압력 과부하의 쥐 모델은 오버트 수축기 심부전과 반대로 적당한 리모델링 및 수축기 기능 장애를 유도했습니다.
Summary
우리는 리모델링 과정의 개시에 관여하는 신호 변환 경로가 활성화되는 압력 과부하 유도 적당한 리모델링 및 초기 수축기 기능 장애의 쥐 모델의 생성을 설명합니다. 이 동물 모델은 심부전을 위한 초기 치료 반대로 리모델링 전략을 적용하기 위한 분자 표적을 확인하는 것을 도울 것입니다.
Abstract
심근 경색, 장기간 고혈압 또는 심장 독성 제와 같은 부상에 대한 응답으로 심장은 처음에는 신호 전달 경로의 활성화를 통해 적응하여 단기적으로 심장 근세포 손실 및 벽 스트레스 의 증가를 중화시화합니다. 그러나, 이러한 경로의 장기간 된 활성화 는 심장 리모델링의 개시 및 전파 좌심실 기하학의 변화로 이어지는 해로운 되 고 좌심 실 볼륨증가; 수축기 심부전 (HF)을 가진 환자에서 보인 표현형. 여기서, 우리는 2mm2의내부 영역을 가진 혈관 클립을 통해 대동맥 밴딩(AAB)을 상승시킴으로써 적당한 리모델링 및 초기 수축기 기능 장애(MOD)를 유도하는 압력 과부하의 래트 모델의 생성을 설명한다. 수술은 200 g 의 스프라그 -Dawley 쥐에서 수행됩니다. MOD HF 표현형은 AAB 후에 8-12 주에서 발전하고 심초음파를 통해 비침습적으로 특징입니다. 이전 연구는 인간 수축기 HF에서 본 것을 모방하는 MOD HF 표현형에서 단백질의 신호 트랜스덕션 경로 및 변경된 유전자 발현 및 번역 후 변형의 활성화를 제안합니다. 따라서, MOD HF 표현형을 HF에서 잠재적인 치료 적 리모델링 표적을 식별하고 테스트하기 위한 번역 연구에 적합한 모델로 삼는다. MOD HF 표현형의 장점은 오버트 수축기 HF 표현형에 비해 초기 리모델링 과정 및 치료 적 개입의 조기 적용에 관여하는 분자 표적의 식별을 허용한다는 것입니다. MOD HF 표현형의 한계는 인간에서 수축기 HF로 이어지는 질병의 스펙트럼을 모방하지 않을 수 있다는 것입니다. 더욱이, AAB 수술은 원하는 HF 표현형을 개발하는 수술 된 쥐의 단지 20 %와 높은 사망률및 실패율과 연관되기 때문에, 만드는 도전적인 표현형이다.
Introduction
심부전(HF)은 널리 퍼지는 질병이며 높은 사망률 및 사망률1과관련이 있습니다. 오름차순 또는 횡대동맥 밴딩에 의해 생성 된 HF의 설치류 압력 과부하 (PO) 모델은 일반적으로 HF로 이어지는 분자 메커니즘을 탐구하고 HF에서 잠재적 인 새로운 치료 목표를 테스트하는 데 사용됩니다. 그(것)들은 또한 머리말을 붙인 조직 고혈압 또는 가혹한 대동맥 협착증에 인간 HF 이차에서 보인 변경을 모방합니다. PO에 이어, 좌심실(LV) 벽은 점차 두께가 증가하며, 동심 LV 비대(LVH)로 알려진 공정은 LV 벽 응력의 증가를 보상하고 적응시킨다. 그러나, 이것은 칼슘 사이클링 및 항상성, 대사 및 세포 외 매트릭스 리모델링 및 유전자 발현의 변화뿐만 아니라 향상된 세포 사멸 및 자가 포식2,,3,,4,,5,,6의여러 가지 적응 장애 신호 경로의 활성화와 관련이 있다. 이 분자 변경은 심근 개조의 개시 그리고 전파를 위한 트리거를 구성하고 보상된 HF 표현형으로 전환합니다.
근친 설치류 균주의 사용과 클립 크기 및 수술 기술의 표준화에도 불구하고, 대동맥 밴딩 모델7,,8,,9에서LV 챔버 구조 및 기능의 엄청난 현상형 가변성이 있다. 쥐, 스프라그-다울리 균주에서 PO 후 발생하는 표현형 가변성은 다른곳에서 10,,11에기재되어 있다. 그 중, 2개의 HF 표현형은 고조된 산화 긴장의 상태로 이끌어 내는 신호 transduction 통로의 심근 개조 그리고 활성화의 기록으로 발생합니다. 이는 대사 리모델링, 유전자 발현 및 단백질의 번역 후 변형의 변화와 관련이 있으며, 리모델링 과정10,,12에서모두 역할을 한다. 첫 번째는 적당한 리모델링 및 초기 수축기 기능 장애 (MOD)의 표현형이며 두 번째는 과장된 수축기 HF (HFrEF)의 표현형입니다.
HF의 PO 모델은 PO-유도된 원주 및 자오선 벽 응력이 심근의 모든 세그먼트에 균일하게 분포되기 때문에 HF의 심근 경색(MI) 모델보다 유리하다. 그러나, 두 모델 모두 HF의 MI 모델에서 관찰되는 흉벽 및 주변 조직에 대한 유착뿐만 아니라 경색부위(15)에서 강렬한 염증 및 흉터와 함께 PO10,,11 및 경색 크기13,,14의 중증도에서 의 가변성을 앓고 있다. 더욱이, 랫트 PO 유도 HF 모델은 MOD HF 표현형10을개발하는 조작된 랫트의 20%만이 높은 사망률 및고장률(10)과연관되기 때문에 생성하기가 어렵다.
MOD는 매력적인 HF 표현형이며, 특히 미토콘드리아 역학 및 기능, 심근 대사, 칼슘 사이클링 및 세포 외 매트릭스의 교란과 관련된 경우 심근 변환 경로의 조기 타겟팅을 허용하기 때문에 전통적으로 생성 된 HFrEF 표현형의 진화를 구성합니다. 이러한 병리생리학적 과정은 MOD HF 표현형11에서매우 분명하다. 이 원고에서는 MOD 및 HFrEF 표현형을 만드는 방법을 설명하고 오름차순 대동맥 밴딩(AAB) 절차를 수행하는 동안 함정을 해결합니다. 우리는 또한 심초음파에 의해 가장 잘 특성화하는 방법에 정교, 두 HF 표현형, MOD 와 HFrEF, 심각한 PO를 개발하지 못하는 다른 표현형에서 그들을 구별하는 방법 또는 심각한 PO와 동심 리모델링을 개발하지만 상당한 편심 리모델링없이.
Protocol
Representative Results
Discussion
쥐의 AAB와 관련된 PO에 이어, LV는 LV 벽 응력의 증가를 상쇄하기 위한 보상 메커니즘으로서 동심 LVH로 알려진 LV 벽 두께를 증가시킴으로써 동심 리모델링을 거칩니다. LV 벽 두께의 증가는 AAB 다음 첫 주 동안 눈에 띄게되고 AAB 후 2-3 주에서 최대 두께에 도달합니다. 이 기간 동안, 부적응 신호 감전 경로의 활성화는 LV 부피의 증가와 함께 LV의 점진적 확대로 이어질, 편심 비대 또는 리모델링으로 알?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH는 P.D에 HL070241을 부여합니다.
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 |
Referenzen
- McMurray, J. J., Petrie, M. C., Murdoch, D. R., Davie, A. P. Clinical epidemiology of heart failure: public and private health burden. European Heart Journal. 19 (Suppl P), P9-P16 (1998).
- Berk, B. C., Fujiwara, K., Lehoux, S. ECM remodeling in hypertensive heart disease. Journal of Clinical Investigation. 117 (3), 568-575 (2007).
- Frey, N., Olson, E. N. Cardiac hypertrophy: the good, the bad, and the ugly. Annual Review of Physiology. 65, 45-79 (2003).
- Hill, J. A., Olson, E. N. Cardiac plasticity. New England Journal of Medicine. 358 (13), 1370-1380 (2008).
- Kehat, I., Molkentin, J. D. Molecular pathways underlying cardiac remodeling during pathophysiological stimulation. Circulation. 122 (25), 2727-2735 (2010).
- Rothermel, B. A., Hill, J. A. Autophagy in load-induced heart disease. Circulation Research. 103 (12), 1363-1369 (2008).
- Barrick, C. J., et al. Parent-of-origin effects on cardiac response to pressure overload in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 297 (3), H1003-H1009 (2009).
- Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 292 (5), H2119-H2130 (2007).
- Lygate, C. A., et al. Serial high resolution 3D-MRI after aortic banding in mice: band internalization is a source of variability in the hypertrophic response. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 8-16 (2006).
- Chaanine, A. H., Hajjar, R. J. Characterization of the Differential Progression of Left Ventricular Remodeling in a Rat Model of Pressure Overload Induced Heart Failure. Does Clip Size Matter?. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 1816, 195-206 (2018).
- Chaanine, A. H., et al. Mitochondrial Integrity and Function in the Progression of Early Pressure Overload-Induced Left Ventricular Remodeling. Journal of the American Heart Association. 6 (6), (2017).
- Chaanine, A. H., et al. Potential role of BNIP3 in cardiac remodeling, myocardial stiffness, and endoplasmic reticulum: mitochondrial calcium homeostasis in diastolic and systolic heart failure. Circulation: Heart Failure. 6 (3), 572-583 (2013).
- Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md. : 1985). 102 (6), 2104-2111 (2007).
- Vietta, G. G., et al. Early use of cardiac troponin-I and echocardiography imaging for prediction of myocardial infarction size in Wistar rats. Life Sciences. 93 (4), 139-144 (2013).
- Frangogiannis, N. G. The inflammatory response in myocardial injury, repair, and remodelling. Nature Reviews. Cardiology. 11 (5), 255-265 (2014).
- Doggrell, S. A., Brown, L. Rat models of hypertension, cardiac hypertrophy and failure. Cardiovascular Research. 39 (1), 89-105 (1998).
