Un modello di pressione indotto moderate rimodellamenti e disfunzione stolica rispetto al sovraccarico di insufficienza cardiaca systolica

Summary

Descriviamo la creazione di un modello di ratto di sovraccarico di pressione indotto moderato rimodellamento e disfunzione sistolica precoce in cui vengono attivati i percorsi di trasduzione del segnale coinvolti nell’avvio del processo di rimodellamento. Questo modello animale aiuterà a identificare gli obiettivi molecolari per l’applicazione di strategie terapeutiche anti-rimodellamento precoce per l’insufficienza cardiaca.

Abstract

In risposta a una lesione, come l’infarto miocardico, l’ipertensione prolungata o un agente cardiotossico, il cuore inizialmente si adatta attraverso l’attivazione di percorsi di trasduzione del segnale, per contrastare, a breve termine, per la perdita di miociti cardiaci e o l’aumento dello stress della parete. Tuttavia, l’attivazione prolungata di questi percorsi diventa dannosa che porta all’avvio e alla propagazione del rimodellamento cardiaco che porta a cambiamenti nella geometria ventricolare sinistra e all’aumento dei volumi ventricolari sinistro; un fenotipo visto in pazienti con insufficienza cardiaca sistolica (HF). Qui, descriviamo la creazione di un modello di ratto di sovraccarico di pressione indotto rimodellamento moderato moderato e disfunzione sistolica precoce (MOD) salendo bande aortiche (AAB) tramite una clip vascolare con un’area interna di 2 mm². L’intervento viene eseguito in 200 g di ratti Sprague-Dawley. Il fenotipo MOD HF si sviluppa a 8-12 settimane dopo l’AAB ed è caratterizzato in modo non invasivo per ecocardiografia. Il lavoro precedente suggerisce l’attivazione delle vie di trasduzione del segnale e l’espressione genica alterata e la modifica post-traduzionale delle proteine nel fenotipo MOD HF che imitano quelle osservate nell’HF sistolico umano; pertanto, rendendo il fenotipo MOD HF un modello adatto per la ricerca traslazionale per identificare e testare potenziali obiettivi terapeutici anti-rimodellamento in HF. I vantaggi del fenotipo MOD HF rispetto al palese fenotipo HF sistolico sono che consente l’identificazione di obiettivi molecolari coinvolti nel processo di rimodellamento precoce e l’applicazione precoce di interventi terapeutici. La limitazione del fenotipo MOD HF è che non può imitare lo spettro di malattie che portano alla sistolica HF nell’uomo. Inoltre, è un fenotipo impegnativo da creare, in quanto la chirurgia AAB è associata ad alti tassi di mortalità e fallimento con solo il 20% dei ratti operai che sviluppano il fenotipo HF desiderato.

Introduction

L’insufficienza cardiaca (HF) è una malattia prevalente ed è associata ad alta morbilità e mortalità¹. I modelli di pressione-sovraccarico (PO) del roditore di HF, prodotti da bande aortiche ascendenti o trasversali, sono comunemente usati per esplorare i meccanismi molecolari che portano all’HF e per testare potenziali nuovi bersagli terapeutici in HF. Essi imitano anche i cambiamenti osservati nell’HF umano secondario a ipertensione sistemica prolungata o stenosi aortica grave. Dopo po, la parete ventricolare sinistra (LV) aumenta gradualmente di spessore, un processo noto come ipertrofia lV concentrica (LVH), per compensare e adattarsi all’aumento della sollecitazione della parete LV. Tuttavia, questo è associato con l’attivazione di una serie di vie di segnalazione disadattative, che portano a squilibramenti nel ciclismo di calcio e omeostasi, rimodellamento della matrice metabolica ed extracellulare e cambiamenti nell’espressione genica, nonché apoptosi migliorata e autofagia^2,3,4,5,6. Questi cambiamenti molecolari costituiscono l’innesco per l’avvio e la propagazione del rimodellamento miocardico e la transizione in un fenotipo HF scompensato.

Nonostante l’uso di ceppi di roditori inbred e la standardizzazione delle dimensioni della clip e della tecnica chirurgica, c’è un’enorme variabilità fenotipica nella struttura della camera LV e funzione nei modelli di fasciatura aortica^7,8,9. La variabilità fenotipica riscontrata dopo il PO nel ratto, ceppo Sprague-Dawley, è descritta altrove^10,11. Di questi, due fenotipi HF sono incontrati con prove di rimodellamento miocardico e attivazione di percorsi di trasduzione del segnale che portano ad uno stato di maggiore stress ossidativo. Ciò è associato al rimodellamento metabolico, all’espressione genica alterata e ai cambiamenti nella modifica post-traduzionale delle proteine, svolgendo complessivamente un ruolo nel processo di rimodellamento^10,12. Il primo è un fenotipo di rimodellamento moderato e disfunzione sistolica precoce (MOD) e il secondo è un fenotipo dell’HF sistolica palese (HFrEF).

Il modello PO di HF è vantaggioso rispetto al modello di infarto miocardico (MI) di HF perché le sollecitazioni circonferenziali e meridionali della parete indotta da PO sono distribuite omogeneamente in tutti i segmenti del miocardio. Tuttavia, entrambi i modelli soffrono di variabilità nella gravità di PO^10,11 e nella taglia infarto^13,14 insieme a infiammazione intensa e cicatrici nel sito infarto¹⁵ così come l’adesione alla parete toracica e ai tessuti circostanti, che sono osservati nel modello MI di HF. Inoltre, il modello HF indotto dal ratto PO è difficile da creare in quanto è associato ad alti tassi di mortalità e fallimento¹⁰, con solo il 20% dei ratti operati che sviluppano il fenotipo MOD HF¹⁰.

Il MOD è un fenotipo HF attraente e costituisce un’evoluzione del fenotipo HFrEF tradizionalmente creato in quanto consente di indirizzare precocemente le vie di trasduzione del segnale che svolgono un ruolo nel rimodellamento miocardico, soprattutto quando riguarda le perturbazioni nella dinamica mitocondriale e nella funzione, nel metabolismo miocardio, nel ciclismo a matrice del calcio e nel rimodellamento extracellulare. Questi processi patofisiologici sono altamente evidenti nel fenotipo MOD HF¹¹. In questo manoscritto, descriviamo come creare i fenotipi MOD e HFrEF e affrontiamo le insidie durante l’esecuzione della procedura di bande aortiche ascendenti (AAB). Elaboriamo anche su come caratterizzare al meglio con l’ecocardiografia i due fenotipi HF, MOD e HFrEF, e su come differenziarli da altri fenotipi che non riescono a sviluppare PO grave o che sviluppano PO e rimodellamento concentrico grave, ma senza significative rimodellate eccentriche.

Protocol

Tutti i metodi e le procedure qui descritti sono stati approvati dall’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) della Tulane University School of Medicine. 1. Strumenti e strumenti per la creazione di modelli AAB Ottenere disinfettanti, come 70% alcool isopropile e povidone-iodio. Ottenere chetamina e xilazina per l’anestesia e buprenorphine per l’analgesia. Ottenere un pad di riscaldamento e pesante assorbimento sottosolo usa e getta con le dimensioni d…

Representative Results

La caratterizzazione dei fenotipi HF, che si sviluppano 8-12 settimane dopo l’AAB, potrebbe essere facilmente eseguita tramite ecocardiografia. Le immagini rappresentative della modalità M dei fenotipi Sham, Week 3 post-AAB, MOD e HFrEF sono presentate nella Figura 1A. Figura 1B e Figura 1C mostrano la dimensione della clip vascolare per la creazione del fenotip…

Discussion

In seguito all’AAB nel ratto, l’LV subisce una rimodellamento concentrico aumentando lo spessore della parete LV, noto come LVH concentrico, come meccanismo compensativo per contrastare l’aumento della sollecitazione della parete LV. L’aumento dello spessore della parete LV diventa evidente durante la prima settimana dopo AAB e raggiunge il suo spessore massimo a 2-3 settimane dopo AAB. Durante questo periodo di tempo, l’attivazione di percorsi di trasduzione del segnale disadattativo porta ad un progressivo allargamento…

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