Summary
Biz basınç aşırı orta remodeling ve sinyal transdüksiyon yolları remodeling sürecinin başlatılması nda yer alan erken sistolik disfonksiyon indüklenen bir sıçan modeli nin oluşturulması nı açıklar. Bu hayvan modeli kalp yetmezliği için erken terapötik anti-remodeling stratejileri uygulamak için moleküler hedeflerin belirlenmesinde yardımcı olacaktır.
Abstract
Miyokard enfarktüsü, uzun süreli hipertansiyon veya kardiyotoksik ajan gibi bir yaralanmaya yanıt olarak, kalp başlangıçta sinyal iletim yollarının aktivasyonu yoluyla uyum sağlar, kısa vadede, kardiyak miyosit kaybı ve ya da duvar stresinin artması için. Ancak, bu yolların uzun süreli aktivasyonu sol ventrikül geometrisinde değişikliklere yol açan kardiyak remodeling inisiyasyonu ve yayılımı ve sol ventrikül hacimlerinde artışa yol açan zararlı hale gelir; sistolik kalp yetmezliği (HF) olan hastalarda görülen bir fenotip. Burada, 2mm2 iç alana sahip bir vasküler klips ile aort bantlama (AAB) yükselerek basınç aşırı aşırı orta remodeling ve erken sistolik disfonksiyon (MOD) indüklenen bir sıçan modeli nin oluşturulması nı açıklıyoruz. Ameliyat 200 g Sprague-Dawley sıçanlarında yapılır. MOD HF fenotip AAB'den 8-12 hafta sonra gelişir ve ekokardiyografi ile noninvaziv olarak karakterize edilir. Önceki çalışmalar, insan sistolik HF'de görülenleri taklit eden MOD HF fenotipindeki proteinlerin sinyal transdüksiyon yollarının ve değiştirilmiş gen ekspresyonunun aktivasyonu ve post-çevirisel modifikasyonunu göstermektedir; bu nedenle, MOD HF fenotip in HF potansiyel terapötik anti-remodeling hedefleri belirlemek ve test etmek için çeviri araştırma için uygun bir model yapma. MOD HF fenotipinin açık sistolik HF fenotipine göre avantajları, erken remodeling sürecinde yer alan moleküler hedeflerin belirlenmesine ve terapötik müdahalelerin erken uygulanmasına olanak sağlamasıdır. MOD HF fenotip sınırlama insanda sistolik HF giden hastalıkların spektrumtaklit olmayabilir. Ayrıca, AAB cerrahisi istenen HF fenotip gelişmekte olan ameliyat sıçanların sadece% 20 ile yüksek mortalite ve başarısızlık oranları ile ilişkili olduğu gibi, oluşturmak için zorlu bir fenotip olduğunu.
Introduction
Kalp yetmezliği (HF) yaygın bir hastalıktır ve yüksek morbidite ve mortalite ile ilişkilidir1. Artan veya enine aort bantlama tarafından üretilen Kemirgen basınç-aşırı yük (PO) HF modelleri, hf'ye yol açan moleküler mekanizmaları araştırmak ve HF'deki potansiyel yeni tedavi hedeflerini test etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca uzun süreli sistemik hipertansiyon veya şiddetli aort darlığı ikincil insan HF görülen değişiklikleri taklit. PO'dan sonra, sol ventrikül (LV) duvarı, LV duvar stresindeki artışı dengelemek ve uyarlamak için konsantrik LV hipertrofisi (LVH) olarak bilinen bir süreç olan kalınlığı kademeli olarak artar. Ancak, bu kalsiyum bisiklet ve homeostaz, metabolik ve hücre dışı matriks remodeling ve gen ekspresyonunda değişiklikler yanı sıra gelişmiş apoptoz ve otofaji,,2,23,4,5,6dengesizliklere yol maladaptif sinyal yollarının bir dizi aktivasyonu ile ilişkilidir . Bu moleküler değişiklikler miyokardiyal yeniden şekillendirmenin başlatılması ve yayılması için tetikleyici oluşturur ve dekompanse HF fenotip içine geçiş.
Inbred kemirgen suşları ve klip boyutu ve cerrahi tekniğin standardizasyonu kullanımına rağmen, aort bantlama modelleri7,8,,9LV oda yapısı ve fonksiyonu muazzam fenotipik değişkenlik vardır. Sıçanda PO sonra karşılaşılan phenotik değişkenlik, Sprague-Dawley suşu, başka bir yerde tarif edilir10,11. Bunlardan, iki HF fenotip miyokardiyal remodeling ve sinyal transdüksiyon yollarının aktivasyonu artan oksidatif stres durumuna yol açan kanıt ile karşılaşılır. Bu metabolik remodeling ile ilişkilidir, değişmiş gen ekspresyonu ve proteinlerin posttranslational modifikasyon değişiklikler, tamamen remodeling sürecinde bir rol oynayan10,12. Bunlardan ilki orta remodeling ve erken sistolik disfonksiyon (MOD) fenotip, ikincisi ise açık sistolik HF (HFrEF) fenotiptir.
Po'nun PO modeli, Miyokard enfarktüsü (MI) modeline göre avantajlıdır çünkü PO'ya bağlı çevresel ve meridyen duvar gerilmeleri miyokardiyumun tüm segmentlerinde homojen olarak dağıtılır. Ancak, her iki model po şiddetinde değişkenlik muzdarip10,11 ve enfarktüs boyutu13,,14 infarkt bölgesinde yoğun inflamasyon ve yara izi ile birlikte15 yanı sıra göğüs duvarı ve çevre dokulara yapışma, HF MI modelinde gözlenen. Ayrıca, sıçan PO indüklenen HF modeli yüksek mortalite ve başarısızlık oranları ile ilişkili olarak oluşturmak için zor10, MOD HF fenotip gelişmekte olan işletilen sıçanların sadece% 20 ile10.
MOD çekici bir HF fenotip ve miyokardiyal remodeling bir rol oynayan sinyal transdüksiyon yollarının erken hedefleme sağlar gibi geleneksel olarak oluşturulan HFrEF fenotip bir evrim oluşturur, özellikle mitokondriyal dinamikleri ve fonksiyonu pertürbations ile ilgili, miyokardmetabolizma, kalsiyum bisiklet ve ekstrasellüler matris remodeling. Bu patofizyolojik süreçler MOD HF fenotip11'deoldukça belirgindir. Bu yazıda, MOD ve HFrEF fenotiplerinin nasıl oluşturulacaklarını anlatıyoruz ve artan aort bantlama (AAB) yordamını gerçekleştirirken tuzakları ele alıyoruz. Ayrıca ekokardiyografi ile en iyi nasıl iki HF fenotip, MOD ve HFrEF ile karakterize ve nasıl ciddi PO geliştirmek için başarısız ya da ciddi PO ve konsantrik remodeling geliştirmek ancak önemli eksantrik remodeling olmadan diğer fenotipler onları ayırt etmek için ayrıntılı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Burada açıklanan tüm yöntem ve prosedürler Tulane Üniversitesi Tıp Fakültesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır.
1. AAB modeli oluşturma araçları ve araçları
- % 70'i isopropil alkol ve povison-iyot gibi dezenfektanlar elde edin.
- Anestezi için ketamin ve ksilazin ve analjezi için buprenorfin alın.
- 18 inç x 30 inç boyutlarıile bir ısıtma yastığı ve ağır emici tek kullanımlık alt lık edinin.
- % 100 pamukip rulo, bir bant ve bir saç makası edinin.
- 20 cm x 25 cm plastik tahta, 3-5 mm arasında kalınlık aralığı elde edin.
- Z-LITE fiber optik aydınlatıcı edinin.
- Küçük hayvanlar için mekanik bir ventilatör edinin (örneğin, SAR-830/AP).
- 2-0 ve 3-0 Vicryl konik dikiş ve naylon 3-0 monofilament dikiş, steril gazlı bez pedleri ve steril ekstra büyük pamuk uçları ve steril eldiven elde.
- Entübasyon için 16 G anjiyocath alın.
- Aşağıdaki cerrahi araçları satın alın.
- Weck paslanmaz çelik Hemoclip ligasyon ve paslanmaz çelik ligating klipsleri edinin.
- Sertleştirilmiş ince iris makas elde edin.
- Adson forceps alın.
- İki kavisli Graefe forceps elde edin.
- Bir Halsted-Sivrisinek Hemostats-düz forceps edinin.
- Bir Mayo-Hegar iğne tutucu alın.
- Künt dişler ile alm göğüs retraktör alın.
- Kullanmak ve bir otoklav ve boncuk sterilizatör elde.
2. Artan aort bantlama cerrahi prosedürü
- 75-100 mg/kg Ketamin ve 10 mg/kg Xylazine karışımıintraperitoneal enjeksiyon ile hayvan anestezi.
NOT: Hayvanın tamamen uyuşturulması ve sarkık olması için birkaç dakika bekleyin. Anestezik doz yeterli değilse ve hayvan hala kafeste hareket ediyorsa, yeterli süre yitirdikten sonra hayvana tekrar aynı anestezidozu enjekte edin, sonraki enjeksiyonlar arasında yaklaşık 5-10 dakika. Çoğu hayvan derin sedasyon ve anestezi elde etmek için 1-2 enjeksiyon gerektirir. - Sağ lateral torasik bölgede bulunan cerrahi bölgede sağ koltuk altında bulunan saç tıraş.
- Dört uzuvları da plastik tahtaya hafifçe bantlayarak hayvanı stabilize edin. Daha sonra 16 G anjiyocath ile endotrakeal entübasyon gerçekleştirin. Hayvan başarıyla entübe edildikten sonra, 50 döngü/dk ve FiO 2%21'de2 2 mL'lik gelgit hacimleri ile mekanik ventilasyon başlatın. Her nefeste göğüs duvarındaki simetrik yükselişi arayın.
- Hayvanı sol yan tarafına uzanmak için yavaşça çevirin ve sonra kuyruğu U şeklinde bükün ve plastik tahtaya hafifçe bantlayarak stabilize edin. Sonra devam edin ve povison-iyot topikal uygulama ile tıraş alanı dezenfekte.
- Kesi yerinde% 1-2 Lidokain hacmi ile 50/50 karışımı ile deri infiltrasyon/0.25-0.5 % Bupivacaine preemptive analjezi olarak inisi yitimi yapmadan önce.
- Sağ koltuk altının 1 cm altında sağ aksiller alanda, 1-2 santimetre uzunluğunda, sağ yatay deri kesisi yapın. Daha sonra göğüs kafesine ulaşana kadar göğüs kas tabakasını inceleyin. 2ve 3 göğüs kafesi arasında 1 cm torakotomi yapın.
- Göğüs kas tabakası diseksiyon sırasında, dikkatli olun ve sağ koltuk altı altında çalışan sağ aksiller arter yaralanmasını önlemek.
NOT: 1ve 2kaburga arasında yapılan torakotomi, yükselen aort yerine sağ brakiyosefalik arterin bantlanması riskini taşır. 3ve dördüncü kaburga arasındaki torakotomi, operatörün sağ atriyuma bakacağı için yükselen aortu görselleştirmeyi ve bantlamayı zorlaştırır.
NOT: Sağ iç meme arterinin kesilmesini ve yaralanmasını önlemek için torakotominin göğüs kafesine çok medial olarak uzatılmasından kaçının.
- Göğüs kas tabakası diseksiyon sırasında, dikkatli olun ve sağ koltuk altı altında çalışan sağ aksiller arter yaralanmasını önlemek.
- Timus bezinin iki lobunu hafifçe inceleyin ve yan tarafta ayırın. Sonra yükselen aort tanımlamak ve kavisli Graefe forceps ile künt diseksiyon ile üstün vena kava izole.
NOT: Timus bezinin önemli ölçüde manipülasyonu onu şişirecek ve artan aortu görselleştirmeyi zorlaştıracaktır.- Ölümcül olan superior vena kavanın yaralanmasını veya yırtılmasını önlemek için aorttan üstün vena kavasını ekstra dikkatli bir şekilde inceleyin. Bu prosedürün en zor parçası olabilir ve en deneyimli ellerde bile zaman zaman gerçekleşmesi bekleniyor, ama genellikle yeni başlayanlar ve öğrenenler ile.
- Kavisli Graefe forsepsile yükselen aortu hafifçe kaldırın ve artan aortun etrafına vasküler klipsi yerleştirin.
- 1,5 mm2 veya 2 mm2istenilen iç alanın vasküler klipsini elde etmek için vasküler hemoclip ligasyon aletini plastik bir ön kesim 7" parçası ile ayarlayın.
- Bir Vicryl 2-0 monofilament sütür ile toraks dikiş. Sonra 3-0 Vicryl koper sütür ile göğüs kas tabakası dikiş. Daha sonra naylon 3-0 monofilament sütür ile deri kesisini dikin.
- Ameliyat sonrası dönemde analjezi görevi görmek için 48-72 saat boyunca aşağıdaki ilaçların bir kombinasyonunu uygulayın: 1) Buprenorfin 0.01-0.05 mg/kg subkutan olarak her 8-12h, 2) Meloxicam 2 mg/kg deri altı her 12h, ve 3) Morfin 2.5 mg/kg deri altı her 2-4h şiddetli ağrı için gerektiği gibi.
NOT: Hayvanı düzenli izleme altında bir ısıtma yastığında toparlanmaya bırakın. Bir kez hayvan anestezi kurtarma belirtileri gösterir (kendiliğinden nefes mümkün - nefes alma veya aksesuar kasların kullanımı iki dakikadan fazla kanıt olmadan - ve iyi refleksleri vardır, kırmızı ve sıcak ekstremiteler), hayvan extubate ve kafese geri.
3. Ekokardiyografi
- 80-100 mg/kg ketamin intraperitoneal enjeksiyon ile hayvan yatıştırın. Kaliteli yankı görüntülerinin doğru şekilde elde edilmesi için yeterli sedasyon sağlayın.
NOT: Anestezik olarak isofluran kullanımı, özellikle şiddetli basınç aşırı lığı ortamında kardiyodepresör etkisi nedeniyle önerilmez ve hayvan anestezi söndüğünde çözülen LV dilatasyonu ve sistolik disfonksiyon hakkında yanlış bir izlenim verebilir.- Dikkatli olun ve HFrEF fenotip geliştirdik şüphesi ile dispneik ve takyofenik bakmak hayvanlarda ketamin dozunun yarısı hatta üçte birini uygulayın.
- Tamamen uyuşturulmuş hayvan, ön, göğüs saç tıraş.
- Hayvanı sırtüstü yatırın ve plastik tahtaya sabitle.
- Papiller kas düzeyinde 2D parasternal uzun eksen ve 2D parasternal kısa eksen görüntüleme klipleri edinin. Ayrıca, diastole LV septal ve posterior duvar kalınlığı yanı sıra LV son diyastolik ve son sistolik çapı ölçmek için papiller kas düzeyinde kısa parasternal eksen görünümünden M-modu görüntüleri elde.
- LV boyutu ve fonksiyonunun doğru bir şekilde değerlendirilmesini sağlamak için dakikada 370 - 420 atım kalp hızında görüntü veya klips elde edin. Düşük kalp hızlarında görüntülerin edinimi depresif LV fonksiyonu ve LV dilatasyon yanlış bir izlenim yol açacaktır.
NOT: Kısaltılmış 2D uzun parasternal eksen görüntüleme görüntülerinin/kliplerinin elde edilmesi yanlış ölçümlere yol açar. Kalite kontrol amacıyla, LV apeks ve aorto-mitral açının aynı düzlem kesim içinde görüntülenmiş olduğundan emin olun. - Orta papiller kas düzeyinde 2D kısa parasternal eksen görüntüleme görüntüleri / klipsleri edinin. Bu çalışma süresi boyunca zaman içinde hayvanları takip ederken güvenilir seri ve sonraki LV ölçümleri elde etmek için bir referans olarak hizmet verecektir.
- LV boyutu ve fonksiyonunun doğru bir şekilde değerlendirilmesini sağlamak için dakikada 370 - 420 atım kalp hızında görüntü veya klips elde edin. Düşük kalp hızlarında görüntülerin edinimi depresif LV fonksiyonu ve LV dilatasyon yanlış bir izlenim yol açacaktır.
- Aort kapakçığı düzeyinde uzun parasternal eksen görünümünde M-mod görüntüleri elde edin iznin sonunda ki bağıl aort -sol atriyum (LA) çapını değerlendirin.
NOT: MOD ve HFrEF fenotipleri olan hayvanlar, MOD HF fenotipte ≥1.25 ve HFrEF fenotip10'da ≥1.5 ve %1.5 olmak ta LA/Ao oranı ile LA dilatasyonu kanıtını göstermelidir.10
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
AAB'den sonra 8-12 hafta gelişen HF fenotiplerinin karakterizasyonu ekokardiyografi ile kolaylıkla yapılabilmektedir. Şem, Hafta 3 post-AAB, MOD ve HFrEF fenotiplerinin temsili M-mode görüntüleri Şekil 1A'dasunulmuştur. Şekil 1B ve Şekil 1C, sırasıyla MOD HF fenotip ve HFrEF fenotip oluşturulması için vasküler klipboyutu gösteriyor. LV end-diyastolik (LVEDV) ve son sistolik (LVESV) hacimleri alan uzunluğu yönteminin formüle edilmesiyle hesaplanabilir: V=5/6×A×L, V'nin ml'deki hacim olduğu; A cm2LV boşluğunun kesit alanıdır , diastole orta papiller kas düzeyinde kısa parasternal eksen görünümünden elde edilen (Ad) ve systole (As); ve L cm LV boşluğuuzunluğu, endokardiyal LV apeks diastole mitral-aort kavşak mesafesi olarak uzun parasternal eksen görünümünden ölçülen (Ld) ve sisstole (Ls). Temsili 2D uzun parasternal eksen ve kısa parasternal eksen ekokardiyografi görüntüleri, Ld, Ls, Ad ve As, Sham ve MOD HF fenotip nasıl ölçülecek illüstrasyon ile Şekil 2'desunulmaktadır . MOD HF fenotipteki LVEDV genellikle 600 - 700 μL arasında değişmektedir ve LVEDV'nin 700 μL'den büyük ve 1000 μL'ye kadar çok az hayvanı vardır; iken, MOD fenotipteki LVESV 120 - 160 μL(Tablo 1)arasında değişmektedir. Şekil 2'desunulan 2D kısa parasternal eksen görünümünde ekokardiyografi görüntülerinden, MOD fenotipindeki LVH derecesini sham'a göre takdir etmek gerekir. Şem, Hafta 3 post-AAB, MOD ve HFrEF fenotiplerinin temsili basınç-hacim döngü izlemeleri Şekil 3'tesunulmuştur. LV maksimum basınç en az 200 mmHg, hatta hafta 3 post-AAB, ve daha fazla hafta artar 8 post-AAB hayvan ve aort büyümesi ve artan aort sabit oluşturulan darlık arasındaki uyumsuzluk nedeniyle. Hafta 3 post-AAB de hayvanların tamamen düzmece ile sola LVEDV ve LVESV kayması ile telafi olduğunu unutmayın. Progresif eksantrik hipertrofi ve remodeling ile, MOD ve HFrEF fenotiplerde sağa LVEDV ve LVESV bir kayma var hafta 3 post-AAB ile karşılaştırıldığında. Bir mod fenotip LVESV önemli artış ve HFrEF fenotip LVESV derin artış da takdir olabilir, hangi inme hacmi ve LVEF önemli ve derin düşüşler yansıtır MOD ve HFrEF fenotipler, sırasıyla, hafta ile karşılaştırıldığında 3 post-AAB. Ayrıca, bir hafta LVEF önemli artış takdir olabilir 3 post-AAB ve FFrEF fenotip LVEF önemli azalma sham göre.
Sıçan PO indüklenen HF modeli yüksek mortalite ve başarısızlık oranları ile ilişkilidir. AAB geçiren sıçanların sadece yaklaşık %20'si, iç çapı 2 mm2 olan vasküler klipsle MOD HF fenotipini geliştirmek için geçiş yapacaktır. Başarısız fenomenlerin temsili M-mod görüntüleri Şekil 4'tesunulmuştur. Şekil 4A hafta LVH gelişmedi hayvanların temsili M-mode görüntüleri gösteriyor 8 post-AAB, ve tamamen LVH tam gerileme ile PO kaybetmişti (sham-like) veya LVH ve PO değişken derecesi vardı 8 post-AAB hafif-orta LVH fenotip neden. İkinci başarısız fenotip grubu Şekil 4B'de, eksantrik remodeling, konsantrik remodeling (CR) grubu veya hafif (HAFIF grup) eksantrik yeniden şekillendirme ile telafi edilen şiddetli LVH ile ağır PO (LV maksimum basınç >200 mmHg) ve şiddetli LVH olan hayvanların temsili M-mod görüntülerini gösteren olarak sunulur. Şemsin ekokardiyografi ve hemodinamik verileri Şekil 5 ve Tablo 1'deve başarılı/istenilen fenotipler sunulmuştur . Hayvanlar telafi edilmiş bir fenotipten daha eksantrik ve yeniden biçimlenmiş fenotiplere geçerken kalp ağırlığı ve LV ağırlığındaki ilerleyici artışlara dikkat edin. Ayrıca, LVESV'de üstel bir artış ve lvef'de azalma, hayvanların telafi edilmiş konsantrik remodeling'den dekompanse eksantrik olarak yenilenmiş fenotiplere geçişi sırasında azalma dır. Özellikle ilgi hem MOD ve HFrEF HF fenotipleri son diyastolik basınç hacmi ilişkisi (EDPVR (mmHg/μL)) sertlik-katsayısı β ile ölçülen olarak miyokardiyal sertlik benzer bir dereceye sahip olduğunu, tüm diğer fenotipler ile karşılaştırıldığında, hayvanların daha eksantrik yeniden modellenmiş fenotip geçiş olarak LV verimliliğinde kademeli bir azalma olmasıise. LV verimi arteriyel elastans (EA) bölünerek son sistolik basınç hacmi ilişkisinden (ESPVR) hesaplanır. MOD ve HFrEF fenotipleri ile sahte grup arasında ESPVR ve ESPVR/EA arasında anlamlı istatistiksel bir fark olmamasına rağmen, MOD ve HFrEF fenotiplerinin şam'a göre lv uç sistolik basıncı nın önemli ölçüde daha yüksek olması, ESPVR eğiminin v0'da sağa kayması ile yanlış bir şekilde daha dik hale getirilmesi gibi yanlış bir durumdur. Ayrıca, MOD ve HFrEF fenotipleri, PO ile aynı derecede olan kompanzasyonlu ve eşmerkezli olarak remodeled fenotiplerle karşılaştırıldığında, CR ve MILD fenotiplerine göre MOD ve HFrEF fenotiplerinde gözlenen, LVESV'deki ve ESPVR/EA'daki önemli ve ilerleyici artışı ve espvr ve ESPVR/EA'daki önemli artışı, cr ve MILD fenotiplerine göre mod ve HFrEF fenotiplerinde gözlenen gibi takdir edebilirdi(Şekil 5 ve Tablo 1).
Şekil 1: Yükselen aort bandını takiben 8. (A) Sahte hayvanların temsili M-mod görüntüleri, aort bantlama (AAB) ve AAB'den sekiz hafta sonra hayvanların üç hafta sonra. Şekil 1A, 2016'da American Journal of Physiology-Heart and Circulatory physiology dergisi Chaanine ve ark.'dan değiştirilmiştir. (B) Orta eksantrik remodeling (MOD) ile şiddetli sol ventrikül hipertrofisi (LVH) oluşturulması için vasküler klips boyutu. (C) Alik sistolik kalp yetmezliği (HFrEF) ile şiddetli LVH oluşturulması için vasküler klips boyutu. Şekil 1B ve 1C, 2018 Moleküler Biyoloji yöntemleri, Chaanine ve ark., Yöntem elde edilmiş ve değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Alan uzunluğu yöntemi kullanılarak ekokardiyografi ile sol ventrikül hacimlerinin hesaplanması. Temsili 2D uzun parasternal ve 2D kısa parasternal eksen görünümü ekokardiyografi görüntüleri diyastole sol ventriküler (LV) boşluk uzunluğu ölçmek için (Ld) ve systole (Ls) ve LV yama kesit alanında diastole (Ad) ve systole (As) amacıyla diastole ve systole sonunda LV hacimleri hesaplamak için. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Basınç-hacim döngü izlemeleri açık göğüs ve sol ventrikül apikal ponksiyon yaklaşımı kullanılarak 1.9 F sıçan basınç-hacim kateteri ile elde edildi. Sham'da temsili basınç-hacim döngü izlemeleri, AAB,MOD ve HFrEF fenomenotiplerini takip eden 3. Şekil Chaanine ve ark., Dolaşım: Kalp Yetmezliği, 2013 değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: AAB'den sonraki 8. (A) Basınç aşırı yükünü (PO) kaybeden ve LVH (Şam benzeri) ve değişken PO ve LVH (hafif-orta LVH) fenotipleri olmayan hayvanların Temsili M-mod görüntüleri. (B) Şiddetli PO, LVH ve konsantrik remodeling (CR) geliştiren, ancak (CR) olmayan veya hafif (HAFIF) eksantrik remodeling fenotipleri olan hayvanların Temsili M-mod görüntüleri. Şekil 4B, Amerikan Kalp Derneği Dergisi 2017'de Chaanine ve ark., Journal of American Heart Association tarafından değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Farklı fenotiplerde ekokardiyografi ve basınç-hacim döngüsü parametreleri. Veriler, AAB sonrası 8 haftadaki farklı fenotiplerde ortanca (yatay çizgi) içeren tek tek değerler (nokta) olarak sunulur. Farklı fenotiplerde sunulan verilerin istatistiksel analiz sonuçları tablo 1'de gösterilmiştir. LVESV: sol ventrikül end-sistolik hacim, LVEF: sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu, EDPVR: son diyastolik basınç hacmi ilişkisi, ESPVR: son sistolik basınç hacmi ilişkisi, EA: arteriyel elastans. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Şam (n=5) | Şam benzeri (n=5) | Hafif mod LVH (n=8) | CR (n=11) | HAFIF (n=14) | MOD (n=14) | HFrEF (n=5) | |
| Vücut ağırlığı (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 |
| Veriler ortalama ± standart sapma olarak sunulur. İstatistiksel analiz tek yönlü ANOVA kullanılarak yapıldı. P < 0.05 önemli kabul edildi. | |||||||
| aP < 0,05 vs Sham | |||||||
| bP < 0,05 vs Şam benzeri | |||||||
| cP < 0.05 vs Hafif modarte LVH | |||||||
| dP < 0.05 vs CR | |||||||
| eP < 0,05 vs HAFIF | |||||||
| fP < 0,05 vs MOD | |||||||
| *n=6 | |||||||
| Kısaltmalar: HW: kalp ağırlığı, LVW: sol ventrikül ağırlığı, RVW: sağ ventrikül ağırlığı, IVSd: diastole septal duvar kalınlığı, LVPWd: diastole sol ventrikül posterior duvar kalınlığı. LVEDV: sol ventrikül son diyastolik hacim, LVESV: sol ventrikül end-sistolik hacim, LVEF: sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu, LVPmax: sol ventrikül maksimal basınç, EDPVR: end-diyastolik basınç hacmi ilişkisi, ESPVR: son sistolik basınç hacmi ilişkisi, EA: arterial elastans. | |||||||
Tablo 1: Şam, Şam benzeri, Hafif-Orta LVH, CR, MILD, MOD ve HFrEF fenotiplerinde ekokardiyografi ve basınç-hacim parametreleri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Po sıçanda AAB ile ilgili takiben, LV duvar stresinde artış için karşı bir kompansatör mekanizması olarak, konsantrik LVH olarak bilinen LV duvar kalınlığı artırarak konsantrik remodeling uğrar. LV duvar kalınlığında artış AAB aşağıdaki ilk hafta boyunca fark olur ve 2-3 hafta sonrası AAB maksimum kalınlığı ulaşır. Bu süre zarfında, uyumsuz sinyal transdüksiyon yollarının aktivasyonu LV hacimlerinde artışlar ile LV ilerleyici genişlemeyol, eksantrik hipertrofi veya remodeling olarak bilinen bir süreç. Sıçanda HF fenotipinin, aab'den sonra 12. AAB'nin şiddetine bağlı olarak iki HF fenotip ortaya çıkar. MOD fenotip iç çapı 2 mm2 bir vasküler klip ile artan aort bantlama (AAB) oluşturulması yoluyla elde edilir, HFrEF fenotip oluşturulması iç çapı 1.5 mm2 daha sıkı bir vasküler klip ile AAB gerektirir. Şiddetli konsantrik LVH varlığını doğrulamak için artan aort bandını takip eden 2-3 hafta ekokardiyografi yapmak önemlidir. Şiddetli LVH LV septal ve posterior duvar kalınlığı ≥1.5 kez normal (0.19 cm) olarak tanımlanır ve genellikle 0.27 - 0.3 cm. AAB'den sonraki 3. AAB'den sonra 3. Biz tartışmanın ikinci bölümünde ele alacak nedenlerle, AAB 8 hafta da LVH gerileme veya çözüm için AAB aşağıdaki hafta 3 şiddetli LVH olan hayvanlarla karşılaşmak için nadir değildir. AAB'den sonraki 8. BU MILD ve MOD fenotip arasında olanlar, bir ay daha takip edilirse MOD HF fenotip gelişebilir.
PO sıçan modeli ilişkili yüksek mortalite ve başarısızlık oranları nedeniyle sinir bozucu olabilir10, standart bir vasküler klip boyutu ve cerrahi tekniğin kullanılmasına rağmen, aynı zamanda araştırma gideri ekler, istenilen hedef sayı elde etmek için AAB geçmesi gereken hayvanların çok sayıda nedeniyle (n), ve hayvanların istenen HF fenotip geliştirmeden önce takip edilmesi gereken süre. Şiddetli LVH geliştirmek için başarısızlık ya başarısız bantlama veya aort yerine sağ brakiyosefalik arter bantlama ile ilgilidir, hangi nadir değildir. Sonraki takip değerlendirmelerinde şiddetli LVH'nin regresyonu ve/veya çözünürlüğü, PO9'unşiddetinde kayba yol açan anevrizma oluşumu ve peri-bant aort remodelasyonu ile ilgilidir. Ciddi LVH ve PO'lu hayvanların aynı klip boyutuna, cinsiyete ve zorlanmaya sahip olmasına rağmen eksantrik remodeling açısından neden fenotipik değişkenlik geliştirdiği belirsizliğini koruyor. Peri-band aort remodeling ve anevrizmal oluşumu için ekrana yükselen aort görselleştirmek için tavsiye edilir. Artan aort anevrizması ≥1 cm çapında gelişen hayvanlar ötenazi yesahip olmalıdır, çünkü bu durum çevredeki yapılara sıkışma nedeniyle hayvana dispne ve sıkıntı yaneden olacaktır. Ayrıca, renk Doppler tarafından bant boyunca türbülanslı akış kontrol etmek için tavsiye edilir, ancak ne yazık ki sürekli Doppler tarafından bant boyunca basınç gradyan kesin tahmini artan aorta kan akımı yönü ile sürekli Doppler hizalamak için yetersizlik nedeniyle mümkün değildir.
MOD çekici bir HF fenotip ve geleneksel olarak oluşturulan HFrEF fenotip bir evrim oluşturur bu hastalık sürecinde erken miyokardiyal remodeling rol oynayan sinyal transdüksiyon yollarının hedeflenmesi için izin verir, özellikle mitokondriyal dinamikleri ve fonksiyonu pertürbations ile ilgili, miyokardmetabolizma ve kalsiyum bisiklet ve ekstrasellüler matris remodeling ve ekstrasellüler matris remodeling ve miyokardiyal sertlik; MOD HF fenotip11son derece belirgin özellikleri . Ayrıca, erken postoperatif mortalite (ilk 7 gün post-AAB mortalite olarak tanımlanan) 2 mm2klip boyutu ile daha düşüktür , MOD fenotip oluşturulması için, 1.5 mm2klip boyutu daha , HFrEF fenotip oluşturulması için10, (5% vs 21%, P = 0.009 Fisher'ın tam testi kullanarak). Ancak, mod ve HFrEF fenotiplerin oluşturulması için, iki klip boyutları arasındaki başarı oranı istatistiksel olarak anlamlı değildir10, (20% vs 13%, P = 0.56 Fisher'ın tam testi kullanarak). Ayrıca, vasküler klips ile aort bantlama 27 G iğne karşı bir naylon dikiş sıkma tarafından aort bantlama üzerinde avantajlıdır, genellikle farelerde enine aort kısıtlamak için kullanılan bir teknik, dikiş tekniği ile karşılaştırıldığında aort daha az varyasyon ve aort daha az travma olduğu için.
Po'nun PO modeli, Miyokard enfarktüsü (MI) modeline göre avantajlıdır çünkü PO'ya bağlı çevresel ve meridyen duvarı stresi miyokardiyumun tüm segmentlerinde homojen olarak dağıtılır. Ancak, her iki model po şiddetinde değişkenlik muzdarip10,11 ve enfarktüs boyutu13,,14 infarkt bölgesinde yoğun inflamasyon ve yara izi ile birlikte15 yanı sıra göğüs duvarı ve hf MI modelinde gözlenen çevre dokulara yapışma. Ayrıca, sıçan PO indüklenen HF modeli yüksek mortalite ve başarısızlık oranları ile ilişkili olarak oluşturmak için zor10, MOD HF fenotip gelişmekte olan işletilen sıçanların sadece% 20 ile10. Spontan hipertansif sıçan (SHR) modeli ile karşılaştırıldığında, PO-indüklenen HF modeli miyokardiyal remodeling ile ilgili yolları incelemek için daha iyi bir modeldir. Systole'deki afterload ve miyokardiyal duvar stresindeki artış, PO'ya bağlı HF modelinde SHR modeline göre çok daha yüksektir. SHR'nin sistolik HF geliştirmesi yaklaşık iki yıl sürer ve sistolik HF mekanizması tam olarak bilinmemektedir ve16yaşınca şaşkına çevrilir. SHR modeli ve doca tuz modeli gibi hipertansiyon diğer modeller, daha sık mekanizmalar ve hipertansiyon ve muhtemelen diyastolik disfonksiyon ile ilgili tedavileri araştırmak için kullanılır16.
Sonuç olarak, MOD HF fenotip miyokardiyal remodeling bağlamında sinyal transdüksiyon yollarını incelemek için cazip bir modeldir ve uygulama ve potansiyel terapötik stratejilerin test için kullanılabilir, büyük hayvan modellerinde ve insan kalp yetmezliği onların etkinliğini doğrulamadan önce.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Tüm yazarlar çıkar çatışması bildirmez.
Acknowledgments
NIH hibe HL070241 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 |
References
- 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).
- Berk, B. C., Fujiwara, K., Lehoux, S. ECM remodeling in hypertensive heart disease. Journal of Clinical Investigation. 117 (3), 568-575 (2007).
- Frey, N., Olson, E. N. Cardiac hypertrophy: the good, the bad, and the ugly. Annual Review of Physiology. 65, 45-79 (2003).
- Hill, J. A., Olson, E. N. Cardiac plasticity. New England Journal of Medicine. 358 (13), 1370-1380 (2008).
- Kehat, I., Molkentin, J. D. Molecular pathways underlying cardiac remodeling during pathophysiological stimulation. Circulation. 122 (25), 2727-2735 (2010).
- Rothermel, B. A., Hill, J. A. Autophagy in load-induced heart disease. Circulation Research. 103 (12), 1363-1369 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Frangogiannis, N. G. The inflammatory response in myocardial injury, repair, and remodelling. Nature Reviews. Cardiology. 11 (5), 255-265 (2014).
- Doggrell, S. A., Brown, L. Rat models of hypertension, cardiac hypertrophy and failure. Cardiovascular Research. 39 (1), 89-105 (1998).
