILDとMOD表現型の間にあるものは、1ヶ月続く場合はMOD HF表現型を発症し得る。
POラットモデルは、標準化された血管クリップサイズと外科技術を使用しているにもかかわらず、所望の目標数(n)を達成するためにAABを受ける必要がある多数の動物、および所望のHF表現型を開発する前に動物が従う必要がある時間の長さのために、関連する高い死亡率および障害率10のためにイライラする可能性があります。重度のLVHの開発の失敗は、大動脈の代わりに右腕頭筋動脈のバンドリングまたはバンディングの失敗に関連するが、これは珍しいことではない。その後のフォローアップ評価における重度のLVHの回帰および/または解決は、PO9の重症度における損失をもたらす動脈瘤形成およびペリバンド大動脈リモデリングに関連している。重度のLVHとPOを持つ動物が、同じクリップサイズ、性別および歪みを有しているにもかかわらず、偏心リモデリングに関してフェロティピック変動を発症する理由は不明である。ペリバンド大動脈リモデリングと動脈瘤形成のためにスクリーンに上昇大動脈を視覚化することをお勧めします。直径1cmの上昇大動脈瘤を発症する動物は安楽死させ、周囲の構造物に衝突するため動物に呼吸困難や苦痛を与える。また、色ドップラーによってバンド全体の乱流の流れをチェックすることが推奨されるが、残念ながら連続ドップラーによるバンド全体の圧力勾配の正確な推定は、連続ドップラーを上昇大陸の血流方向に合わせることができないことのために実現不可能である。
MODは魅力的なHF表現型であり、特にミトコンドリアダイナミクスと機能、心筋代謝およびカルシウム循環および細胞外マトリックスリモデリングと細胞外マトリックスリモデリングと硬直の初期段階で心筋リモデリングに役割を果たすシグナル伝達経路の標的化を可能にするので、伝統的に作成されたHFrEF表現型の進化を構成する。MOD HF表現型11で非常に明らかである特徴.また、早期術後死亡率(AAB後最初の7日間の死亡率として定義)は、クリップサイズが2mm2で低く、MOD表現型の作成では、クリップサイズ1.5mm2よりも、HFrEF表現型210の作成のために、(5%対21%、フィッシャーの正確なテストを使用してP = 0.009)。しかし、MODとHFrEFのフェノタイプの作成のための2つのクリップサイズ間の成功率は、統計的に有意ではありません(20%対13%、フィッシャーの正確な検定を使用してP = 0.56)。また、血管クリップによる大動脈バンディングは、27G針に対してナイロン縫合糸を引き締めることで大動脈バンドリングよりも有利であり、マウスでは横断大動脈を収縮させるためによく使用される技術であり、縫合技術に比べてクリップサイズのばらつきが少なく、大動脈への外傷が少ないためである。
HFのPOモデルは、PO誘導周波および子午壁応力が心筋のすべてのセグメントに均一に分布しているため、HFの心筋梗塞(MI)モデルよりも有利である。しかしながら、いずれのモデルも、HFのMIモデルで観察された胸壁および周囲組織への密着性と同様に、梗塞部位15における激しい炎症および瘢痕化と共に、PO10、11,11および梗塞サイズ,13、14の重症度の変動に苦しんでいる。1314さらに、ラットPO誘導HFモデルは、高い死亡率および障害率10に関連し、手術ラットの20%だけがMOD HF表現型10を発症するので、作成するのが困難である。自発的高血圧性ラット(SHR)モデルと比較すると、PO誘導HFモデルは心筋リモデリングに関連する経路を研究するためのより良いモデルである。収縮期における後荷重および心筋壁応力の増加は、SHRモデルよりもPO誘発HFモデルにおいてはるかに高い。SHRが収縮期HFを開発するのに約2年かかり、収縮期HFのメカニズムは完全には知られておらず、16歳によって混乱している。SHRモデルおよび他のモデルの高血圧モデルは、DOCA塩モデルなど、高血圧およびおそらく拡張期機能不全16に関連するメカニズムおよび治療法を調査するためにより頻繁に使用される。
結論として、MOD HF表現型は、心筋リモデリングの文脈で信号伝達経路を研究する魅力的なモデルであり、大規模な動物モデルおよびヒト心不全におけるその有効性の検証前に、潜在的な治療戦略の適用および試験に利用することができる。
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Disclosures
すべての著者は利益相反を報告しません。
Acknowledgments
NIHはHL070241をP.D.に付与します。
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 |
References
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