Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

نموذج الجرذ من الضغط الزائد الناجم عن إعادة عرض معتدلة والخلل الانقباضي بدلا من فشل القلب الانقباضي overt

Published: April 30, 2020 doi: 10.3791/60954
Automatic Translation
1, 2, 1,2,3
1Department of Medicine/Heart and Vascular Institute, Tulane University, 2Department of Physiology, Tulane University, 3Department of Pharmacology, Tulane University

Summary

نحن نصف إنشاء نموذج الفئران من الضغط الزائد الناجم عن إعادة عرض معتدلة والخلل الانقباضي في وقت مبكر حيث يتم تنشيط مسارات نقل الإشارة المشاركة في بدء عملية إعادة عرض. هذا النموذج الحيواني سوف يساعد في تحديد الأهداف الجزيئية لتطبيق استراتيجيات العلاج المبكر المضادة لإعادة عرض لفشل القلب.

Abstract

استجابة لإصابة، مثل احتشاء عضلة القلب، وارتفاع ضغط الدم لفترات طويلة أو عامل السمية القلبية، والقلب يتكيف في البداية من خلال تفعيل مسارات نقل الإشارة، لمواجهة، على المدى القصير، لفقدان عضلة القلب وأو زيادة في الإجهاد الجدار. ومع ذلك ، يصبح التنشيط المطول لهذه المسارات ضارًا مما يؤدي إلى بدء ونشر إعادة عرض القلب مما يؤدي إلى تغييرات في هندسة البطين الأيسر وزيادة في أحجام البطين الأيسر ؛ النمط الظاهري ينظر في المرضى الذين يعانون من فشل القلب الانقباضي (HF). هنا، ونحن نصف إنشاء نموذج الفئران من الضغط الزائد الناجم عن إعادة عرض معتدلة والخلل الانقباضي في وقت مبكر (وزارة الدفاع) عن طريق تصاعد النطاقات الأبهري (AAB) عن طريق مقطع الأوعية الدموية مع منطقة داخلية من 2 ملم2. يتم إجراء الجراحة في 200 غرام من الفئران سبراغ داولي. يتطور النمط الظاهري لـ MOD HF في 8-12 أسبوعًا بعد AAB ويتميز بشكل غير جراحي عن طريق تخطيط صدى القلب. يشير العمل السابق إلى تنشيط مسارات نقل الإشارات وتغيير التعبير الجيني والتعديل بعد الترجمة للبروتينات في النمط الظاهري لـ MOD HF الذي يحاكي تلك التي شوهدت في HF الانقباضي البشري. لذلك ، مما يجعل من النمط الظاهري لـ MOD HF نموذجًا مناسبًا للأبحاث الانتقالية لتحديد واختبار الأهداف العلاجية المحتملة المضادة لإعادة العرض في HF. مزايا النمط الظاهري HF وزارة الدفاع بالمقارنة مع النمط الظاهري HF الانقباضي هو أنه يسمح لتحديد الأهداف الجزيئية المشاركة في عملية إعادة عرض في وقت مبكر والتطبيق المبكر للتدخلات العلاجية. الحد من النمط الظاهري HF وزارة الدفاع هو أنه قد لا يحاكي طيف الأمراض التي تؤدي إلى HF الانقباضي في الإنسان. وعلاوة على ذلك، فمن الفينوموتايب التحدي لخلق، كما يرتبط جراحة AAB مع ارتفاع معدلات الوفيات والفشل مع 20٪ فقط من الفئران التي تعمل تطوير النمط الظاهري HF المطلوب.

Introduction

فشل القلب (HF) هو مرض شائع ويرتبط بارتفاع معدلات الاعتلال والوفيات1. وتستخدم عادة نماذج الضغط الزائد القوارض (PO) من HF، التي تنتجها النطاقات الأبهرية التصاعدية أو العرضية، لاستكشاف الآليات الجزيئية المؤدية إلى HF واختبار الأهداف العلاجية الجديدة المحتملة في HF. كما أنها تحاكي التغيرات التي شوهدت في HF الإنسان الثانوي لارتفاع ضغط الدم الجهازي لفترات طويلة أو تضيق الأبهر الشديد. بعد PO، يزيد جدار البطين الأيسر (LV) تدريجيًا في السماكة، وهي عملية تعرف باسم تضخم LV (LVH) (LVH)، للتعويض والتكيف مع الزيادة في إجهاد جدار LV. ومع ذلك، ويرتبط هذا مع تفعيل عدد من مسارات الإشارات غير قابل للتكيف، والتي تؤدي إلى اضطرابات في ركوب الدراجات الكالسيوم والتوازن، إعادة عرض مصفوفة الأيضية وخارج الخلية والتغيرات في التعبير الجيني، فضلا عن تعزيز المبرمج وautophagy2،,3،,4،,5،66. وتشكل هذه التغيرات الجزيئية الزناد لبدء ونشر إعادة عرض عضلة القلب والانتقال إلى النمط الظاهري HF غير المعوض.

على الرغم من استخدام سلالات القوارض الأصيلة وتوحيد حجم القصاصة والتقنية الجراحية ، هناك تباين كبير في الفينوتيبيك في هيكل غرفة LV ووظيفتها في نماذج النطاقات الأبهرية7،8،9. يتم وصف التغير الفينوتيبيك التي واجهتها بعد PO في الفئران، Sprague-Dawley سلالة، في مكان آخر10,11. من تلك, واجه اثنين من الفينوبوبي HF مع أدلة على إعادة عرض عضلة القلب وتفعيل مسارات نقل الإشارة مما يؤدي إلى حالة من الإجهاد التأكسدي المتزايد. ويرتبط هذا مع إعادة عرض التمثيل الغذائي, تغيير التعبير الجيني والتغيرات في التعديل ما بعد الترجمة من البروتينات, تماما لعب دور في عملية إعادة عرض10,,12. الأول هو النمط الظاهري من إعادة عرض معتدلة والخلل الانقباضي في وقت مبكر (وزارة الدفاع) والثاني هو النمط الظاهري من HF الانقباضي المعبّر (HFrEF).

نموذج PO من HF مفيد على نموذج احتشاء عضلة القلب (MI) من HF لأن الضغوط الجدار ية المحيطة والمرديونية التي يسببها PO موزعة بشكل متجانس عبر جميع أجزاء عضلة القلب. ومع ذلك، كلا النموذجين يعانون من تقلب في شدة PO10،,11 وفي حجم احتشاء13،,14 جنبا إلى جنب مع التهاب شديد وتندب في موقع احتشاء15، فضلا عن الالتصاق إلى جدار الصدر والأنسجة المحيطة بها، والتي لوحظت في نموذج MI من HF. وعلاوة على ذلك، فإن نموذج HF المستحث بالجرذان يشكل تحدياً في الإنشاء لأنه يرتبط بارتفاع معدلات الوفيات والفشل10، مع 20٪ فقط من الفئران التي تعمل بتطوير النمط الظاهري HF وزارة الدفاع10.

وزارة الدفاع هو فيدوب HF جذابة ويشكل تطورا من النمط الظاهري HFrEF المنشأة تقليديا كما أنه يسمح للاستهداف المبكر للمسارات نقل إشارة التي تلعب دورا في إعادة عرض عضلة القلب, خاصة عندما يتعلق الأمر اضطرابات في ديناميات الميتوكوندريا وظيفة, استقلاب عضلة القلب, ركوب الدراجات الكالسيوم وإعادة عرض مصفوفة خارج الخلية. هذه العمليات الفسيولوجية المرضية واضحة للغاية في النمط الظاهري HF وزارة الدفاع11. في هذه المخطوطة، نصف كيفية إنشاء النمط الظاهري وزارة الدفاع وHFrEF ونعالج المزالق أثناء تنفيذ إجراء النطاقات الأبهرية التصاعدية (AAB). كما أننا نشرح كيفية توصيف أفضل من خلال تخطيط صدى القلب ، وهما النمطان الظاهريان HF ، وزارة الدفاع وHFrEF ، وكيفية تمييزهما عن الأنماط الظاهرية الأخرى التي تفشل في تطوير PO شديدة أو التي تطور PO شديدة وإعادة عرض متحدة المركز ولكن دون إعادة عرض غريب الأطوار كبيرة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد وافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوان واستخدامه (IACUC) التابعة لكلية الطب بجامعة تولين على جميع الأساليب والإجراءات الموصوفة هنا.

1. أدوات وأدوات لإنشاء نموذج AAB

  1. الحصول على المطهرات، مثل الكحول ايزوبروبيل 70٪ وpovidone-اليود.
  2. الحصول على الكيتامين وxylazine للتخدير والبوبرينورفين للمسكن.
  3. الحصول على وسادة التدفئة والثقيلة امتصاص underpad المتاح مع أبعاد 18 بوصة × 30 بوصة.
  4. الحصول على 100٪ لفة خيوط القطن، شريط ومقص الشعر.
  5. الحصول على 20 سم × 25 سم لوحة بلاستيكية، وسمك مجموعة بين 3-5 ملم.
  6. الحصول على مضيئة الألياف البصرية Z-LITE.
  7. الحصول على جهاز التنفس الصناعي الميكانيكي للحيوانات الصغيرة (على سبيل المثال، SAR-830/AP).
  8. الحصول على 2-0 و 3-0 خيوط تفتق Vicryl والنايلون 3-0 خيوط monofilament، منصات الشاش المعقمة ونصائح القطن الكبيرة المعقمة والقفازات المعقمة.
  9. الحصول على 16 G angiocath للتنبيب.
  10. شراء الأدوات الجراحية التالية.
    1. الحصول على ويك الفولاذ المقاوم للصدأ هيموجكليب الربط والفولاذ المقاوم للصدأ مقاطع رباط.
    2. الحصول على تصلب مقص القزحية غرامة.
    3. الحصول على ملقط Adson.
    4. الحصول على اثنين من ملقط Graefe المنحنية.
    5. الحصول على هالستيد البعوض Hemostats-على التوالي ملقط.
    6. الحصول على حامل إبرة مايو هيغار.
    7. الحصول على م الصدر المنسحب مع أسنان حادة.
  11. الاستفادة والحصول على الأوتوكلاف وتعقيم البزة.

2. تصاعدي الأبهر النطاقات الجراحية

  1. قم بحقن الحيوان بحقنة داخل البيريكونية لمزيج من 75-100 ملغم/كغ كيتامين و10 ملغ/كغ Xylazine.
    ملاحظة: السماح لبضع دقائق للالحيوان أن تكون مُسبسة تماما ومترهل. إذا كانت الجرعة التخديرية غير كافية وكان الحيوان لا يزال يتحرك في القفص ، وإعادة حقن الحيوان بنفس الجرعة التخديرية بعد السماح بوقت كاف ، حوالي 5-10 دقائق بين الحقن اللاحقة. تحتاج معظم الحيوانات إلى حقن 1-2 لتحقيق التخدير العميق والتخدير.
  2. احلاقة الشعر في موقع الجراحة الموجود في منطقة الصدر الجانبية اليمنى تحت الإبط الأيمن.
  3. استقرار الحيوان عن طريق تسجيل جميع الأطراف الأربعة بلطف إلى اللوحة البلاستيكية. ثم تنفيذ تنبيب الإنأوسترال مع 16 G angiocath. بعد أن يتم تنبيب الحيوان بنجاح، بدء التهوية الميكانيكية مع أحجام المد والجزر من 2 مل في 50 دورات / دقيقة وFiO2 من 21٪. ابحث عن الارتفاع المتماثل في جدار الصدر مع كل نفس.
  4. بدوره الحيوان ببطء الاستلقاء على الجانب الجانبي الأيسر، ومن ثم ثني الذيل بطريقة U-الشكل وتثبيته عن طريق تسجيل بلطف إلى لوحة من البلاستيك. ثم المضي قدما وتطهير المنطقة الهاقمة مع التطبيق الموضعي للبوفيدون اليود.
  5. التسلل إلى الجلد في موقع شق مع 50/50 مزيج من حجم 1-2٪ ليدوكائين/0.25-0.5٪ Bupivacaine كما مسكن وقائي قبل إجراء الشق.
  6. إجراء شق الجلد الأفقي الأيمن، 1-2 سم طويلة، في منطقة الإبط الأيمن 1 سم تحت الإبط الأيمن. ثم، تشريح طبقة العضلات الصدرية حتى الوصول إلى القفص الصدري الصدري. جعل 1 سم الصدر بين 2nd و 3rd القفص الصدري.
    1. أثناء تشريح الطبقة العضلية من الصدر ، كن حذرًا وتجنب إصابة الشريان الإبطي الأيمن ، الذي يعمل تحت الإبط الأيمن.
      ملاحظة: يتم إجراء عملية التبضع الصدري بينالضلع الأول وضلع2 الثاني، مما يؤدي إلى خطر ربط الشريان الصدري الأيمن بدلاً من الشريان الأورطا الصاعد. فُثْر الصدر بين الضلعالثالث والرابع يجعل من الصعب تصور الأبهر الصاعد وبينه، حيث سينظر المشغل إلى الأذين الأيمن.
      ملاحظة: تجنب تمديد عملية التبضع الصدري ة أيضا ً باتجاه القص لتجنب تشريح وإصابة الشريان الثديي الداخلي الأيمن.
  7. تشريح الفصوص اثنين من الغدة الصعترية بلطف ودفعها بعيدا على الجانب. ثم تحديد أوريتا التصاعدي وعزله عن الوريد الوريد افينا متفوقة عن طريق تشريح صريح عبر الملقط Graefe المنحني.
    ملاحظة: التلاعب الكبير في الغدة الصعترية سيجعلها منتفخة ويجعل من الصعب تصور الأبهر الصاعد.
    1. تشريح الوريد الوريد الأعلى من الأبهر بحذر إضافي لتجنب الإصابة أو تمزق الوريد الفينا المتفوق ، وهو أمر قاتل. قد يكون هذا أصعب جزء من الإجراء ومن المتوقع أن يحدث من وقت لآخر حتى في معظم الأيدي ذات الخبرة ، ولكن في كثير من الأحيان مع المبتدئين والمتعلمين.
  8. ارفع بلطف أورتا الصاعدة مع ملقط Graefe المنحنية ووضع مقطع الأوعية الدموية حول الأبهر الصاعد.
    1. ضبط أداة ربط هيموكليب الأوعية الدموية عبر البلاستيك قبل قطع 7 "قطعة للحصول على مقطع الأوعية الدموية من المنطقة الداخلية المطلوبة من 1.5 مم2 أو 2 مم2،اعتمادا على النموذج HF الذي هو المطلوب.
  9. خياطة الصدر عبر فيكريل 2-0 خيوط monofilament. ثم خياطة الطبقة العضلية من الصدر عن طريق 3-0 فيكريل تفتق خياطة. ثم خياطة شق الجلد عن طريق النايلون 3-0 خيوط monofilament.
  10. إدارة مزيج من الأدوية التالية بعد الانتهاء من الجراحة لمدة 48-72 ساعة لتكون بمثابة مسكن في فترة ما بعد الجراحة: 1) Buprenorphine 0.01-0.05 ملغ / كجم تحت الجلد كل 8-12h، 2) ميلوكسيكام 2 ملغ / كغ تحت الجلد كل 12h، و 3) المورفين 2.5 ملغ / كغ تحت الجلد كل 2-4h حسب الحاجة للألم الشديد.
    ملاحظة: اترك الحيوان ليتعافى على وسادة تدفئة تحت المراقبة المنتظمة. مرة واحدة يظهر الحيوان علامات الانتعاش من التخدير (قادرة على التنفس تلقائيا - دون دليل على اللهاث أو استخدام العضلات التبعية لأكثر من دقيقتين - ولديه ردود فعل جيدة، والأطراف الحمراء والدافئة)، extubate الحيوان وإعادته إلى القفص.

3- تصوير صدى القلب

  1. تخدير الحيوان مع حقن داخل البيريتونية من 80-100 ملغ / كغ الكيتامين. ضمان التكبير الكافي للحصول على صور صدى ذات نوعية جيدة.
    ملاحظة: يتم تثبيط استخدام إيسوفلورين كمخدر لتأثيرها اكتئاب القلب، وخاصة في وضع الحمل الزائد الضغط الشديد، وربما يعطي انطباعا خاطئا من توسعLV والخلل الانقباضي الذي يحل مرة واحدة الحيوان هو قبالة مخدر.
    1. كن حذرا وإدارة نصف أو حتى ثلث جرعة الكيتامين في الحيوانات التي تبدو عسر التنفس وtachypneic مع الاشتباه في أنها قد وضعت النمط الظاهري HFrEF.
  2. حلاقة شعر الصدر، في وقت مابعد، في الحيوان ededated تماما.
  3. وضع الحيوان على ظهره وتثبيته إلى المجلس البلاستيك.
  4. الحصول على 2D محور طويل parasternal و2D مقاطع عرض المحور القصير المظلي على مستوى العضلات الحليمية. أيضا، الحصول على صور M-الوضع من عرض محور المظلي قصيرة على مستوى العضلات الحليمي لقياس LV الحاجز والخلفي سمك الجدار في الانبساط وكذلك LV نهاية الانبساطي وقطر الانقباضي نهاية.
    1. الحصول على الصور أو لقطات بمعدل ضربات القلب من 370 -420 يدق في الدقيقة الواحدة لضمان التقييم السليم لحجم LV والوظيفة. الحصول على الصور في انخفاض معدلات ضربات القلب سيؤدي إلى انطباع خاطئ من الاكتئاب وظيفة LV وتوسعة LV.
      ملاحظة: يؤدي الحصول على عرض الصور/القصاصات الطويلة قصيرة الأمد لمحور الباراستيرنال الطويل 2D إلى قياسات خاطئة. لأغراض مراقبة الجودة، تأكد من أن يتم تصور قمة LV وزاوية أوتورتو-ميترالي داخل نفس قطع الطائرة.
    2. الحصول على 2D قصيرة محور parasternal عرض الصور / لقطات على مستوى العضلات الحليمية المتوسطة. وسيكون هذا بمثابة مرجع للحصول على قياسات LV المسلسل ة الموثوقة واللاحقة أثناء متابعة الحيوانات مع مرور الوقت طوال فترة الدراسة.
  5. الحصول على صور M-الوضع في عرض محور المظلي الطويل على مستوى الصمام الأبهري لتقييم الأبهر النسبي إلى قطر الأذين الأيسر (LA) في نهاية systeal.
    ملاحظة: الحيوانات مع وزارة الدفاع والظاهريHFrEF يجب أن تظهر أدلة على توسع لوس انجليس مع نسبة LA / AO يجري ≥ 1.25 و < 1.5 في وزارة الدفاع HF النمط الظاهري و ≥ 1.5 في النمط الظاهري HFrEF10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يمكن إجراء توصيف الأنماط الظاهرية HF ، التي تتطور بعد 8-12 أسبوعًا من AAB ، بسهولة عبر تخطيط صدى القلب. يتم تقديم صور M-الوضع التمثيلية لشام، الأسبوع 3 بعد AAB، وزارة الدفاع والظواهر HFrEF في الشكل 1A. الشكل 1B والشكل 1C يظهران حجم مقطع الأوعية الدموية لإنشاء النمط الظاهري لـ MOD HF والنمط الظاهري HFrEF، على التوالي. يمكن حساب وحدات التخزين النهائية LV (LVEDV) ونهاية الانقباضي (LVESV) باستخدام صيغ طريقة طول المنطقة: V = 5/6× A×L ، حيث V هو الحجم في مل ؛ A هو منطقة المقطع العرضي من تجويف LV في سم2، التي تم الحصول عليها من عرض المحور الانقباضي القصير على مستوى العضلات المتوسطة الحليمية في الدياجال (الإعلان) وفي systeal (As)؛ وL هو طول تجويف LV في سم، تقاس من عرض المحور المشلول الطويل كالمسافة من قمة LV endocardial إلى تقاطع التاجي الأبهر في diastole (Ld) وفي systeal (Ls). ممثل 2D محور طويل parasternal وقصيرة صور صدى المحور الاختزالي، مع توضيح حول كيفية قياس Ld، Ls، الإعلان وAs، في الشام ووزارة الدفاع HF فيالنمط الظاهري ترد في الشكل 2. وعادة ما يتراوح النمط الظاهري لـ LVEDV في النمط الظاهري لتردد التردد العالي وزارة الدفاع بين 600 و700 ميكرولتر، مع وجود عدد قليل جداً من الحيوانات التي يزيد فيها عدد الحيوانات عن 700 ميكرولتر وما يصل إلى 1000 ميكرولتر؛ في حين أن LVESV في النمط الظاهري وزارة الدفاع يتراوح بين 120 - 160 ميكرولتر(الجدول 1). من 2D قصيرة محور parasternal عرض الصور صدى صدى عرض في الشكل 2، يمكن للمرء أن نقدر درجة LVH في النمط الظاهري وزارة الدفاع بالمقارنة مع صور. يتم تقديم تتبع حلقة حجم الضغط التمثيلي للشام ، الأسبوع 3 بعد AAB ، وزارة الدفاع والظواهر HFrEF في الشكل 3. الضغط الأقصى LV هو ما لا يقل عن 200 مم زئبق، حتى في الأسبوع 3 بعد AAB، ويزيد كذلك في الأسبوع 8 بعد AAB بسبب عدم التطابق بين نمو الحيوان والأبهر وتضيق ثابتة المنشأة في الأبهر التصاعدي. لاحظ أن الحيوانات في الأسبوع 3 بعد AAB يتم تعويضها بالكامل مع التحول من LVEDV و LVESV إلى اليسار مقارنة بالشام. مع تضخم غريب الأطوار التدريجي وإعادة عرض, هناك تحول في LVEDV وLVESV إلى اليمين في وزارة الدفاع وHFrEF phenotypes بالمقارنة مع الأسبوع 3 بعد AAB. يمكن للمرء أن يقدر أيضا الزيادة الكبيرة في LVESV في النمط الظاهري وزارة الدفاع والزيادة العميقة في LVESV في النمط الظاهري HFrEF, مما يعكس انخفاضات كبيرة وعميقة في حجم السكتة الدماغية وLVEF في وزارة الدفاع والظاهريات HFrEF, على التوالي, مقارنة مع الأسبوع 3 بعد AAB. وعلاوة على ذلك، يمكن للمرء أن يقدر الزيادة الكبيرة في LVEF في الأسبوع 3 بعد AAB والانخفاض الكبير في LVEF في النمط الظاهري HFrEF مقارنة مع صور.

ويرتبط نموذج الـ RAT PO المستحث بالتردد العالي المرتفع بارتفاع معدلات الوفيات والفشل. فقط حوالي 20٪ من الفئران التي تخضع لAAB، مع مقطع الأوعية الدموية من 2 ملم2 في القطر الداخلي، وسوف تنتقل لتطوير النمط الظاهري HF وزارة الدفاع. يتم تقديم صور الوضع M التمثيلي ة للأنماط الظاهرية الفاشلة في الشكل 4. الشكل 4A يظهر الصور التمثيلية M-الوضع من الحيوانات التي لم تتطور LVH في الأسبوع 8 بعد AAB، وكان قد فقدت تماما PO مع الانحدار الكامل من LVH (مثل الشام) أو كان درجة متغيرة من LVH وPO في الأسبوع 8 بعد AAB مما تسبب في النمط الظاهري LVH خفيفة معتدلة. يتم تقديم المجموعة الثانية فشل النمط الظاهري في الشكل 4B تظهر الصور التمثيلية M-الوضع من الحيوانات مع PO شديدة (LV الحد الأقصى للضغط > 200 مم زئبق) وLVH شديدة الذين ظلوا تعويض مع أي دليل على إعادة عرض غريب الأطوار، إعادة عرض متحدة المركز (CR) المجموعة، أو مع خفيفة (مجموعة خفيفة) إعادة عرض غريب الأطوار. يتم تقديم بيانات صدى الصدى والهيمودينامي ة للصور ، الفاشلة ، والأنماط الظاهرية الناجحة / المطلوبة في الشكل 5 والجدول 1. لاحظ الزيادات التدريجية في وزن القلب ووزن LV مع انتقال الحيوانات من النمط الظاهري التعويضي إلى النمط الظاهري الأكثر غرابة وإعادة التشكيل. أيضا، هناك زيادة هائلة في LVESV وانخفاض في LVEF كما الحيوانات الانتقال من إعادة عرض متحدة المركز تعويضإلى النمط الظاهري غير المعوض ة بشكل غريب الأطوار. ومما له أهمية خاصة أن كلا من الأنماط الظاهرية لوزارة الدفاع وHFrEF HF لها درجة مماثلة من تصلب عضلة القلب كما تقاس بمعامل الصلابة α من علاقة حجم الضغط الانبساطي النهائي (EDPVR (mmHg/μL)) مقارنة بجميع الأنماط الظاهرية الأخرى ، في حين أن هناك انخفاضًا تدريجيًا في كفاءة LV مع انتقال الحيوانات إلى نوع فينوموذي أكثر غرابة. يتم حساب كفاءة LV من علاقة حجم الضغط الانقباضي النهائي (ESPVR) مقسومة على الإلساب الشرياني (EA). على الرغم من أنه لا يوجد فرق إحصائي كبير في ESPVR و ESPVR / EA بين وزارة الدفاع وHFrEF phenotypes والمجموعة الشامية ، وهذا هو الحال زورا كما وزارة الدفاع وHFrEF الظاهرية لها أعلى بكثير LV نهاية الانقباضي الضغط مقارنة مع الشام ، مما يجعل المنحدر ESPVR بشكل زائف أكثر حدة مع التحول في V0 إلى اليمين مقارنة مع صوري. وعلاوة على ذلك، عندما تتم مقارنة وزارة الدفاع وHFrEF phenotypes إلى الأنماط الظاهرية التعويضية والكونمركزية التي يتم إعادة تشكيلها، والتي لها نفس الدرجة من PO، ثم يمكن للمرء أن نقدر الزيادة الكبيرة والتقدمية في LVESV وإسقاط في ESPVR وESPVR / EA مع إعادة عرض التدريجي غريب الأطوار، كما لوحظ في وزارة الدفاع وHFrEF phenotypes مقارنة مع CR ومعتدل الظاهرية(الشكل 5 والجدول 1).

Figure 1
الشكل 1: الظواهر فشل القلب التمثيلي في الأسبوع 8 بعد تصاعد النطاقات الأبهرية. (أ)صور M-الوضع التمثيلي للحيوانات الصورية والحيوانات بعد ثلاثة أسابيع من تصاعد النطاقات الأبهرية (AAB) وبعد ثمانية أسابيع من AAB. تم تعديل الشكل 1A من Chaanine وآخرون ، المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء والقلب والدورة الدموية ، 2016. (ب)حجم مقطع الأوعية الدموية لإنشاء تضخم البطين الأيسر الشديد (LVH) مع إعادة عرض غريب الأطوار معتدلة (وزارة الدفاع). (C)حجم مقطع الأوعية الدموية لإنشاء LVH شديدة مع فشل القلب الانقباضي المعبّر (HFrEF). تم الحصول على الشكلين 1B و 1C وتعديله من Chaanine وآخرون، الأساليب في البيولوجيا الجزيئية، 2018. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: حساب أحجام البطين الأيسر عن طريق تخطيط صدى القلب باستخدام طريقة طول المنطقة. ممثل 2D parasternal طويلة و2D قصيرة محور parasternal عرض الصور صدى الصدى لقياس البطين الأيسر (LV) طول تجويف في diastole (Ld) وفي systeal (Ls) وLV تجويف منطقة مقطعية في diastole (الإعلان) وفي systeal (As) من أجل حساب أحجام LV في نهاية diastole وsysteal. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: تم الحصول على تتبعات حلقة بحجم الضغط عبر قسطرة ضغط فئران بحجم 1.9 فهرنهايت باستخدام الصدر المفتوح ونهج الثقب apical البطيني الأيسر. تتبع حلقة حجم الضغط التمثيلي في الشام ، الأسبوع 3 بعد AAB ، وزارة الدفاع وHFrEF في الأسبوع 8 بعد AAB. تم تعديل الشكل من Chaanine وآخرون، الدورة الدموية: فشل القلب، 2013. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: واجهت الأنماط الظاهرية في الأسبوع 8 بعد AAB مع الفشل في تطوير النمط الظاهري فشل القلب المطلوب (ق). (أ)صور M-الوضع التمثيلي للحيوانات التي فقدت الحمل الزائد للضغط (PO) ولم تتطور LVH (الشام مثل) وتلك التي لديها متغير PO وLVH (LVH خفيفة معتدلة) الأنماط الظاهرية. (ب)صور M-الوضع التمثيلي للحيوانات التي وضعت PO شديدة، LVH وإعادة عرض متحدة المركز (CR)، ولكن من دون (CR) أو مع معتدل (معتدل) غريب الأطوار إعادة عرض الأنماط. تم تعديل الشكل 4B من Chaanine وآخرون، مجلة جمعية القلب الأمريكية، 2017. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: تخطيط صدى القلب ومعلمات حلقة حجم الضغط في الأنماط الظاهرية المختلفة. يتم تقديم البيانات كقيم فردية (نقاط) مع متوسط (خط أفقي) في الأنماط الظاهرية المختلفة في الأسبوع 8 بعد AAB. وترد نتائج التحليل الإحصائي للبيانات المعروضة في الأنماط الظاهرية المختلفة في الجدول 1. LVESV: البطين الأيسر نهاية حجم الانقباضي، LVEF: كسر إخراج البطين الأيسر، EDPVR: نهاية الانبساطي ضغط حجم العلاقة، ESPVR: نهاية الانقباضي حجم العلاقة، EA: التلاق الشرياني. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشام (ن = 5) الشام مثل (ن = 5) معتدل وزارة الدفاع LVH (ن = 8) CR (n = 11) معتدل (ن = 14) وزارة الدفاع (ن = 14) HFrEF (ن = 5)
وزن الجسم (ز) 594 ± 37 466 ± 66 464 ± 22 497 ± 43 530 ± 59 478 ± 39 546 ± 18
HW (ملغ) 1269 ± 124.5 1328 ± 119 1614 ± 177 1645 ± 191a 1821 ± 169a, b 2106 ± 292a، ب، ج، د، ه 2897 ± 182a، ب، ج، د، ه، و
LVW (ملغ) 897 ± 94 968 ± 91 1161 ± 144 1222 ± 152a 1372 ± 135a, b 1580 ± 219a، ب، ج، د، ه 1726 ± 82a، ب، ج، د، ه
RVW (ملغ) 218 ± 22 218 ± 23 266 ± 24 239 ± 26 249 ± 26 283 ± 42a, b 565 ± 76a، ب، ج، د، ه، و
IVSd (سم) 0.19 ± 0.01 0.21 ± 0.01 0.23 ± 0.01a 0.29 ± 0.01a، ب، ج 0.28 ± 0.02a، ب، ج 0.28 ± 0.01a، ب، ج 0.28 ± 0.02a، ب، ج
LVPWd (سم) 0.20 ± 0.01 0.21 ± 0.02 0.24 ± 0.01a, ب 0.29 ± 0.02a، ب، ج 0.28 ± 0.02a، ب، ج 0.28 ± 0.01a، ب، ج 0.30 ± 0.02a، ب، ج
LVEDV (ميكرولتر) 560.5 ± 25.8 570 ± 32 668 ± 143 442 ± 42، ج 583 ± 45d 697 ± 129d، ه 881.5 ± 55.7a، ب، ج، د، ه، و
LVESV (ميكرولتر) 105.9 ± 8.9 93 ± 15 111 ± 20 59 ± 7a، ب، ج 85.3 ± 10.6d 139.7 ± 22.5a، ب، ج، د، ه 319.2 ± 51.5a، ب، ج، د، ه، و
LVEF (٪ ) 81.1 ± 1.2 83.7 ± 2.9 83.1 ± 2.5 86.5 ± 2.2a, ج 85.4 ± 1.7a 79.8 ± 1.9b، ج، د، ه 64.1 ± 3.6a، ب، ج، د، ه، و
LVPmax (مم زئبق) 121 ± 19 126 ± 23 186 ± 23a, ب 218 ± 18a, b 221 ± 22a، ب، ج * 234 ± 25a، ب، ج 262 ± 16a، ب، ج، د، ه
EDPVR (مم زئبق/ميكرولتر) 0.018 ± 0.005 0.017 ± 0.004 0.041 ± 0.013 0.043 ± 0.017 0.039 ± 0.015 * 0.068 ± 0.025a، ب، ج، د، ه 0.079 ± 0.017a، ب، ج، د، ه
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، د، ه
يتم تقديم البيانات على أنها متوسط ± الانحراف المعياري. تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام ANOVA أحاديالاتجاه. P < 0.05 اعتبرت كبيرة.
aP < 0.05 مقابل الشام
bP < 0.05 مقابل الشام مثل
cP < 0.05 مقابل معتدل مودارتي LVH
dP < 0.05 مقابل CR
eP < 0.05 مقابل معتدل
fP < 0.05 مقابل وزارة الدفاع
*ن =6
اختصارات: HW: وزن القلب، LVW: الوزن البطيني الأيسر، RVW: وزن البطين الأيمن، IVSd: سمك جدار الحاجز في diasteal، LVPWd: سمك الجدار الخلفي البطيني الأيسر في diasteal. LVEDV: البطين الأيسر نهاية حجم الانبساطي، LVESV: البطين الأيسر نهاية حجم الانقباضي، LVEF: كسر إخراج البطين الأيسر، LVPmax: الضغط الأقصى البطيني الأيسر، EDPVR: نهاية الانبساطي حجم الضغط العلاقة، ESPVR: نهاية الانقباضي حجم العلاقة، EA: elastance الشرياني.

الجدول 1: تخطيط صدى القلب ومعلمات حجم الضغط في الشام، مثل الشام، LVH معتدل-معتدل، CR، معتدل، وزارة الدفاع وHFrEF الأنماط الظاهرية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

بعد PO المتعلقة AAB في الفئران, LV يخضع إعادة عرض متحدة المركز عن طريق زيادة سمك الجدار LV, المعروفة باسم LVH متحدة المركز, كآلية تعويضية لمواجهة لزيادة في الإجهاد الجدار LV. زيادة في سمك الجدار LV يصبح ملحوظا خلال الأسبوع الأول بعد AAB ويصل سمكه الأقصى في 2-3 أسابيع بعد AAB. خلال هذه الفترة الزمنية ، يؤدي تنشيط مسارات نقل الإشارات غير القابلة للتكيف إلى توسيع تدريجي لـ LV مع زيادات في وحدات التخزين LV ، وهي عملية تعرف باسم تضخم غريب الأطوار أو إعادة عرض. ومن المتوقع أن تطور فينوبوتاي فف في الفئران حوالي 8 أسابيع بعد AAB في معظم الحيوانات مع عدد قليل منهم تطوير HF في الأسبوع 12 بعد AAB. اثنين من الأنماط الظاهرية HF يترتب على ذلك اعتمادا على شدة AAB. يتم الحصول على النمط الظاهري وزارة الدفاع عن طريق إنشاء النطاقات الأبهرية التصاعدية (AAB) مع مقطع وعائي من 2 مم2 في القطر الداخلي، في حين أن إنشاء النمط الظاهري HFrEF يتطلب AAB مع مقطع الأوعية الدموية أكثر إحكاما من 1.5 ملم2 في القطر الداخلي. من المهم إجراء تخطيط صدى القلب في 2-3 أسابيع بعد تصاعد النطاقات الأبهرية للتحقق من وجود LVH متحدة المركز الشديدة. يتم تعريف LVH الشديد على أنه سمك الحاجز والجدار الخلفي ≥ 1.5 مرة طبيعية (0.19 سم) ، وعادة ما يتراوح بين 0.27 - 0.3 سم. الحيوانات التي لا تتطور LVH شديدة في الأسبوع 3 بعد AAB ، ستعتبر لها AAB غير ناجحة ولا ينبغي اتباعها بعد ذلك. تلك التي وضعت LVH شديدة في الأسبوع 3 بعد AAB, سيخضع لتخطيط صدى القلب في الأسبوع 8 بعد AAB لتقييم لتطوير النمط الظاهري HF المطلوب. ليس من النادر أن تواجه الحيوانات التي كان LVH شديدة في الأسبوع 3 بعد AAB أن يكون الانحدار أو حل LVH في الأسبوع 8 بعد AAB، لأسباب أننا سوف تعالج في القسم الأخير من المناقشة. الحيوانات مع LVH شديدة وإعادة عرض متحدة المركز دون أو مع إعادة عرض غريب الأطوار خفيفة في الأسبوع 8 بعد AAB, وبالتالي فإن CR ومعتدل الظاهرية, على التوالي, من غير المرجح أن تتطور إعادة عرض غريب الأطوار حتى لو كانت متبوعة لمدة شهر أو شهرين ممتدة. تلك التي هي في ما بين النمط الظاهري المعتدل ووزارة الدفاع، قد تطوير النمط الظاهري HF وزارة الدفاع إذا كانت تتبع لمدة شهر واحد أكثر.

يمكن أن يكون نموذج فأر PO محبطًا نظرًا لارتفاع معدلات الوفيات والفشل10، على الرغم من استخدام حجم مقطع الأوعية الدموية القياسي والتقنية الجراحية ، مما يضيف أيضًا إلى نفقات البحث ، نظرًا للعدد الكبير من الحيوانات التي تحتاج إلى الخضوع لـ AAB من أجل تحقيق العدد المستهدف المطلوب (n) ، وطول الوقت الذي تحتاج الحيوانات إلى اتباعه قبل تطوير النمط الظاهري HF المطلوب. ويرتبط الفشل في تطوير LVH شديدة إلى النطاقات غير ناجحة أو النطاقات من الشريان brachiocephalic الحق بدلا من الشريان الأورطا، وهو أمر غير شائع. يرتبط الانحدار و / أو حل LVH الشديد في تقييمات المتابعة اللاحقة بتشكيل تمدد الأوعية الدموية وإعادة تشكيل الأبهر المحيط بالنطاق الذي يؤدي إلى فقدان في شدة PO9. لا يزال من غير الواضح لماذا الحيوانات التي تعاني من LVH وPO شديدة تطوير تقلب الفينوتيبيك فيما يتعلق إعادة عرض غريب الأطوار على الرغم من وجود نفس حجم مقطع, الجنس والإجهاد. فمن المستحسن لتصور أورتا التصاعدي لفحص لإعادة عرض الأبهر المحيطة بالفرقة وتشكيل تمدد الأوعية الدموية. يجب أن تكون الحيوانات التي تطور تمدد الأوعية الدموية الأبهري التصاعدي ≥ 1 سم في القطر القتل الرحيم ، لأن هذا سيسبب عسر التنفس والضيق للجسم بسبب الارتطام بالهياكل المحيطة. أيضا، فمن المستحسن للتحقق من تدفق مضطرب عبر الفرقة من قبل اللون دوبلر، ولكن للأسف تقدير دقيق من تدرج الضغط عبر الفرقة من قبل دوبلر المستمر غير ممكن بسبب عدم القدرة على محاذاة دوبلر المستمر مع اتجاه تدفق الدم في أورتا التصاعدي.

وزارة الدفاع هو فيدوب HF جذابة ويشكل تطورا من النمط الظاهري HFrEF المنشأة تقليديا كما أنه يسمح لاستهداف مسارات نقل الإشارات التي تلعب دورا في إعادة عرض عضلة القلب في وقت مبكر في عملية المرض, خاصة عندما يتعلق الأمر اضطرابات في ديناميات الميتوكوندريا وظيفة, استقلاب عضلة القلب وركوب الدراجات وإعادة عرض مصفوفة الخلوية خارج وتصلب عضلة القلب; الميزات التي هي واضحة للغاية في وزارة الدفاع HF فينوع الظاهري11. أيضا ، فإن وفيات ما بعد الجراحة المبكرة (التي تعرف بأنها وفيات في الأيام السبعة الأولى بعد AAB) أقل مع حجم مقطع 2 مم2، لإنشاء النمط الظاهري وزارة الدفاع ، من حجم مقطع 1.5 ملم2، لإنشاء النمط الظاهري HFrEF10، (5 ٪ مقابل 21 ٪ ، P = 0.009 باستخدام اختبار فيشر الدقيق). ومع ذلك ، فإن معدل النجاح بين حجمين كليب ، لإنشاء وزارة الدفاع والظاهريات HFrEF ، ليست ذات دلالة إحصائية10، (20 ٪ مقابل 13 ٪ ، P = 0.56 باستخدام اختبار فيشر الدقيق). وعلاوة على ذلك، فإن النطاقات الأبهرية بواسطة مقطع الأوعية الدموية مفيد على النطاقات الأبهرية عن طريق تشديد خياطة النايلون ضد إبرة 27 G، وهي تقنية تستخدم في كثير من الأحيان لتضيق الأبهر العرضي في الفئران، لأن هناك اختلاف أقل في حجم مقطع وأقل صدمة إلى الأبهر مقارنة مع تقنية خياطة.

نموذج PO من HF مفيد على نموذج احتشاء عضلة القلب (MI) من HF لأن الإجهاد الجدار المحيطي ومرديونال الناجم عن PO موزعة بشكل متجانس عبر جميع أجزاء عضلة القلب. ومع ذلك، كلا النموذجين يعانون من تقلب في شدة PO10،,11 وفي حجم احتشاء13،,14 جنبا إلى جنب مع التهاب شديد وتندب في موقع احتشاء15، فضلا عن الالتصاق إلى جدار الصدر والأنسجة المحيطة بها لوحظ في نموذج MI من HF. وعلاوة على ذلك، فإن نموذج HF المستحث بالجرذان يشكل تحدياً في الإنشاء لأنه يرتبط بارتفاع معدلات الوفيات والفشل10، مع 20٪ فقط من الفئران التي تعمل بتطوير النمط الظاهري HF وزارة الدفاع10. بالمقارنة مع نموذج الفئران ارتفاع ضغط الدم (SHR) تلقائيًا ، فإن نموذج HF الناجم عن PO هو نموذج أفضل لدراسة المسارات المتعلقة بإعادة عرض عضلة القلب. الزيادة في الإجهاد الجدار بعد الحمل وعضلة القلب في systole هو أعلى بكثير في نموذج HF الناجمعن PO من نموذج SHR. يستغرق حوالي عامين لSHR لتطوير HF الانقباضي وآلية HF الانقباضي ليست معروفة تماما ومرتبكة من قبل الشيخوخة16. نموذج SHR ونماذج أخرى من ارتفاع ضغط الدم, مثل نموذج الملح DOCA, وتستخدم أكثر تواترا للتحقيق في الآليات والعلاجات المتعلقة ارتفاع ضغط الدم وربما خلل الانبساطي16.

في الختام، فإن النمط الظاهري لـ MOD HF هو نموذج جذاب لدراسة مسارات نقل الإشارات في سياق إعادة عرض عضلة القلب ويمكن استخدامه لتطبيق واختبار الاستراتيجيات العلاجية المحتملة، قبل التحقق من فعاليتها في النماذج الحيوانية الكبيرة وفي فشل القلب البشري.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

جميع المؤلفين الإبلاغ عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgments

المعاهد القومية للصحة منحة HL070241 إلى P.D.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. McMurray, J. J., Petrie, M. C., Murdoch, D. R., Davie, A. P. Clinical epidemiology of heart failure: public and private health burden. European Heart Journal. 19 (Suppl P), P9-P16 (1998).
  2. Berk, B. C., Fujiwara, K., Lehoux, S. ECM remodeling in hypertensive heart disease. Journal of Clinical Investigation. 117 (3), 568-575 (2007).
  3. Frey, N., Olson, E. N. Cardiac hypertrophy: the good, the bad, and the ugly. Annual Review of Physiology. 65, 45-79 (2003).
  4. Hill, J. A., Olson, E. N. Cardiac plasticity. New England Journal of Medicine. 358 (13), 1370-1380 (2008).
  5. Kehat, I., Molkentin, J. D. Molecular pathways underlying cardiac remodeling during pathophysiological stimulation. Circulation. 122 (25), 2727-2735 (2010).
  6. Rothermel, B. A., Hill, J. A. Autophagy in load-induced heart disease. Circulation Research. 103 (12), 1363-1369 (2008).
  7. Barrick, C. J., et al. Parent-of-origin effects on cardiac response to pressure overload in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 297 (3), H1003-H1009 (2009).
  8. Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 292 (5), H2119-H2130 (2007).
  9. Lygate, C. A., et al. Serial high resolution 3D-MRI after aortic banding in mice: band internalization is a source of variability in the hypertrophic response. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 8-16 (2006).
  10. Chaanine, A. H., Hajjar, R. J. Characterization of the Differential Progression of Left Ventricular Remodeling in a Rat Model of Pressure Overload Induced Heart Failure. Does Clip Size Matter? Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 1816, 195-206 (2018).
  11. Chaanine, A. H., et al. Mitochondrial Integrity and Function in the Progression of Early Pressure Overload-Induced Left Ventricular Remodeling. Journal of the American Heart Association. 6 (6), (2017).
  12. Chaanine, A. H., et al. Potential role of BNIP3 in cardiac remodeling, myocardial stiffness, and endoplasmic reticulum: mitochondrial calcium homeostasis in diastolic and systolic heart failure. Circulation: Heart Failure. 6 (3), 572-583 (2013).
  13. Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md. : 1985). 102 (6), 2104-2111 (2007).
  14. Vietta, G. G., et al. Early use of cardiac troponin-I and echocardiography imaging for prediction of myocardial infarction size in Wistar rats. Life Sciences. 93 (4), 139-144 (2013).
  15. Frangogiannis, N. G. The inflammatory response in myocardial injury, repair, and remodelling. Nature Reviews. Cardiology. 11 (5), 255-265 (2014).
  16. Doggrell, S. A., Brown, L. Rat models of hypertension, cardiac hypertrophy and failure. Cardiovascular Research. 39 (1), 89-105 (1998).

Tags

الطب، العدد 158، الجرذ، الضغط الزائد، تضخم، فشل القلب، إعادة عرض، نقل الإشارة، حيوية، التمثيل الغذائي، ركوب الدراجات الكالسيوم
نموذج الجرذ من الضغط الزائد الناجم عن إعادة عرض معتدلة والخلل الانقباضي بدلا من فشل القلب الانقباضي overt
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chaanine, A. H., Navar, L. G.,… More

Chaanine, A. H., Navar, L. G., Delafontaine, P. A Rat Model of Pressure Overload Induced Moderate Remodeling and Systolic Dysfunction as Opposed to Overt Systolic Heart Failure. J. Vis. Exp. (158), e60954, doi:10.3791/60954 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter