Summary

Etablissement et confirmation d’un modèle murin de surcharge du volume ventriculaire droit postnatal

Published: June 09, 2023
doi:

Summary

Ce protocole présente l’établissement et la confirmation d’un modèle de surcharge du volume ventriculaire droit postnatal chez la souris atteinte de fistule artérioveineuse abdominale (FAV), qui peut être appliqué pour étudier comment la VO contribue au développement cardiaque postnatal.

Abstract

La surcharge volumique ventriculaire droite (RV) est fréquente chez les enfants atteints de cardiopathie congénitale. Compte tenu des stades de développement distincts, le myocarde RV peut répondre différemment à la VO chez les enfants par rapport aux adultes. La présente étude vise à établir un modèle de VO RV postnatale chez la souris à l’aide d’une fistule artérioveineuse abdominale modifiée. Pour confirmer la création de VO et les changements morphologiques et hémodynamiques suivants du RV, une échographie abdominale, une échocardiographie et une coloration histochimique ont été effectuées pendant 3 mois. En conséquence, la procédure chez les souris postnatales a montré un taux de survie et de réussite de la fistule acceptable. Chez les souris VO, la cavité RV a été élargie avec une paroi libre épaissie, et le volume d’AVC a été augmenté d’environ 30% à 40% dans les 2 mois suivant la chirurgie. Par la suite, la pression systolique du RV a augmenté, une régurgitation valvulaire pulmonaire correspondante a été observée et un remodelage de la petite artère pulmonaire est apparu. En conclusion, la chirurgie de la fistule artérioveineuse modifiée (FAV) est réalisable pour établir le modèle RV VO chez les souris postnatales. Compte tenu de la probabilité de fermeture de la fistule et d’une résistance élevée de l’artère pulmonaire, une échographie abdominale et une échocardiographie doivent être effectuées pour confirmer l’état du modèle avant l’application.

Introduction

La surcharge volumique ventriculaire droite (RV) est fréquente chez les enfants atteints de cardiopathie congénitale (CHD), ce qui entraîne un remodelage myocardiologique pathologique et un mauvais pronostic à long terme 1,2,3. Une compréhension approfondie du remodelage du VR et des interventions ciblées précoces connexes est essentielle pour obtenir de bons résultats chez les enfants atteints de coronaropathie. Il existe plusieurs différences dans les structures moléculaires, les fonctions physiologiques et les réponses aux stimuli dans le cœur des adultes et des enfants 1,4,5,6. Par exemple, sous l’influence d’une surcharge de pression, la prolifération des cardiomyocytes est la réponse principale dans les cœurs néonatals, tandis que la fibrose se produit dans les cœurs adultes 5,6. De plus, de nombreux médicaments efficaces dans le traitement de l’insuffisance cardiaque chez l’adulte n’ont aucun effet thérapeutique sur l’insuffisance cardiaque chez l’enfant et peuvent même causer d’autres dommages 7,8. Par conséquent, les conclusions tirées des animaux adultes ne peuvent pas être directement appliquées aux jeunes animaux.

Le modèle de la fistule artérioveineuse (FAV) a été utilisé pendant des décennies pour induire une VO cardiaque chronique et un dysfonctionnement cardiaque correspondant chez des animaux adultes de différentes espèces 9,10,11,12,13. Cependant, on sait peu de choses sur le modèle chez les souris postnatales. Dans nos études précédentes, un modèle murin postnatal VO a été généré avec succès par la création d’une FAV abdominale. La modification de la voie de développement de la RV dans le cœur postnatal a également été démontrée14,15,16,17.

Afin d’explorer le processus chirurgical modifié sous-jacent et les caractéristiques du présent modèle, un protocole détaillé est présenté ; Le modèle est évalué pendant 3 mois dans cette étude.

Protocol

Toutes les procédures présentées ici étaient conformes aux principes énoncés dans la Déclaration d’Helsinki et ont été approuvées par le Comité du bien-être animal et des études humaines du Centre médical pour enfants de Shanghai (SCMC-LAWEC-2023-003). Des chiots souris C57BL/6 (P7, mâles, 3-4 g) ont été utilisés pour la présente étude. Les animaux ont été obtenus auprès d’une source commerciale (voir le tableau des matériaux). Les bébés souris et leurs mères allaitantes (c…

Representative Results

Taux de survie et perméabilité de la FAV dans les 3 moisAu total, 30 souris (75 %) du groupe VO et 19 (95 %) souris du groupe simulé ont survécu à la chirurgie de la FAV (Figure 4A). Dans le groupe VO, huit souris sont mortes dans un délai d’un jour après la chirurgie en raison d’un saignement excessif (n = 5) ou d’une cannibalisation (n = 3), tandis que deux souris sont mortes de causes inconnues à 1 mois. Parmi les souris VO su…

Discussion

Auparavant, le modèle RV VO classique était créé à l’aide de la régurgitation de la valve21 ; cependant, par rapport à la FAV, la chirurgie valvulaire à cœur ouvert peut nécessiter des techniques plus sophistiquées et peut être associée à une mortalité significativement plus élevée, en particulier chez les souris postnatales. Comme des études animales ont montré que le même effet de VO a été obtenu par AVF22, la chirurgie modifiée de la fistule abdo…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ces travaux ont été soutenus par la Fondation nationale des sciences de Chine (n° 82200309) et le projet d’innovation de l’équipe médicale distinguée de Ningbo (n° 2022020405)

Materials

70% Ethanol Tiandz,Chia
ACETAMINOPHEN Oral Solution VistaPharm, Inc. Largo, FL 33771, USA NDC 66689-054-01
Anesthesia machine RWD Life Science,China R550IP
Anesthesia mask RWD Life Science,China 68680
C57BL/6 mice Xipu’er-bikai Experimental Animal Co., Ltd (Shanghai, China)
Hair removal cream Veet, France VT-200
Hematoxylin and eosin Kit  Beyotime biotech  C0105M 
Isoflurane RWD Life Science,China R510-22-10
Microscope  Yuyan Instruments, China SM-301
Surgical suture needles NINGBO MEDICAL NEEDLE CO.,LTD, China
Thermostatic heating platform Qingdao Juchuang Environmental Protection Group Co., Ltd, China
Ultrasound device FUJIFILM VisualSonics, Inc. Vevo 2100 Image modes includes B-Mode, Color Doppler Mode and Pulsed Wave Doppler Mode
Ultrasound gel Parker Laboratories,United States REF 01-08
Ultrasound transducer FUJIFILM VisualSonics, Inc. MS 400

References

  1. Sanz, J., Sanchez-Quintana, D., Bossone, E., Bogaard, H. J., Naeije, R. Anatomy, function, and dysfunction of the right ventricle: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 73 (12), 1463-1482 (2019).
  2. Alonso-Gonzalez, R., Dimopoulos, K., Ho, S., Oliver, J. M., Gatzoulis, M. A. The right heart and pulmonary circulation (IX). The right heart in adults with congenital heart disease. Revista Española de Cardiología. 63 (9), 1070-1086 (2010).
  3. Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening. Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).
  4. Ye, L., et al. Role of blood oxygen saturation during postnatal human cardiomyocyte cell cycle activities. JACC: Basic to Translational Science. 5 (5), 447-460 (2020).
  5. Ye, L., et al. Pressure overload greatly promotes neonatal right ventricular cardiomyocyte proliferation: a new model for the study of heart regeneration. Journal of the American Heart Association. 9 (11), e015574 (2020).
  6. Geraets, I. M. E., Glatz, J. F. C., Luiken, J., Nabben, M. Pivotal role of membrane substrate transporters on the metabolic alterations in the pressure-overloaded heart. Cardiovascular Research. 115 (6), 1000-1012 (2019).
  7. Burns, K. M., et al. New mechanistic and therapeutic targets for pediatric heart failure: report from a National Heart, Lung, and Blood Institute working group. Circulation. 130 (1), 79-86 (2014).
  8. Shaddy, R. E., et al. Carvedilol for children and adolescents with heart failure: a randomized controlled trial. Journal of the American Medical Association. 298 (10), 1171-1179 (2007).
  9. Flaim, S. F., Minteer, W. J., Nellis, S. H., Clark, D. P. Chronic arteriovenous shunt: evaluation of a model for heart failure in rat. American Journal of Physiology. 236 (5), H698-H704 (1979).
  10. Liu, Z., Hilbelink, D. R., Crockett, W. B., Gerdes, A. M. Regional changes in hemodynamics and cardiac myocyte size in rats with aortocaval fistulas. 1. Developing and established hypertrophy. Circulation Research. 69 (1), 52-58 (1991).
  11. Scheuermann-Freestone, M., et al. A new model of congestive heart failure in the mouse due to chronic volume overload. European Journal of Heart Failure. 3 (5), 535-543 (2001).
  12. Du, Y., Plante, E., Janicki, J. S., Brower, G. L. Temporal evaluation of cardiac myocyte hypertrophy and hyperplasia in male rats secondary to chronic volume overload. The American Journal of Pathology. 177 (3), 1155-1163 (2010).
  13. Wu, J., Luo, X., Huang, Y., He, Y., Li, Z. Hemodynamics and right-ventricle functional characteristics of a swine carotid artery-jugular vein shunt model of pulmonary arterial hypertension: An 18-month experimental study. Experimental Biology and Medicine. 240 (10), 1362-1372 (2015).
  14. Sun, S., et al. Postnatal right ventricular developmental track changed by volume overload. Journal of the American Heart Association. 10 (16), e020854 (2021).
  15. Wang, S., et al. Metabolic maturation during postnatal right ventricular development switches to heart-contraction regulation due to volume overload. Journal of Cardiology. 79 (1), 110-120 (2022).
  16. Zhou, C., et al. Downregulated developmental processes in the postnatal right ventricle under the influence of a volume overload. Cell Death Discovery. 7 (1), 208 (2021).
  17. Cui, Q., et al. Volume overload initiates an immune response in the right ventricle at the neonatal stage. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 772336 (2021).
  18. Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments. (84), e51041 (2014).
  19. Sawada, H., et al. Ultrasound imaging of the thoracic and abdominal aorta in mice to determine aneurysm dimensions. Journal of Visualized Experiments. (145), e59013 (2019).
  20. Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circulation: Cardiovascular Imaging. 3 (2), 157-163 (2010).
  21. Mori, Y., et al. A new dynamic three-dimensional digital color doppler method for quantification of pulmonary regurgitation: validation study in an animal model. Journal of the American College of Cardiology. 40 (6), 1179-1185 (2002).
  22. Bossers, G. P. L., et al. Volume load-induced right ventricular dysfunction in animal models: insights in a translational gap in congenital heart disease. European Journal of Heart Failure. 20 (4), 808-812 (2018).
  23. Yamamoto, K., et al. The mouse aortocaval fistula recapitulates human arteriovenous fistula maturation. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 305 (12), H1718-H1725 (2013).
  24. Jouannic, J. M., et al. The effect of a systemic arteriovenous fistula on the pulmonary arterial blood pressure in the fetal sheep. Prenatal Diagnosis. 22 (1), 48-51 (2002).
  25. Jouannic, J. M., et al. Systemic arteriovenous fistula leads to pulmonary artery remodeling and abnormal vasoreactivity in the fetal lamb. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 285 (3), L701-L709 (2003).
  26. Patel, M. D., et al. Echocardiographic assessment of right ventricular afterload in preterm infants: maturational patterns of pulmonary artery acceleration time over the first year of age and implications for pulmonary hypertension. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (7), 884-894 (2019).
  27. Habash, S., et al. Normal values of the pulmonary artery acceleration time (PAAT) and the right ventricular ejection time (RVET) in children and adolescents and the impact of the PAAT/RVET-index in the assessment of pulmonary hypertension. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 35 (2), 295-306 (2019).
  28. Arkles, J. S., et al. Shape of the right ventricular Doppler envelope predicts hemodynamics and right heart function in pulmonary hypertension. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 183 (2), 268-276 (2011).

Play Video

Cite This Article
Sun, S., Zhu, H., Wang, S., Xu, X., Ye, L. Establishment and Confirmation of a Postnatal Right Ventricular Volume Overload Mouse Model. J. Vis. Exp. (196), e65372, doi:10.3791/65372 (2023).

View Video