En råtta modell av tryck överbelastning inducerad måttlig remodeling och systolisk dysfunktion i motsats till overt systolisk hjärtsvikt

Summary

Vi beskriver skapandet av en råtta modell av tryck överbelastning inducerad måttlig remodeling och tidig systolisk dysfunktion där signal transduktion vägar som deltar i inledandet av remodeling processen aktiveras. Denna djurmodell kommer att bidra till att identifiera molekylära mål för att tillämpa tidiga terapeutiska anti-remodeling strategier för hjärtsvikt.

Abstract

Som svar på en skada, såsom hjärtinfarkt, långvarig hypertoni eller ett kardiotoxiskt medel, hjärtat inledningsvis anpassar sig genom aktivering av signaltransduktion vägar, att motverka, på kort sikt, för hjärt myocyte förlust och eller ökningen av vägg stress. Långvarig aktivering av dessa vägar blir dock skadligt leder till inledande och spridning av hjärt remodeling leder till förändringar i vänster Ventrikulärt geometri och ökningar av vänster Ventrikulärt volymer; en fenotyp sett hos patienter med systolisk hjärtsvikt (HF). Här beskriver vi skapandet av en råtta modell av tryck överbelastning inducerad måttlig ombyggnad och tidig systolisk dysfunktion (MOD) genom stigande kolorektal ränder (AAB) via en vaskulär klämma med ett inre område på 2 mm². Operationen utförs i 200 g Sprague-Dawley råttor. MOD HF fenotyp utvecklas vid 8-12 veckor efter AAB och kännetecknas noninvasively med hjälp av ekokardiografi. Tidigare arbete föreslår aktivering av signaltransduktion vägar och förändrade genuttryck och post-translationell modifiering av proteiner i MOD HF fenotyp som efterliknar de som ses i mänskliga systolisk HF; Därför, vilket gör MOD HF fenotyp en lämplig modell för translationell forskning för att identifiera och testa potentiella terapeutiska anti-remodeling mål i HF. Fördelarna med MOD HF fenotyp jämfört med den overt systolic HF fenotyp är att det möjliggör identifiering av molekylära mål som deltar i den tidiga ombyggnadsprocessen och tidig tillämpning av terapeutiska interventioner. Begränsningen av MOD HF fenotyp är att det inte kan efterlikna spektrumet av sjukdomar som leder till systoliskt HF hos människa. Dessutom är det en utmanande fenotyp att skapa, eftersom AAB kirurgi är associerad med hög dödlighet och felfrekvens med endast 20% av opererade råttor utveckla önskad HF fenotyp.

Introduction

Hjärtsvikt (HF) är en utbredd sjukdom och är associerad med hög sjuklighet och dödlighet¹. Gnagare tryck-överbelastning (PO) modeller av HF, som produceras av stigande eller tvärgående kolorektal ränder, används ofta för att utforska molekylära mekanismer som leder till HF och för att testa potentiella nya terapeutiska mål i HF. De härmar också förändringar sett i mänskliga HF sekundärt till långvarig systemisk hypertoni eller svår aortastenos. Efter PO, den vänstra Ventrikulärt (LV) väggen ökar gradvis i tjocklek, en process som kallas koncentriska LV hypertrofi (LVH), för att kompensera och anpassa sig till ökningen av LV vägg stress. Detta är dock förknippat med aktivering av ett antal maladaptiva signalvägar, vilket leder till derangements i kalcium cykling och homeostas, metabolisk och extracellulär matris remodeling och förändringar i genuttryck samt förbättrad apoptos och autofagi^2,3,4,5,6. Dessa molekylära förändringar utgör utlösande faktor för initiering och spridning av hjärtinfarkt remodeling och övergång till en dekompenserad HF fenotyp.

Trots användning av inavlade gnagare stammar och standardisering av klippstorlek och kirurgisk teknik, det finns enorma fenotypiska variationer i LV kammare struktur och funktion i kolorektal ränder modeller^7,8,9. Fenotypisk variabilitet som uppstått efter PO hos råtta, Sprague-Dawley stam, beskrivs någon annanstans^10,11. Av dessa, två HF fenotyper påträffas med bevis på hjärtinfarkt remodeling och aktivering av signal transduktion vägar som leder till ett tillstånd av förhöjd oxidativ stress. Detta är förknippat med metabolisk ombyggnad, förändrad genuttryck och förändringar i posttranslational modifiering av proteiner, helt spelar en roll i ombyggnadsprocessen^10,12. Den första är en fenotyp av måttlig remodeling och tidig systolisk dysfunktion (MOD) och den andra är en fenotyp av öppna systoliskt HF (HFrEF).

PO-modellen av HF är fördelaktigt jämfört med hjärtinfarkt (MI) modell av HF eftersom PO-inducerad omkrets och meridional vägg spänningar är homogent fördelade över alla segment av hjärtmuskeln. Emellertid, båda modellerna lider av variationer i svårighetsgraden av PO^10,11 och i infarct storlek^13,14 tillsammans med intensiv inflammation och ärrbildning vid infarct plats¹⁵ samt vidhäftning till bröstväggen och omgivande vävnader, som observeras i MI-modellen av HF. Dessutom är råtta PO inducerad HF modell utmanande att skapa eftersom det är förknippat med hög dödlighet och felfrekvens¹⁰, med endast 20% av de opererade råttor utveckla MOD HF fenotyp¹⁰.

MOD är en attraktiv HF fenotyp och utgör en utveckling av den traditionellt skapade HFrEF fenotyp eftersom det möjliggör tidig inriktning av signaltransduktion vägar som spelar en roll i hjärtinfarkt remodeling, särskilt när det gäller perturbationer i mitokondriell dynamik och funktion, hjärtinfarkt metabolism, kalcium cykling och extra matrix remodeling. Dessa patofysiologiska processer är mycket uppenbara i MOD HF fenotyp¹¹. I detta manuskript beskriver vi hur man skapar MOD och HFrEF fenotyper och vi tar itu med fallgropar när du utför stigande kolorektal ränder (AAB) förfarande. Vi utvecklar också hur man bäst karakterisera genom ekokardiografi de två HF fenotyper, MOD och HFrEF, och hur man skiljer dem från andra fenotyper som misslyckas med att utveckla allvarliga PO eller som utvecklar allvarliga PO och koncentriska remodeling men utan betydande excentrisk remodeling.

Protocol

Alla metoder och procedurer som beskrivs här har godkänts av Institutionsdjurvård och användningskommittén (IACUC) vid Tulane University School of Medicine.

1. Verktyg och instrument för skapande av AAB-modeller

1. Få desinfektionsmedel, såsom 70% isopropylalkohol och povidone-jod.
2. Få ketamin och xyazin för anestesi och buprenorfin för analgesi.
3. Få en värmedyna och tung absorbens disponibel underpad med måtten 18 inches x 30 inches.
4. Få en 100% bomullsgarn rulle, ett band och en hårklippare.
5. Skaffa en 20 cm x 25 cm plastskiva, tjockleksintervall mellan 3-5 mm.
6. Skaffa en Z-LITE fiberoptisk belysning.
7. Skaffa en mekanisk ventilator för små djur (t.ex. SAR-830/AP).
8. Få 2-0 och 3-0 Vicryl kona suturer och nylon 3-0 monofilament sutur, sterila gasväv kuddar och sterila extra stora bomullspetsar och sterila handskar.
9. Få 16 G angiocath för intubation.
10. Köp följande kirurgiska verktyg.
    1. Skaffa en Weck rostfritt stål Hemoclip ligering och rostfritt stål ligating klipp.
    2. Få härdat fin irissax.
    3. Skaffa Adson-pincett.
    4. Få två böjda Graefe pincett.
    5. Skaffa en Halsted-Mosquito Hemostats-straight pincett.
    6. Skaffa en Mayo-Hegar nålhållare.
    7. Skaffa en Alm bröst upprullningsdon med trubbiga tänder.
11. Utnyttja och få en autoklav och en pärla autoklaver.

2. Stigande kolorektal ränder kirurgiskt ingrepp

1. Bedöva djuret med en intraperitoneal injektion av en blandning av 75-100 mg/kg Ketamin och 10 mg/kg Xylazine.
   OBS: Låt djuret vara helt sövt och slappt i några minuter. Om bedövningsdosen inte är tillräcklig och djuret fortfarande rör sig i buren, injicera djuret på nytt med samma bedövningsdos efter att ha gett tillräckligt med tid, cirka 5-10 minuter mellan efterföljande injektioner. De flesta djur kräver 1-2 injektioner för att uppnå djup sedering och anestesi.
2. Raka håret på operationsområdet som ligger vid det högra sidohörnområdet under den högra armhålan.
3. Stabilisera djuret genom att försiktigt tejpa alla fyra lemmarna till plastbrädan. Utför sedan endotracheal intubation med en 16 G angiocath. Påbörja mekanisk ventilation med tidvattenvolymer på 2 ml vid 50 cykler/min och FiO₂ på 21%. Leta efter den symmetriska ökningen i bröstväggen med varje andetag.
4. Vrid djuret långsamt att ligga på sin vänstra laterala sida, och sedan böja svansen i en U-form sätt och stabilisera den genom att försiktigt tejpa den till plast ombord. Sedan gå vidare och desinficera det rakade området med aktuell applicering av povidone-jod.
5. Infiltrera huden vid snittet plats med 50/50 blandning i volym av 1-2% Lidokain/0,25-0,5 % Bupivacaine som förebyggande analgesi innan snittet.
6. Utför ett rätt horisontellt hudsnitt, 1-2 centimeter långt, i det högra armhålan 1 cm under den högra armhålan. Dissekera sedan bröstmuskulära skiktet tills de når bröstkorgen. Gör en 1 cm thoracotomy mellan^{2: a} och 3:^e bröstkorg.
   1. Medan dissekera det muskulösa lagret av bröstet, var försiktig och undvika skador på rätt axillary artär, som löper under den högra armhålan.
      OBS: Thoracotomy utförs mellan^{1: a} och 2^nd revbenet medför risk för ränder rätt brachiocephalic artär i stället för stigande stora kroppspulsådern. Thoracotomy mellan^{3: e} och fjärde revbenet gör det svårt att visualisera och band den stigande stora kroppspulsådern, eftersom operatören kommer att titta på rätt atrium.
      OBS: Undvik att förläng thorakotomi för mediat mot bröstbenet för att undvika dissekering och skada rätt inre bröstartär.
7. Dissekera de två loberna i brässkörteln försiktigt och tryck dem isär på sidan. Identifiera sedan den stigande stora kroppspulsåder och isolera den från den överlägsna vena cava genom trubbig dissekering via en böjd Graefe pincett.
   OBS: Betydande manipulation av bräss körtel kommer att göra den svullen och gör det svårt att visualisera stigande stora kroppspulsåder.
   1. Dissekera den överlägsna vena cava från stora kroppspulsåder med extra försiktighet för att undvika skada eller bristning av den överlägsna vena cava, som är dödlig. Detta kan vara den svåraste delen av förfarandet och förväntas ske från tid till annan även i de flesta erfarna händer, men ofta med nybörjare och elever.
8. Lyft försiktigt den stigande stora kroppspulsåder med en böjd Graefe pincett och placera vaskulära klippet runt stigande stora kroppspulsåder.
   1. Justera vaskulär hemoclip ligering verktyget via en plast förskuren 7 "bit för att få en vaskulär klämma av önskat inre område på 1,5 mm² eller 2 mm², beroende på vilken HF-modell önskas.
9. Sutur bröstkorgen via en Vicryl 2-0 monofilament sutur. Sedan sutur det muskulösa lagret av bröstet via en 3-0 Vicryl kona sutur. Sutur sedan huden snittet via en Nylon 3-0 monofilament sutur.
10. Administrera en kombination av följande läkemedel efter avslutad operation för 48-72 timmar att fungera som analgesi under den postoperativa perioden: 1) Buprenorfin 0,01-0,05 mg/kg subkutant var 8-12h, 2) Meloxicam 2 mg/kg subkutant var 12h och 3) Morfin 2,5 mg/kg subkutant var 2-4h som behövs för svår smärta.
    OBS: Låt djuret återhämta sig på en värmedyna under regelbunden övervakning. När djuret visar tecken på återhämtning från anestesi (kunna andas spontant - utan bevis för att flämta eller använda tillbehör muskler i mer än två minuter - och har bra reflexer, röda och varma extremiteter), extubate djuret och returnera den till buren.

3. Ekokardiografi

1. Sedate djuret med intraperitoneal injektion av 80-100 mg/kg ketamin. Se till att tillräcklig sedering för korrekt förvärv av god kvalitet eko bilder.
   OBS: Användningen av isofluran som bedövningsmedel avskräcks för dess cardiodepressor effekt, särskilt i inställningen av kraftigt tryck överbelastning och kan ge ett falskt intryck av LV dilatation och systolisk dysfunktion som löser när djuret är av bedövningsmedel.
   1. Var försiktig och administrera hälften eller till och med en tredjedel av dosen ketamin hos djur som ser dyspneic och takykeneic med misstanke om att de har utvecklat HFrEF fenotyp.
2. Raka håret på bröstet, anteriorly, i helt sövda djur.
3. Lägg djuret på ryggen och stabilisera det till plastbrädan.
4. Förvärva 2D parasternal lång axel och 2D parasternal kort axel visa klipp på nivån för papillärmuskeln. Också, få M-läge bilder från den korta parasternal axeln visa på nivån för papillary muskeln för att mäta LV septal och bakre väggtjocklek i diastole samt LV end-diastolic och end-systolic diameter.
   1. Skaffa bilder eller klipp med en puls på 370 - 420 slag per minut för att säkerställa korrekt bedömning av LV storlek och funktion. Förvärv av bilder med lägre hjärtfrekvens leder till ett falskt intryck av deprimerad LV-funktion och LV-dilatation.
      OBS: Förvärv av förkortade 2D lång parasternal axel visa bilder / klipp leder till falska mätningar. För kvalitetskontroll, se till att LV-spetsen och aorto-mitralvinkeln visualiseras inom samma plansnitt.
   2. Skaffa 2D kort parasternal axel visa bilder / klipp på nivån för mitten papillär muskeln. Detta kommer att fungera som en referens för att erhålla tillförlitliga lv-mätningar och efterföljande mätningar av LV under tiden under hela studieperioden.
5. Få M-lägesbilder i lång parasternalaxelvy i nivå med aortaklaffen för att bedöma den relativa kolorektal till vänster atriumdiametern (LA) i slutet av systole.
   OBS: Djur med fenotyperna MOD och HFrEF bör visa tecken på att LA-dilatation med LA/Ao-förhållandet är ≥1,25 och <1,5 i MOD HF-fenotyp och ≥1,5 i HFrEF-fenotyp¹⁰.

Representative Results

Karakterisering av HF fenotyper, som utvecklar 8-12 veckor efter AAB, kan enkelt utföras via ekokardiografi. Representativa M-läge bilder av Sham, Vecka 3 post-AAB, MOD och HFrEF fenotyper presenteras i figur 1A. Figur 1B och figur 1C visar kärlklippsstorleken för skapandet av FENOTYPEN MOD HF och HFrEF-fenotypen. LV-end-diastolic (LVEDV) och end-systoliskt (LVESV) volymer kan beräknas med hjälp av formlerna i områdeslängdsmetoden: V=5/6×A×L, där V är volymen i ml; A är tvärsnittsområdet i LV-håligheten i cm², som erhållits från den korta parasternalaxelvyn i nivå med mid-papillary muskeln i diastole (Ad) och i systole (As); och L är längden på LV hålighet i cm, mätt från den långa parasternal axel vyn som avståndet från endocardial LV spets till mitral-kolorektal korsningen i diastole (Ld) och i systole (Ls). Representativa 2D långa parasternal axel och korta parasternal axel ekokardiografi bilder, med illustration om hur man mäter Ld, Ls, Annons och Som, i Sham och MOD HF fenotyp presenteras i figur 2. LVEDV i MOD HF fenotyp varierar vanligtvis mellan 600 - 700 μL, med mycket få djur som har LVEDV större än 700 μL och upp till 1000 μL; medan LVESV i MOD-fenotypen varierar mellan 120 och 160 μL (tabell 1). Från 2D kort parasternal axel visa ekokardiografi bilder presenteras i figur 2, kan man uppskatta graden av LVH i MOD fenotyp jämfört med bluff. Representativa tryckvolymsspårningar av fenotyperna Sham, Vecka 3 efter AAB, MOD och HFrEF presenteras i figur 3. LV-maximitrycket är minst 200 mmHg, även vid vecka 3 efter AAB, och ökar ytterligare vid vecka 8 efter AAB på grund av obalansen mellan djurets tillväxt och stora kroppspulsåder och den fasta skapade stenosen i den stigande aortan. Observera att djuren vid vecka 3 efter AAB är fullt kompenserade med förskjutning av LVEDV och LVESV till vänster jämfört med bluff. Med progressiv excentrisk hypertrofi och ombyggnad, det finns en förskjutning i LVEDV och LVESV till höger i MOD och HFrEF fenotyper jämfört med vecka 3 post-AAB. Man skulle också kunna uppskatta den betydande ökningen av LVESV i MOD fenotyp och den djupa ökningen av LVESV i HFrEF fenotyp, som återspeglar de betydande och djupgående minskningar i stroke volym och LVEF i MOD och HFrEF fenotyper, respektive, jämfört med vecka 3 efter AAB. Dessutom skulle man kunna uppskatta den betydande ökningen av LVEF vid vecka 3 efter AAB och den betydande minskningen av LVEF i HFrEF fenotyp jämfört med bluff.

Råtta PO inducerad HF modell är associerad med hög dödlighet och felfrekvens. Endast ca 20% av råttorna som genomgår AAB, med ett kärlklipp på 2 mm² i innerdiameter, kommer att övergå till att utveckla MOD HF-fenotypen. Representativa M-lägesbilder av de misslyckade fenotyperna presenteras i figur 4. Figur 4A visar representativa M-läge bilder av djur som inte utveckla LVH vid vecka 8 post-AAB, och hade helt förlorat PO med fullständig regression av LVH (bluff-liknande) eller hade varierande grad av LVH och PO vid vecka 8 post-AAB orsakar en mild-måttlig LVH fenotyp. Den andra misslyckade fenotypgruppen presenteras i figur 4B som visar representativa M-lägesbilder av djur med kraftigt PO (LV-högsta tryck >200 mmHg) och svår LVH som förblev kompenserad utan bevis på excentrisk ombyggnad, koncentrisk remodeling (CR) grupp eller med en mild (MILD grupp) excentrisk ombyggnad. Ekokardiografi och hemodynamic data av bluff, misslyckades och framgångsrika / önskade fenotyper presenteras i figur 5 och tabell 1. Observera den progressiva ökningar i hjärtvikt och LV vikt som djuren övergången från en kompenserad fenotyp till en mer excentrisk och ombyggda fenotyp. Det finns också en exponentiell ökning av LVESV och minskning av LVEF som djuren övergången från en kompenserad koncentrisk remodeling till en dekompenserad excentriskt ombyggda fenotyp. Av särskilt intresse är att både MOD och HFrEF HF fenotyper har en liknande grad av hjärtinfarkt styvhet mätt med styvhet-koefficient β av slutet-diastoliskt tryck volymförhållande (EDPVR (mmHg/μL)) jämfört med alla andra fenotyper, medan det finns en gradvis minskning av LV effektivitet som djuren övergången till en mer excentriskt ombyggda fenotyp. LV-effektiviteten beräknas utifrån förhållandet mellan slutsystoliskt tryckvolym (ESPVR) dividerat med den arteriella elastansen (EA). Trots att det inte finns någon signifikant statistisk skillnad i ESPVR och ESPVR/EA mellan fenotyperna MOD och HFrEF och den falska gruppen, är detta felaktigt fallet eftersom FENOtyperna MOD och HFrEF har ett betydligt högre LV-end-systoliskt tryck jämfört med bluff, vilket gör ESPVR-lutningen falskt brantare med förskjutning i V0 till höger jämfört med bluffen. Dessutom har när MOD och HFrEF fenotyper jämförs med kompenserade och koncentriskt ombyggda fenotyper, som har samma grad av PO, då man kan uppskatta den betydande och progressiva ökningen av LVESV och nedgång i ESPVR och ESPVR / EA med progressiv excentrisk ombyggnad, som observerats i MOD och HFrEF fenotyper jämfört med CR och MILD fenotyper (figur 5 och tabell 1).

Figur 1: Representativ hjärtsvikt fenotyper vid vecka 8 efter stigande kolorektal ränder. (A)Representativa M-lägesbilder av skendjur, djur tre veckor efter stigande kolorektal ränder (AAB) och åtta veckor efter AAB. Figur 1A har modifierats från Chaanine et al., American Journal of Physiology-Heart and Circulatory physiology, 2016. (B) Vaskulär klippstorlek för skapandet av svår vänster ventrikulär hypertrofi (LVH) med måttlig excentrisk remodeling (MOD). (C) Vaskulär klippstorlek för skapande av svår LVH med overt systolisk hjärtsvikt (HFrEF). Figurerna 1B och 1C har erhållits och modifierats från Chaanine et al., Metoder inom molekylärbiologi, 2018. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2: Beräkning av vänstra ventrikulära volymer med ekokardiografi med hjälp av områdeslängdsmetoden. Representativ 2D lång parasternal och 2D kort parasternal axel visa ekokardiografi bilder för att mäta vänster Ventrikulärt (LV) hålighet längd i diastole (Ld) och i systole (Ls) och LV hålighet tvärsnittsområde i diastole (Ad) och i systole (As) för att beräkna LV volymer i slutet av diastol och systole. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3: Spårspårningar med tryckvolymsslinga erhölls via en 1,9 F råtttrycksvolymkateter med hjälp av den öppna bröstet och vänster ventrikulära apikal punkteringsmetod. Representativa tryckvolymsslingspårningar i Sham, vecka 3 efter AAB, MOD och HFrEF fenotyper vid vecka 8 efter AAB. Figuren har modifierats från Chaanine et al., Cirkulation: Hjärtsvikt, 2013. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4: Påträffade fenotyper vid vecka 8 efter AAB med underlåtenhet att utveckla önskad hjärtsvikt fenotyp (s). (A)Representativa M-lägesbilder av djur som förlorat trycköverbelastningen (PO) och inte utvecklade LVH-fenotyper (Sham-liknande) och de med variabla PO- och LVH-fenotyper (mild-måttlig LVH). B)Representativa M-lägesbilder av djur som utvecklat svår PO, LVH och koncentrisk ombyggnad (CR), men utan (CR) eller med mild (MILD) excentrisk ombyggnad av fenotyper. Figur 4B har modifierats från Chaanine et al., Journal of American Heart Association, 2017. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5: Ekokardiografi och parametrar för tryckvolymsloop i de olika fenotyperna. Data presenteras som individuella värden (punkter) med median (horisontell linje) i de olika fenotyperna vid vecka 8 efter AAB. Statistiska analysresultat av de presenterade uppgifterna i de olika fenotyperna visas i tabell 1. LVESV: vänster Ventrikulärt end-systolic volym, LVEF: vänster Ventrikulärt utskjutning fraktion, EDPVR: end-diastolic tryck volym relation, ESPVR: end-systolic tryck volym relation, EA: kranskärlens elastance. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

	Bluff (n=5)	Sham-liknande (n =5)	Mild-mod LVH (n=8)	CR (n=11)	MILD (n=14)	MOD (n=14)	HFrEF (n=5)
Kroppsvikt (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
LVESV (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
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 ± 0,025a,b,c, d, e	0,079 ± 0,017a,b,c, d, e
ESPVR/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
Data presenteras som medelvärde ± standardavvikelse. Statistisk analys utfördes med hjälp av Enkelriktad ANOVA. P < 0,05 ansågs betydande.
aP < 0,05 vs Sham
bP < 0,05 vs Sham-liknande
cP < 0,05 vs Mild-modearte LVH
dP < 0,05 vs CR
eP < 0,05 vs MILD
fP < 0,05 vs MOD
*n=6
Förkortningar: HW: hjärtvikt, LVW: vänster Ventrikulärt vikt, RVW: höger Ventrikulärt vikt, IVSD: septal väggtjocklek i diastole, LVPWd: vänster Ventrikulärt bakre väggtjocklek i diastole. LVEDV: vänster Ventrikulärt slutet-diastolic volym, LVESV: vänster Ventrikulärt slutet-systolic volym, LVEF: vänster Ventrikulärt utskjutning fraktion, LVPmax: vänster Ventrikulärt maximal tryck, EDPVR: end-diastolic tryck volym relation, ESPVR: end-systolic tryck volym relation, EA: kranskärlens elastance.

Tabell 1: Ekokardiografi och tryckvolymparametrar i Sham, Sham-liknande, Mild-måttlig LVH, CR, MILD, MOD och HFrEF fenotyper.

Discussion

Efter PO relaterade till AAB hos råtta, LV genomgår koncentriska remodeling genom att öka LV väggtjocklek, känd som koncentriska LVH, som en kompensatorisk mekanism för att motverka för ökningen av LV vägg stress. Ökningen av LV väggtjocklek blir märkbar under den första veckan efter AAB och når sin maximala tjocklek på 2-3 veckor efter AAB. Under denna tidsperiod leder aktivering av maladaptiva signaltransduktionsvägar till progressiv utvidgning av LV med ökningar i LV-volymer, en process som kallas excentrisk hypertrofi eller ombyggnad. Det förväntas att HF-fenotypen hos råtta utvecklas cirka 8 veckor efter AAB hos de flesta av djuren, varav få utvecklar HF vecka 12 efter AAB. Två HF fenotyper följer beroende på svårighetsgraden av AAB. MOD-fenotyp erhålls genom att skapa stigande kolorektal ränder (AAB) med ett kärlklipp på 2 mm² i innerdiameter, medan skapandet av HFrEF-fenotypen kräver AAB med ett snävare kärlklipp på 1,5 mm² i innerdiameter. Det är viktigt att utföra ekokardiografi vid 2-3 veckor efter stigande kolorektal ränder för att kontrollera förekomsten av allvarliga koncentriska LVH. Svår LVH definieras som LV septal och bakre väggtjocklek ≥1,5 gånger normal (0,19 cm), och vanligtvis varierar mellan 0,27 - 0,3 cm. Djur som inte utvecklar svår LVH vid vecka 3 efter AAB, kommer att anses ha misslyckatS AAB och bör inte följas därefter. De som har utvecklat svår LVH vid vecka 3 efter AAB, kommer att genomgå ekokardiografi vid vecka 8 efter AAB för att bedöma för utvecklingen av önskad HF fenotyp. Det är inte ovanligt att stöta på djur som hade svår LVH vid vecka 3 efter AAB att ha regression eller upplösning av LVH vid vecka 8 efter AAB, av skäl som vi kommer att ta upp i den senare delen av diskussionen. Djur med svår LVH och koncentrisk ombyggnad utan eller med mild excentrisk ombyggnad vid vecka 8 efter AAB, därför cr och mild fenotyper, respektive, är osannolikt att utveckla ytterligare excentrisk ombyggnad även om de följs under en längre månad eller två. De som är mellan MILD och MOD fenotyp, kan utveckla MOD HF fenotyp om de följs i ytterligare en månad.

PO råtta modellen kan vara frustrerande på grund av den tillhörande hög dödlighet och felfrekvens¹⁰, trots användning av en standardiserad vaskulär klippstorlek och kirurgisk teknik, som också bidrar till forskning bekostnad, på grund av det stora antalet djur som behöver genomgå AAB för att uppnå önskat målnummer (n), och den tid som djuren måste följas innan de utvecklar önskad HF fenotyp. Underlåtenhet att utveckla allvarliga LVH är relaterad till antingen misslyckade ränder eller ränder av rätt brachiocephalic gatan i stället för stora kroppspulsådern, vilket inte är ovanligt. Regression och/eller upplösning av svår LVH i efterföljande uppföljningsbedömningar är relaterad till aneurysmbildning och peri-bandaortsmodeling som leder till förlust i svårighetsgraden av PO⁹. Det är fortfarande oklart varför djur med svår LVH och PO utveckla fenotypiska variationer när det gäller excentrisk ombyggnad trots att de har samma klippstorlek, kön och stam. Det rekommenderas att visualisera den stigande stora kroppspulsådern till skärmen för peri-band kolorektal ombyggnad och aneurysmal bildning. Djur som utvecklar stigande aortaneurysm ≥1 cm i diameter bör avlivas, eftersom detta kommer att orsaka dyspné och ångest för djuret på grund av impingement på omgivande strukturer. Det rekommenderas också att kontrollera om turbulent flöde över bandet med färg Doppler, men tyvärr exakt uppskattning av tryckgradient över bandet genom kontinuerlig Doppler är inte möjligt på grund av oförmåga att anpassa den kontinuerliga Doppler med blodflödet riktning i stigande stora kroppspulsåder.

MOD är en attraktiv HF-fenotyp och utgör en utveckling av den traditionellt skapade HFrEF-fenotypen eftersom den möjliggör inriktning av signaltransduktionsvägar som spelar roll i hjärtinfarkt och ombyggnad tidigt i sjukdomsprocessen, särskilt när det gäller perturbationer i mitokondriell dynamik och funktion, myocardial metabolism och kalciumcykling och extracellulär matrisremodeling och myoocardialstystyhet. funktioner som är mycket tydliga i MOD HF fenotyp¹¹. Dessutom är den tidiga postoperativa dödligheten (definierad som dödlighet under de första 7 dagarna efter AAB) lägre med klippstorleken 2 mm², för skapandet av MOD-fenotyp, än klippstorleken på 1,5 mm², för skapandet av HFrEF fenotyp¹⁰, (5% vs 21%, P = 0,009 med Fishers exakta test). Framgångsfrekvensen mellan de två klippstorlekarna, för skapandet av MOD- och HFrEF-fenotyper, är dock inte statistiskt signifikant¹⁰, (20% vs 13%, P = 0,56 med Fishers exakta test). Dessutom är aorta banding av vaskulär klämma fördelaktigt jämfört med aorta banding genom att dra åt en nylon sutur mot en 27 G nål, en teknik som ofta används för att tygla tvärgående aorta hos möss, eftersom det finns mindre variation i klippstorlek och mindre trauma till aorta jämfört med suturtekniken.

PO-modellen av HF är fördelaktigt jämfört med hjärtinfarkt (MI) modell av HF eftersom PO-inducerad circumferential och meridional vägg stress är homogent fördelas över alla segment av hjärtmuskeln. Emellertid, båda modellerna lider av variationer i svårighetsgraden av PO^10,11 och i infarct storlek^13,14 tillsammans med intensiv inflammation och ärrbildning vid infarct plats¹⁵ samt vidhäftning till bröstväggen och omgivande vävnader observeras i MI-modellen av HF. Dessutom är råtta PO inducerad HF modell utmanande att skapa eftersom det är förknippat med hög dödlighet och felfrekvens¹⁰, med endast 20% av de opererade råttor utveckla MOD HF fenotyp¹⁰. Jämfört med den spontant hypertensiva råtta (SHR) modellen, PO-inducerad HF-modellen är en bättre modell för att studera vägar relaterade till hjärtinfarkt remodeling. Ökningen av efterlast och hjärtinfarkt vägg stress i systole är mycket högre i PO-inducerad HF-modellen än SHR-modellen. Det tar ungefär två år för SHR att utveckla systoliskt HF och mekanismen för systolisk HF är inte helt känd och är förvirrad av åldrande¹⁶. SHR-modellen och andra modeller av hypertoni, såsom DOCA saltmodell, används oftare för att undersöka mekanismer och terapier relaterade till högt blodtryck och eventuellt diastolisk dysfunktion¹⁶.

Sammanfattningsvis är MOD HF fenotyp en attraktiv modell för att studera signal transduktion vägar i samband med hjärtinfarkt och kan användas för tillämpning och testning av potentiella terapeutiska strategier, innan validering av deras effekt i stora djurmodeller och i mänskliga hjärtsvikt.

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