Waiting
Login processing...

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

Medicine

Крыса Модель давления Перегрузки индуцированной умеренной ремоделирования и систолической дисфункции в противоположную систолическую сердечную недостаточность

Published: April 30, 2020 doi: 10.3791/60954

Summary

Мы описываем создание крысиной модели давления перегрузки индуцированной умеренной реконструкции и ранней систолической дисфункции, где сигнал трансдукции пути, участвующие в начале процесса реконструкции активируются. Эта модель животных поможет в определении молекулярных целей для применения ранних терапевтических стратегий борьбы с реконструкцией для сердечной недостаточности.

Abstract

В ответ на травму, такую как инфаркт миокарда, длительная гипертония или кардиотоксическое средство, сердце изначально адаптируется через активацию путей трансдукции сигнала, чтобы противодействовать, в краткосрочной перспективе, для сердечной потери миоцита и или увеличения напряжения стенки. Однако длительная активация этих путей становится вредной, что приводит к инициированию и распространению ремоделирования сердца, что приводит к изменениям в геометрии левого желудочка и увеличению объемов левого желудочка; фенотип, наблюдаемый у пациентов с систолической сердечной недостаточностью (HF). Здесь мы описываем создание крысиной модели давления перегрузки индуцированной умеренной реконструкции и ранней систолической дисфункции (MOD) путем восходящего аортального бандажа (AAB) через сосудистый клип с внутренней площадью 2 мм2. Операция проводится на 200 г крыс Спраг-Доули. Фенотип MOD HF развивается через 8-12 недель после ААБ и характеризуется неинвазивно с помощью эхокардиографии. Предыдущая работа предполагает активацию путей трансдукции сигнала и измененную экспрессию генов и посттрансляционную модификацию белков в фенотипе MOD HF, которые имитируют те, которые наблюдаются в систолическом HF человека; поэтому, что делает ФЕнотип MOD HF подходящей моделью для трансляционных исследований для выявления и тестирования потенциальных терапевтических целей по борьбе с ремоделированием в HF. Преимущества фенотипа MOD HF по сравнению с явным систолическим фенотипом HF заключается в том, что он позволяет выявлять молекулярные цели, участвующие в процессе ранней реконструкции и раннее применение терапевтических вмешательств. Ограничение фенотипа MOD HF заключается в том, что он не может имитировать спектр заболеваний, ведущих к систолическим HF у человека. Кроме того, это сложный фенотип для создания, как AAB хирургии связано с высокой смертностью и отказов только с 20% эксплуатируемых крыс развивающихся желаемого фенотипа HF.

Introduction

Сердечная недостаточность (HF) является распространенным заболеванием и связано с высокой заболеваемости и смертности1. Модели HF, связанные с перегрузкой давления грызунов (PO), созданные восходящим или поперечным аортическим перевязкой, обычно используются для изучения молекулярных механизмов, ведущих к HF, и для проверки потенциальных новых терапевтических целей в HF. Они также имитируют изменения, наблюдаемые в hF человека вторичной длительной системной гипертензии или тяжелой стеноз аорты. После PO, левая стенка желудочка (LV) постепенно увеличивается в толщине, процесс, известный как концентрическая гипертрофия LV (LVH), чтобы компенсировать и адаптировать для увеличения напряжения стены LV. Однако, это связано с активацией ряда неадаптивных сигнальных путей, которые приводят к нарушениям в велоспорте кальция и гомеостаза, метаболической и внеклеточной матрице ремоделирования и изменениям в экспрессии генов, а также усиленным апоптозом и аутофагией2,,33,4,5,6. Эти молекулярные изменения представляют собой триггер для начала и распространения миокарда ремоделирования и перехода в декомпенсированный фенотип HF.

Несмотря на использование инбредных штаммов грызунов и стандартизацию размера клипа и хирургической техники, существует огромная фенотипическая изменчивость в структуре камеры LV и функции в аортальной бандаж модели7,8,9. Фенотипическая изменчивость встречается после PO у крыс, штамм Sprague-Dawley, описывается в другом месте10,11. Из них два Фенотипа HF встречаются с доказательствами миокарда ремоделирования и активации путей трансдукции сигнала, ведущих к состоянию повышенного окислительного стресса. Это связано с метаболической ремоделированием, измененной экспрессией генов и изменениями в постпереводной модификации белков, в целом играющих роль в процессе ремоделирования10,12. Первый является фенотипом умеренной ремоделирования и ранней систолической дисфункции (MOD), а второй - фенотипом откровенного систолического HF (HFrEF).

Модель PO HF выгодна по сравнению с моделью инфаркта миокарда (MI) HF, потому что вызванные PO окружной и меридиональных настенных напряжений однородны распределены по всем сегментам миокарда. Тем не менее, обе модели страдают от изменчивости в тяжести PO10,11 и в infarct размер13,14 наряду с интенсивным воспалением и рубцов на infarct сайте15, а также прилипание к грудной стенке и окружающих тканей, которые наблюдаются в модели MI HF. Кроме того, крысы PO индуцированных HF модель является сложной задачей для создания, как это связано с высокой смертностью и отказов10, и только 20% из эксплуатируемых крыс развивающихся MOD HF фенотип10.

Мод является привлекательным Фенотипом HF и представляет собой эволюцию традиционно созданного фенотипа HFrEF, поскольку он позволяет раннее таргетинг путей передачи сигнала, которые играют роль в ремоделировании миокарда, особенно когда он относится к возмущениям в митохондриальной динамике и функции, метаболизме миокарда, евидуке и внеклеточной матрице ремоделирования. Эти патофизиологические процессы очень очевидны в фенотипе MOD HF11. В этой рукописи мы описываем, как создать фенотипы MOD и HFrEF, и мы устраняем подводные камни при выполнении восходящей процедуры аортального бандирования (AAB). Мы также подробно о том, как лучше всего охарактеризовать эхокардиографии двух HF фенотипов, MOD и HFrEF, и как отличить их от других фенотипов, которые не в состоянии развивать сяртовое PO или которые развиваются тяжелые PO и концентрической реконструкции, но без значительных эксцентричный ремоделирования.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все методы и процедуры, описанные здесь, были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Медицинской школы Тулейнского университета.

1. Инструменты и инструменты для создания модели AAB

  1. Получайте дезинфицирующие средства, такие как 70% изопропиловый спирт и повидон-йод.
  2. Получить кетамин и ксилазин для анестезии и бупренорфина для обезболивания.
  3. Получить грелку и тяжелые абсорбции одноразовые underpad с размерами 18 дюймов х 30 дюймов.
  4. Получить 100% хлопчатобумажный шпагат рулон, лента и клипер для волос.
  5. Получить 20 см х 25 см пластиковой доске, толщина колеблется от 3-5 мм.
  6. Получите волоконно-оптический иллюминатор з-LITE.
  7. Получить механический вентилятор для мелких животных (например, SAR-830/AP).
  8. Получить 2-0 и 3-0 Vicryl конус швы и нейлона 3-0 монофиловых швов, стерильные марлевые прокладки и стерильные дополнительные большие кончики хлопка и стерильные перчатки.
  9. Получить 16 G ангиокат для интубации.
  10. Приобретите следующие хирургические инструменты.
    1. Получить Weck из нержавеющей стали Hemoclip перевязки и нержавеющей стали ligating клипы.
    2. Получить затвердевшей тонкой радужной оболочки ножницы.
    3. Получить Adson щипкете.
    4. Получить два изогнутых щиптого Graefe.
    5. Получить Halsted-Москито Hemostats-прямые щипцы.
    6. Получите держатель иглы Майо-Хегара.
    7. Получить Alm груди ретрактор с тупыми зубами.
  11. Используйте и получите автоклав и стерилизатор из биса.

2. Восходящая аортаическая хирургическая процедура бандажирования

  1. Анестезия животного с интраперитонеальной инъекции смеси 75-100 мг/кг кетамин и 10 мг/кг ксилазин.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Разрешить несколько минут для животного, чтобы быть полностью успокоительное и вялым. Если анестетической дозы недостаточно и животное все еще движется в клетке, повторно вводить животное с той же обеззараживаением дозы после предоставления достаточновремени времени, около 5-10 минут между последующими инъекциями. Большинству животных требуется 1-2 инъекции для достижения глубокой седации и анестезии.
  2. Бритьволосы на хирургическом участке, расположенном в правой боковой грудной области под правой подмышкой.
  3. Стабилизировать животное, аккуратно лентой все четыре конечности на пластиковую доску. Затем выполните эндотрахеялки интубации с 16 G ангиокат. После того, как животное успешно интубировано, инициируйте механическую вентиляцию с приливными объемами 2 мл при 50 циклах/мин и FiO2 из 21%. Ищите симметричный рост в груди стены с каждым дыханием.
  4. Поверните животное медленно, чтобы лечь на левую боковую сторону, а затем согнуть хвост в U-образной манере и стабилизировать его, аккуратно лентой его на пластиковую доску. Затем идите вперед и дезинфицировать бритую область с актуальным применением повидон-йод.
  5. Проникайте в кожу в месте разреза с смесью 50/50 по объему 1-2% лидокаина/0,25-0,5 % Бупивакаин в качестве упреждающей анальгезии перед созданием разреза.
  6. Выполните правый горизонтальный разрез кожи, 1-2 сантиметра в длину, в правой подмышечной области 1 см ниже правой подмышки. Затем вскрыть грудной мышечный слой до достижения грудной клетки грудной клетки. Сделайте 1 см торакотомии между2-й и3-й грудной клетки.
    1. При вскрытии мышечного слоя груди, будьте осторожны и избежать повреждения правой подмышечной артерии, которая проходит под правой подмышкой.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Торакотомия выполняется между1-й и2-й ребро несет в себе риск полоскания правой брахиоцефалической артерии вместо восходящей аорты. Торакотомия между3-м и четвертым ребро затрудняет визуализацию и полосу восходящей аорты, так как оператор будет смотреть на правое предсердие.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте расширения торакотомии слишком медиально к грудине, чтобы избежать вскрытия и травмирования правой внутренней молочной артерии.
  7. Вскрыть две доли тимуса железы осторожно и нажмите их друг от друга на стороне. Затем определите восходящую аорту и изолировать ее от верхней полы вены тупым рассечением через изогнутые щипцы Graefe.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Значительные манипуляции с железой тимуса сделает его опухшим и делает его трудно визуализировать восходящей аорты.
    1. Вскрыть начальник полы вены от аорты с дополнительной осторожностью, чтобы избежать травмы или разрыв верхней полы вены, которая является фатальной. Это может быть сложнее часть процедуры и, как ожидается, произойдет время от времени даже в самых опытных руках, но часто с новичками и учащимися.
  8. Поднимите мягко восходящей аорты с изогнутыми щипками Graefe и поместите сосудистый клип вокруг восходящей аорты.
    1. Отрегулируйте инструмент перевязки сосудистого гемоклипа с помощью пластиковой предварительно вырезанной части 7", чтобы получить сосудистый зажим желаемой внутренней области 1,5 мм2 или 2 мм2,в зависимости от того, какая модель HF желательна.
  9. Шов грудной клетки через Викрил 2-0 монофилатамент шов. Затем шов мышечного слоя груди через 3-0 Vicryl конус шов. Затем шов разрез кожи через нейлон 3-0 монофиломент шов.
  10. Администрирование комбинации следующих препаратов после завершения операции в течение 48-72 часов, чтобы служить в качестве обезболивания в послеоперационный период: 1) Бупренорфин 0,01-0,05 мг/кг субкожно каждые 8-12h, 2) Meloxicam 2 мг/кг подкожно каждые 12h, и 3) Морфин 2,5 мг/кг подкожно каждые 2-4h по мере необходимости для сильной боли.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Оставьте животное, чтобы восстановить на грелке под регулярным наблюдением. Как только животное проявляет признаки выздоровления от анестезии (способно дышать спонтанно - без признаков задыхаясь или использования вспомогательных мышц более двух минут - и имеет хорошие рефлексы, красные и теплые конечности), выдвинет животное и верните его в клетку.

3. Эхокардиография

  1. Успокоите животное интраперитонеальной инъекцией 80-100 мг/кг кетамина. Обеспечить адекватное седляции для правильного приобретения хорошего качества эхо изображения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Использование изофрурана в качестве анестезии не рекомендуется для его кардиодепрессор эффект, особенно в условиях сильной перегрузки давления и может дать ложное впечатление о lv расширение и систолической дисфункции, которая решает раз животное от анестезии.
    1. Будьте осторожны и вводить половину или даже одну треть дозы кетамина у животных, которые выглядят обезнотакими и тахипнейными с подозрением, что они разработали фенотип HFrEF.
  2. Бритье волос груди, передняя, в полностью успокоительное животное.
  3. Положите животное на спину и стабилизировать его на пластиковую доску.
  4. Приобретите 2D парастернальной длинной оси и 2D парастернальной короткой оси вид клипс на уровне папиллярной мышцы. Кроме того, получить M-режим изображения из короткого парастернальной оси зрения на уровне папиллярной мышцы для измерения LV перегородки и задней толщины стены в диастоле, а также LV конечно-диастолический и конечный систолический диаметр.
    1. Приобретайте изображения или клипы с частотой сердечных сокращений 370 - 420 ударов в минуту, чтобы обеспечить надлежащую оценку размера и функции LV. Приобретение изображений при более низких сердечных приступах приведет к ложному впечатлению депрессии функции LV и расширения LV.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Приобретение предисосновенных 2D длинных изображений парастернальной оси/клипов приводит к ложным измерениям. Для целей контроля качества, убедитесь, что вершина LV и аорто-митральный угол визуализируется в пределах той же плоскости разреза.
    2. Приобретите 2D короткие изображения парастернальной оси/клипы на уровне средней папиллярной мышцы. Это послужит отсылкой к получению надежных серийных и последующих измерений LV, следуя за животными с течением времени в течение всего периода исследования.
  5. Получение M-режима изображения в длинном видпарастеральной оси на уровне аортального клапана для оценки относительной аорты левого атриума (LA) диаметр в конце систолы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: животные с фенотипами МОД и HFrEF должны показать доказательства расширения LA с la/Ao соотношение составляет 1,25 и lt;1,5 в ФЕнотипе MOD HF и 1,5 в фенотипе HFrEF10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Характеристика фенотипов HF, которые развиваются через 8-12 недель после AAB, может быть легко выполнена с помощью эхокардиографии. Представитель M-режим изображения Шам, Неделя 3 пост-AAB, MOD и HFrEF фенотипы представлены на рисунке 1A. На рисунке 1B и Рисунок 1C показан размер сосудистого клипа для создания фенотипа MOD HF и фенотипа HFrEF, соответственно. Объемы лВ-диастолических (LVEDV) и конечного систолического (LVESV) можно было бы вычислить с помощью формулы метода длины области: V'5/6'A'L, где V является объемом в мл; A - это поперечная секционная область полости LV всм 2,полученная из короткого вида парастеральной оси на уровне среднепапиллярной мышцы в диастоле (Ad) и в систоле (As); и L — это длина полости LV в см, измеренная с длинной парастеральной оси, как расстояние от вершины эндокардиального LV до митрально-аортального соединения в диастоле (Ld) и в систоле (Ls). Представитель 2D длинной парастернальной оси и короткие изображения эхокардиографии парастеральной оси, с иллюстрацией о том, как измерить Ld, Ls, Ad и As, в Шаме и МОД HF фенотип представлены на рисунке 2. LVEDV в фенотипе MOD HF обычно колеблется между 600 - 700 л, при этом очень мало животных, имеющих LVEDV больше, чем 700 л и до 1000 л; в то время как LVESV в фенотипе МОД колеблется от 120 до 160 л(таблица 1). Из 2D короткий парастернальной оси зрения эхокардиографии изображения, представленные на рисунке 2, можно было бы оценить степень LVH в мод фенотип по сравнению с обманом. Репрезентативные петли шама, 3 недели после ААБ, МО и фенотипов HFrEF представлены на рисунке 3. Максимальное давление LV составляет не менее 200 мм рт. ст., даже на неделе 3 после ААБ, и увеличивается еще больше на неделе 8 после AAB из-за несоответствия между ростом животного и аорты и фиксированной созданной стеноз в восходящей аорты. Обратите внимание, что животные на 3-й неделе после AAB полностью компенсированы с переходом LVEDV и LVESV влево по сравнению с обманом. С прогрессивной эксцентричной гипертрофией и ремоделированием, происходит сдвиг в LVEDV и LVESV вправо в моде и HFrEF фенотипов по сравнению с неделей 3 после AAB. Можно было бы оценить также значительное увеличение LVESV в фенотипе МОД и глубокое увеличение LVESV в фенотипе HFrEF, что отражает значительное и глубокое снижение объема инсульта и LVEF в фенотипах MOD и HFrEF, соответственно, по сравнению с неделей 3 после AAB. Кроме того, можно было бы оценить значительное увеличение LVEF на 3-й неделе после AAB и значительное снижение LVEF в фенотипе HFrEF по сравнению с обманом.

Модель HF, индуцированная крысой PO, связана с высокой смертностью и показателями отказов. Только около 20% крыс, которые проходят AAB, с сосудистой зажим 2 мм2 во внутреннем диаметре, будет переход на развитие моздовы HF фенотип. Представитель M-режима изображения не удавшихся фенотипов представлены на рисунке 4. Рисунок 4А показывает представитель M-режим изображения животных, которые не развиваются LVH на 8 неделе после AAB, и полностью потерял PO с полной регрессии LVH (sham-like) или имели переменную степень LVH и PO на неделе 8 после AAB вызывая мягкий-умеренный фенотип LVH. Вторая неудачная группа фенотипа представлена на рисунке 4B, показывающая репрезентативные изображения M-режима животных с тяжелым PO (максимальное давление LV)и тяжелым LVH, которые остались компенсированы без каких-либо доказательств эксцентричной реконструкции, концентрической ремоделирования (CR) группы, или с мягкой (MILD группы) эксцентричный ремоделирования. Эхокардиография и гемодинамические данные обмана, неудачных и успешных/желаемых фенотипов представлены на рисунке 5 и таблице 1. Обратите внимание на прогрессивное увеличение веса сердца и LV, как животные переход от компенсированного фенотипа к более эксцентричный и реконструированный фенотип. Кроме того, наблюдается экспоненциальное увеличение LVESV и снижение LVEF, как животные переход от компенсированной концентрической реконструкции к декомпенсированной эксцентрично реконструированный фенотип. Особый интерес представляет то, что как МОД, так и Фенотипы HF HF имеют сходную степень жесткости миокарда, измеряемую жесткостью-коэффициентом - конечно-диастолического отношения объема давления (EDPVR (mmHg/l)) по сравнению со всеми другими фенотипами, в то время как происходит постепенное снижение эффективности LV в качестве перехода животных к более эксцентричному ремодельному. Эффективность LV рассчитывается из отношений объема объема конечных систолического давления (ESPVR), разделенных артериальным эластированием (EA). Несмотря на то, что нет существенной статистической разницы в ESPVR и ESPVR/EA между МОД и Фенотипами HFrEF и фиктивной группой, это ложно, так как фенотипы MOD и HFrEF имеют значительно более высокое концестольное давление LV по сравнению с фиктивным, что делает склон ESPVR ложно крутее со сдвигом в V0 вправо по сравнению с шамом. Кроме того, когда ФЕнотипы МОД и HFrEF сравниваются с компенсированными и концентрически реконструированных фенотипами, которые имеют такую же степень PO, то можно было бы оценить значительное и прогрессивное увеличение LVESV и падение ESPVR и ESPVR/EA с Table 1прогрессивной эксцентричной ремоделированием, как это наблюдается в MOD и HFrEF фенотипы по сравнению с CR и P/Figure 5

Figure 1
Рисунок 1: Представитель фенотипов сердечной недостаточности на неделе 8 после восходящего аорты полосы. (A) Представитель M-режим изображения фиктивных животных, животных через три недели после восходящего аорты бандаж (AAB) и восемь недель после AAB. Рисунок 1A был изменен из Chaanine et al., Американский журнал физиологии и физиологии сердечного и циркулятора, 2016. (B) Размер сосудистого клипа для создания тяжелой гипертрофии левого желудочка (LVH) с умеренной эксцентричной реконструкцией (MOD). (C) Размер сосудистого клипа для создания тяжелой LVH с явной систолической сердечной недостаточностью (HFrEF). Цифры 1B и 1C были получены и изменены от Chaanine et al., Методы молекулярной биологии, 2018. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Вычисление объемов левого желудочка с помощью эхокардиографии с помощью метода длины области. Представитель 2D длинные парастернальной и 2D короткий парастернальной оси зрения эхокардиографии изображения для измерения левого желудочка (LV) длина полости в диастоле (Ld) и в систоле (Ls) и LV полости поперечной области в диастоле (Ad) и в систоле (As) для того, чтобы вычислить объемы LV в конце диастолы и systole. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Отслеживание петли давления-объема было получено через катетер давления крысы 1.9 F- с использованием открытой комода и левого желудочкового подхода apical прокола. Отслеживание циклов типа давления в Шаме, неделя 3 после AAB, MOD и фенотипов HFrEF на 8-й неделе после AAB. Рисунок был изменен из Chaanine и др., Циркуляция: Сердечная недостаточность, 2013. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Столкнулись фенотипов на неделе 8 после AAB с неспособностью развивать желаемый фенотип сердечной недостаточности (ы). (A) Представитель M-режим изображения животных, которые потеряли перегрузки давления (PO) и не развивать LVH (Sham-как) и тех, с переменной PO и LVH (мягкий-умеренный LVH) фенотипов. (B) Представитель M-режим изображения животных, которые разработали тяжелые PO, LVH и концентрической реконструкции (CR), но без (CR) или с мягким (MILD) эксцентричный ремоделирования фенотипов. Рисунок 4B был изменен из Chaanine et al., Journal of American Heart Association, 2017. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Параметры петли эхокардиографии и давления объема в различных фенотипах. Данные представлены в виде индивидуальных значений (точек) с медианой (горизонтальной линией) в различных фенотипах на 8-й неделе после ААБ. Результаты статистического анализа представленных данных в различных фенотипах отображаются в таблице 1. LVESV: левый желудочковой конечный систолический объем, LVEF: левая фракция выброса желудочка, EDPVR: конечная диастолическая связь с объемом давления, ESPVR: конечная систолическая связь объема давления, EA: артериальная эластика. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Шам (n'5) Шам-как (n'5) Мягкий мод LVH (n'8) CR (n-11) MILD (n-14) Мод (n-14) HFrEF (n'5)
Вес тела (г) 594 х 37 466 и 66 464 х 22 497 и 43 530 и 59 478 х 39 546 и 18
HW (мг) 1269 г. 124,5 1328 г. 119 1614 г. - 177 1645 г. и 191а 1821 г. - 169а,b 2106 292a,b,c,d,e 2897 й 182a,b,c,d,e,f
LVW (мг) 897 - 94 968 х 91 1161 г. 144 г. 1222 г. 152а 1372 г. 135а,б 1580 и 219a,b,c,d,e 1726 г. 82а,б,к,д,зе
RVW (мг) 218 х 22 218 х 23 266 и 24 239 и 26 249 х 26 283 и 42а,b 565 й 76a,b,c,d,e,f
IVSd (см) 0,19 х 0,01 0,21 евро 0,01 0,23 и 0,01а 0,29 и 0,01а, б,c 0,28 и 0,02а, б,c 0,28 и 0,01а, б,c 0,28 и 0,02а, б,c
LVPWd (см) 0,20 и 0,01 0,21 евро 0,02 0,24 и 0,01а,b 0,29 и 0,02а, б,c 0,28 и 0,02а, б,c 0,28 и 0,01а, б,c 0,30 и 0,02а, б,c
LVEDV (Лл) 560,5 и 25,8 570 и 32 668 и 143 442 и 42,c 583 х 45d 697 и 129d,e 881.5 55.7a,b,c,d,e,f
LVESV (L) 105,9 и 8,9 93 и 15 111 и 20 59 и 7a,b,c 85,3 и 10,6д 139.7 и 22.5a,b,c,d,e 319.2 51.5a,b,c,d,e,f
LVEF (%) 81.1 и 1,2 83,7 и 2,9 83,1 и 2,5 86,5 и 2,2а, c 85,4 и 1,7а 79,8 и 1,9б,c,d,e 64.1 и 3.6a,b,c,d,e,f
LVPmax (ммГг) 121 и 19 126 и 23 186 и 23а,b 218 и 18а,b 221 и 22а, б,к No 234 и 25а, б, к 262 и 16a,b,c,d,e
EDPVR (ммГ/л) 0,018 и 0,005 0,017 и 0,004 0,041 и 0,013 0,043 и 0,017 0,039 х 0,015 0,068 евро 0,025а,б,к,д,д,е 0,079 й 0,017a,b,c,d,e
ESPVR/EA 1,57 и 0,67 1,96 и 0,61 2,63 и 1,52 3,35 и 1,23а 2,62 и 0,55 1,63 евро 0,41д 0,82 и 0,24c,d,e
Данные представлены в виде среднего стандартного отклонения. Статистический анализ проводился с использованием односторонней ANOVA. P злт; 0,05 был признан значительным.
аП Злт; 0,05 против Шама
б.П. Злт; 0,05 против Шам-как
cP Злт; 0,05 против Mild-modearte LVH
dP Злт; 0,05 против CR
eP Злт; 0,05 против MILD
fP Злт; 0,05 против МОД
Зн6
Аббревиаты: HW: вес сердца, LVW: вес левого желудочка, RVW: вес правого желудочка, IVSd: толщина стенки перегородки в диастоле, LVPWd: толщина задней стенки левого желудочка в диастоле. LVEDV: левый желудочковой конечный диастолический объем, LVESV: левый желудочковой конечный систолический объем, LVEF: левая фракция выброса желудочка, LVPmax: левожелудочковое максимальное давление, EDPVR: конечная диастолическая связь с давлением, ESPVR: конечная систолическая связь с давлением, EA:

Таблица 1: Эхокардиография и параметры давления объема в Шаме, Шам-подобном, мягко-умеренном LVH, CR, MILD, MOD и фенотипах HFrEF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

После PO, связанных с AAB в крысы, LV проходит концентрическую реконструкцию за счет увеличения толщины стены LV, известный как концентрический LVH, как компенсационный механизм для противодействия для увеличения стресса стены LV. Увеличение толщины стены LV становится заметным в течение первой недели после AAB и достигает своей максимальной толщины на 2-3 недели после AAB. В течение этого периода времени, активация неправильной пути трансдукции сигнала приводит к постепенному расширению LV с увеличением объемов LV, процесс, известный как эксцентричная гипертрофия или ремоделирования. Ожидается, что фенотип HF у крыс развивается около 8 недель после AAB в большинстве животных с немногими из них развивающихся HF на неделе 12 после AAB. В зависимости от тяжести AAB возникают два фенотипа HF в зависимости от тяжести ААБ. Фенотип Мода получен путем создания восходящего аортального бандажа (AAB) с сосудистой зажимом 2 мм2 внутреннего диаметра, в то время как для создания фенотипа HFrEF требуется AAB с более жесткой сосудистой зажимом 1,5 мм2 внутреннего диаметра. Важно выполнять эхокардиографию в течение 2-3 недель после восходящего аорты, чтобы проверить наличие тяжелой концентрической LVH. Тяжелый LVH определяется как LV перегородки и задней стены толщиной в 1,5 раза нормально (0,19 см), и обычно колеблется между 0,27 - 0,3 см. Животные, которые не развиваются тяжелые LVH на неделе 3 после AAB, будет считаться неудавшихся AAB и не должны следовать после этого. Те, которые разработали тяжелые LVH на неделе 3 после AAB, будет проходить эхокардиографии на 8 неделе после AAB для оценки развития желаемого фенотипа HF. Это не редкость, чтобы столкнуться с животными, которые имели серьезные LVH на неделе 3 после AAB иметь регрессии или разрешение LVH на неделе 8 после AAB, по причинам, которые мы будем рассматривать в последнем разделе обсуждения. Звери с тяжелой LVH и концентрической реконструкции без или с мягким эксцентричный ремоделирования на неделе 8 после AAB, поэтому CR и MILD фенотипов, соответственно, вряд ли развивать дальнейшее эксцентричное ремоделирование, даже если они следуют в течение длительного месяца или двух. Те, которые находятся между MILD и мод фенотип, может разработать ФЕнотип MOD HF, если они следуют в течение еще одного месяца.

Модель PO крысы может быть разочарование из-за связанных высокой смертности и отказов10, несмотря на использование стандартизированных размер сосудистого клипа и хирургической техники, которая также добавляет к расходам на исследования, в связи с большим количеством животных, которые должны пройти AAB для того, чтобы достичь желаемого целевого числа (n), и продолжительность времени, что животные должны следовать, прежде чем они развивают желаемый hF фенотип. Неспособность развить тяжелый LVH связана либо с неудачной бандацией, либо с полосой правой брахиоцефалической артерии вместо аорты, что не редкость. Регрессия и/или разрешение тяжелой LVH в последующих оценках связана с образованием аневризмы и пери-полосой аорты ремоделирования, что приводит к потере в тяжести PO9. Остается неясным, почему животные с тяжелыми LVH и PO развивать фенотипической изменчивости в отношении эксцентричной реконструкции, несмотря на то, что тот же размер клипа, секс и деформации. Рекомендуется визуализировать восходящую аорту для скрининга для переделки аорты пери-диапазона и аневризма. Звери, которые развивают восходящую аневризму аорты в диаметре 1 см, должны быть усыплены, так как это вызовет одышку и бедствие животному из-за посягательства на окружающие структуры. Кроме того, рекомендуется проверить турбулентный поток по полосе по цвету Доплера, но, к сожалению, точная оценка градиента давления по всей полосе непрерывным Доплером не представляется возможным из-за невозможности выровнять непрерывный Доплер с направлением кровотока в восходящей аорте.

Мод является привлекательным HF фенотип и представляет собой эволюцию традиционно созданного hFrEF фенотипа, как это позволяет для ориентации сигнала трансдукции пути, которые играют роль в миокарда ремоделирования на ранних стадиях в процессе болезни, особенно когда она относится к возмущениям в митохондриальной динамики и функции, метаболизма миокарда и велосипедной и внеклеточной матрицы рефреймогенса; особенности, которые очень очевидны в MOD HF фенотип11. Кроме того, ранняя послеоперационная смертность (определяется как смертность в первые 7 дней после ААБ) ниже с размером клипа 2 мм2, для создания фенотипа МОД, чем размер клипа 1,5 мм2, для создания фенотипа HFrEF10, (5% против 21%, P 0,009 с помощью точного теста Фишера). Тем не менее, показатель успеха между двумя размерами клипов, для создания мода и HFrEF фенотипов, не является статистически значимым10, (20% против 13%, P 0,56 с помощью точного теста Фишера). Кроме того, аортатические полоски сосудистого клипа выгодно над аортальной повязкой, затягивая нейлоновый шов против 27 G иглы, техника часто используется для сужения поперечной аорты у мышей, потому что меньше вариаций в размере клипа и меньше травмы аорты по сравнению с техникой швы.

Модель PO HF выгодна по сравнению с моделью инфаркта миокарда (MI) HF, потому что по-индуцированный окружной и меридиональный стресс стены однородно распределен во всех сегментах миокарда. Тем не менее, обе модели страдают от изменчивости в тяжести PO10,11 и в infarct размер13,14 наряду с интенсивным воспалением и рубцов на infarct сайте15, а также прилипание к грудной стенке и окружающих тканей наблюдается в модели MI HF. Кроме того, крысы PO индуцированных HF модель является сложной задачей для создания, как это связано с высокой смертностью и отказов10, и только 20% из эксплуатируемых крыс развивающихся MOD HF фенотип10. По сравнению с спонтанно гипертонической крысы (SHR) модель, PO-индуцированной модели HF является лучшей моделью для изучения путей, связанных с миокарда ремоделирования. Увеличение посленагрузки и миокарда стены стресс в систоле гораздо выше в PO-индуцированной модели HF, чем модель SHR. Это займет около двух лет для SHR разработать систолический HF и механизм систолического HF не совсем известно, и путают старения16. Модель SHR и другие модели гипертонии, такие как модель соли DOCA, чаще используются для исследования механизмов и методов лечения, связанных с гипертонией и, возможно, диастолической дисфункцией16.

В заключение, ФЕнотип MOD HF является привлекательной моделью для изучения путей трансдукции сигнала в контексте ремоделирования миокарда и может быть использован для применения и тестирования потенциальных терапевтических стратегий, до проверки их эффективности в крупных моделях животных и в сердечной недостаточности человека.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Все авторы не сообщают о конфликте интересов.

Acknowledgments

NIH предоставить HL070241 в 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

Медицина Выпуск 158 Крыса Перегрузка давления Гипертрофия Сердечная недостаточность Ремоделирование Трансдукция сигнала Энергетика Метаболизм Велоспорт кальция
Крыса Модель давления Перегрузки индуцированной умеренной ремоделирования и систолической дисфункции в противоположную систолическую сердечную недостаточность
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