Generatie en karakterisering van rechterventrikel myocardinfarct geïnduceerd door permanente ligatie van de rechter kransslagader bij muizen
Summary
Er zijn verschillende verschillen tussen de rechter en linker ventrikels. De pathofysiologie van het rechterventrikelinfarct (RVI) is echter niet opgehelderd. In het huidige protocol wordt een reproduceerbare methode voor het genereren van RVI-muismodellen geïntroduceerd, die een middel kan bieden om het mechanisme van RVI te verklaren.
Abstract
Rechterventrikelinfarct (RVI) is een veel voorkomende presentatie in de klinische praktijk. Ernstige RVI kan leiden tot fatale hemodynamische disfunctie en aritmie. In tegenstelling tot het veel gebruikte muismyocardinfarct (MI) -model dat wordt gegenereerd door linker coronaire slagaderligatie, wordt het RVI-muismodel zelden gebruikt vanwege de moeilijkheid die gepaard gaat met modelgeneratie. Onderzoek naar de mechanismen en behandeling van RVI-geïnduceerde RV-remodellering en disfunctie vereist diermodellen om de pathofysiologie van RVI bij patiënten na te bootsen. Deze studie introduceert een haalbare procedure voor het genereren van RVI-modellen in C57BL / 6J-muizen. Verder werd dit model gekarakteriseerd op basis van het volgende: evaluatie van de infarctgrootte 24 uur na MI, beoordeling van cardiale remodellering en functie met echocardiografie, RV-hemodynamische beoordeling en histologie van de infarctzone 4 weken na RVI. Daarnaast werd een coronaire vasculatuur gegoten om de coronaire arteriële opstelling in RV te observeren. Dit muismodel van RVI zou het onderzoek naar mechanismen van rechterhartfalen vergemakkelijken en nieuwe therapeutische doelen van RV-remodellering zoeken.
Introduction
De rechter ventrikel (RV), lang beschouwd als een eenvoudige buis verbonden met de longslagader, is jarenlang ten onrechte verwaarloosd1. Er is echter de laatste tijd een toenemende belangstelling voor rv-functie, omdat het een essentiële rol speelt bij hemodynamische aandoeningen 2,3 en kan dienen als een onafhankelijke risicovoorspeller van hart- en vaatziekten 4,5,6,7. RV-ziekten omvatten RV-infarct (RVI), pulmonale arteriehypertensie en valvulaire ziekte8. In tegenstelling tot de immense belangstelling voor pulmonale arteriehypertensie is RVI verwaarloosdgebleven 7,9.
RVI, meestal vergezeld van inferieur-posterieur myocardinfarct 10,11, wordt veroorzaakt door occlusie van de rechter kransslagader (RCA). Volgens klinisch onderzoek induceert ernstige RVI waarschijnlijk hemodynamische stoornissen en aritmieën, zoals hypotensie, bradycardie en atrioventriculaire blok, geassocieerd met hogere ziekenhuismorbiditeit en mortaliteit 12,13,14. Rv-functie kon tot op zekere hoogte spontaan herstellen, zelfs zonder reperfusie15,16. Er bestaan verschillende morfologische en functionele verschillen tussen de linker ventrikel (LV) en RV17. Rv wordt verondersteld beter bestand te zijn tegen ischemie dan LV8, deels vanwege de uitgebreidere collaterale circulatievorming na RVI. Het verduidelijken van de verschillen tussen LV-infarct (LVI) en RVI en het identificeren van de onderliggende mechanismen zou nieuwe therapeutische doelen bieden voor hartregeneratie en ischemisch hartfalen. Vanwege de moeilijkheid die gepaard gaat met het genereren van RVI-muismodellen, is fundamenteel onderzoek naar RVI echter voornamelijk beperkt.
Een groot diermodel van RVI is gegenereerd door RCA te legen bij varkens18, wat gemakkelijker te bedienen is vanwege de zichtbare RCA. Ten opzichte van het grote diermodel heeft het muismodel de volgende voordelen: meer toegankelijkheid in genmanipulatie, lagere economische kosten en kortere experimentele periode 19,20. Hoewel eerder een muis RVI-model gericht op de invloed van RVI op de LV-functie werd gerapporteerd, werden de gedetailleerde stappen van de procedure, de moeilijkheden en belangrijkste werkingspunten en de modelkenmerken zoals hemodynamische veranderingen niet volledig geïntroduceerd 9,21.
Dit artikel biedt gedetailleerde chirurgische procedures voor het genereren van een muismodel van RVI. Bovendien werd dit model gekenmerkt door echocardiografische meting, invasieve hemodynamische evaluatie en histologische analyse. Verder werd een coronaire vasculatuurafgietsel uitgevoerd om de coronaire arteriële opstelling in RV te observeren. De techniek die in dit artikel wordt geïntroduceerd, zou beginners helpen om snel de generatie van het muis RVI-model te begrijpen met acceptabele bedrijfssterfte en betrouwbare evaluatiebenaderingen. Het muismodel van RVI zou helpen bij het onderzoeken van de mechanismen van rechterhartfalen en het zoeken naar nieuwe therapeutische doelen van RV-remodellering.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sicard en collega’s uit Frankrijk rapporteerden voor het eerst een muismodel van RVI in 2019, dat het chirurgische proces beschreef en zich richtte op de interactie tussen LV en RV na RVI9. Tot op heden heeft echter geen enkele studie gemeld dat dit model voor verdere studies wordt gebruikt. Een meer gedetailleerde procedure zou nuttig zijn voor onderzoekers om het muismodel van RVI te gebruiken voor onderzoek. In tegenstelling tot het rapport van Sicard et al.9, hebben we …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (82073851 to Sun) en de National China Postdoctoral Science Foundation (2021M690074 aan Lin).
Materials
| 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride | Sigma | T8877 | For TTC staining |
| Animal Mini Ventilator | Havard | Type 845 | For artificial ventilation |
| Animal ultrasound system VEVO2100 | Visual Sonic | VEVO2100 | Measurement for Doppler flow velocity and AS plaque |
| Batson’s #17 Anatomical Corrosion Kit | Polyscience Inc | 7349 | For vasculature casting |
| buprenorphine | Isoreag | 1134630-70-8 | For reduce the pain of mice after surgery |
| C57BL/6J mice + D29A1A2:D27 | Animal Center of South Medical University | – | For the generation of mouse RVI model |
| Camera | Sangnond | For taking photograph | |
| Cold light illuminator | Olympus | ILD-2 | Light for operation |
| electrocardiograph | ADI Instrument | ADAS1000 | For recording electrocardiogram |
| hair removal cream | Reckitt Benchiser | RQ/B 33 Type 2 | Remove mouse hair |
| Heat pad- thermostatic surgical system (ALC-HTP-S1) | SHANGHAI ALCOTT BIOTECH CO | ALC-HTP-S1 | Heating |
| Hematoxylin-eosin dye | Leagene | DH0003 | Hematoxylin-eosin staining |
| Heparin sodium salt | Macklin | H837056 | For heparization |
| Isoflurane | RWD life science | R510-22 | Inhalant anaesthesia |
| Lab made spatula | Work as a laryngoscope | ||
| Lab made tracheal cannula | For intubation | ||
| Matrx VIP 3000 Isofurane Vaporizer | Midmark Corporation | VIP 3000 | Anesthetization |
| Medical nylon suture (5-0) | Ningbo Medical Needle Co. | 5-0 | For chest close |
| Microsurgical elbow tweezers | RWD life science | F11021-11 | For surgery |
| Microsurgical scissors | NAPOX | MB-54-1 | For arteriotomy |
| Millar Catheter | AD Instruments, Shanghai | 1.0F | Measurement of pressure gradient |
| MS400D ultrasonic probe | Visual Sonic | MS400D | Measurement for Doppler flow velocity and AS plaque |
| needle forceps | Visual Sonic | F31006-12 | For surgery |
| nitroglycerin | BEIJING YIMIN MEDICINE Co | For dilating coronary artery | |
| Ophthalmic scissors | RWD life science | S11022-14 | For surgery |
| Pentobarbital sodium salt | Merck | 25MG | Anesthetization |
| PowerLab Multi-Directional Physiological Recording System | AD Instruments, Shanghai | 4/35 | Pressure recording |
| Precision electronic balance | Denver Instrument | TB-114 | Weighing scale |
| Silk suture (8-0) | Ningbo Medical Needle Co. | 6-0 | coronary artery ligation |
| Small animal microsurgery equipment | Napox | MA-65 | Surgical instruments |
| tissue forceps | Visual Sonic | F-12007-10 | For surgery |
| tissue scissor | Visual Sonic | S13052-12 | Open chest for hemodynamic measurement |
| Transmission Gel | Guang Gong pai | 250ML | preparation for Echocardiography measurement |
| Vascular Clamps | Visual Sonic | R31005-06 | For blocking blood from aorta |
References
- Rallidis, L. S., Makavos, G., Nihoyannopoulos, P. Right ventricular involvement in coronary artery disease: role of echocardiography for diagnosis and prognosis. Journal of the American Society of Echocardiography: Official Publication of the American Society of Echocardiography. 27 (3), 223-229 (2014).
- Frangogiannis, N. G. Fibroblasts and the extracellular matrix in right ventricular disease. Cardiovascular Research. 113 (12), 1453-1464 (2017).
- Ondrus, T., et al. Right ventricular myocardial infarction: From pathophysiology to prognosis. Experimental & Clinical Cardiology. 18 (1), 27-30 (2013).
- Badagliacca, R., et al. Right ventricular concentric hypertrophy and clinical worsening in idiopathic pulmonary arterial hypertension. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (11), 1321-1329 (2016).
- Verhaert, D., et al. Right ventricular response to intensive medical therapy in advanced decompensated heart failure. Circulation: Heart Failure. 3 (3), 340-346 (2010).
- Chen, K., et al. RNA interactions in right ventricular dysfunction induced type II cardiorenal syndrome. Aging (Albany NY). 13 (3), 4215-4241 (2021).
- Wang, Q., et al. Induction of right ventricular failure by pulmonary artery constriction and evaluation of right ventricular function in mice. Journal of Visualized Experiments. (147), e59431 (2019).
- Harjola, V. P., et al. Contemporary management of acute right ventricular failure: A statement from the heart failure association and the working group on pulmonary circulation and right ventricular function of the European society of cardiology. European Journal of Heart Failure. 18 (3), 226-241 (2016).
- Sicard, P., et al. Right coronary artery ligation in mice: a novel method to investigate right ventricular dysfunction and biventricular interaction. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 316 (3), 684-692 (2019).
- Goldstein, J. A. Pathophysiology and management of right heart ischemia. Journal of the American College of Cardiology. 40 (5), 841-853 (2002).
- Stiermaier, T., et al. Frequency and prognostic impact of right ventricular involvement in acute myocardial infarction. Heart. , 1-8 (2020).
- Zehender, M., et al. Right ventricular infarction as an independent predictor of prognosis after acute inferior myocardial infarction. The New England Journal of Medicine. 328 (14), 981-988 (1993).
- Brodie, B. R., et al. Comparison of late survival in patients with cardiogenic shock due to right ventricular infarction versus left ventricular pump failure following primary percutaneous coronary intervention for ST-elevation acute myocardial infarction. The American Journal of Cardiology. 99 (4), 431-435 (2007).
- Konstam, M. A., et al. Evaluation and management of right-sided heart failure: A scientific statement from the american heart association. Circulation. 137 (20), 578-622 (2018).
- Leferovich, J. M., et al. Heart regeneration in adult MRL mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (17), 9830-9835 (2001).
- Dell’Italia, L. J., et al. Hemodynamically important right ventricular infarction: Follow-up evaluation of right ventricular systolic function at rest and during exercise with radionuclide ventriculography and respiratory gas exchange. Circulation. 75 (5), 996-1003 (1987).
- Friedberg, M. K., Redington, A. N. Right versus left ventricular failure: differences, similarities, and interactions. Circulation. 129 (9), 1033-1044 (2014).
- Haraldsen, P., Lindstedt, S., Metzsch, C., Algotsson, L., Ingemansson, R. A porcine model for acute ischaemic right ventricular dysfunction. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 18 (1), 43-48 (2014).
- Ren, L., Colafella, K. M. M., Bovée, D. M., Uijl, E., Danser, A. H. J. Targeting angiotensinogen with RNA-based therapeutics. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 29 (2), 180-189 (2020).
- Hacker, T. A. Animal models and cardiac extracellular matrix research. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1098, 45-58 (2018).
- Chien, T. M., et al. Double right coronary artery and its clinical implications. Cardiology in the Young. 24 (1), 5-12 (2014).
- Zhu, Y., et al. Characterizing a long-term chronic heart failure model by transcriptomic alterations and monitoring of cardiac remodeling. Aging (Albany NY). 13 (10), 13585-13614 (2021).
- Cui, M., et al. Nrf1 promotes heart regeneration and repair by regulating proteostasis and redox balance. Nature Communications. 12 (1), 5270 (2021).
- Meyer, P., et al. Effects of right ventricular ejection fraction on outcomes in chronic systolic heart failure. Circulation. 121 (2), 252-258 (2010).
- Dunmore-Buyze, P. J., et al. Three-dimensional imaging of the mouse heart and vasculature using micro-CT and whole-body perfusion of iodine or phosphotungstic acid. Contrast Media & Molecular Imaging. 9 (5), 383-390 (2014).
- Fernández, B., et al. The coronary arteries of the C57BL/6 mouse strains: Implications for comparison with mutant models. Journal of Anatomy. 212 (1), 12-18 (2008).
- Zhang, H., Faber, J. E. De-novo collateral formation following acute myocardial infarction: Dependence on CCR2+ bone marrow cells. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 87, 4-16 (2015).
