Een Rat Model van Pressure Overload Geïnduceerde Matige Remodeling en Systolische disfunctie in tegenstelling tot Openlijke Systolische hartfalen

Summary

We beschrijven de creatie van een rat model van druk overbelasting geïnduceerde matige remodelleren en vroege systolische disfunctie waar signaal transductie trajecten die betrokken zijn bij de inleiding van het remodelleren proces worden geactiveerd. Dit diermodel zal helpen bij het identificeren van moleculaire doelen voor het toepassen van vroege therapeutische anti-remodelleren strategieën voor hartfalen.

Abstract

In reactie op een verwonding, zoals hartinfarct, langdurige hypertensie of een cardiotoxische agent, past het hart zich in eerste instantie aan door de activering van signaaltransductietrajecten, om op korte termijn het hartmyocyteverlies tegen te gaan en of de toename van wandstress. Echter, langdurige activering van deze trajecten wordt schadelijk leidt tot de initiatie en voortplanting van cardiale remodelleren leidt tot veranderingen in de linker ventriculaire geometrie en toename van de linker ventriculaire volumes; een fenotype dat wordt gezien bij patiënten met systolisch hartfalen (HF). Hier beschrijven we de creatie van een rat model van druk overbelasting geïnduceerde matige remodelleren en vroege systolische disfunctie (MOD) door het opgaan van aorta banding (AAB) via een vasculaire clip met een interne oppervlakte van 2 mm². De operatie wordt uitgevoerd in 200 g Sprague-Dawley ratten. Het MOD HF fenotype ontwikkelt zich bij 8-12 weken na AAB en wordt niet-invasief gekenmerkt door middel van echocardiografie. Eerder werk suggereert de activering van signaaltransductietrajecten en veranderde genexpressie en post-translationele modificatie van eiwitten in het MOD HF fenotype dat de systemen nabootst die bij menselijke systolische HF worden gezien; daarom is het maken van het MOD HF fenotype een geschikt model voor translationeel onderzoek om potentiële therapeutische anti-remodeling targets in HF te identificeren en te testen. De voordelen van het MOD HF fenotype ten opzichte van het openlijke systolische HF fenotype is dat het de identificatie mogelijk maakt van moleculaire doelen die betrokken zijn bij het vroege remodelleringsproces en de vroege toepassing van therapeutische interventies. De beperking van de MOD HF fenotype is dat het niet kan nabootsen het spectrum van ziekten die leiden tot systolische HF bij de mens. Bovendien is het een uitdagend fenotype om te creëren, omdat de AAB-operatie wordt geassocieerd met hoge sterfte- en uitvalpercentages met slechts 20% van de geopereerde ratten die het gewenste HF-fenotype ontwikkelen.

Introduction

Hartfalen (HF) is een veelvoorkomende ziekte en wordt geassocieerd met hoge morbiditeit en mortaliteit¹. Knaagdier druk-overload (PO) modellen van HF, geproduceerd door opgaande of transversale aortabanding, worden vaak gebruikt om moleculaire mechanismen die leiden tot HF te verkennen en om potentiële nieuwe therapeutische doelen in HF te testen. Ze bootsen ook veranderingen voor bij menselijke HF secundair e-gevolg aan langdurige systemische hypertensie of ernstige aortastenose. Na PO neemt de linker ventriculaire (LV) wand geleidelijk in dikte toe, een proces dat bekend staat als concentrische LV hypertrofie (LVH), om de toename van LV-wandstress te compenseren en aan te passen. Dit wordt echter geassocieerd met de activering van een aantal onaangepaste signaleringstrajecten, die leiden tot derangements in calciumfietsen en homeostase, metabole en extracellulaire matrixremodellering en veranderingen in genexpressie, evenals verbeterde apoptose en autofagie^2,3,4,5,6. Deze moleculaire veranderingen vormen de trigger voor de initiatie en vermeerdering van myocardrelaatse remodelleren en overgang naar een gedecompenseerd HF fenotype.

Ondanks het gebruik van inteelt knaagdierstammen en standaardisatie van clipgrootte en chirurgische techniek, is er een enorme fenotypische variabiliteit in LV kamerstructuur en functie in aortabandmodellen^7,8,9. De fenotypische variabiliteit die na PO bij ratten, Sprague-Dawley stam, wordt aangetroffen elders^10,11. Van deze, twee HF fenotypes worden aangetroffen met bewijs van myocardiale remodelleren en activering van signaal transductie trajecten leidt tot een toestand van verhoogde oxidatieve stress. Dit wordt geassocieerd met metabole remodelleren, veranderde genexpressie en veranderingen in posttranslationele modificatie van eiwitten, die in totaal een rol spelen in het remodelleren proces^10,12. De eerste is een fenotype van matige remodelleren en vroege systolische disfunctie (MOD) en de tweede is een fenotype van overt systolische HF (HFrEF).

Het PO-model van HF is voordelig ten opzichte van het myocardiaal infarct (MI) model van HF omdat de PO-geïnduceerde omtrek en meridionale wandspanningen homogeen verdeeld zijn over alle segmenten van het myocardium. Echter, beide modellen lijden aan variabiliteit in de ernst van PO^10,11 en in infarct grootte^13,14 samen met intense ontsteking en littekens op het infarct plaats¹⁵ evenals hechting aan de borstwand en omliggende weefsels, die worden waargenomen in het MI-model van HF. Bovendien is het door ratten PO geïnduceerde HF-model een uitdaging om te creëren, omdat het wordt geassocieerd met hoge sterfte- en uitvalpercentages¹⁰, waarbij slechts 20% van de geopereerde ratten het MOD HF-fenotype¹⁰ontwikkelt .

De MOD is een aantrekkelijke HF fenotype en vormt een evolutie van de traditioneel gecreëerde HFrEF fenotype als het mogelijk maakt voor een vroege targeting van signaal transductie trajecten die een rol spelen in myocardiale remodelleren, vooral wanneer het gaat om verstoringen in mitochondriale dynamiek en functie, myocardmetabolisme, calcium fietsen en extracellulaire matrix remodelleren. Deze pathofysiologische processen zijn zeer duidelijk in het MOD HF fenotype¹¹. In dit manuscript beschrijven we hoe we de MOD- en HFrEF-fenotypes kunnen maken en pakken we valkuilen aan tijdens het uitvoeren van de opgaande aortabanding (AAB) procedure. We werken ook uit over hoe we het beste kunnen karakteriseren door echocardiografie de twee HF fenotypes, MOD en HFrEF, en hoe ze te onderscheiden van andere fenotypes die er niet in slagen om ernstige PO te ontwikkelen of die ernstige PO en concentrische remodelleren ontwikkelen, maar zonder significante excentrieke remodelleren.

Protocol

Alle hier beschreven methoden en procedures zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Tulane University School of Medicine. 1. Instrumenten en instrumenten voor het maken van AAB-modellen Verkrijg ontsmettingsmiddelen, zoals 70% isopropylalcohol en povidone-jodium. Verkrijg ketamine en xylazine voor anesthesie en buprenorfine voor analgesie. Het verkrijgen van een verwarming pad en zware absorptie wegwerp onderpad met de …

Representative Results

Karakterisering van de HF fenotypes, die 8-12 weken na AAB ontwikkelen, kon gemakkelijk worden uitgevoerd via echocardiografie. Representatieve M-mode beelden van Sham, Week 3 post-AAB, MOD en HFrEF fenotypes worden gepresenteerd in figuur 1A. Figuur 1B en figuur 1C tonen de vasculaire clipgrootte voor de creatie van respectievelijk het MOD HF fenotype en hfref f…

Discussion

Na PO in verband met AAB bij ratten, de LV ondergaat concentrische renovatie door het verhogen van LV wanddikte, bekend als concentrische LVH, als een compenserend mechanisme tegen te gaan voor de toename van LV muur stress. Toename van de LV wanddikte wordt merkbaar tijdens de eerste week na AAB en bereikt de maximale dikte op 2-3 weken na-AAB. Gedurende deze periode, activering van onaangepaste signaal transductie trajecten leiden tot progressieve uitbreiding van de LV met een toename van de LV volumes, een proces beke…

Materials

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	523435	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