Un modelo de rata de sobrecarga de presión inducida remodelación moderada y disfunción sistólica en comparación con la insuficiencia cardíaca sistólica excesiva

Summary

Describimos la creación de un modelo de rata de sobrecarga de presión inducida remodelación moderada y disfunción sistólica temprana donde se activan las vías de transducción de señales implicadas en el inicio del proceso de remodelación. Este modelo animal ayudará a identificar dianas moleculares para aplicar estrategias terapéuticas tempranas anti-remodelación para la insuficiencia cardíaca.

Abstract

En respuesta a una lesión, como el infarto de miocardio, la hipertensión prolongada o un agente cardiotóxico, el corazón se adapta inicialmente a través de la activación de vías de transducción de señal, para contrarrestar, a corto plazo, la pérdida de miocitos cardíacos y el aumento del estrés en la pared. Sin embargo, la activación prolongada de estas vías se vuelve perjudicial para la iniciación y propagación de la remodelación cardíaca que conduce a cambios en la geometría ventricular izquierda y aumentos en los volúmenes ventriculares izquierdos; un fenotipo observado en pacientes con insuficiencia cardíaca sistólica (HF). Aquí, describimos la creación de un modelo de rata de sobrecarga de presión inducida remodelación moderada y disfunción sistólica temprana (MOD) por bandas aórticas ascendentes (AAB) a través de un clip vascular con un área interna de 2 mm^2. La cirugía se realiza en ratas Sprague-Dawley de 200 g. El fenotipo MOD HF se desarrolla a las 8-12 semanas después de AAB y se caracteriza no invasivamente por medio de ecocardiografía. Los trabajos anteriores sugieren la activación de las vías de transducción de señales y la expresión génica alterada y la modificación post-traduccional de proteínas en el fenotipo MOD HF que imitan a las que se ven en la IC sistólica humana; por lo tanto, haciendo del fenotipo MOD HF un modelo adecuado para la investigación traslacional para identificar y probar posibles dianas terapéuticas anti-remodelación en HF. Las ventajas del fenotipo MOD HF en comparación con el fenotipo sistólico de HF es que permite la identificación de dianas moleculares implicadas en el proceso de remodelación temprana y la aplicación temprana de intervenciones terapéuticas. La limitación del fenotipo MOD HF es que puede no imitar el espectro de enfermedades que conducen a la IC sistólica en humanos. Además, es un fenotipo desafiante para crear, ya que la cirugía AAB se asocia con altas tasas de mortalidad y fracaso con sólo 20% de ratas operadas desarrollando el fenotipo HF deseado.

Introduction

La insuficiencia cardíaca (HF) es una enfermedad prevalente y se asocia con una alta morbilidad y mortalidad¹. Los modelos de sobrecarga de presión de roedores (PO) de HF, producidos por bandas aórticas ascendentes o transversales, se utilizan comúnmente para explorar mecanismos moleculares que conducen a la IC y para probar posibles dianas terapéuticas novedosas en la IC. También imitan los cambios observados en la IC humana secundaria a la hipertensión sistémica prolongada o la estenosis aórtica grave. Después de PO, la pared del ventventricular izquierdo (LV) aumenta gradualmente en grosor, un proceso conocido como hipertrofia concéntrica de LV (LVH), para compensar y adaptarse al aumento de la tensión de la pared del VL. Sin embargo, esto se asocia con la activación de una serie de vías de señalización maladaptive, que conducen a destornaduras en el ciclo de calcio y homeostasis, remodelación metabólica y de matriz extracelular y cambios en la expresión génica, así como apoptosis mejorada y autofagia^2,3,4,5,6. Estos cambios moleculares constituyen el desencadenante de la iniciación y propagación de la remodelación miocárdica y la transición a un fenotipo de IC descompensado.

A pesar del uso de cepas de roedores endogámicos y la estandarización del tamaño del clip y la técnica quirúrgica, hay una tremenda variabilidad fenotípica en la estructura y función de la cámara LV en los modelos de bandas aórticas^7,8,9. La variabilidad fenotípica encontrada después de PO en rata, cepa Sprague-Dawley, se describe en otros lugares^10,11. De ellos, dos fenotipos de ONDAS decatonados se encuentran con evidencia de remodelación miocárdica y activación de vías de transducción de señales que conducen a un estado de mayor estrés oxidativo. Esto se asocia con la remodelación metabólica, la expresión génica alterada y los cambios en la modificación posttranslacional de las proteínas, jugando un papel en el proceso de remodelación^10,,12. El primero es un fenotipo de remodelación moderada y disfunción sistólica temprana (MOD) y el segundo es un fenotipo de HF sistólica indecida (HFrEF).

El modelo PO de HF es ventajoso sobre el modelo de infarto de miocardio (MI) de HF porque las tensiones circunferenciales y de pared meridional inducidas por PO se distribuyen homogéneamente en todos los segmentos del miocardio. Sin embargo, ambos modelos sufren de variabilidad en la gravedad de PO^10,,11 y en infarto tamaño^13,14 junto con inflamación intensa y cicatrices en el sitio del infarto^15, así como la adhesión a la pared torácica y los tejidos circundantes, que se observan en el modelo MI de HF. Por otra parte, el modelo de HF inducido por PO de rata es difícil de crear, ya que se asocia con altas tasas de mortalidad y fracaso^10,con sólo 20% de las ratas operadas desarrollando el fenotipo MOD HF¹⁰.

El MOD es un fenotipo HF atractivo y constituye una evolución del fenotipo HFrEF creado tradicionalmente, ya que permite la focalización temprana de las vías de transducción de señales que juegan un papel en la remodelación miocárdica, especialmente cuando se refiere a perturbaciones en la dinámica y función mitocondrial, metabolismo miocárdico, ciclo de calcio y remodelación de matriz extracelular. Estos procesos fisiopatológicos son muy evidentes en el fenotipo MOD HF^11. En este manuscrito, describimos cómo crear los fenotipos MOD y HFrEF y abordamos los escollos mientras realizamos el procedimiento de banda sortica ascendente (AAB). También profundizamos en cómo caracterizar mejor con ecocardiografía los dos fenotipos HF, MOD y HFrEF, y cómo diferenciarlos de otros fenotipos que no desarrollan PO severo o que desarrollan PO severo y remodelación concéntrica pero sin remodelación excéntrica significativa.

Protocol

Todos los métodos y procedimientos descritos aquí han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Escuela de Medicina de la Universidad de Tulane. 1. Herramientas e instrumentos para la creación de modelos AAB Obtener desinfectantes, como 70% alcohol isopropílico y povidona-yodo. Obtener ketamina y xilazina para la anestesia y buprenorfina para la analgesia. Obtenga una almohadilla de calentamiento y una almohadilla i…

Representative Results

La caracterización de los fenotipos de ondas decavío, que se desarrollan 8-12 semanas después de AAB, podría realizarse fácilmente a través de ecocardiografía. Las imágenes representativas en modo M de los fenotipos Sham, Week 3 post-AAB, MOD y HFrEF se presentan en la Figura 1A. La Figura 1B y la Figura 1C muestran el tamaño del clip vascular para la cr…

Discussion

Después de PO relacionado con AAB en rata, el LV se somete a una remodelación concéntrica mediante el aumento del espesor de la pared del VL, conocido como LVH concéntrico, como un mecanismo compensatorio para contrarrestar el aumento de la tensión de la pared del VL. El aumento en el espesor de la pared LV se hace notable durante la primera semana después de AAB y alcanza su espesor máximo en 2-3 semanas después de AAB. Durante este período de tiempo, la activación de las vías de transducción de señal malad…

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