La pneumonectomia sinistra combinato con Monocrotaline o Sugen come un modello di ipertensione polmonare in ratti
Summary
Il roditore pneumonectomy di sinistra è una tecnica importante nella ricerca di ipertensione polmonare. Qui, presentiamo un protocollo per descrivere la procedura di pneumonectomia di ratto e cura post-operatoria per garantire la mortalità e la morbosità minima.
Abstract
In questo protocollo, abbiamo dettaglio i passaggi procedurali corrette e le precauzioni necessarie per correttamente eseguire una pneumonectomia sinistra e indurre PAH in ratti con la somministrazione ulteriore di monocrotaline (MCT) o SU5416 (Sugen). Abbiamo anche confrontare questi due modelli per altri modelli PAH comunemente usati nella ricerca. Negli ultimi anni, lo stato attivo di modelli animali di PAH ha spostato verso lo studio del meccanismo di angioproliferation di lesioni plexiform, in cui il ruolo di flusso sanguigno polmonare aumentato è considerato come un importante trigger nello sviluppo di severa polmonare rimodellamento vascolare. Uno dei modelli più promettenti del roditore di flusso polmonare aumentato è il pneumonectomy di sinistra unilaterale combinato con un “secondo colpo” di MCT o Sugen. La rimozione del polmone di sinistra conduce a flusso sanguigno polmonare aumentato e turbolento e rimodellamento vascolare. Attualmente, non esiste alcuna procedura dettagliata della chirurgia pneumonectomia in ratti. Questo articolo descrive in dettaglio un protocollo passo-passo della procedura chirurgica pneumonectomia e cure post-operatorie in ratti Sprague-Dawley maschi. Brevemente, l’animale è anestetizzato e viene aperto il torace. Una volta che l’arteria polmonare di sinistra, della vena polmonare e Bronco sono visualizzati, cui sono legati e il polmone di sinistra è stato rimosso. Quindi chiuso il petto e l’animale recuperato. Il sangue è costretto a circolare solo sul polmone di destra. Questo aumento della pressione vascolare conduce ad un progressivo rimodellamento ed occlusione delle piccole arterie polmonari. Il secondo colpo di MCT o Sugen è usata una settimana dopo l’intervento per indurre disfunzione endoteliale. La combinazione di aumento del flusso sanguigno nel polmone e nella disfunzione endoteliale produce gravi PAH. Il limite principale di questa procedura è che richiede abilità chirurgiche generali.
Introduction
Ipertensione arteriosa polmonare (PAH) è una malattia progressiva e fatale, caratterizzata da un aumento nel flusso sanguigno polmonare, aumento della resistenza vascolare, l’infiammazione ed il ritocco di piccoli vasi sanguigni polmonari1. Questo rimodellamento solitamente provoca lesioni vascolari che ostacolano e cancellare piccole arterie polmonari, provocando vasocostrizione e aumento di postcarico ventricolo di destra2. Esistono pochi riusciti trattamenti farmacologici di IPA; di conseguenza, rimane elevato di mortalità correlata al PAH. Recentemente, il fuoco della ricerca il pathobiology di ipertensione polmonare si è spostato verso un meccanismo di angio-proliferazione in cui il ruolo di flusso sanguigno polmonare aumentato è considerato come un importante trigger nello sviluppo di polmonare vascolare rimodellamento3,4.
Modelli animali di ipertensione polmonare hanno fornito le comprensioni critiche che aiutano a spiegare la patofisiologia della malattia e hanno servito come una piattaforma per droga, cella, gene e la proteina consegna. Tradizionalmente, il modello di ipertensione polmonare indotta da ipossia cronica e il modello di lesione polmonare MCT sono stati i modelli principali usati per studiare la patofisiologia PAH5. Tuttavia, essi non sono sufficienti per produrre pattern di flusso e neointimale sanguigno polmonare aumentato del rimodellamento rispetto ad alterazioni descritte in pazienti umani. Il modello di ipossia cronica nei roditori provoca ispessimento delle pareti del vaso con vasocostrizione ipossica senza angio-obliterazione dei vasi polmonari piccolo6. Inoltre, la condizione di ipossia è reversibile. Così, il modello di ipossia non è anche sufficiente a produrre gravi PAH. Il modello di lesione polmonare MCT suscitare qualche disfunzione endoteliale, ma le lesioni obliterative vascolari complesse trovate in esseri umani con PAH primario severo non si sviluppano in ratti2. Inoltre, ratti trattati con MCT tendono a morire da tossicità MCT-indotta del polmone, malattia veno-occlusiva del fegato e miocardite anziché da PAH2. Infine, la pneumonectomia da sola non è sufficiente a produrre lesioni neointimale nei piccoli vasi polmonari in un breve periodo di tempo. Dopo pneumonectomia, c’è la minima elevazione nella pressione arteriosa polmonare7. In esseri umani, la pneumonectomia è ben tollerato se il polmone controlaterale è sano7.
Tuttavia, la procedura di pneumonectomia sinistra combinata con MCT o Sugen è vantaggiosa poiché imita flusso sanguigno polmonare aumentato e risultati nel rimodellamento vascolare polmonare paragonabile a PAH clinico severo. La pneumonectomia è effettuata sul polmone di sinistra, che ha solo 1 lobo, piuttosto che sulla destra, che ha quattro lobi. Se il polmone di destra è stato rimosso, è possibile che l’animale sarebbe in grado di compensare l’insufficienza respiratoria. Nel modello di pneumonectomia-MCT neointimale modello di rimodellamento si sviluppa in oltre il 90% di animali operati trattati7. Allo stesso modo, la combinazione di risultati Sugen e pneumonectomia in PAH severa, caratterizzata da lesioni vascolari angio-obliterative, proliferazione, apoptosi e RV disfunzione8. La procedura di pneumonectomy di sinistra è anche vantaggiosa rispetto ad altre procedure chirurgiche per indurre PAH. In precedenza modelli descritti nei ratti per aumentare il flusso sanguigno polmonare ai polmoni includono dello shunt aorto-caval o anastomosi dell’arteria succlavia-polmonare. Questi modelli sono estremamente complicati7,9,10,11. Per eseguire uno shunt aorto-cavale, addome dell’animale deve essere aperto. Lo shunt è posizionato nell’aorta addominale, che aumenta il flusso di sangue a tutti gli organi addominali invece solo i polmoni, quindi, PAH richiede molto più tempo per sviluppare. Inoltre, è difficile determinare il flusso di sangue attraverso lo shunt, considerando che con la pneumonectomia il flusso di sangue per le rimanenti doppie del polmone. L’anastomosi dell’arteria succlavia-polmonare ha anche molte complicazioni. Il flusso di sangue arterioso nella vena può condurre a trombosi di anastomosi e sanguinamento. Come lo shunt aorto-cavale, è difficile determinare il flusso di sangue attraverso l’anastomosi. Inoltre, è una tecnica costosa e difficile che richiede abilità chirurgiche vascolari. Il pneumonectomy di sinistra unilaterale raddoppia il flusso sanguigno e la sollecitazione di taglio nel polmone controlaterale e, in combinazione con MCT o Sugen, provoca i risultati emodinamici ed istopatologici tipici di PAH che è di danno delle cellule endoteliali8, 12.
La novità di questo manoscritto è presentata nel protocollo chirurgico molto dettagliato ed esauriente del pneumonectomy di sinistra nel ratto e nella discussione delle sfide tecniche e fisiologiche di questi modelli. Perché questo protocollo non è attualmente disponibile, molti ricercatori credono che il modello è troppo difficile uso. Gli investigatori che si sono esibiti il pneumonectomy di sinistra hanno affrontato alta mortalità e tassi di morbosità connessi con l’inutile perdita di animali, compromettere la valutazione scientifica. Invece, molti utilizzerà modelli classici come MCT iniezione, ipossia cronica o appena la pneumonectomia per creare PAH. Tuttavia, questi modelli sono molto meno efficaci che la combinazione di MCT o Sugen con il pneumonectomy di sinistra. Lo scopo primario di questo articolo è di fornire il protocollo chirurgico prima dettagliato e riproducibile per la pneumonectomia sinistra unilaterale in ratti e fornire il migliore modello chirurgico di IPA. Combinando questo protocollo per pneumonectomy unilaterale di sinistra con MCT o SU5416 permetterà ai ricercatori di creare un modello molto più efficace e clinicamente rilevante di grave IPA per studiare la patogenesi di questa malattia mortale.
Protocol
Representative Results
Discussion
In polmoni affetti da PAH, proliferazione vascolare con formazione di neointima e l’obliterazione delle arterie polmonari causare gravi alterazioni emodinamiche, insufficienza ventricolare destra e precoce mortalità7,8. Le modifiche alle pareti del vaso aumentano la resistenza al flusso del sangue, aumento della pressione arteriosa e ventricolare destra. Nelle fasi iniziali della PAH, solitamente 3 settimane dopo la somministrazione di MCT o Sugen, ratti hanno s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo manoscritto è stato sostenuto dal NIH concedere 7R01 HL083078-10 garantisce dall’American Heart Association AHA-17SDG33370112 e da istituti nazionali di salute NIH K01 HL135474 di Y.S. e da istituti nazionali di salute R01 HL133554 a L.H.
Materials
| Surgical Blade | Bard-Parker | 371215 | Incision |
| Forane (Isoflurane, USP) | Baxter | NDC 10019-360-40 | anesthesia |
| BD Angiocath 16 G | BD | 381157 | intubation tube, chest tube |
| BD 1 mL Insulin Syringe | BD | 329652 | administer buprinex post-operatively |
| Biogel Surgeons Surgical Gloves | Biogel | 30460-01 | sterile surgical gloves |
| Wahl BravMini+ Trimmer | Braintree Scientific | CLP-41590 P | shave surgical site |
| SU5416 | Cayman Chemical | 13342 | Sugen |
| Fiber Optic Illuminator | Cole-Parmer | EW-41723-02 | light for intubation |
| Surgipro II 4-0 Suture | Covidien | VP831X | Closing intercostal muscles |
| Polysorb 5-0 Suture | Covidien | GL-885 | Closing skin |
| Medium Slide Top Induction Chamber | DRE Veterinary | 12570 | oxygen & isoflurane delivery |
| DRE Compact 150 Rodent Anesthesia Machine | DRE Veterinary | 373 | oxygen & isoflurane delivery |
| Small Vessel Cauterizer Kit | Fine Science Tools | 18000-00 | cauterizer to minimize bleeding |
| VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | ventilator |
| MouseSTAT Jr | Kent Scientific | MSTAT-JR | pulse oximeter & heart rate monitor |
| Mouse Paw Pulse Oximeter Sensor | Kent Scientific | SPO2-MSE | pulse oximeter & heart rate paw sensor |
| PhysioSuite RightTemp | Kent Scientific | PS-02 | temperature pad |
| PVP Prep Solution | Medline | MDS093944 | Cleaning surgical site |
| Poly-lined Drape | Medline | NON21002Z | cover animal |
| 3 mL syringe | Medline | SYR103010 | administer fluids post-operatively |
| Microsurgical Kits, Integra | Miltex | 95042-540 | surgical tools: plain wire speculum, double-ended probe, McPherson-Vannas Iris scissors straight, straight iris scissors |
| Hemostatic forceps – Micro-Jacobson-Mosquito | Miltex | 17-2602 | mosquito |
| Buprenorphrine HCl 0.3 mg/mL | Par Pharmaceutical | NDC 42023-179-01 | Pain relief |
| Cooley-Mayo curved scissors | Pilling | 352090 | Large scissors |
| Gerald Tissue forceps | Pilling | 351900 | forceps |
| Wangesnsteen Tissue Forceps | Pilling | 342929 | atraumatic forceps |
| Pilling Thin Vascular Needle Holder | Pilling | 354962DG | needle holder |
| Crotaline | Sigma-Aldrich | C2401-1G | MCT |
| Surflash 20 G IV Catheter | Terumo | SR*FF2051 | For pressure reading during organ harvest |
| ADVantage PV System with 1.2 Fr Catheter | Transonic Inc | ADV500 | Record pulmonary artery and right ventricle pressure |
| Medium Hemoclip | Weck | 523700 | ligate vessels |
| Open Ligating Clip Applicator; Medium, curved | Weck Horizon | 237081 | hemoclip applicator |
| Surgical Microscope | Zeiss OPMI MD | 1808 | magnification |
References
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