Een gesloten-borst-Model voor het opwekken van transversale aorta vernauwing in muizen
Summary
Hier presenteren we een protocol van Transverse aorta vernauwing (TAC) via een laterale Thoracotomie. Deze techniek is een minimaal invasieve, gesloten borst chirurgische ingreep gericht om overbelasting van de druk en hartfalen in muizen met behulp van TAC laboratorium standaardinstellingen te simuleren.
Abstract
Onderzoek op hypertrofie van het hart en hartfalen is vaak gebaseerd op druk overbelasting Muismodellen geïnduceerd door TAC. De standaardprocedure is het uitvoeren van een gedeeltelijke Thoracotomie om te visualiseren de dwarse aortaboog. Het chirurgische trauma veroorzaakt door de Thoracotomie in open-borst modellen verandert echter de respiratoire fysiologie als de ribben zijn ontleed en niet-vastgemaakte na sluiting van de borst verliet. Om dit te voorkomen, vastgesteld wij een minimaal invasieve, gesloten borst aanpak via laterale Thoracotomie. Hierin benaderen we de aortaboog via de 2nd intercostale ruimte zonder het invoeren van de borst bevinden, waardoor de muis met een minder traumatisch letsel herstellen. Wij voeren deze operatie met behulp van standaard laboratorium instellingen voor open borst TAC procedures met gelijke overlevingskans van de patiënt. Naast het onderhouden van fysiologische ademhaling patronen vanwege de gesloten borst aanpak, lijken de muizen te profiteren door aan te tonen van snelle herstel, zoals de minder invasieve techniek wordt weergegeven voor een snelle genezing proces te faciliteren en te verminderen de immune reactie na trauma.
Introduction
Muismodellen worden vaak gebruikt om na te bootsen van ziekten bij de mens1. Transversale aorta vernauwing (TAC) wordt gebruikt voor het opwekken van druk overbelasting en links ventriculaire hypertrofie2. Het open-borst TAC model in muizen werd gevalideerd door Rockman et al. 3 en de chirurgische ingreep is in detail beschreven door DeAlmeida et al. 4. Banding van de dwarse aorta is gunstiger in vergelijking met abdominale aorta vernauwing omdat een groter deel van het verkeer kan negatieve effecten van deze laatste procedure2compenseren.
De strepen van de dwarse aorta leidt tot een verhoogde arteriële druk in de aorta en de oplopende brachiocephalic slagader maar voldoende perfusie van de organen verlaat via de distale schepen (dat wil zeggen de linker gemeenschappelijke halsslagader, de linker subclavian slagader en aflopende aorta). Dit leidt tot een verhoogde cardiale afterload en een verhoogde cardiale muur stress. De muur stress vermindert vervolgens als gevolg van de vezel verdikking5. De chronische verandering in de cardiale hemodynamiek resulteert in maladaptation en maagdilatatie van het linkerventrikel. Op deze manier de TAC creëert een reproduceerbare model voor hypertrofie van het hart uiteindelijk zal leiden tot hartfalen.
De standaardprocedure voor TAC zoals beschreven door DeAlmeide et al. 4 benadert de aortaboog via een gedeeltelijke bovenste Thoracotomie via dissectie van de ribben of het borstbeen en het invoeren van het mediastinum evenals de pleurale holte. Dit zorgt voor een goede weergave van de aortaboog en de zij-takken. Helaas kunnen niet de ontleed ribben worden reattached, die laat ze vrij zwevende en waardoor het wijzigen van de dynamiek van de ademhaling.
Wij derhalve vastgesteld een minimaal invasieve benadering gesloten-borst van de aortaboog met behulp van een laterale chirurgische aanpak via de 2nd intercostale ruimte. Het grootste voordeel van dit model is de mogelijkheid voor het uitvoeren van TAC zonder zelfs doorsnijden de ribben. Het chirurgisch trauma is beperkt tot de insnijding van de huid en de dissectie van de intercostale spieren. Deze procedure minimaliseert het trauma zelf en helpt om voldoende borst stabiliteit te handhaven.
Hier beschrijven we een stapsgewijze procedure voor het uitvoeren van TAC chirurgie in muizen zonder het uitvoeren van het totaal of de bovenste Thoracotomie. Hoge frequentie Doppler werd gebruikt om dat het succes van TAC 6,7zoals hiervoor is beschreven.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het snelle begin van hypertensie als gevolg van de TAC verschilt van klinisch relevante hypertrofie veroorzaakt door aorta stenose of hypertensie. Echter het gebruik van kleine dierlijke modellen voor het opwekken van hartfalen heeft vele voordelen en is, daarom, gekozen door veel onderzoekers11. Deze gesloten borst-model verbetert de reeds bestaande modellen van de chirurgische techniek voor het opwekken van transversale aorta vernauwing in muizen4.
<p class="jove_cont…Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Stilla Frede en Susanne Schulz voor hun technische bijstand. Deze studie ontvangen geen financiering.
Materials
| Pressure-volume catheter | Millar Instruments, USA | SPR-839 | |
| Mouse ventilator | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Minivent – TYPE 845 | |
| Mouse ventilator | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Y-connection with intubation cannula OD 1.2mm 73-2844 | |
| Vaporizer | Dräger Medical AG&CO.KG, Germany | 19.3 Isofluran-Vaporizer (a newer version is available under catalog number D-877-2010) | |
| Microscope | Leica Microsystems, Germany | MZ 7.5 | |
| Light source | Schott AG, Germany | KL 1500 LCD | |
| 6-0 Prolene | Ethicon, USA | Polypropylene suture BV-1 9.3 mm 3/8c | suture for surgery |
| Seraflex | Serag Wiessner, Germany | USP 5/0 schwarz; IC108000 | suture for constriction |
| Homoeothermic Controlled Operating Tables | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Typ 872/3 HT with tripod stand and homoeothermic controller Type 874; 73-4233 | |
| Flexible Rectal Probe | Harvard Apparatus GmbH, Germany | 1.6 mm OD; 55-7021 | |
| Doppler Signal Visualisation Instrument | Indus Instruments, USA | Doppler Signal Processing Workstation (DSWP) with 20MHz Pulsed Doppler Module | |
| Doppler Probe | Indus Instruments, USA | 20MHz Tubing-mounted Probe |
Referenzen
- Tarnavski, O. Mouse surgical models in cardiovascular research. Methods Mol Biol Clifton NJ. 573, 115-137 (2009).
- Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., Izumo, S. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol Genomics. 16 (3), 349-360 (2004).
- Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proc Natl Acad Sci U S A. 88 (18), 8277-8281 (1991).
- deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. T. Transverse Aortic Constriction in Mice. J Vis Exp JoVE. (38), (2010).
- Grossman, W., Jones, D., McLaurin, L. P. Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle. J Clin Invest. 56 (1), 56-64 (1975).
- Hartley, C. J., Reddy, A. K., Madala, S., Michael, L. H., Entman, M. L., Taffet, G. E. Doppler estimation of reduced coronary flow reserve in mice with pressure overload cardiac hypertrophy. Ultrasound Med Biol. 34 (6), 892-901 (2008).
- Reddy, A. K., et al. Pulsed Doppler signal processing for use in mice: applications. IEEE Trans Biomed Eng. 52 (10), 1771-1783 (2005).
- Shioura, K. M., Geenen, D. L., Goldspink, P. H. Assessment of cardiac function with the pressure-volume conductance system following myocardial infarction in mice. Am J Physiol – Heart Circ Physiol. 293 (5), H2870-H2877 (2007).
- Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect. JoVE J Vis Exp. (100), e52618 (2015).
- Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S., Threadgill, D. W. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 292 (5), H2119-H2130 (2007).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ Heart Fail. 2 (2), 138-144 (2009).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K. W., Chow, B. K. C. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. J Vis Exp JoVE. (121), (2017).
- Tavakoli, R., Nemska, S., Jamshidi, P., Gassmann, M., Frossard, N. Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy. J Vis Exp. (127), (2017).
- Kim, S. -. C., Boehm, O., Meyer, R., Hoeft, A., Knüfermann, P., Baumgarten, G. A Murine Closed-chest Model of Myocardial Ischemia and Reperfusion. J Vis Exp JoVE. (65), (2012).
- Veldhuizen, R. A., Slutsky, A. S., Joseph, M., McCaig, L. Effects of mechanical ventilation of isolated mouse lungs on surfactant and inflammatory cytokines. Eur Respir J. 17 (3), 488-494 (2001).
