Un tronco pulmonar las bandas modelo de sobrecarga de presión inducida por el fracaso y la hipertrofia Ventricular derecha
Summary
Presentamos un método quirúrgico para inducir hipertrofia ventricular derecha y el fracaso en ratas.
Abstract
Falta ventricular correcta (RV) inducida por sobrecarga de presión sostenida es un contribuyente importante a la morbilidad y mortalidad en varios desordenes cardiopulmonares. Confiables y reproducibles modelos animales de insuficiencia RV por lo tanto, están garantizados para investigar mecanismos de la enfermedad y los efectos de posibles estrategias terapéuticas. Anillado del tronco pulmonar es un método común para inducir la hipertrofia aislada de RV, pero en general, los modelos anteriormente descritos no han tenido éxito en la creación de un modelo estable de RV hipertrofia y falla.
Presentamos un modelo de rata de presión sobrecarga inducida por RV hipertrofia causada por el tronco pulmonar (PTB) de bandas permite que diferentes fenotipos de la hipertrofia de RV con y sin falta de RV. Utilizamos un aplicador de clips adherente modificado para comprimir un clip de titanio alrededor del tronco pulmonar a un diámetro interno preestablecido. Utilizamos diámetros diferentes de clip para inducir diferentes etapas de progresión de la enfermedad de la leve hipertrofia de RV a insuficiencia descompensada de RV.
Hipertrofia de RV se convierte constantemente en ratas sometidas al procedimiento de PTB y dependiendo del diámetro del clip bandas aplicado, podemos reproducir con precisión las gravedades diversas enfermedades desde hipertrofia compensada a RV descompensada severa falta con manifestaciones extra cardíacas.
El modelo PTB presentado es que un modelo válido y sólido de la sobrecarga de presión inducida RV hipertrofia y falla que tiene varias ventajas a otros modelos de bandas como alta reproducibilidad y la posibilidad de inducir falta de RV severa y descompensada.
Introduction
El ventrículo derecho (VD) puede adaptarse a una sobrecarga de presión persistente. En el tiempo, sin embargo, mecanismos adaptativos capaces de mantener el gasto cardiaco, Vd se dilata y finalmente falla el RV. Función de RV es el principal factor pronóstico de varios desordenes cardiopulmonares como la hipertensión arterial pulmonar (HAP), la hipertensión pulmonar tromboembólica (CTEPH) y diversas formas de cardiopatía congénita con sobrecarga de presión (o volumen) de la RV A pesar de un tratamiento intenso, falta de RV sigue siendo una causa predominante de muerte en estas condiciones.
Como consecuencia de las propiedades únicas1,2 y3 de desarrollo embriológico de la RV, el conocimiento derivado de la insuficiencia cardíaca izquierda simplemente no pueden extrapolarse a paro cardíaco derecho. Modelos animales de insuficiencia cardíaca derecha por lo tanto son necesarios para investigar los mecanismos de falla de RV y posibles estrategias de tratamiento farmacológico.
Hay experimental modelos de hipertensión pulmonar inducida por el SU5416 combinación con hipoxia (SuHx)4 o monocrotaline (MCT)5, que inducen la falta RV secundaria a enfermedad de la vasculatura pulmonar. Estos modelos se utilizan para evaluar los efectos terapéuticos de los medicamentos orientados a la vasculatura pulmonar. El SuHx y el modelo MCT son modelos no fija la poscarga de la falta de RV. Por lo tanto, no es posible concluir si una mejora en la función del RV después de una intervención es secundaria a la reducción de efectos vasculares pulmonares de la poscarga o si es causada por efectos directos en la RV. Además, el modelo MCT tiene varios efectos extra cardiacas.
En modelos de bandas experimentales tronco pulmonar, la poscarga del Vd es fijo debido a una constricción mecánica del tronco pulmonar. Esto permite la investigación de efectos cardiacos directos de una intervención en la RV independiente de cualquier efectos vasculares pulmonares6,7,8,9. Generalmente, las bandas se realizan colocando una aguja a lo largo del tronco pulmonar. Una ligadura se coloca alrededor de la aguja y el tronco pulmonar y atada con un nudo y se retira la aguja dejando la sutura alrededor del tronco pulmonar. Según el calibre de la aguja, pueden aplicar diferentes grados de limitaciones, pero a pesar de este enfoque es ampliamente utilizado, tiene algunas desventajas. En primer lugar, el diámetro de las bandas no es exactamente el mismo que el diámetro exterior de la aguja como la ligadura es atada alrededor de la aguja y el tronco pulmonar. En segundo lugar, puede haber una variación significativa a cómo firmemente el nudo se ata lo que es difícil reproducir un cierto grado de bandas. Esto dará lugar a una variación en el diámetro de las bandas y de tal modo una dispersión más grande. Por último, el nudo puede aflojarse con el tiempo.
Un estudio aplica a un clip de tantalio medio cerrado alrededor del tronco pulmonar10. Había comprimido el clip alrededor del tronco pulmonar a un área interno de 1,10 mm2 y comparado a ratas sometidas a bandas con una sutura con una aguja de 18 G. En general, las bandas con el clip fue asociada con menos complicaciones peri quirúrgico y variación de datos.
Basado en los principios descritos por Schou et al11, más desarrollado y caracterizado el tronco pulmonar bandas modelo (PTB) de RV hipertrofia y falla. Presentamos nuestra experiencia con este modelo basado en los resultados de anteriores estudios12,13. Para este modelo, un clip de titanio se comprime alrededor del tronco pulmonar a un exacto diámetro interno preestablecido, que puede ajustarse para inducir fenotipos distintos de la falta de RV.
Protocol
Representative Results
Discussion
Describimos un método accesible y altamente reproducible de tronco pulmonar bandas usando un aplicador de clips adherente modificado para comprimir un clip de titanio alrededor del tronco pulmonar. Ajustando el aplicador para comprimir el clip de diferentes diámetros internos, pueden inducir fenotipos distintos de RV hipertrofia e insuficiencia incluyendo insuficiencia grave de RV con manifestación extra cardiaco de la descompensación.
Aunque es simple, el protocolo contiene algunos pasos …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por el Consejo Danés de investigación independiente [11e108410] la Fundación danesa de corazon [12e04-R90-A3852 y 12e04-R90-A3907] y el Novo Nordisk Foundation [NNF16OC0023244].
Materials
| 17G IV Venflon Cannula | Becton Dickinson, US | 393228 | Distal 2 mm of the needle have been cut off |
| 1 mL syringe + 26G needle | Becton Dickinson, US | 303172 & 303800 | |
| 4-0 absorbable multifilament suture | Covidien, US | GL-46-MG | Polysorb, violet, 5×18" |
| 4-0 multifilament ligature | Covidien, US | LL-221 | Polysorb, violet, 98" |
| Buprenorphine | Indivior UK Limited | Local procurement, Temgesic 0.3 mg/mL | |
| Carprofene | ScanVet, DK | 27693 | Norodyl 50 mg/mL |
| Chlorhexidine | Faaborg Pharma, DK | Local procurement | |
| Contractor | Aesculap, Germany | BV010R | Blunt, self retaining, 70 mm |
| Ear Hooklet | Lawton, Germany | 66-0261 | Small, 14 cm, tip modified to an angle of 85° |
| Eye gel | Decra, UK | Lubrithal, Local procurement | |
| Forceps, Delicate Tissue | Lawton, Germany | 09-0020 | |
| Forceps, Dissecting | Lawton, Germany | 09-0013 | 1 regular, 1 with tip modified to an angle of 100° |
| Gas Anesthesia System | Penlon Limited, UK | SD0217SL | Sigma Delta Vaporizer |
| Hair trimmer | Oster | 76998-320-051 | |
| Horizon Open Ligating Clip Applier | Teleflex, US | 137085 | Modified with adjustable stop mechanism |
| Horizon Titanium Clips | Teleflex, US | 001200 | Small |
| Induction chamber | N/A | ||
| Iris Scissor | Lawton, Germany | 05-1450 | |
| Iris Scissor | Aesculap, Germany | BC060R | |
| Mechanical ventilator | Ugo Basile, Italy | 7025 | |
| Microscissor | Lawton, Germany | 63-1406 | |
| Microscope | Carl Zeiss, Germany | 303294-9903 | |
| Needle Holder | Lawton, Germany | 08-0011 | TITEGRIP |
| Pean | Lawton, Germany | 06-0100 | Halsted-Mosquito, straight |
| Pro-Optha | Lohmann & Rauscher, Germany | 16515 | Tampon |
| Saline 9 mg/mL | Fresenius Kabi, DK | 209319 | |
| Sevoflurane | AbbVie, US | Sevorane, Local procurement | |
| Surgical hook | Lawton, Germany | 51-0665 | Cushing, 19 cm, tip modified to an angle of 90° |
| Surgical Tape | 3M, US | 1530-0 | Micropore |
| Temperature Controller | CMA Microdialysis; Sweden | 8003760 | CMA 450 |
| Weighing machine | VWR, US | ||
| Wistar rat weanlings | Janvier Labs, France | RjHan:WI, 100-120 g |
References
- Kaufman, B. D., et al. Genomic profiling of left and right ventricular hypertrophy in congenital heart disease. Journal of Cardiac Failure. 14 (9), 760-767 (2008).
- Zungu-Edmondson, M., Suzuki, Y. J. Differential stress response mechanisms in right and left ventricles. Journal of Rare Diseases Research & Treatment. 1 (2), 39-45 (2016).
- Zaffran, S., Kelly, R. G., Meilhac, S. M., Buckingham, M. E., Brown, N. A. Right ventricular myocardium derives from the anterior heart field. Circulation Research. 95 (3), 261-268 (2004).
- de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. The European Respiratory Journal. 44 (1), 160-168 (2014).
- Gomez-Arroyo, J. G., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 302 (4), L363-L369 (2012).
- Bogaard, H. J., et al. Chronic pulmonary artery pressure elevation is insufficient to explain right heart failure. Circulation. 120 (20), 1951-1960 (2009).
- Borgdorff, M. A., et al. Sildenafil enhances systolic adaptation, but does not prevent diastolic dysfunction, in the pressure-loaded right ventricle. European Journal of Heart Failure. 14 (9), 1067-1074 (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 (1), H85-H95 (2016).
- Piao, L., et al. The inhibition of pyruvate dehydrogenase kinase improves impaired cardiac function and electrical remodeling in two models of right ventricular hypertrophy: resuscitating the hibernating right ventricle. Journal of Molecular Medicine. 88 (1), 47-60 (2010).
- Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
- Schou, U. K., Peters, C. D., Kim, S. W., Frøkiær, J., Nielsen, S. Characterization of a rat model of right-sided heart failure induced by pulmonary trunk banding. Journal of Experimental Animal Science. 43 (4), 237 (2007).
- Andersen, S., et al. Effects of bisoprolol and losartan treatment in the hypertrophic and failing right heart. Journal of Cardiac Failure. 20 (11), 864-873 (2014).
- Holmboe, S., et al. Inotropic Effects of Prostacyclins on the Right Ventricle Are Abolished in Isolated Rat Hearts With Right-Ventricular Hypertrophy and Failure. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69 (1), 1-12 (2017).
- Jessen, L., Christensen, S., Bjerrum, O. J. The antinociceptive efficacy of buprenorphine administered through the drinking water of rats. Lab Anim. 41 (2), 185-196 (2007).
- Andersen, A., Povlsen, J. A., Botker, H. E., Nielsen-Kudsk, J. E. Right ventricular hypertrophy and failure abolish cardioprotection by ischaemic pre-conditioning. European Journal of Heart Failure. 15 (11), 1208-1214 (2013).
- Fujimoto, Y., et al. Low Cardiac Output Leads Hepatic Fibrosis in Right Heart Failure Model Rats. PloS one. 11 (2), e0148666 (2016).
- Marques, C., et al. High-fat diet-induced obesity Rat model: a comparison between Wistar and Sprague-Dawley Rat. Adipocyte. 5 (1), 11-21 (2016).
- Osadchii, O., Norton, G., Deftereos, D., Woodiwiss, A. Rat strain-related differences in myocardial adrenergic tone and the impact on cardiac fibrosis, adrenergic responsiveness and myocardial structure and function. Pharmacological Research. 55 (4), 287-294 (2007).
- Brower, M., Grace, M., Kotz, C. M., Koya, V. Comparative analysis of growth characteristics of Sprague Dawley rats obtained from different sources. Laboratory Animal Research. 31 (4), 166-173 (2015).
- Wang, S., et al. A neonatal rat model of increased right ventricular afterload by pulmonary artery banding. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 154 (5), 1734-1739 (2017).
- Borgdorff, M. A., et al. Distinct loading conditions reveal various patterns of right ventricular adaptation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (3), H354-H364 (2013).
