אינדוקציה של כישלון חדרית הנכון על ידי מכווץ עורק ריאתי והערכה של תפקוד המוח הימני בעכברים
Summary
כאן, אנו מספקים גישה שימושית לחקר המנגנון של כשל המוח הימני. גישה נוחה יותר ויעילה יותר לכווץ עורק הריאתי מוקמת באמצעות כלים כירורגיים שנעשו. בנוסף, מסופקים שיטות להערכת איכות הגישה הזאת באמצעות האקו-לב והצנתור.
Abstract
המנגנון של הכשל החדרית הימני (RVF) דורש הבהרה בשל ייחודו, תחלואה גבוהה, תמותה גבוהה, ואופי עקשן של RVF. הקודם מודלים עכברוש מחקה התקדמות RVF תוארו. בהשוואה לחולדות, עכברים נגישים יותר, חסכוני, ובשימוש נרחב בניסויים בבעלי חיים. פיתחנו את הגישה לכווץ עורק הריאתי (PAC) אשר מורכב של פסי הגזע הריאתי בעכברים כדי לגרום להיפרפרס הימני (RV). המחט מיוחד תפס כירורגי תוכנן המאפשר הפרדה קלה יותר של העורקים ואת גזע הריאתי. בניסויים שלנו, השימוש במחט זו מפוברק מופחת הפחתת הסיכון של העורקים העורקי ושיפור שיעור ההצלחה הכירורגית 90%. השתמשנו המחט מרווח שונים קטרים כדי ליצור בדיוק לכווץ כמותי, אשר יכול לגרום לדרגות שונות של היפרפרס RV. אנו לכמת את מידת הכווץ על ידי הערכת מהירות זרימת הדם של הרשות הפלסטינית, אשר נמדדה על ידי האקו הטרנסקרדיוגרפיה שאינה פולשנית. הפונקציה RV הוערך בדיוק על ידי צנתור לב ימני במהלך 8 שבועות לאחר הניתוח. מכשירים כירורגיים שנעשו מצוידים בחומרים משותפים באמצעות תהליך פשוט קל לשלוט. לכן, גישת ה-PAC המתוארת כאן קלה לחיקוי באמצעות כלי נגינה הנעשים במעבדה וניתן להשתמש בה באופן נרחב במעבדות אחרות. מחקר זה מציג גישה שונה PAC כי יש שיעור הצלחה גבוה יותר מאשר דגמים אחרים 8-שבוע שיעור ההישרדות של 97.8%. גישה זו PAC מספק טכניקה שימושית עבור לימוד מנגנון RVF ויאפשר הבנה מוגברת של RVF.
Introduction
בעיות RV (RVD), מוגדר כאן כראיות של מבנה RV נורמלי או פונקציה, קשורה לתוצאות קליניות עניים. RVF, כשלב הסיום של הפונקציה RV, היא תסמונת קלינית עם סימנים ותסמינים של אי ספיקת לב הנובע RVD מתקדמת1. עם הבדלים במבנה ותפקוד פיזיולוגי, המוח השמאלי (LV) כשל RVF יש מנגנונים פתופסלוגיים שונים. כמה מנגנוני הפתופסולוגית עצמאיים ב RVF דווחו, כולל יתר ביטוי של β2-אדראררגיות הקולטן איתות2, דלקת3, שיפוץ רוחבי כדורית, ו-Ca2 + טיפול בתפקוד4 .
RVF יכול להיגרם על ידי נפח או עומס הלחץ של הקרוואן. הדגמים הקודמים בעלי חיים השתמשו SU5416 (מעכב חזק וסלקטיבי של קולטן גורמי הצמיחה של כלי הדם) בשילוב עם היפוקסיה (suhx)5,6 או המונונוין7 כדי לגרום ליתר לחץ דם ריאתי, אשר תוצאות RVF משנית למחלות כלי דם ריאתי2. החוקרים העורכים מחקרים אלה התמקדו בוולטורה במקום בהתקדמות פתולוגית של RVF. בנוסף, למונרוטלילין יש השפעות לב במיוחד שאינן יכולות לייצג בדיוק מחלת קרדיוגנטית. דגמים אחרים השתמשו אלוהי העורקים כדי לגרום עומס יתר של נפח rvf8. עם זאת, ניתוח זה קשה לבצע ולא הולם עבור עכברים, הדורשים תקופות אינדוקציה ארוכות לייצור RVF.
מודלים של חולדות PAC באמצעות קטעי פסים קיימים גם9,10. לעומת חולדות, עכברים יש יתרונות רבים כמו מודלים בעלי חיים של מחלות לב, כגון רבייה קלה יותר, שימוש נרחב יותר, מופחת עלויות, גישה שינוי גנים11. עם זאת, קטרים של קליפים פסים בדרך כלל נע בין 0.5 מ”מ ל 1.0 מ”מ, אשר גדולים מדי עבור עכברים9. בנוסף, קשה לייצר את הקליפ, לחקות ולהפיץ את הרצועות במעבדות אחרות.
אנו מספקים פרוטוקול לפתח מודל הרבייה שונה rvf עכבר מבוסס על מחקרים דיווחו, אשר משתמש PAC כדי לחקות את tetralogy של fallot ותסמונת נונן או אחרים עורקים ריאתי מחלות דם12,13, 14,15,16,17,18,19. גישה זו PAC נוצר על ידי ליגדירוג הגזע הריאתי של עכברים באמצעות בריח ומרווח המחט עשה מוכן לשלוט על מידת הכווץ. המחט תפס עשוי מזרק מעוקל 90 ° עם תפר משי קלוע עבר דרך המזרק. המחט מורכב מחומרים נפוצים באמצעות תהליך קל להתמחות. המחט ריפוד מעוקל 120 ° מן מחט מד. מחטי מרווח עם קטרים שונים (0.6-0.8 מ”מ) משמשים, בהתאם למשקל העכברים (20-35 g). בנוסף, אנו מקימים קריטריון הערכה כדי לקבוע את היציבות והאיכות של מודל RVF באמצעות האקו וצנתור הלב הימני. אנו משתמשים בעכברים כחיית מודל בגלל השימוש הנרחב שלהם בניסויים אחרים. המחטים שנעשו במעבדה קלות להתרבות וניתן להשתמש בה באופן נרחב במעבדות אחרות. מחקר זה מספק גישה טובה לחוקרים לחקור את המנגנון של RVF.
Protocol
Representative Results
Discussion
גידול פתולוגי בלחצים מילוי קרוואן התוצאה היא שינוי שמאלי של המחיצה, אשר יכול לשנות את הגיאומטריה LV21. שינויים אלה תורמים פלט לב מופחת ושבריר הוצאה LV (LVEF), אשר יכול לגרום הפרעת הומודינמיקה של מערכת הדם22. לכן, מודל יעיל, יציב וחסכוני ללימוד המנגנון של RVF הוא בעל ערך.
<…Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו היתה נתמכת על ידי מענקים של הארגון הלאומי למדעי הטבע של סין (81570464, 81770271; לד ר ליאו) ופרויקטים תכנון עירוניים של הטכנולוגיה המדעית של גואנגג’ואו (201804020083) (לד ר ליאו).
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).
