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.
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.
Hjertesvikt er en kompleks klinisk syndrom, symptomer som inkluderer tretthet, dyspné, mosjon intoleranse, og væskeansamling i perifere vev. Det er den ledende dødsårsaken i utviklede land 1. Bortsett fra arvet kardiomyopati forårsaket av mutasjoner i sarcomere proteiner eller ionekanaler 2, kan myokardial dysfunksjon være forårsaket av en rekke medisinske tilstander, inkludert hypertensjon, valvulære hjertesykdommer, fedme og diabetes 3. Endringer i hjerteinfarkt struktur, elektro ledning, og energiomsetningen fører til utilstrekkelig hjertepumpekapasitet til å møte sirkulasjons krav, som til slutt resulterer i hjertesvikt 3,4. Å undersøke mekanismene bak hjertesvikt, derfor, er kritisk innen hjerte-forskning. Identifisere molekylære mekanismer som fører til hjertesvikt progresjon kan eventuelt hjelpe til med oppdagelsen av nye terapeutiske mål eller nyttige biomarkører <sopp> 1. Det er derfor viktig å utvikle hjertesvikt dyremodeller som deler viktige kliniske funksjoner med hjertesvikt hos mennesker 5.
Cardiac hypertrofi og ombygging spiller en avgjørende rolle i utviklingen av hjertesvikt. Hypertensiv hjertesykdom er nøkkelen medvirkende faktor for hjerte-hypertrofi og mistilpasset ombygging sett hos mennesker 1. For å etterligne disse menneskelige forhold, er dyremodeller ofte etablert gjennom kirurgiske prosedyrer. Spesielt kan den tverrgående eller abdominale aorta være innsnevret for å øke motstanden mot venstre ventrikkel, som til slutt fører til et trykk overbelastning på hjertet. Dette fenomenet resulterer vanligvis i hjertehypertrofi, til en fysiologisk erstatning av kardiomyocytter møte etterspørselen funksjonelle av det kardiovaskulære systemet. Men overstyrer den funksjonelle krav normale fysiologiske kompenserende mekanismer, som fører til hjerte fibrose og contracfliser nyrefunksjon. Tversgående aorta innsnevring (TAC) kirurgi omfatter ofte kompliserte prosedyrer, deriblant torakotomi, mekanisk ventilasjon, og separering av thymus og fettvev fra aortabuen. I motsetning til dette, krever abdominal aorta innsnevring enklere eksperimentelle teknikker 6-8. Den abdominale aorta, mellom de venstre og høyre nyrearteriene, er innsnevret under operasjonen. Kardial hypertrofi og remodellering kan observeres i flere uker etter den abdominale aorta innsnevringen kirurgi 6-8; de frembringer robuste hypertensiv hjertesykdom lik den som genereres av den tverrgående aorta innsnevring kirurgi 9,10. Her beskriver vi en protokoll for å utføre abdominal aorta innsnevring i rotter ved hjelp av en effektiv og svært reproduserbar, og minimalt-invasiv metode. Abdominal aorta ved siden av nyrearteriene blir innsnevret av en 0,72 mm sløyfe dannet av en 4-0 silketråd. Ti uker etter operasjonen, hjertehypertrofi og remodeling kan observeres. Rottemodellen av abdominal aorta snøring-indusert hjertehypertrofi tilveiebringer en plattform for å studere sykdomsmekanismer og patofysiologi, så vel som utvikling av potensielle terapeutiske midler.
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…
The authors have nothing to disclose.
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).
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 |