Akış kaynaklı pulmoner hipertansiyon için bir Sıçan Modelinde Şant Cerrahisi, Sağ Kalp kateterizasyonu ve Damar Morfometri
Summary
This protocol describes a surgical procedure to create a model for flow-induced pulmonary arterial hypertension (PAH) in rats and the procedures to analyze the principle hemodynamic and histological end-points in this model.
Abstract
In this protocol, PAH is induced by combining a 60 mg/kg monocrotalin (MCT) injection with increased pulmonary blood flow through an aorto-caval shunt (MCT+Flow). The shunt is created by inserting an 18-G needle from the abdominal aorta into the adjacent caval vein. Increased pulmonary flow has been demonstrated as an essential trigger for a severe form of PAH with distinct phases of disease progression, characterized by early medial hypertrophy followed by neointimal lesions and the progressive occlusion of the small pulmonary vessels. To measure the right heart and pulmonary hemodynamics in this model, right heart catheterization is performed by inserting a rigid cannula containing a flexible ball-tip catheter via the right jugular vein into the right ventricle. The catheter is then advanced into the main and the more distal pulmonary arteries. The histopathology of the pulmonary vasculature is assessed qualitatively, by scoring the pre- and intra-acinar vessels on the degree of muscularization and the presence of a neointima, and quantitatively, by measuring the wall thickness, the wall-lumen ratios, and the occlusion score.
Introduction
Bu yöntemin amacı, farelerde şiddetli akım kaynaklı pulmoner arteriyel hipertansiyon için tekrarlanabilir bir model oluşturmak için ve prensip hemodinamik ve histopatolojik bitiş noktalarını ölçmektir.
Pulmoner arteriyel hipertansiyon (PAH), sağ ventrikül yetmezliği ve ölüme yol açan pulmoner vasküler dirençte ilerleyici artış kapsayan bir klinik sendromdur. Pulmoner hipertansif hastalıklar (PH) superordinate hastalık spektrumu içinde, PAH tam iyileşme 1 olmadan kalır en ağır formu ve biridir. PAH altta yatan arteriopatidir damar lümeni tıkar vasküler yeniden tipik bir formu ile karakterizedir. Normal olmayan muskularize damarlar ve medial damar tabakasının hipertrofisi Muskularizasyon PAH erken hastalık fenomen olarak kabul edilmektedir, aynı zamanda PH 2 diğer şekillerde görülür ve 3 geri dönüşümlü olduğu düşünülmektedir. PAH a olarakdvances, intimal tabaka sonunda karakteristik neointimal lezyonlar 2 şekillendirme, pişmanlık başlar. Neointimal tipi pulmoner vasküler yeniden şekillenme PAH özeldir ve şu anda 4 geri dönüşümsüz olarak kabul edilir.
PAH nadir bir hastalık olduğu için, onun biyopatolojik anlama gelişmeler ve yeni tedavilerin geliştirilmesi hayvan modellerinde dayanmıştır var. Sıçanlarda monocrotalin (MCT) model olmuştur basit bir tek vuruş modeli ve hala sık kullanılır. MCT pulmoner arteriol ve bölgesel inflamasyon 5 yaralanmasına neden olan bir zehirdir. / Kg MCT 60 mg ortalama pulmoner arter basıncında (mPAP), pulmoner vasküler rezistans (PVR) bir artışa yol açar ve 3 sonrası sağ ventrikül hipertrofisi (SVH) – 4 hafta 6. Histomorphology neointimal lezyonlar 5 olmadan izole medial hipertrofi ile karakterize edilir. MCTyaygın ikinci olarak sunulan rağmen sıçan modeli böylece ılımlı bir PH şeklini değil, PAH temsil eder.
Konjenital sol-sağ şant (PAH-KKH) ile bağlantılı PAH çocuklarda pulmoner kan akımı neointimal lezyonlar 7, 8, 9 gelişmesi için gerekli tetikleyicisi olarak kabul edilir arttı. Sıçanlarda, artan pulmoner kan akışı abdominal aorta ve vena kava, ilk olarak 1990 10'da tarif edilen bir teknik arasında bir şönt oluşturulması ile indüklenebilir. Artmış pulmoner akım oluşturmak için Alternatifler tek taraflı pnömonektomi veya pulmoner arter anastomoz 11 subklavyan tarafından uygulanır. Bu modellerin kavramsal dezavantajları nedeniyle ya da pulmoner vasküler iyatrojenik yaralanma pnömonektomi tarafından uyarılan kalan akciğer ve adaptif yolu aktivasyonu potansiyel telafi büyümesi oluşurpulmoner arter anastomoz, hem artmış pulmoner kan akımının etkilerini karıştırıcı.
Bir aorta-kaval şant oluşturulur ve MCT ile tedavi edilen sıçanlarda ikinci vuruşu olarak uyarılan pulmoner kan akımını artar, karakteristik neointimal lezyonlar ortaya çıkar, ve artan sonra PAH ağır formu ve ilgili sağ ventrikül yetmezliği (RVF) 3 hafta geliştirmek 12 akar. Bu modelde PAH hemodinamik ilerlemesi ekokardiyografi ve sağ kalp kateterizasyonu in vivo değerlendirilebilir. Sağ kalp yetmezliği için damar histomorphology, damar duvar kalınlığı, arterioler tıkanıklığının derecesi ve parametreler PAH ex vivo karakterizasyonu ayağı oluşturur.
Bu yöntem aorta-kaval şant (AC-şant) ameliyatı için ayrıntılı protokoller, sağ kalp kateterizasyonu ve damar histomorphology nitel ve nicel değerlendirmesini açıklar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yöntem sıçanlarda prensip hemodinamik ve PAH ve bu modeli karakterize histopatolojik uç noktalarını değerlendirmek için akış kaynaklı PAH ve teknikleri oluşturmak için MCT ile ön işleme tabi bir aorto-kaval şant cerrahi prosedürü tanımlamaktadır.
Protokolün ve Sorun Giderme içinde kritik adımlar
Cerrahi ve ameliyat sonrası. aorta-kaval şant ameliyatı sırasında en kritik adım aort ve vena kava diseksiyonudur. aort ve vena kava yeterinc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by the Netherlands Cardiovascular Research Initiative, the Dutch Heart Foundation, the Dutch Federation of University Medical Centers, the Netherlands Organization for Health Research and Development, and the Royal Netherlands Academy of Sciences (CVON nr. 2012-08, PHAEDRA, The Sebald fund, Stichting Hartekind).
Materials
|
Shunt Surgery |
|||
| Sterile surgical gloves | |||
| Duratears Eye ointment | Alcon | 10380 | |
| Chloride-Hexidine | |||
| Cotton swabs | |||
| Histoacryllic tissue glue | B. Braun Medical | 1050052 | |
| Silkam 5-0 sutures black non-resorbable | B. Braun Medical | F1134027 | |
| Safil 4-0 sutures violet resorbable | B. Braun Medical | ||
| 18 G needle | Luer | NN1838R BD | tip bent in 45 degrees orifice to the outside |
| Gauzes 10×10 cm | Paul Hartmann | 407825 | |
| Temgesic Buprenorphine | RB Pharmaceuticals | 5429 | subcutaneous injection |
| Sodium Chloride 0.9 % | |||
| Ventilation mask Rat | |||
| Scalple blade | |||
| Biemer clamp 18 mm, 5 mm opening | AgnTho | 64-562 | |
| Heat mat | |||
| Kocher Clamp | |||
| Shaving machine | |||
| Microscope | Leica | ||
|
Right Heart Catheterization |
|||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sterile surgical gloves | |||
| Eye ointment | Duratears | ||
| Chloride-Hexidine | |||
| Cotton swabs | |||
| Gauzes 10×10 cm | Paul Hartmann | 407825 | |
| Silkam 5-0 sutures black non-resorbable | B. Braun Medical | F1134027 | |
| Needle 20 G | Luer | Tip slightly bent to the inside | |
| Cannula 20 G | Luer | to introduce catheter, tip pre-formed in 20 degrees | |
| Silastic Catheter 15 cm long | 0.5 mm ball 2 mm from tip | ||
| Pressure transducer | Ailtech | ||
| Bedside monitor Cardiocap/5 | Datex-Ohmeda | ||
| Shaving machine | |||
| 10mL Syringe | |||
| Sodium Chloride 0.9 % | for flushing | ||
|
Vascular Morphology |
|||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 50ml Syringe | |||
| 4 % Formaldehyde | |||
| 18 G cannula with tube | |||
| Verhoef staining kit | Sigma-Aldrich | HT254 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/ht254?lang=en®ion=US |
| Digital slide scanner | Hamamatsu | C9600 | |
| Image-J | |||
| Elastic (Connective Tissue Stain) | Abcam | ab150667 | http://www.abcam.com/elastic-connective-tissue-stain-ab150667.html |
| http://www.abcam.com/ps/products/150/ab150667/documents/ab150667-Elastic%20Stain%20Kit%20(website).pdf |
References
- Hoeper, M. M., Bogaard, H. J., Condliffe, R., et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol. 62, D42-D50 (2013).
- Stacher, E., Graham, B. B., Hunt, J. M., et al. Modern age pathology of pulmonary arterial hypertension. Am J Respir Crit Care Med. 186 (3), 261-272 (2012).
- Levy, M., Maurey, C., Celermajer, D. S., et al. Impaired apoptosis of pulmonary endothelial cells is associated with intimal proliferation and irreversibility of pulmonary hypertension in congenital heart disease. J Am Coll Cardiol. 49 (7), 803-810 (2007).
- Sakao, S., Tatsumi, K., Voelkel, N. F. Reversible or irreversible remodeling in pulmonary arterial hypertension. Am J Respir Cell Mol Biol. 43 (6), 629-634 (2010).
- Gomez-Arroyo, J. G., Farkas, L., Alhussaini, A. A., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 302 (4), L363-L369 (2012).
- Jones, J. E. Serial noninvasive assessment of progressive pulmonary hypertension in a rat model. Am J Physiol – Heart Circ Physiol. 283 (1), 364-371 (2002).
- Hoffman, J. I., Rudolph, A. M., Heymann, M. A. Pulmonary vascular disease with congenital heart lesions: Pathologic features and causes. Circulation. 64 (5), 873-877 (1981).
- van Albada, M. E., Berger, R. M. Pulmonary arterial hypertension in congenital cardiac disease–the need for refinement of the evian-venice classification. Cardiol Young. 18 (1), 10-17 (2008).
- Dickinson, M. G., Bartelds, B., Borgdorff, M. A., Berger, R. M. The role of disturbed blood flow in the development of pulmonary arterial hypertension: Lessons from preclinical animal models. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305 (1), L1-L14 (2013).
- Garcia, R., Diebold, S. Simple, rapid, and effective method of producing aortocaval shunts in the rat. Cardiovasc Res. 24 (5), 430-432 (1990).
- Okada, K., Tanaka, Y., Bernstein, M., Zhang, W., Patterson, G. A., Botney, M. D. Pulmonary hemodynamics modify the rat pulmonary artery response to injury. A neointimal model of pulmonary hypertension. Am J Pathol. 151 (4), 1019-1025 (1997).
- van Albada, M. E., Schoemaker, R. G., Kemna, M. S., Cromme-Dijkhuis, A. H., van Veghel, R., Berger, R. M. The role of increased pulmonary blood flow in pulmonary arterial hypertension. Eur Respir J. 26 (3), 487-493 (2005).
- Brittain, E. Echocardiographic assessment of the right heart in mice. JVis Exp. (e81), (2013).
- Dickinson, M. G., Bartelds, B., Molema, G., et al. Egr-1 expression during neointimal development in flow-associated pulmonary hypertension. Am J Pathol. 179 (5), 2199-2209 (2011).
- Borgdorff, M. A., Bartelds, B., Dickinson, M. G., Steendijk, P., de Vroomen, M., Berger, R. M. Distinct loading conditions reveal various patterns of right ventricular adaptation. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 305 (3), H354-H364 (2013).
- Ruiter, G., de Man, F. S., Schalij, I., et al. Reversibility of the monocrotaline pulmonary hypertension rat model. Eur Respir J. 42 (2), 553-556 (2013).
- van Albada, M. E., Bartelds, B., Wijnberg, H., et al. Gene expression profile in flow-associated pulmonary arterial hypertension with neointimal lesions. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 298 (4), L483-L491 (2010).
- Dickinson, M. G., Kowalski, P. S., Bartelds, B., et al. A critical role for egr-1 during vascular remodelling in pulmonary arterial hypertension. Cardiovasc Res. 103 (4), 573-584 (2014).
- van der Feen, D. E., Dickinson, M. G., Bartelds, M. G., et al. Egr-1 identifies neointimal remodeling and relates to progression in human pulmonary arterial hypertension. Jheart lung transplant. 35 (4), 481-490 (2016).
- Rungatscher, A. Chronic overcirculation-induced pulmonary arterial hypertension in aorto-caval shunt. Microvasc Res. 94, 73-79 (2014).
- O’Blenes, S. B., Fischer, S., McIntyre, B., Keshavjee, S., Rabinovitch, M. Hemodynamic unloading leads to regression of pulmonary vascular disease in rats. J Thorac Cardiovasc Surg. 121 (2), 279-289 (2001).
- Sakao, S., Taraseviciene-Stewart, L., Lee, J. D., Wood, K., Cool, C. D., Voelkel, N. F. Initial apoptosis is followed by increased proliferation of apoptosis-resistant endothelial cells. FASEB J. 19 (9), 1178-1180 (2005).
- Spiekerkoetter, E. FK506 activates BMPR2, rescues endothelial dysfunction, and reverses pulmonary hypertension. J Clin Invest. 123 (8), 3600-3613 (2013).
- Nickel, N. P., Spiekerkoetter, E., Gu, M., et al. Elafin reverses pulmonary hypertension via caveolin-1-dependent bone morphogenetic protein signaling. Am J Respir Crit Care Med. 191 (11), 1273-1286 (2015).
- Meloche, J., Potus, F., Vaillancourt, M., et al. Bromodomain-containing protein 4: The epigenetic origin of pulmonary arterial hypertension. Circ Res. 117 (6), 525-535 (2015).
- Happé, C. M. Pneumonectomy combined with SU5416 induces severe pulmonary hypertension in rats. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 310 (11), L1088-L1097 (2016).
- Ranchoux, B., Antigny, F., Rucker-Martin, C., et al. Endothelial-to-mesenchymal transition in pulmonary hypertension. Circulation. 131 (11), 1006-1018 (2015).
- de Raaf, M. A. SuHx rat model: Partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. Eur Respy J. 44 (1), 160-168 (2014).
