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Biología

肺動脈収縮による右心室障害の誘導とマウスにおける右心室機能の評価

Published: May 13, 2019
doi:
10.3791/59431
, , , , , ,
1Department of Cardiology, State Key Laboratory of Organ Failure Research, Nanfang Hospital,Southern Medical University, 2The Third Clinical Medical College,Guangzhou Medical University

Summary

ここでは、右心室不全のメカニズムを研究するための有用なアプローチを提供する。肺動脈収縮へのより便利で、有効なアプローチは、社内で作られた手術器具を使用して確立されます。さらに、心エコー検査およびカテーテル法によるこのアプローチの品質を評価する方法が提供される。

Abstract

右心室不全(RVF)のメカニズムは、RVFの一意性、高い罹患率、高い死亡率、および難治性の性質に起因する明確化を必要とする。RVF進行を模倣する以前のラットモデルが記載されている。ラットと比較して、マウスはよりアクセスしやすく、経済的で、動物実験で広く使用されています。我々は、マウスの肺幹をバンド状にして右心室(RV)肥大を誘導する肺動脈収縮(PAC)アプローチを開発した。特別な外科ラッチの針は大動脈および肺幹のより容易な分離を可能にする設計されていた。我々の実験では、この製造されたラッチ針の使用は、動脈下出血のリスクを低減し、90%に外科的成功率を改善しました。我々は正確にRV肥大の異なる程度を誘発することができる定量的な収縮を作成するために、異なるパディング針の直径を使用しました。非侵襲的な胸部心エコー検査で測定したPAの血流速度を評価して収縮の程度を定量した。RV機能は、手術後8週間で右心カテーテル法により精密に評価した。社内で作られた外科器械は習得し易い簡単なプロセスを使用して共通の材料で構成されていた。したがって、ここで説明するPACアプローチは、ラボで作られた機器を使用して模倣することが容易であり、他のラボで広く使用することができます。本研究は、他のモデルよりも成功率が高く、手術後8週間の生存率が97.8%である修正されたPACアプローチを提示する。このPACアプローチは、RVFのメカニズムを研究するための有用な技術を提供し、RVFの理解を深める。

Introduction

RV機能障害(RVD)は、異常なRV構造または機能の証拠としてここで定義され、不十分な臨床結果と関連している。RVFは、RV機能の最終段階として、進行性RVD1に起因する心不全の徴候および症状を伴う臨床症候群である。構造と生理機能の違いにより、左心室障害(LV)とRVFは異なる病態生理学的メカニズムを有する。RVFにおけるいくつかの独立した病態生理学的メカニズムは、β2-アドレナリン受容体シグナル伝達2、炎症3、横管状リモデリング、およびCa2+取り扱い機能不全4の過剰発現を含む報告されている。.

RVFは、RVの体積または圧力過負荷によって引き起こされる可能性があります。以前の動物モデルは、低酸素症(SuHx)5、6またはモノクロタリン7と組み合わせてSU5416(血管内皮成長因子受容体の強力かつ選択的阻害剤)を使用して、肺高血圧を誘発し、肺血管疾患2に二次的なRVFをもたらす。これらの研究を行う研究者は、RVFの病理学的進行の代わりに血管系に焦点を当てた。さらに、モノクロタリンは、正確に心原性疾患を表すことができない余分な心臓効果を有する。他のモデルは、体積過負荷とRVF8を誘発するために動脈シャントを使用しています。しかし、この手術は、RVFの産生に長い誘導期間を必要とするマウスにとって、実行が困難であり、不適切である。

バンディングクリップを使用したラットPACモデルも9、10が存在します。ラットと比較して、マウスは、より容易な生殖、より広範な使用、コストの削減、および遺伝子改変へのアクセスなど、心臓疾患の動物モデルとして多くの利点を有する11。ただし、バンディング クリップの直径は通常 0.5 mm から 1.0 mm の範囲で、マウス9では大きすぎます。さらに、バンディングクリップは、他のラボで生産、模倣、普及が困難です。

我々は、報告された研究に基づいて改変された生殖RVFマウスモデルを開発するためのプロトコルを提供し、PACを使用してファロット症候群およびヌーナン症候群または他の肺動脈高血圧症12,13、 14,15,16,17,18,19.このPACアプローチは、収縮の程度を制御するために社内で作られたラッチとパディング針を使用してマウスの肺幹をライゲーションすることによって作成されます。ラッチの針は、シリンジを通過する編組シルク縫合糸を持つ90°湾曲注射注射器で作られています。針は習得しやすいプロセスを使用して共通の材料からなされる。パッディングの針はゲージの針から120°曲げられた。マウスの重量(20-35 g)に応じて、異なる直径(0.6〜0.8 mm)のパディング針が使用されます。また、心エコー検査と右心カテーテル法によりRVFモデルの安定性と品質を判定するための評価基準を確立する。他の実験で広く使用されているため、マウスをモデル動物として使用しています。実験室で作られた針は再生し易く、他の実験室で広く使用することができる。本研究は、研究者がRVFのメカニズムを調査するための良いアプローチを提供する。

Protocol

すべての手順は、米国国立衛生研究所が発行する実験動物のケアと使用に関するガイド(NIH出版第85-23号、1996年改訂)に準拠した動物研究のための制度ガイドラインに従って行われました。C57BL/6オスマウス(生後8~10週、体重20〜25g)は、南医科大学動物センターによって提供された。到着後、マウスは12/12時間の暗い/光サイクルの下に収容され、十分な食物と水を用いた。 1. ?…

Representative Results

本研究では、マウスをPAC群(n=9)またはシャム操作群(n=10)にランダムに割り当てた。心エコー検査は手術後1、4、8週で行った。手術の8週間後、最後の心エコー検査とカテーテル法の評価に続いて、マウスを安楽死させ、その心臓を形態学的および組織学的評価のために採取した。 肺幹の収縮がRV肥大を引き起こ…

Discussion

RV充填圧力の病理学的増加は中隔の左シフトをもたらし、LV幾何学21を変更することができる。これらの変化は、心拍出量の減少およびLV排出率(LVEF)に寄与し、循環系22の全行力学的障害を引き起こす可能性がある。したがって、RVFのメカニズムを研究するための効率的で安定した、経済的なモデルは貴重である。

当社は、社内で作られ?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、中国国立自然科学財団(81570464、81770271、リアオ博士)と広州科学技術都市計画プロジェクト(201804020083)(Liao博士)からの助成金によって支援されました。

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
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Referencias

  1. 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).
  2. 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).
  3. Sun, X. Q., Abbate, A., Bogaard, H. J. Role of cardiac inflammation in right ventricular failure. Cardiovascular Research. 113, 1441-1452 (2017).
  4. 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).
  5. de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. European Respiratory Journal. 44, 160-168 (2014).
  6. Abe, K., et al. Haemodynamic unloading reverses occlusive vascular lesions in severe pulmonary hypertension. Cardiovascular Research. 111, 16-25 (2016).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Reddy, S., et al. miR-21 is associated with fibrosis and right ventricular failure. JCI Insight. 2, (2017).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Hemnes, A. R., et al. Testosterone negatively regulates right ventricular load stress responses in mice. Pulmonary Circulation. 2, 352-358 (2012).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Savai, R., et al. Pro-proliferative and inflammatory signaling converge on FoxO1 transcription factor in pulmonary hypertension. Nature Medicine. 20, 1289-1300 (2014).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).

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Keywords: Right Ventricular FailurePulmonary Artery ConstrictionRight Ventricular FunctionMouse ModelPulmonate Pressure OverloadTransverse Aortic ConstrictionPost Heart Transplantation ComplicationsCongenital Heart DiseaseSurgical ProcedureTracheal CannulationMechanical VentilationThoracotomyPulmonary Artery IsolationPulmonary Artery Constriction
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Citar este artículo
Wang, Q., Chen, K., Lin, H., He, M., Huang, X., Zhu, H., Liao, Y. Induction of Right Ventricular Failure by Pulmonary Artery Constriction and Evaluation of Right Ventricular Function in Mice. J. Vis. Exp. (147), e59431, doi:10.3791/59431 (2019).
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