Yenidoğan Farelerde Miyokard Enfarktüsü, Kalp Rejenerasyon Bir Model
Summary
This protocol describes a highly reproducible model of cardiac regeneration by surgical induction of myocardial infarction in the left ventricle of postnatal day 1 mice. The method involves induction of hypothermic anesthesia and ligation of the left anterior descending coronary artery.
Abstract
koroner arter ligasyonu ile uyarılmış miyokard enfarktüsü, kalp tamir ve yenilenme mekanizmaları incelemek için, ve tedavisi için yeni hedeflerin belirlenmesine için bir araç olarak bir çok hayvan modellerinde kullanılmıştır. Onlarca yıldır, tam kalp rejenerasyon modelleri Kurbağa ve balık var, ama bir memeli meslektaşı mevcut değildi. fareler rejeneratif yeteneklere sahip sırasında bir doğum sonrası pencerenin son keşif kardiyak rejenerasyon bir memeli modeli kurulmasına yol açmıştır. Yenidoğan fare memeli kalp yenilenme cerrahi modelinde, burada sunulmuştur. Kısaca, doğum sonrası gün 1 (P1) fareler izofluran ile anestetize edilmiş ve hipotermi uyarılması için bir buz pedi üzerine yerleştirilir. Göğüs açılır ve koroner arter (LAD) sol ön görüntülenmiştir sonra, bir dikiş sol ventrikül miyokard iskemi indirebilmek için LAD etrafına yerleştirilir. cerrahi işlem 10-15 dakika sürer. Koroner arter olduğunu görselleştirmeDoğru sütür yerleştirme ve tekrarlanabilirlik için çok önemlidir. Miyokard enfarktüsü ve kardiyak disfonksiyon sırasıyla trifenil-tetrazolyum klorür (TTC) boyama ve ekokardiyografi ile teyit edilir. Komple rejenerasyon 21 gün miyokard infarktüsü sonrası histoloji ile doğrulandı. Bu protokol, miyokard enfarktüsünden sonra kalp, memeli rejenerasyon mekanizmaları aydınlatmak için bir araç olarak kullanılabilir.
Introduction
Miyokard infarktüsü (Mİ) tüm dünyada ölüm önde gelen nedenidir ve kalp yetmezliği vakaların 1 yaklaşık üçte sorumludur kalır. perkütan girişim ve trombolitik kullanımı sürekli optimizasyon gelişi MI, kardiyomiyosit ölümü ve kasılma miyokardın kaybı aşağıdaki reperfüzyon artarken yine ortaya çıkar. Ayrıca aday olmayan ya da bu müdahalelerin fayda görmüyorum "no-seçeneği" hastaların çok sayıda var olmaya devam etmektedir. Bu hastalar enfarktüs şifa bir mekanizma olarak oluşumunu ve zararlı ventriküler yeniden biçimlenme yara giden devre dışı iskemi yaşamaya devam ediyor. Bu süreç sonunda prognoz anjiotensin dönüştürücü enzim (ACE) inhibitörleri ve beta bloker optimal farmakolojik tedaviye rağmen zayıf kaldığı için kalp yetmezliği ile sonuçlanır. Ne yazık ki, ciddi sol ventrikül disfonksiyonu olan hastalarda bir yıllık ölüm oranı hala kalır% 26 2 gibi yüksek. Kalp nakli kalp yetmezliği olan hastalar için nihai bir tedavi seçeneğidir. Ancak, kalp nakli için sınırlı bir donör havuzu bu çoğu hasta için uygun bir seçenek yapmaz. Böylece, hasarlı miyokard geri yeni terapötik ajanların keşfi kalp hastalığı sorunu çözmek için her şeyden kalır. kardiyak hasar güvenilir hayvan modelleri, bu nedenle bu sürecin önemli bir bileşeni olarak gereklidir.
Geleneksel dogma yetişkin kardiyomiyositlerde bölünmesi ya da hasarlı miyokard 3 yerine de-ayırt aciz post-mitotik, terminal farklılaşmış hücreler, olduğu dikte etmiştir. Bu nedenle, bir yetişkin memeli kalp tamamen yaralanma kurtarmak asla ve kayıp kardiyomyositler fibröz doku ile değiştirilmesi gerekmektedir. Böylece, araştırma infarkt genişleme en aza indirmek ve skar oluşumunu azaltmak için öncelikle terapötik ajanlar üzerine odaklanmıştır. Daha yakın zamanlarda, ancak bir paradigma kayması oluştuKalp şifa ve birçok araştırma çabaları çevreleyen düşünme kardiyak rejenerasyon 4 potansiyeli odaklanmak yönlendirildi edilmiştir.
Yakın zamana kadar, kalp rejenerasyon in vivo çalışma gibi urodele amfibiler ve teleost balık 5-7 gibi olmayan omurgalı modeller ile sınırlandırılmıştır. Ancak, yenidoğan fare kalp rejenerasyon kapasitesinin keşif memeli kardiyak rejenerasyon iki cerrahi modellerinin geliştirilmesine yol açmıştır: Kalp tepe ve koroner arter oklüzyonu rezeksiyonu miyokard infarktüsü 8,9 ikna etmek. 2011 yılında, bir fare apeks rezeksiyon model, tam bir kardiyak rejenerasyon doğum sonrası 1. gün (P1) mümkündür göstermek için kullanılmıştır. Ancak, bu kapasite hızla ilk yenidoğan döneminden sonra azalır. Memeli kalp kısaca progenitör hücre sayıları düşüş olarak P7 doğumdan sonra rejeneratif potansiyelini kaybeder ve iki nükleuslu hale kardiyomiyositlere, kaybetmekonların çoğalma yetkinlik ve kalıcı hücre döngüsü 10,11 çıkın. neonatal ve yetişkin memeli kalbi arasındaki temel farkları anlamak kardiyak rejenerasyon içine yeni anlayışlar yol açabilir.
apeks rezeksiyonu gerçekten kasılma dokusunun yeniden büyümesine fikir veriyor olsa da, model, tedavilerin geliştirilmesine de kendini ödünç vermez, böylece tipik insan kalp yaralanması simüle ve vermez. Koroner arter tıkanıklığı modeli, ancak, daha doğrudan insan kullanımı için tedavi edici ilerleme için geçerli olabilecek mekanizmalar içine daha yararlı açılımlar sağlayabilir böylece MI patoloji patofizyolojik yönlerini taklit ve.
Cerrahi koroner ligasyon birçok hayvan modellerinde 12-14 faydalı bir deney tekniği olarak kullanılmıştır. Yetişkin koroner arter ligasyonu modelinde hayvanlar anestetize edilmiş ve respirati korurken göğüs boşluğunun açılmasına izin vermek için nefes borusuna boru sokulmuşturüzerinde. Kalp koroner damarların görselleştirme izin ve doğru sütür yerleştirme için izin düzenli olarak yenmek için devam ediyor. Ayrıca perfüzyon devam ettikçe, kalp pembe kalır ve bağlanmasından sonra iskemik miyokard başarılı koroner arter ligasyonu gösteren soluk görünür. Koroner arter görüntülenmiştir değildir ve cerrah dikiş 15 nereye yerleştirileceğini tahmin gerektiği gibi yenidoğan fareler için açıklanan protokol, ancak, daha az güvenilirdir. Koroner damarların genel anatomi yönünde aynı, bireysel hayvan değişkenliği ve LAD dallanma 16 mevcut olmasına rağmen. "Kör gidiyor," Böylece, arter kolayca cevapsız olabilir. Ekokardiyografi gibi diğer teknikler daha sonra MI başarılı indüksiyon onaylamak için, ve tüm ameliyatlar benzer bir infarkt sonucu sağlamak için gereklidir. Bir gelişme LAD pozisyonu kurulacaktır bir süre önce yayınlanan yönteme 15, burada olduğu açıklananyayınlanmamış ve böylece LAD tekrar üretilebilir MI uyarılması için bağlanabilir.
Bu teknik, akciğer çöküşü yol açmaz yenidoğan fare bir hipotermik durumda torakotomi olarak endotrakeal entübasyon veya mekanik ventilasyon, gerektirmez. Bununla birlikte, daha önce tarif edilen bir yöntemde, ciddi hipotermi tam apnesi ve kalp ritmi 15 kesilmesinden iki noktasına bağlı olması gerekir. Bu yaklaşımın en önemli kısıtlılığı, koroner arter artık perfüze olmasıdır ve kalp bile LAD ligasyonu önce soluk görünür. Burada tarif edilen yaklaşımda, koroner arter görselleştirme cerrahisi sonrası yenidoğan fare tam iyileşme ile derin hipotermi ve kalp ritim kesilmesinden önce uyuşukluk bir noktada mümkündür. Bu yöntem% 100 tekrarlanabilirliği önemli bir avantaj sunmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada gösterilen cerrahi LAD ligasyonu yenidoğan farelerde MI üretmek için güvenilir bir yöntemdir. Bu model memeli kalp rejenerasyon çalışması için hangi ile bir tekrarlanabilir model ile araştırmacılar sağlar. Koroner damarların görselleştirme doğru sütür yerleştirme sağlanması ve böylece tekrarlanabilirlik garanti Bu yöntemin önemli bir bileşenidir. Yetişkin farelerde poikilothermic yeteneklere sahip değilse de, vücut ısısı ve neonatal farelerde metabolizma hızı yakın ortam sıca…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by an operating grant from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) to Q.F. (grant #MOP-119600).
Materials
| 8-0 Nylon Suture | Microsurgery Instruments | 8-0 Nylon | |
| 11-0 Nylon Suture | Shanghai Pudong Medical Products Co Ltd | H1101 | |
| Fine Scissors | Fine Science Tools | 14058-09 | |
| Small forceps | Fine Science Tools | 11063-07 | |
| Micro Needle Holder | Fine Science Tools | 12060-02 | |
| Zeiss Opmi 6s/S3 Microscope | Zeiss | 300002 | |
| Isoflurane | Baxter | CA2L9100 | |
| Isoflurane Chamber | Made in Feng laboratory | ||
| Bead Sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
| 2,3,5-Triphenyltetraolium chloride (TTC) | Sigma | T8877 | |
| Stereomicroscope SteREO Discovery. V8 | Zeiss | 435400 | |
| AxioVision 8.0 | Zeiss | ||
| Axiocam Icc5 | Zeiss | 426554 | |
| Heat pad | Sunbeam | 731A0-CN | |
| Sterile Gloves | VWR | 414004-430 | |
| Gauze Sponges | Ducare | 90212 | |
| Ice |
Riferimenti
- Rosamond, W., et al. Heart disease and stroke statistics–2008 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Circulation. 117 (4), 25-146 (2008).
- . Meta-analysis Global Group in Chronic Heart Failure. The survival of patients with heart failure with preserved or reduced left ventricular ejection fraction: an individual patient data meta-analysis. Eur Heart J. 33 (14), 1750-1757 (2012).
- Soonpaa, M. H., Field, L. J. Assessment of cardiomyocyte DNA synthesis in normal and injured adult mouse hearts. Am J Physiol. 272, 220-226 (1997).
- D’Uva, G., et al. ERBB2 triggers mammalian heart regeneration by promoting cardiomyocyte dedifferentiation and proliferation. Nat Cell Biol. 17 (5), 627-638 (2015).
- Oberpriller, J. O., Oberpriller, J. C. Response of the adult newt ventricle to injury. J Exp Zool. 187 (2), 249-253 (1974).
- Poss, K. D., Wilson, L. G., Keating, M. T. Heart regeneration in zebrafish. Science. 298 (5601), 2188-2190 (2002).
- Jopling, C., et al. Zebrafish heart regeneration occurs by cardiomyocyte dedifferentiation and proliferation. Nature. 464 (7288), 606-609 (2010).
- Porrello, E. R., et al. Transient regenerative potential of the neonatal mouse heart. Science. 331 (6020), 1078-1080 (2011).
- Haubner, B. J., et al. Complete cardiac regeneration in a mouse model of myocardial infarction. Aging. 4 (12), 966-977 (2012).
- Soonpaa, M. H., Kim, K. K., Pajak, L., Franklin, M., Field, L. J. Cardiomyocyte DNA synthesis and binucleation during murine development. Am J Physiol. 271, 2183-2189 (1996).
- Li, F., Wang, X., Capasso, J. M., Gerdes, A. M. Rapid transition of cardiac myocytes from hyperplasia to hypertrophy during postnatal development. J Mol Cell Cardiol. 28 (8), 1737-1746 (1996).
- Feng, Q., et al. Elevation of an endogenous inhibitor of nitric oxide synthesis in experimental congestive heart failure. Cardiovasc Res. 37 (3), 667-675 (1998).
- Xiang, F. L., et al. Cardiomyocyte-specific overexpression of human stem cell factor improves cardiac function and survival after myocardial infarction in mice. Circulation. 120 (12), 1065-1074 (2009).
- van Kats, J. P., et al. Angiotensin-converting enzyme inhibition and angiotensin II type 1 receptor blockade prevent cardiac remodeling in pigs after myocardial infarction: role of tissue angiotensin II. Circulation. 102 (13), 1556-1563 (2000).
- Mahmoud, A. I., Porrello, E. R., Kimura, W., Olson, E. N., Sadek, H. A. Surgical models for cardiac regeneration in neonatal mice. Nat Protoc. 9 (2), 305-311 (2014).
- Ahn, D., et al. Induction of myocardial infarcts of a predictable size and location by branch pattern probability-assisted coronary ligation in C57BL/6 mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 286 (3), 1201-1207 (2004).
- Kao, W. W., Xia, Y., Liu, C. Y., Saika, S. Signaling pathways in morphogenesis of cornea and eyelid. Ocul Surf. 6 (1), 9-23 (2008).
- Redfors, B., Shao, Y. Z., Omerovic, E. Myocardial infarct size and area at risk assessment in mice. Experimental & Clinical Cardiology. 17 (4), 268-272 (2012).
- Phifer, C. B., Terry, L. M. Use of hypothermia for general anesthesia in preweanling rodents. Physiol Behav. 38 (6), 887-890 (1986).
- Jesty, S. A., et al. c-kit+ precursors support postinfarction myogenesis in the neonatal, but not adult, heart. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (33), 13380-13385 (2012).
- Mahmoud, A. I., et al. Meis1 regulates postnatal cardiomyocyte cell cycle arrest. Nature. 497 (7448), 249-253 (2013).
