Un modèle de Cardiac Remodeling Grâce à constriction de l'aorte abdominale chez les rats
Summary
A rat model of abdominal aortic constriction that induces cardiac hypertrophy and remodeling is described. An efficient, highly-reproducible, and minimally-invasive method is used to provide a simple yet useful platform for research in myocardial hypertrophy and dysfunction.
Abstract
Heart failure is one of the leading causes of death worldwide. It is a complex clinical syndromethat includes fatigue, dyspnea, exercise intolerance, and fluid retention. Changes in myocardial structure, electrical conduction, and energy metabolism develop with heart failure, leading to contractile dysfunction, increased risk of arrhythmias, and sudden death. Hypertensive heart disease is one of the key contributing factors of cardiac remodeling associated with heart failure. The most commonly-used animal model mimicking hypertensive heart disease is created via surgical interventions, such as by narrowing the aorta. Abdominal aortic constriction is a useful experimental technique to induce a pressure overload, which leads to heart failure. The surgery can be easily performed, without the need for chest opening or mechanical ventilation. Abdominal aortic constriction-induced cardiac pathology progresses gradually, making this model relevant to clinical hypertensive heart failure. Cardiac injury and remodeling can be observed 10 weeks after the surgery. The method described here provides a simple and effective approach to produce a hypertensive heart disease animal model that is suitable for studying disease mechanisms and for testing novel therapeutics.
Introduction
L'insuffisance cardiaque est un syndrome clinique complexe, dont les symptômes incluent la fatigue, dyspnée, intolérance à l'exercice, et la rétention d'eau dans les tissus périphériques. Elle est la principale cause de décès dans les pays développés 1. En dehors de la cardiomyopathie héréditaire causée par des mutations dans les protéines de sarcomère ou des canaux ioniques 2, la dysfonction myocardique peut être due à une variété de maladies, y compris l' hypertension, les maladies cardiaques valvulaires, l' obésité et le diabète 3. Les changements dans la structure du myocarde, la conduction électrique, et le métabolisme énergétique conduisent à une capacité de pompage cardiaque insuffisant pour répondre aux exigences de la circulation, ce qui se traduit en fin de compte dans l' insuffisance cardiaque 3,4. L'étude des mécanismes sous-jacents d'insuffisance cardiaque, par conséquent, il est essentiel dans le domaine de la recherche cardiovasculaire. Identifier les mécanismes moléculaires conduisant à la progression de l'insuffisance cardiaque peut éventuellement aider à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques ou des biomarqueurs utiles <sup> 1. Il est donc important de développer des modèles d' insuffisance cardiaque des animaux qui partagent des caractéristiques cliniques clés avec l' insuffisance cardiaque chez les humains 5.
L'hypertrophie cardiaque et le remodelage joue un rôle essentiel dans le développement de l'insuffisance cardiaque. Maladie cardiaque hypertensive est le facteur contributif clé de l' hypertrophie cardiaque et le remodelage mésadapté observé chez les patients humains 1. Pour imiter ces conditions humaines, les modèles animaux sont souvent établis par des procédures chirurgicales. En particulier, l'aorte abdominale ou transversale peut être rétrécie pour accroître la résistance contre le ventricule gauche, ce qui conduit finalement à une surcharge de pression dans le coeur. Ce phénomène se traduit généralement par une hypertrophie cardiaque, une compensation physiologique des cardiomyocytes pour répondre à la demande de fonctionnement du système cardio-vasculaire. Cependant, la demande fonctionnelle remplace les mécanismes compensatoires physiologiques normaux, conduisant à la fibrose cardiaque et contracaltération de la tuile. Transverse constriction aortique (TAC) chirurgie implique souvent des procédures complexes, y compris thoracotomie, ventilation mécanique, et la séparation du thymus et des tissus adipeux de la crosse aortique. En revanche, la constriction de l' aorte abdominale nécessite des techniques expérimentales simples 6-8. L'aorte abdominale, entre les artères rénales droite et gauche, est resserrée au cours de l'intervention chirurgicale. L' hypertrophie cardiaque et le remodelage peut être observé à plusieurs semaines après l'opération de rétrécissement de l' aorte abdominale 6-8; ils produisent une maladie hypertensive robuste cardiaque similaire à celui généré par la chirurgie de la constriction aortique transverse 9,10. Ici, nous décrivons un protocole pour effectuer la constriction de l'aorte abdominale chez les rats en utilisant une méthode efficace, hautement reproductible et peu invasive. L'aorte abdominale à proximité des artères rénales est resserrée par une boucle à 0,72 mm formé par un fil de soie 4-0. Dix semaines après la chirurgie, l'hypertrophie cardiaque et remodeling peut être observée. Le modèle de rat de l'hypertrophie de l'aorte abdominale induite par une constriction cardiaque fournit une plate-forme pour l'étude des mécanismes de la maladie et la physiopathologie, ainsi que le développement de thérapies potentielles.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hypertensive heart disease, a major health problem that contributes greatly to morbidity and mortality, can lead to cardiac hypertrophy and heart failure5. The pathogenesis and progression of hypertensive heart disease in humans is complex, so an appropriate animal model is critical to investigate the underlying mechanisms and to test novel therapeutics that aim to improve cardiac structure and function5. The abdominal aortic constriction model, which simulates chronic heart disease, is an effective…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors’ work was supported by a grant from Ministry of Science and Technology (MOST 103-2320-B-002-068-MY2), the National Health Research Institute (NHRI-EX104-10418SC), and National Taiwan University (NTU 104R4000).
Materials
| 22-Gauge syringe needle | BD Biosciences | 309572 | |
| EDTA Blood Collection Tubes | BD Biosciences | REF365974 | |
| 4-0 silk suture | Sharpoint™ Products | DC-2515N | |
| 6-0 silk suture | Sharpoint™ Products | DC-2150N | |
| Pentobarbital | Sigma Aldrich | 1507002 | |
| Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | 441244 | |
| Acetaminophen | Sigma Aldrich | A7085 | |
| Picrosirius red solution | Abcam | ab150681 | |
| Cardiac troponin kit | Abcam | ab200016 | |
| Imagequant | Molecular Dynamics | ||
| Langendorff | ADInstruments | ML870B2 |
Riferimenti
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