تحريض الفشل البطيني الأيمن عن طريق انقباض الشريان الرئوي وتقييم وظيفة البطين الأيمن في الفئران
Summary
هنا، نحن نقدم نهجا مفيدا لدراسة آلية فشل البطين الأيمن. يتم تأسيس نهج أكثر ملاءمة وكفاءة لتضييق الشريان الرئوي باستخدام الأدوات الجراحية المصنوعة داخل المنزل. وبالإضافة إلى ذلك، يتم توفير طرق لتقييم نوعية هذا النهج عن طريق تخطيط صدى القلب والقسطرة.
Abstract
تتطلب آلية فشل البطين الأيمن (RVF) توضيحًا بسبب التفرد، والاعتلال المرتفع، وارتفاع معدل الوفيات، والطبيعة الحرارية للحمى الأرفية. وقد تم وصف نماذج الفئران السابقة تقليد تطور RVF. بالمقارنة مع الفئران، الفئران هي أكثر سهولة، اقتصادية، وتستخدم على نطاق واسع في التجارب الحيوانية. لقد طورنا نهج انقباض الشريان الرئوي (PAC) الذي يتكون من ربط الجذع الرئوي في الفئران للحث على تضخم البطين الأيمن (RV). تم تصميم إبرة مزلاج جراحية خاصة تسمح بفصل أسهل للأبهر والجذع الرئوي. في تجاربنا، أدى استخدام هذه الإبرة المزلاجة الملفقة إلى تقليل خطر الإصابة بالشرايين وتحسين معدل النجاح الجراحي إلى 90%. استخدمنا أقطار إبرة الحشو مختلفة لخلق بالضبط انقباض الكمية، والتي يمكن أن تحفز درجات مختلفة من تضخم RV. لقد قدرنا درجة الانقباض من خلال تقييم سرعة تدفق الدم في السلطة الفلسطينية، والتي تم قياسها من خلال تخطيط صدى القلب عبر الصدر غير الغازية. تم تقييم وظيفة RV بدقة عن طريق قسطرة القلب اليمنى في 8 أسابيع بعد الجراحة. كانت الأدوات الجراحية المصنوعة داخل الشركة تتكون من مواد مشتركة باستخدام عملية بسيطة من السهل السيطرة عليها. ولذلك، فإن نهج PAC الموضح هنا من السهل تقليد باستخدام الأدوات المصنوعة في المختبر ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مختبرات أخرى. تقدم هذه الدراسة نهج PAC المعدلة التي لديها معدل نجاح أعلى من النماذج الأخرى ومعدل البقاء على قيد الحياة بعد الجراحة 8 أسابيع من 97.8٪. ويوفر هذا النهج PAC تقنية مفيدة لدراسة آلية RVF وسيمكّن من زيادة فهم RVF.
Introduction
ويرتبط الخلل RV (RVD)، التي تعرف هنا كدليل على هيكل RV غير طبيعي أو وظيفة، مع النتائج السريرية السيئة. RVF، كمرحلة نهاية وظيفة RV، هو متلازمة سريرية مع علامات وأعراض فشل القلب التي تنتج عن RVD التدريجي1. مع الاختلافات في الهيكل والوظيفة الفسيولوجية، فشل البطين الأيسر (LV) وRVF لها آليات باثوفسيولوجية مختلفة. وقد تم الإبلاغ عن عدد قليل من الآليات المرضية الفسيولوجية المستقلة في RVF، بما في ذلك الإفراط في التعبير عن مستقبلات β2 الأدرينالية إشارة2، التهاب3، إعادة عرض الأنابيب المستعرضة ، وCa2 + التعامل مع الخلل4 .
يمكن أن يكون سبب RVF حجم أو الضغط الزائد من RV. وقد استخدمت النماذج الحيوانية السابقة SU5416 (مثبط قوي وانتقائي لمستقبلات عامل النمو بطانة الأوعية الدموية) جنبا إلى جنب مع نقص الأكسجة (سهإكس)5،6 أو مونوكروتالين7 للحث على ارتفاع ضغط الدم الرئوي، والتي النتائج في RVF الثانوية لأمراض الأوعية الدموية الرئوية2. ركز الباحثون الذين أجروا هذه الدراسات على الأوعية الدموية بدلاً من التقدم المرضي للحمى الأرفية. وعلاوة على ذلك, مونوكروتالين له آثار خارج القلب التي لا يمكن أن تمثل على وجه التحديد أمراض القلب. وقد استخدمت نماذج أخرى تحويلة الشريان الوريدي للحثعلى حجم الزائد وRVF 8. ومع ذلك، هذه الجراحة من الصعب إجراء وغير مناسبة للفئران، الذين يحتاجون إلى فترات تحريض طويلة لإنتاج RVF.
نماذج الفئران PAC باستخدام مقاطع النطاقات موجودة أيضا9،10. بالمقارنة مع الفئران، والفئران لديها العديد من المزايا كنماذج حيوانية لأمراض القلب، مثل سهولة التكاثر، واستخدام أكثر انتشارا، وانخفاض التكاليف، والوصول إلى تعديل الجينات11. ومع ذلك، فإن أقطار مقاطع النطاقات عادة ما تتراوح بين 0.5 مم إلى 1.0 مم، والتي هي كبيرة جدا للفئران9. وبالإضافة إلى ذلك، مقطع النطاقات من الصعب إنتاج، تقليد، وتعميم في مختبرات أخرى.
نحن نقدم بروتوكول لتطوير نموذج الماوس RVF الإنجابية المعدلة على أساس الدراسات المبلغ عنها، والذي يستخدم PAC لتقليد رباعية من متلازمة فالوت ونونان أو غيرها من أمراض ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي12،13، 14،15،16،17،18،19. يتم إنشاء هذا النهج PAC عن طريق ربط الجذع الرئوي للفئران باستخدام مزلاج وإبرة الحشو التي أدلى بها في المنزل للسيطرة على درجة الانقباض. تتكون إبرة المزلاج من حقنة حقن منحنية 90 درجة مع خياطة حريرية مضفرة تمر عبر الحقنة. الإبرة مصنوعة من مواد شائعة باستخدام عملية سهلة الإتقان. يتم انحناء إبرة الحشو 120 درجة من إبرة القياس. وتستخدم الإبر الحشو بأقطار مختلفة (0.6-0.8 ملم)، اعتمادا على وزن الفئران (20-35 غرام). بالإضافة إلى ذلك، نضع معيار تقييم لتحديد استقرار وجودة نموذج RVF عن طريق تخطيط صدى القلب وقسطرة القلب اليمنى. نحن نستخدم الفئران كالحيوان النموذجي بسبب استخدامها على نطاق واسع في تجارب أخرى. الإبر المصنوعة في المختبر سهلة التكاثر ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مختبرات أخرى. توفر هذه الدراسة نهجا جيدا للباحثين للتحقيق في آلية RVF.
Protocol
Representative Results
Discussion
الزيادات المرضية في ضغط ملء RV يؤدي إلى تحول إلى اليسار من الحاجز، والتي يمكن أن تغير هندسة LV21. هذه التغييرات تسهم في انخفاض إخراج القلب وكسر طرد LV (LVEF)، والتي يمكن أن تسبب اضطراب الهيموديناميفية في نظام الدورة الدموية22. ولذلك، فإن وجود نموذج فعال ومستقر واقتصادي ل?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم دعم هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81570464، 81770271؛ إلى الدكتور لياو) ومشاريع التخطيط البلدي للتكنولوجيا العلمية في قوانغتشو (201804020083) (إلى الدكتور لياو).
Materials
| ALC-V8S ventilator | SHANGHAI ALCOTT BIOTECH CO | ALC-V8S | Assist ventilation |
| Animal Mini Ventilator | Haverd | Type 845 | Assist ventilation |
| Animal ultrasound system VEVO2100 | Visual Sonic | VEVO2100 | Echocardiography |
| Cold light illuminator | Olympus | ILD-2 | Light |
| Heat pad- thermostatic surgical system (ALC-HTP-S1) | SHANGHAI ALCOTT BIOTECH CO | ALC-HTP-S1 | Heating |
| Isoflurane | RWD life science | R510-22 | Inhalant anaesthesia |
| Matrx VIP 3000 Isofurane Vaporizer | Midmark Corporation | VIP 3000 | Anesthetization |
| Medical braided silk suture (6-0) | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. | 6-0 | Ligation |
| Medical nylon suture (5-0) | Ningbo Medical Needle Co. | 5-0 | Suture |
| Millar Catheter (1.0 F) | AD instruments | 1.0F | For right heart catheterization |
| Pentobarbital sodium salt | Merck | 25MG | Anesthetization |
| PowerLab multi-Directional physiological Recording System | AD instruments | 4/35 | Record the result of right heart catheterization |
| Precision electronic balance | Denver Instrument | TB-114 | Weighing sensor |
| Self-made latch needle | Separate the aorta and pulmonary trunk | ||
| Self-made padding needle | Constriction | ||
| Self-made tracheal intubation | Tracheal intubation | ||
| Small animal microsurgery equipment | Napox | MA-65 | Surgical instruments |
| Transmission Gel | Guang Gong pai | 250ML | Echocardiography |
| Veet hair removal cream | Reckitt Benchiser | RQ/B 33 Type 2 | Remove hair of mice |
| Vertical automatic electrothermal pressure steam sterilizer | Hefei Huatai Medical Equipment Co. | LX-B50L | Auto clean the surgical instruments |
| Vertical small animal surgery microscope | Yihua Optical Instrument | Y-HX-4A | For right heart catheterization |
Referencias
- Mehra, M. R., et al. Right heart failure: toward a common language. The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 33, 123-126 (2014).
- Sun, F., et al. Stagedependent changes of beta2adrenergic receptor signaling in right ventricular remodeling in monocrotalineinduced pulmonary arterial hypertension. International Journal of Molecular Medicine. 41, 2493-2504 (2018).
- Sun, X. Q., Abbate, A., Bogaard, H. J. Role of cardiac inflammation in right ventricular failure. Cardiovascular Research. 113, 1441-1452 (2017).
- Xie, Y. P., et al. Sildenafil prevents and reverses transverse-tubule remodeling and Ca(2+) handling dysfunction in right ventricle failure induced by pulmonary artery hypertension. Hypertension. 59, 355-362 (2012).
- de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. European Respiratory Journal. 44, 160-168 (2014).
- Abe, K., et al. Haemodynamic unloading reverses occlusive vascular lesions in severe pulmonary hypertension. Cardiovascular Research. 111, 16-25 (2016).
- Gomez-Arroyo, J. G., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 302, L363-L369 (2012).
- van der Feen, D. E., et al. Shunt Surgery, Right Heart Catheterization, and Vascular Morphometry in a Rat Model for Flow-induced Pulmonary Arterial Hypertension. Journal of Visualized Experiments. (120), e55065 (2017).
- Andersen, S., et al. A Pulmonary Trunk Banding Model of Pressure Overload Induced Right Ventricular Hypertrophy and Failure. Journal of Visualized Experiments. (141), e58050 (2018).
- Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K., Chow, B. K. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55293 (2017).
- Rockman, H. A., et al. Molecular and physiological alterations in murine ventricular dysfunction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, 2694-2698 (1994).
- Reddy, S., et al. miR-21 is associated with fibrosis and right ventricular failure. JCI Insight. 2, (2017).
- Kusakari, Y., et al. Impairment of Excitation-Contraction Coupling in Right Ventricular Hypertrophied Muscle with Fibrosis Induced by Pulmonary Artery Banding. PLoS ONE. 12, e0169564 (2017).
- Hu, J., Sharifi-Sanjani, M., Tofovic, S. P. Nitrite Prevents Right Ventricular Failure and Remodeling Induced by Pulmonary Artery Banding. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69, 93-100 (2017).
- Hemnes, A. R., et al. Testosterone negatively regulates right ventricular load stress responses in mice. Pulmonary Circulation. 2, 352-358 (2012).
- Mendes-Ferreira, P., et al. Distinct right ventricle remodeling in response to pressure overload in the rat. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 311, H85-H95 (2016).
- Razavi, H., et al. Chronic effects of pulmonary artery stenosis on hemodynamic and structural development of the lungs. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 304, L17-L28 (2013).
- Tarnavski, O., et al. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiological Genomics. 16, 349-360 (2004).
- Jessen, L., Christensen, S., Bjerrum, O. J. The antinociceptive efficacy of buprenorphine administered through the drinking water of rats. Laboratory Animals. 41, 185-196 (2007).
- Haddad, F., Doyle, R., Murphy, D. J., Hunt, S. A. Right ventricular function in cardiovascular disease, part II: pathophysiology, clinical importance, and management of right ventricular failure. Circulation. 117, 1717-1731 (2008).
- Bosch, L., et al. Right ventricular dysfunction in left-sided heart failure with preserved versus reduced ejection fraction. European Journal of Heart Failure. 19, 1664-1671 (2017).
- Sianos, G., et al. Recanalisation of chronic total coronary occlusions: 2012 consensus document from the EuroCTO club. EuroIntervention: Journal of EuroPCR in Collaboration with the Working Group on Interventional Cardiology of the European Society of Cardiology. 8, 139-145 (2012).
- Bardaji, A., Rodriguez-Lopez, J., Torres-Sanchez, M. Chronic total occlusion: To treat or not to treat. World Journal of Cardiology. 6, 621-629 (2014).
- Choi, J. H., et al. Noninvasive Discrimination of Coronary Chronic Total Occlusion and Subtotal Occlusion by Coronary Computed Tomography Angiography. JACC. Cardiovascular Interventions. 8, 1143-1153 (2015).
- Danek, B. A., et al. Effect of Lesion Age on Outcomes of Chronic Total Occlusion Percutaneous Coronary Intervention: Insights From a Contemporary US Multicenter Registry. The Canadian Journal of Cardiology. 32, 1433-1439 (2016).
- Savai, R., et al. Pro-proliferative and inflammatory signaling converge on FoxO1 transcription factor in pulmonary hypertension. Nature Medicine. 20, 1289-1300 (2014).
- Zhiyu Dai, P., et al. Endothelial and Smooth Muscle Cell Interaction via FoxM1 Signaling Mediates Vascular Remodeling and Pulmonary Hypertension. American Journal of Respiratory and Critical. 198, 788-802 (2018).
- Hill, M. R., et al. Structural and mechanical adaptations of right ventricle free wall myocardium to pressure overload. Annals of Biomedical Engineering. 42, 2451-2465 (2014).
- Poirier, N. C., Mee, R. B. Left ventricular reconditioning and anatomical correction for systemic right ventricular dysfunction. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery. Pediatric Cardiac Surgery Annual. 3, 198-215 (2000).
- Wei, X., et al. Myocardial Hypertrophic Preconditioning Attenuates Cardiomyocyte Hypertrophy and Slows Progression to Heart Failure Through Upregulation of S100A8/A9. Circulation. 131, 1506-1517 (2015).
- Zakliczynski, M., et al. Mechanical circulatory support is effective to treat pulmonary hypertension in heart transplant candidates disqualified due to unacceptable pulmonary vascular resistance. Kardiochirurgia i Torakochirurgia Polska (Polish Journal of Cardio-Thoracic Surgery). 15, 23-26 (2018).
- De Santo, L. S., et al. Pulmonary artery hypertension in heart transplant recipients: how much is too much?. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-Thoracic Surgery. 42, 864-870 (2012).
- Cheng, X. L., et al. Prognostic Value of Pulmonary Artery Compliance in Patients with Pulmonary Arterial Hypertension Associated with Adult Congenital Heart Disease. International Heart Journal. 58, 731-738 (2017).
- Egemnazarov, B., et al. Pressure Overload Creates Right Ventricular Diastolic Dysfunction in a Mouse Model: Assessment by Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 28, 828-843 (2015).
- Jang, S., et al. Biomechanical and Hemodynamic Measures of Right Ventricular Diastolic Function: Translating Tissue Biomechanics to Clinical Relevance. Journal of the American Heart Association. 6 (9), e006084 (2017).
