En rotte model af trykoverbelastning induceret moderat remodellering og systolisk dysfunktion i modsætning til Åbenlys systolisk hjertesvigt

Summary

Vi beskriver oprettelsen af en rotte model af trykoverbelastning induceret moderat remodellering og tidlig systolisk dysfunktion, hvor signal transduktionveje involveret i indledningen af remodeling processen er aktiveret. Dette dyr model vil støtte i at identificere molekylære mål for anvendelse af tidlig terapeutisk anti-remodeling strategier for hjertesvigt.

Abstract

Som reaktion på en skade, såsom myokardieinfarkt, langvarig hypertension eller et kardiotoksisk middel, hjertet i første omgang tilpasser sig gennem aktivering af signal transduktionveje, at modvirke, på kort sigt, for hjerte myocyt tab og eller stigningen i væg stress. Men, langvarig aktivering af disse veje bliver skadelig, fører til indledning og udbredelse af hjerteremodellering fører til ændringer i venstre ventrikelgeometri og stigninger i venstre ventrikel volumen; en fænotype, der ses hos patienter med systolisk hjertesvigt (HF). Her beskriver vi oprettelsen af en rotte model af trykoverbelastning induceret moderat remodellering og tidlig systolisk dysfunktion (MOD) ved stigende aorta banding (AAB) via en vaskulær klip med et indre område på 2 mm². Operationen udføres i 200 g Sprague-Dawley rotter. MOD HF fænotype udvikler sig på 8-12 uger efter AAB og er karakteriseret noninvasively ved hjælp af ekkokardiografi. Tidligere arbejde tyder på aktivering af signaltransduktionsveje og ændret genekspression og posttranslationel ændring af proteiner i MOD HF fænotype, der efterligner dem, der ses i humansystolisk HF; Derfor gør MOD HF fænotype en passende model for translationel forskning til at identificere og teste potentielle terapeutiske anti-remodeling mål i HF. Fordelene ved MOD HF fænotype i forhold til den overt systoliske HF fænotype er, at det giver mulighed for identifikation af molekylære mål, der er involveret i den tidlige remodeling proces og tidlig anvendelse af terapeutiske interventioner. Begrænsningen af MOD HF fænotype er, at det ikke kan efterligne spektret af sygdomme, der fører til systolisk HF i mennesker. Desuden er det en udfordrende fænotype at skabe, da AAB-operationen er forbundet med høj dødelighed og fejlrate med kun 20% af opererede rotter, der udvikler den ønskede HF fænotype.

Introduction

Hjertesvigt (HF) er en udbredt sygdom og er forbundet med høj sygelighed og dødelighed^1. Gnavere tryk-overbelastning (PO) modeller af HF, produceret af stigende eller tværgående aorta banding, er almindeligt anvendt til at udforske molekylære mekanismer, der fører til HF og til at teste potentielle nye terapeutiske mål i HF. De efterligner også ændringer set i humanHF sekundært til langvarig systemisk hypertension eller svær aorta stenose. Efter PO, den venstre ventrikel (LV) væg gradvist stiger i tykkelse, en proces kendt som koncentriske LV hypertrofi (LVH), for at kompensere og tilpasse sig stigningen i LV væg stress. Dette er imidlertid forbundet med aktivering af en række maladaptive signalveje, hvilket fører til derangements i calcium cykling og homøostase, metaboliske og ekstracellulære matrix remodeling og ændringer i genekspression samt forbedret apoptose og autofagi^2,3,^4,,5,6. Disse molekylære ændringer udgør udløseren for initiering og formering af myokardieremodellering og overgang til en dekompenseret HF fænotype.

På trods af brugen af indavlede gnavere stammer og standardisering af klip størrelse og kirurgisk teknik, der er enorm fænotypiske variation i LV kammer struktur og funktion i aorta banding modeller^7,8,9. Den fænotypiske variation efter PO i rotte, Sprague-Dawley stamme, er beskrevet andetsteds^10,11. Af disse, to HF fænotyper er stødt med tegn på myokardieremodellering og aktivering af signal transduktionveje fører til en tilstand af øget oxidativstress. Dette er forbundet med metabolisk remodellering, ændret genekspression og ændringer i posttranslationel ændring af proteiner, der i alt spiller en rolle i ombygningsprocessen^10,12. Den første er en fænotype af moderat remodeling og tidlig systolisk dysfunktion (MOD), og den anden er en fænotype af åbenlys systolisk HF (HFrEF).

PO-modellen af HF er fordelagtig i forhold til myokardieinfarkt (MI) model af HF, fordi PO-induceret circumferential og meridional væg belastninger er homogent fordelt på tværs af alle segmenter af myokardiet. Men begge modeller lider af variabilitet i sværhedsgraden af PO^10,11 og i infarkt størrelse^13,14 sammen med intens inflammation og ardannelse på infarkt stedet¹⁵ samt vedhæftning til brystvæggen og omgivende væv, som er observeret i MI model af HF. Desuden er rotte PO induceret HF model er udfordrende at skabe, da det er forbundet med høj dødelighed og fejlrate¹⁰, med kun 20% af de opererede rotter udvikle MOD HF fænotype¹⁰.

MOD er en attraktiv HF fænotype og udgør en udvikling af den traditionelt oprettede HFrEF fænotype, da det giver mulighed for tidlig målretning af signaltransduktionsveje, der spiller en rolle i myokardieremodellering, især når det vedrører forstyrrelser i mitokondriel dynamik og funktion, myokardiemetabolisme, calciumcykling og ekstracellulær matrixremodellering. Disse patofysiologiske processer er meget tydelige i MOD HF fænotype¹¹. I dette manuskript beskriver vi, hvordan du opretter MOD og HFrEF fænotyper, og vi behandler faldgruber, mens vi udfører den stigende aortabanding (AAB) procedure. Vi uddyber også, hvordan man bedst karakterisereved ekkokardiografi de to HF fænotyper, MOD og HFrEF, og hvordan man kan skelne dem fra andre fænotyper, der undlader at udvikle svær PO eller at udvikle alvorlige PO og koncentriske remodeling men uden betydelige excentriske remodeling.

Protocol

Alle metoder og procedurer, der er beskrevet her, er blevet godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) fra Tulane University School of Medicine. 1. Værktøjer og instrumenter til oprettelse af AAB-modeller Få desinfektionsmidler, såsom 70% isopropylalkohol og povidon-jod. Få ketamin og xylamin for anæstesi og buprenorphin for analgesi. Få en varmepude og tung absorberende engangsunderpad med dimensionerne 18 inches x 30 inches. <li…

Representative Results

Karakterisering af HF fænotyper, der udvikler 8-12 uger efter AAB, kunne nemt udføres via ekkokardiografi. Repræsentative M-mode billeder af Sham, Uge 3 post-AAB, MOD og HFrEF phenotypes er præsenteret i figur 1A. Figur 1B og figur 1C viser den vaskulære clipsstørrelse til oprettelse af henholdsvis MOD HF-fænotype- og HFrEF-fænotypen. LV-endediastolisk (L…

Discussion

Efter PO relateret til AAB i rotte, LV gennemgår koncentriskre remodeling ved at øge LV vægtykkelse, kendt som koncentriskLVH, som en kompenserende mekanisme til at modvirke stigningen i LV væg stress. Stigning i LV vægtykkelse bliver mærkbar i løbet af den første uge efter AAB og når sin maksimale tykkelse på 2-3 uger efter AAB. I løbet af denne periode, aktivering af maladaptive signal transduktionveje føre til progressiv udvidelse af LV med stigninger i LV mængder, en proces kendt som excentrisk hypertrof…

Materials

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	523435	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