جراحة التحويلة، الحق القلب قسطرة، والأوعية الدموية القياس الشكلي في الفأر نموذج لالناجم عن تدفق-الرئوي الشرياني ارتفاع ضغط الدم
Summary
This protocol describes a surgical procedure to create a model for flow-induced pulmonary arterial hypertension (PAH) in rats and the procedures to analyze the principle hemodynamic and histological end-points in this model.
Abstract
In this protocol, PAH is induced by combining a 60 mg/kg monocrotalin (MCT) injection with increased pulmonary blood flow through an aorto-caval shunt (MCT+Flow). The shunt is created by inserting an 18-G needle from the abdominal aorta into the adjacent caval vein. Increased pulmonary flow has been demonstrated as an essential trigger for a severe form of PAH with distinct phases of disease progression, characterized by early medial hypertrophy followed by neointimal lesions and the progressive occlusion of the small pulmonary vessels. To measure the right heart and pulmonary hemodynamics in this model, right heart catheterization is performed by inserting a rigid cannula containing a flexible ball-tip catheter via the right jugular vein into the right ventricle. The catheter is then advanced into the main and the more distal pulmonary arteries. The histopathology of the pulmonary vasculature is assessed qualitatively, by scoring the pre- and intra-acinar vessels on the degree of muscularization and the presence of a neointima, and quantitatively, by measuring the wall thickness, the wall-lumen ratios, and the occlusion score.
Introduction
والهدف من هذه الطريقة هو خلق نموذج يمكن استنساخه لالشديد، الناجم عن التدفق الشرياني الرئوي وارتفاع ضغط الدم في الفئران وقياس في الدورة الدموية حيث المبدأ ونقطة نهاية النسيجية المرضية.
الرئوي ارتفاع ضغط الدم الشرياني (الهيئة العامة للإسكان) هو متلازمة سريرية أن تشمل الزيادة التدريجية في المقاومة الوعائية الرئوية مما يؤدي إلى فشل البطين الأيمن والموت. ضمن الطيف مرض superordinate من أمراض ارتفاع ضغط الدم الرئوي (PH)، الهيئة العامة للإسكان هو الشكل الأكثر حدة واحدة أن يبقى دون علاج 1. يتميز اعتلال الشرايين الأساسية في الهيئة العامة للإسكان من الشكل التقليدي لإعادة الأوعية الدموية التي تسبب انسداد لمعة السفينة. وتعتبر Muscularization من السفن غير muscularized العادية وتضخم طبقة سفينة سطي كظواهر المرض في وقت مبكر من الهيئة العامة للإسكان، وينظر أيضا في أشكال أخرى من PH 2، ويعتقد أن يكون عكسها 3. كما الهيئة العامة للإسكان لdvances، وتبدأ طبقة باطنة لإعادة، تشكل في نهاية المطاف الآفات neointimal مميزة 2. Neointimal من نوع الأوعية الدموية الرئوية إعادة عرض حصري لالهيئة العامة للإسكان ويعتبر حاليا أن يكون لا رجعة فيه (4).
كما الهيئة العامة للإسكان هو مرض نادر، والتقدم في الفهم لها pathobiological وتطوير علاجات جديدة اعتمدت بشكل كبير على نماذج حيوانية. و(MCT) نموذج monocrotalin في الفئران هو نموذج ضربة واحدة بسيطة التي كانت، ولا تزال، وتستخدم في كثير من الأحيان. MCT هو السم الذي يسبب إصابة الشرايين الرئوية والتهاب الإقليمي 5. 60 ملغ / كغ MCT يؤدي إلى زيادة في ضغط متوسط الشريان الرئوي (mPAP)، الرئوي المقاومة الوعائية (PVR)، وتضخم البطين الأيمن (RVH) بعد 3-4 أسابيع 6. يتميز histomorphology من تضخم وسطي معزولة بدون آفات neointimal 5. وMCTوبالتالي يمثل نموذج الفئران شكل معتدل من PH، وليس الهيئة العامة للإسكان، على الرغم من أنه يرد عادة باسم هذا الأخير.
في الأطفال الذين يعانون من الهيئة العامة للإسكان المرتبطة تحويلة الخلقية اليسار إلى اليمين (الهيئة العامة للإسكان-CHD)، وزيادة يعتبر تدفق الدم الرئوي كما الزناد أساسي لتطوير الآفات neointimal 7، 8، 9. في الفئران، وزيادة تدفق الدم الرئوي يمكن أن يتسبب من خلال إنشاء تحويلة بين الشريان الأورطي البطني والوريد الأجوف، وهي تقنية صفت لأول مرة في عام 1990 10. بدائل لخلق زيادة تدفق الرئوي هي من الرئة من جانب واحد أو تحت الترقوة إلى مفاغرة الشريان الرئوي 11. تتكون عيوب المفاهيمية من هذه النماذج من النمو التعويضي المحتملين من الرئة المتبقية وتفعيل مسار التكيف الناجمة عن استئصال الرئة، أو الإصابة علاجي المنشأ من الأوعية الدموية الرئوية المقررلمفاغرة الشريان الرئوي، سواء يفند تأثيرات زيادة تدفق الدم الرئوي.
عندما يتم إنشاء تحويلة الأورطيه- الأجوف وزيادة تدفق الدم الرئوي هو فعل بمثابة الضربة الثانية في الفئران المعالجة MCT، تحدث الآفات neointimal مميزة، وشكل حاد من الهيئة العامة للإسكان وما يرتبط بها من فشل البطين الأيمن (حمى الوادي المتصدع) تطوير 3 أسابيع بعد زيادة تدفق 12. وتقدم الدورة الدموية من الهيئة العامة للإسكان في هذا النموذج يمكن تقييم في الحي بواسطة تخطيط صدى القلب وقسطرة القلب الأيمن. وhistomorphology الأوعية الدموية، وسمك جدار الوعاء الدموي، ودرجة الانسداد الشرياني، والمعلمات للفشل البطين الأيمن تشكل الدعائم التي تقوم عليها توصيف المجراة سابقا من الهيئة العامة للإسكان.
يصف هذا الأسلوب بروتوكولات وإجراءات تفصيلية لعملية جراحية الأورطيه- الأجوف تحويلة (AC-تحويلة)، والحق قسطرة القلب، وتقييم النوعي والكمي للhistomorphology الأوعية الدموية.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويصف هذه الطريقة العملية الجراحية لتحويلة الأورطيه- الأجوف في الفئران قبل المعاملة مع MCT إلى إنشاء الهيئة العامة للإسكان التي يسببها تدفق والتقنيات لتقييم الدورة الدموية مبدأ ونقطة نهاية النسيجية المرضية التي تميز الهيئة العامة للإسكان وهذا النموذج.
<p class="jove_step" s…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by the Netherlands Cardiovascular Research Initiative, the Dutch Heart Foundation, the Dutch Federation of University Medical Centers, the Netherlands Organization for Health Research and Development, and the Royal Netherlands Academy of Sciences (CVON nr. 2012-08, PHAEDRA, The Sebald fund, Stichting Hartekind).
Materials
|
Shunt Surgery |
|||
| Sterile surgical gloves | |||
| Duratears Eye ointment | Alcon | 10380 | |
| Chloride-Hexidine | |||
| Cotton swabs | |||
| Histoacryllic tissue glue | B. Braun Medical | 1050052 | |
| Silkam 5-0 sutures black non-resorbable | B. Braun Medical | F1134027 | |
| Safil 4-0 sutures violet resorbable | B. Braun Medical | ||
| 18 G needle | Luer | NN1838R BD | tip bent in 45 degrees orifice to the outside |
| Gauzes 10×10 cm | Paul Hartmann | 407825 | |
| Temgesic Buprenorphine | RB Pharmaceuticals | 5429 | subcutaneous injection |
| Sodium Chloride 0.9 % | |||
| Ventilation mask Rat | |||
| Scalple blade | |||
| Biemer clamp 18 mm, 5 mm opening | AgnTho | 64-562 | |
| Heat mat | |||
| Kocher Clamp | |||
| Shaving machine | |||
| Microscope | Leica | ||
|
Right Heart Catheterization |
|||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sterile surgical gloves | |||
| Eye ointment | Duratears | ||
| Chloride-Hexidine | |||
| Cotton swabs | |||
| Gauzes 10×10 cm | Paul Hartmann | 407825 | |
| Silkam 5-0 sutures black non-resorbable | B. Braun Medical | F1134027 | |
| Needle 20 G | Luer | Tip slightly bent to the inside | |
| Cannula 20 G | Luer | to introduce catheter, tip pre-formed in 20 degrees | |
| Silastic Catheter 15 cm long | 0.5 mm ball 2 mm from tip | ||
| Pressure transducer | Ailtech | ||
| Bedside monitor Cardiocap/5 | Datex-Ohmeda | ||
| Shaving machine | |||
| 10mL Syringe | |||
| Sodium Chloride 0.9 % | for flushing | ||
|
Vascular Morphology |
|||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 50ml Syringe | |||
| 4 % Formaldehyde | |||
| 18 G cannula with tube | |||
| Verhoef staining kit | Sigma-Aldrich | HT254 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/ht254?lang=en®ion=US |
| Digital slide scanner | Hamamatsu | C9600 | |
| Image-J | |||
| Elastic (Connective Tissue Stain) | Abcam | ab150667 | http://www.abcam.com/elastic-connective-tissue-stain-ab150667.html |
| http://www.abcam.com/ps/products/150/ab150667/documents/ab150667-Elastic%20Stain%20Kit%20(website).pdf |
Riferimenti
- Hoeper, M. M., Bogaard, H. J., Condliffe, R., et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol. 62, D42-D50 (2013).
- Stacher, E., Graham, B. B., Hunt, J. M., et al. Modern age pathology of pulmonary arterial hypertension. Am J Respir Crit Care Med. 186 (3), 261-272 (2012).
- Levy, M., Maurey, C., Celermajer, D. S., et al. Impaired apoptosis of pulmonary endothelial cells is associated with intimal proliferation and irreversibility of pulmonary hypertension in congenital heart disease. J Am Coll Cardiol. 49 (7), 803-810 (2007).
- Sakao, S., Tatsumi, K., Voelkel, N. F. Reversible or irreversible remodeling in pulmonary arterial hypertension. Am J Respir Cell Mol Biol. 43 (6), 629-634 (2010).
- Gomez-Arroyo, J. G., Farkas, L., Alhussaini, A. A., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 302 (4), L363-L369 (2012).
- Jones, J. E. Serial noninvasive assessment of progressive pulmonary hypertension in a rat model. Am J Physiol – Heart Circ Physiol. 283 (1), 364-371 (2002).
- Hoffman, J. I., Rudolph, A. M., Heymann, M. A. Pulmonary vascular disease with congenital heart lesions: Pathologic features and causes. Circulation. 64 (5), 873-877 (1981).
- van Albada, M. E., Berger, R. M. Pulmonary arterial hypertension in congenital cardiac disease–the need for refinement of the evian-venice classification. Cardiol Young. 18 (1), 10-17 (2008).
- Dickinson, M. G., Bartelds, B., Borgdorff, M. A., Berger, R. M. The role of disturbed blood flow in the development of pulmonary arterial hypertension: Lessons from preclinical animal models. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305 (1), L1-L14 (2013).
- Garcia, R., Diebold, S. Simple, rapid, and effective method of producing aortocaval shunts in the rat. Cardiovasc Res. 24 (5), 430-432 (1990).
- Okada, K., Tanaka, Y., Bernstein, M., Zhang, W., Patterson, G. A., Botney, M. D. Pulmonary hemodynamics modify the rat pulmonary artery response to injury. A neointimal model of pulmonary hypertension. Am J Pathol. 151 (4), 1019-1025 (1997).
- van Albada, M. E., Schoemaker, R. G., Kemna, M. S., Cromme-Dijkhuis, A. H., van Veghel, R., Berger, R. M. The role of increased pulmonary blood flow in pulmonary arterial hypertension. Eur Respir J. 26 (3), 487-493 (2005).
- Brittain, E. Echocardiographic assessment of the right heart in mice. JVis Exp. (e81), (2013).
- Dickinson, M. G., Bartelds, B., Molema, G., et al. Egr-1 expression during neointimal development in flow-associated pulmonary hypertension. Am J Pathol. 179 (5), 2199-2209 (2011).
- Borgdorff, M. A., Bartelds, B., Dickinson, M. G., Steendijk, P., de Vroomen, M., Berger, R. M. Distinct loading conditions reveal various patterns of right ventricular adaptation. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 305 (3), H354-H364 (2013).
- Ruiter, G., de Man, F. S., Schalij, I., et al. Reversibility of the monocrotaline pulmonary hypertension rat model. Eur Respir J. 42 (2), 553-556 (2013).
- van Albada, M. E., Bartelds, B., Wijnberg, H., et al. Gene expression profile in flow-associated pulmonary arterial hypertension with neointimal lesions. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 298 (4), L483-L491 (2010).
- Dickinson, M. G., Kowalski, P. S., Bartelds, B., et al. A critical role for egr-1 during vascular remodelling in pulmonary arterial hypertension. Cardiovasc Res. 103 (4), 573-584 (2014).
- van der Feen, D. E., Dickinson, M. G., Bartelds, M. G., et al. Egr-1 identifies neointimal remodeling and relates to progression in human pulmonary arterial hypertension. Jheart lung transplant. 35 (4), 481-490 (2016).
- Rungatscher, A. Chronic overcirculation-induced pulmonary arterial hypertension in aorto-caval shunt. Microvasc Res. 94, 73-79 (2014).
- O’Blenes, S. B., Fischer, S., McIntyre, B., Keshavjee, S., Rabinovitch, M. Hemodynamic unloading leads to regression of pulmonary vascular disease in rats. J Thorac Cardiovasc Surg. 121 (2), 279-289 (2001).
- Sakao, S., Taraseviciene-Stewart, L., Lee, J. D., Wood, K., Cool, C. D., Voelkel, N. F. Initial apoptosis is followed by increased proliferation of apoptosis-resistant endothelial cells. FASEB J. 19 (9), 1178-1180 (2005).
- Spiekerkoetter, E. FK506 activates BMPR2, rescues endothelial dysfunction, and reverses pulmonary hypertension. J Clin Invest. 123 (8), 3600-3613 (2013).
- Nickel, N. P., Spiekerkoetter, E., Gu, M., et al. Elafin reverses pulmonary hypertension via caveolin-1-dependent bone morphogenetic protein signaling. Am J Respir Crit Care Med. 191 (11), 1273-1286 (2015).
- Meloche, J., Potus, F., Vaillancourt, M., et al. Bromodomain-containing protein 4: The epigenetic origin of pulmonary arterial hypertension. Circ Res. 117 (6), 525-535 (2015).
- Happé, C. M. Pneumonectomy combined with SU5416 induces severe pulmonary hypertension in rats. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 310 (11), L1088-L1097 (2016).
- Ranchoux, B., Antigny, F., Rucker-Martin, C., et al. Endothelial-to-mesenchymal transition in pulmonary hypertension. Circulation. 131 (11), 1006-1018 (2015).
- de Raaf, M. A. SuHx rat model: Partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. Eur Respy J. 44 (1), 160-168 (2014).
