तिब्बती मिनीपिग्स में संरक्षित इजेक्शन अंश के साथ दिल की विफलता का एक सर्जिकल मॉडल
Summary
वर्तमान प्रोटोकॉल अवरोही महाधमनी कसना का उपयोग कर संरक्षित इजेक्शन अंश के साथ दिल की विफलता का एक मिनीपिग मॉडल स्थापित करने के लिए एक कदम-दर-चरण प्रक्रिया का वर्णन करता है। कार्डियक आकृति विज्ञान, ऊतक विज्ञान और इस रोग मॉडल के कार्य के मूल्यांकन के तरीके भी प्रस्तुत किए गए हैं।
Abstract
दुनिया भर में आधे से अधिक हार्ट फेल्योर (एचएफ) के मामलों को प्रिज्रव्ड इजेक्शन फ्रैक्शन (एचएफपीईएफ) के साथ हार्ट फेल्योर के रूप में वर्गीकृत किया गया है। एचएफपीईएफ के मूलभूत तंत्र की जांच करने और संभावित चिकित्सीय लक्ष्यों की पहचान करने के लिए बड़े पशु मॉडल सीमित हैं। यह काम एचएफपीईएफ के एक बड़े पशु मॉडल को स्थापित करने के लिए तिब्बती मिनीपिग में अवरोही महाधमनी कसना (डीएसी) की शल्य चिकित्सा प्रक्रिया का विस्तृत विवरण प्रदान करता है। इस मॉडल ने बाएं वेंट्रिकल में पुराने दबाव अधिभार को प्रेरित करने के लिए अवरोही महाधमनी के एक सटीक नियंत्रित कसना का उपयोग किया। इकोकार्डियोग्राफी का उपयोग हृदय में रूपात्मक और कार्यात्मक परिवर्तनों का मूल्यांकन करने के लिए किया गया था। डीएसी तनाव के 12 सप्ताह बाद, वेंट्रिकुलर सेप्टम हाइपरट्रॉफिक था, लेकिन बाएं वेंट्रिकल के फैलाव के साथ पीछे की दीवार की मोटाई काफी कम हो गई थी। हालांकि, मॉडल दिलों के एलवी इजेक्शन अंश को 12 सप्ताह की अवधि के दौरान >50% पर बनाए रखा गया था। इसके अलावा, डीएसी मॉडल ने हृदय संबंधी क्षति प्रदर्शित की, जिसमें फाइब्रोसिस, सूजन और कार्डियोमायोसाइट हाइपरट्रॉफी शामिल हैं। डीएसी समूह में दिल की विफलता मार्कर का स्तर काफी ऊंचा हो गया था। मिनीपिग्स में यह डीएसी-प्रेरित एचएफपीईएफ इस बीमारी के आणविक तंत्र की जांच और प्रीक्लिनिकल परीक्षण के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है।
Introduction
संरक्षित इजेक्शन अंश (एचएफपीईएफ) के साथ दिल की विफलता दिल की विफलता के आधे से अधिक मामलों के लिए जिम्मेदार है और दुनिया भर में सार्वजनिकस्वास्थ्य मुद्दा बन गया है। नैदानिक टिप्पणियों ने एचएफपीईएफ की कई महत्वपूर्ण विशेषताओं का संकेत दिया है: (1) वेंट्रिकुलर डायस्टोलिक डिसफंक्शन, सिस्टोलिक कठोरता में वृद्धि के साथ, (2) बिगड़ा हुआ व्यायाम प्रदर्शन के साथ आराम पर सामान्य इजेक्शन अंश, और (3) कार्डियक रीमॉडेलिंग2। प्रस्तावित तंत्र हार्मोनल dysregulation, प्रणालीगत microvascular सूजन, चयापचय संबंधी विकार, और sarcomeric और बाह्य मैट्रिक्स प्रोटीन में असामान्यताएं शामिल हैं3. हालांकि, प्रयोगात्मक अध्ययनों से पता चला है कि कम इजेक्शन अंश (एचएफआरईएफ) के साथ दिल की विफलता इन परिवर्तनों का कारण बनती है। नैदानिक अध्ययनों ने एचएफपीईएफ 4,5 में एचएफआरईएफ के इलाज के लिए एंजियोटेंसिन रिसेप्टर इनहिबिटर और दवाओं के चिकित्सीय प्रभावों का पता लगाया है। हालांकि, HFpeF के लिए अद्वितीय चिकित्सीय दृष्टिकोण की आवश्यकता है। नैदानिक लक्षणों को समझने की तुलना में, एचएफपीईएफ के पैथोलॉजी, जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान में परिवर्तन खराब परिभाषित रहते हैं।
HFpEF के पशु मॉडल तंत्र, नैदानिक मार्करों और चिकित्सीय दृष्टिकोणों का पता लगाने के लिए विकसित किए गए हैं। सूअरों, कुत्तों, चूहों और चूहों सहित प्रयोगशाला जानवरों, HFpeF विकसित कर सकते हैं, और उच्च रक्तचाप, मधुमेह मेलेटस, और उम्र बढ़ने सहित विभिन्न जोखिम कारकों, प्रेरण कारक 6,7 के रूप में चुना गया. उदाहरण के लिए, अकेले डीऑक्सीकोर्टिकोस्टेरोन एसीटेट या उच्च वसा/चीनी आहार के साथ संयुक्त सूअरों में एचएफपीईएफ को प्रेरित करता है 8,9. वेंट्रिकुलर दबाव अधिभार एक और तकनीक है जिसका उपयोग बड़े और छोटे पशु मॉडल10 में एचएफपीईएफ विकसित करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, एचएफपीईएफ को परिभाषित करने के लिए विशिष्ट ईएफ कट-ऑफ मूल्यों को हाल के वर्षों में महाद्वीपों में अपनाया गया है, जैसा कि यूरोपियन सोसाइटी ऑफ कार्डियोलॉजी दिशानिर्देशों में देखा गया है, अमेरिकन कॉलेज ऑफ कार्डियोलॉजी फाउंडेशन/अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन11, जापानी सर्कुलेशन सोसाइटी/जापानी हार्ट फेल्योर सोसाइटी12. इस प्रकार, कई पहले से स्थापित मॉडल एचएफपीईएफ अध्ययन के लिए उपयुक्त हो सकते हैं यदि नैदानिक मानदंड अपनाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, Youselfi et al. ने दावा किया कि आनुवंशिक रूप से संशोधित माउस स्ट्रेन, Col4a3-/-, एक प्रभावी HFpEF मॉडल था। इस तनाव ने विशिष्ट एचएफपीईएफ हृदय संबंधी लक्षण विकसित किए, जैसे डायस्टोलिक डिसफंक्शन, माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन और कार्डियक रीमॉडेलिंग13. पिछले अध्ययन में वृद्ध बंदरों14 में ईएफ की मध्य-सीमा के साथ कार्डियक रीमॉडेलिंग को प्रेरित करने के लिए एक उच्च-ऊर्जा आहार का उपयोग किया गया था, जो मायोकार्डियम में एक चयापचय विकार, फाइब्रोसिस और कम एक्टोमायोसिन एमजीएटीपीस की विशेषता थी। माउस अनुप्रस्थ महाधमनी कसना (टीएसी) उच्च रक्तचाप प्रेरित वेंट्रिकुलर कार्डियोमायोपैथी की नकल करने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मॉडल में से एक है। बाएं वेंट्रिकल संकेंद्रित अतिवृद्धि से बढ़े हुए ईएफ के साथ कम ईएफ15,16 के साथ पतला रीमॉडेलिंग तक प्रगति करता है। इन दो विशिष्ट चरणों के बीच संक्रमणकालीन फेनोटाइप बताते हैं कि महाधमनी कसना तकनीक का उपयोग एचएफपीईएफ का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
पैथोलॉजिकल विशेषताएं, सेलुलर सिग्नलिंग, और एक पोर्सिन HFpEF मॉडल के mRNA प्रोफाइल पहले17 प्रकाशित किए गए थे। यहां, इस मॉडल को स्थापित करने के लिए चरण-दर-चरण प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है और इस मॉडल के फेनोटाइप का मूल्यांकन करने के लिए दृष्टिकोण प्रस्तुत किया गया है। प्रक्रिया चित्रा 1 में सचित्र है. संक्षेप में, सर्जिकल योजना मुख्य अन्वेषक, सर्जन, प्रयोगशाला तकनीशियनों और पशु देखभाल कर्मचारियों द्वारा संयुक्त रूप से बनाई गई थी। मिनीपिग ने जैव रासायनिक परीक्षण और इकोकार्डियोग्राफी सहित स्वास्थ्य परीक्षाएं कीं। सर्जरी के बाद, विरोधी भड़काऊ और एनाल्जेसिक प्रक्रियाएं की गईं। इकोकार्डियोग्राफी, हिस्टोलॉजिकल परीक्षा और बायोमार्कर का उपयोग फेनोटाइप का मूल्यांकन करने के लिए किया गया था।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस अध्ययन ने तिब्बती मिनीपिग के लिए एचएफपीईएफ मॉडल विकसित करने के लिए डीएसी तकनीकों का उपयोग किया। एक कदम दर कदम पशु और साधन तैयारी प्रोटोकॉल बेहोश करने की क्रिया सहित यहाँ प्रस्तुत किया है, श्वासनली ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को गुआंग्डोंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी कार्यक्रम (2008A08003, 2016A020216019, 2019A030317014), गुआंगज़ौ विज्ञान और प्रौद्योगिकी कार्यक्रम (201804010206), चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (31672376, 81941002), और प्रयोगशाला जानवरों की गुआंग्डोंग प्रांतीय कुंजी प्रयोगशाला (2017B030314171) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Absorbable surgical suture | Putong Jinhua Medical Co. Ltd, China | 4-0 | |
| Aesthesia ventilator station | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd, China | WATO EX-35vet | |
| Aspirator | Shanghai Baojia Medical Apparatus Co., Ltd, China | YX930D | |
| Benzylpenicillin | Sichuan Pharmaceutical. INC, China | H5021738 | |
| Disposal endotracheal tube with cuff | Shenzhen Verybio Co., Ltd, China | 20 cm, ID 0.9 | |
| Disposal transducer | Guangdong Baihe Medical Technology Co., Ltd, China | ||
| Dissection blade | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd, China | ||
| Electrocautery | Shanghai Hutong Medical Instruments (Group) Co., Ltd, China | GD350-B | |
| Enzyme-linked immunosorbent assay ELISA kit | Cusabio Biotech Co., Ltd, China | CSB-E08594r | |
| Eosin | Sigma-Aldrich Corp. | E4009 | |
| Flunixin meglumine | Shanghai Tongren Pharmaceutical Co., Ltd., China | Shouyaozi(2012)-090242103 | |
| Forceps | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich Corp. | H3136 | |
| Isoflurane | RWD Life Science Co., Ltd, China | Veteasy for animals | |
| Laryngoscope | Taixing Simeite Medical Apparatus and Instruments Limited Co., Ltd, China | For adults | |
| LED surgical lights | Mingtai Medical Group, China | ZF700 | |
| Microplate reader | Thermo Fisher Scientific, USA | Multiskan FC | |
| Microscope | Leica, Germany | DM2500 | |
| Mobile restraint unit | Customized | N/A | A mobile restraint unit, made by metal frame and wheels, with a canvas cover |
| Oxygen | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich Corp. | V900894 | |
| Patient monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, China | Beneview T5 | |
| Peripheral Intravenous (IV) Catheter | Shenzhen Yima Pet Industry Development Co., Ltd., China | 26G X 16 mm | |
| Propofol | Guangdong Jiabo Phamaceutical Co., Ltd. | H20051842 | |
| Rib retractor | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
| Ruler | Deli Manufacturing Company, China | ||
| Scalpel handles | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
| Scissors (g) | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
| Suture | Medtronic-Coviden Corp. | 3-0, 4-0 | |
| Ultrasonic gel | Tianjin Xiyuansi Production Institute, China | TM-100 | |
| Veterinary monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, China | ePM12M Vet | |
| Veterinary ultrasound system | Esatoe, Italy | MyLab30 | Equiped with phased array transducer (3-8 Hz) |
| Xylazine hydrochloride injection | Shenda Animal Phamarceutical Co., Ltd., China | Shouyaozi(2016)-07003 | |
| Zoletil injection | Virbac, France | Zoletil 50 | Tiletamine and zolazepam for injection |
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