En lukket-bryst Model til at fremkalde tværgående aorta konstriktion i mus
Summary
Vi præsenterer her, en protokol af tværgående aorta konstriktion (TAC) via en lateral torakotomi. Denne teknik er en minimalt invasiv, lukkede brystet kirurgisk procedure med henblik på at simulere pres overbelastning og hjertesvigt i mus udnytte TAC laboratorium standardindstillinger.
Abstract
Forskning på Hjertehypertrofi og hjertesvigt er ofte baseret på pres overbelastning musemodeller induceret af TAC. Den normale procedure er at udføre en delvis torakotomi for at visualisere den tværgående aortabuen. Men den Kirurgisk traume forårsaget af torakotomi i åben kiste modeller ændringer den respiratoriske fysiologi som ribbenene er dissekeret og forlod løstliggende efter bryst lukning. For at forhindre dette, etableret vi en minimalt invasiv, lukkede brystet tilgang via lateral torakotomi. Heri nærmer vi os den aortabuen via 2nd interkostale rum uden at indtaste brystet hulrum, forlader musen med en mindre traumatisk skade at tilbagesøge. Vi udføre denne handling ved hjælp af standard laboratorium indstillinger for åben bryst TAC procedurer med lige overlevelsesrater. Bortset fra vedligeholdelse af fysiologiske vejrtrækning mønstre på grund af den lukkede kiste tilgang, synes musene at drage fordel ved at vise hurtig genopretning, som de mindre invasive teknik synes at lette en hurtig helingsproces og reducerer immunrespons efter traumer.
Introduction
Musemodeller bruges ofte til at efterligne menneskelige sygdomme1. Tværgående aorta konstriktion (TAC) bruges til at fremkalde pres overbelastning og venstre ventrikel Hjertehypertrofi2. Open-bryst TAC model i mus blev valideret af Rockman et al. 3 og den kirurgiske procedure er beskrevet i detaljer af DeAlmeida et al. 4. anvendelse af værdiområde for den tværgående aorta er mere gunstige i forhold til abdominal aorta konstriktion, fordi en større del af omsætning kan kompensere negative virkninger af denne sidstnævnte procedure2.
Striber af tværgående aorta fører til et øget arterielt tryk i opstigende aorta og brachiocephalic arterie men efterlader tilstrækkelig perfusion af organer via de distale fartøjer (dvs. den venstre fælles halspulsåren, venstre subclavia arterie, og faldende aorta). Dette fører til en øget hjerte afterload og en forhøjet hjerte væg stress. Wall stress falder efterfølgende på grund af fiber fortykkelse5. Den kroniske ændring i hjertets Hæmodynamik resultater i uhensigtsmæssig tilpasning og dilatation af venstre ventrikel. Denne måde TAC skaber en reproducerbare model af Hjertehypertrofi i sidste ende fører til hjertesvigt.
Den normale procedure for TAC som beskrevet af DeAlmeide et al. 4 tilgange aortabuen via en delvis øverste torakotomi via dissektion af ribbenene eller brystbenet og ind i mediastinum samt den pleural hulrum. Dette giver et godt overblik over aortabuen og dens sidegrene. Desværre dissekeret ribbenene kan ikke være påsættes igen, hvilket efterlader dem flyder frit og dermed ændre vejrtrækning dynamics.
Vi har derfor fastsat et minimalt invasiv lukket brystet tilgang til aortabuen ved hjælp af en lateral kirurgisk tilgang via 2nd interkostale rum. Den største fordel ved denne model er evnen til at udføre TAC uden selv skære igennem ribbenene. Den Kirurgisk traume er begrænset til indsnit i huden og dissektion af den interkostale muskulatur. Denne procedure minimerer traumet, sig selv og bidrager til at opretholde tilstrækkelig brystet stabilitet.
Her beskriver vi en detaljeret, trinvis fremgangsmåde for at udføre TAC kirurgi i mus uden at udføre samlet eller den øverste torakotomi. Højfrekvente Doppler blev brugt til at sikre succes for TAC som tidligere beskrevet 6,7.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hypertension som følge af TAC hurtigt indsættende adskiller sig fra klinisk relevante hypertrofi forårsaget af aorta stenose eller hypertension. Ikke desto mindre brug af små dyremodeller for at fremkalde hjertesvigt har mange fordele og vælges derfor af mange efterforskere11. Denne lukkede bryst-model forbedrer de allerede eksisterende modeller af den kirurgiske teknik til at fremkalde tværgående aorta konstriktion i mus4.
Den mest kritis…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Stilla Frede og Susanne Schulz for deres tekniske bistand. Denne undersøgelse modtog ingen midler.
Materials
| Pressure-volume catheter | Millar Instruments, USA | SPR-839 | |
| Mouse ventilator | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Minivent – TYPE 845 | |
| Mouse ventilator | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Y-connection with intubation cannula OD 1.2mm 73-2844 | |
| Vaporizer | Dräger Medical AG&CO.KG, Germany | 19.3 Isofluran-Vaporizer (a newer version is available under catalog number D-877-2010) | |
| Microscope | Leica Microsystems, Germany | MZ 7.5 | |
| Light source | Schott AG, Germany | KL 1500 LCD | |
| 6-0 Prolene | Ethicon, USA | Polypropylene suture BV-1 9.3 mm 3/8c | suture for surgery |
| Seraflex | Serag Wiessner, Germany | USP 5/0 schwarz; IC108000 | suture for constriction |
| Homoeothermic Controlled Operating Tables | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Typ 872/3 HT with tripod stand and homoeothermic controller Type 874; 73-4233 | |
| Flexible Rectal Probe | Harvard Apparatus GmbH, Germany | 1.6 mm OD; 55-7021 | |
| Doppler Signal Visualisation Instrument | Indus Instruments, USA | Doppler Signal Processing Workstation (DSWP) with 20MHz Pulsed Doppler Module | |
| Doppler Probe | Indus Instruments, USA | 20MHz Tubing-mounted Probe |
References
- Tarnavski, O. Mouse surgical models in cardiovascular research. Methods Mol Biol Clifton NJ. 573, 115-137 (2009).
- Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., Izumo, S. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol Genomics. 16 (3), 349-360 (2004).
- Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proc Natl Acad Sci U S A. 88 (18), 8277-8281 (1991).
- deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. T. Transverse Aortic Constriction in Mice. J Vis Exp JoVE. (38), (2010).
- Grossman, W., Jones, D., McLaurin, L. P. Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle. J Clin Invest. 56 (1), 56-64 (1975).
- Hartley, C. J., Reddy, A. K., Madala, S., Michael, L. H., Entman, M. L., Taffet, G. E. Doppler estimation of reduced coronary flow reserve in mice with pressure overload cardiac hypertrophy. Ultrasound Med Biol. 34 (6), 892-901 (2008).
- Reddy, A. K., et al. Pulsed Doppler signal processing for use in mice: applications. IEEE Trans Biomed Eng. 52 (10), 1771-1783 (2005).
- Shioura, K. M., Geenen, D. L., Goldspink, P. H. Assessment of cardiac function with the pressure-volume conductance system following myocardial infarction in mice. Am J Physiol – Heart Circ Physiol. 293 (5), H2870-H2877 (2007).
- Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect. JoVE J Vis Exp. (100), e52618 (2015).
- Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S., Threadgill, D. W. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 292 (5), H2119-H2130 (2007).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ Heart Fail. 2 (2), 138-144 (2009).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K. W., Chow, B. K. C. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. J Vis Exp JoVE. (121), (2017).
- Tavakoli, R., Nemska, S., Jamshidi, P., Gassmann, M., Frossard, N. Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy. J Vis Exp. (127), (2017).
- Kim, S. -. C., Boehm, O., Meyer, R., Hoeft, A., Knüfermann, P., Baumgarten, G. A Murine Closed-chest Model of Myocardial Ischemia and Reperfusion. J Vis Exp JoVE. (65), (2012).
- Veldhuizen, R. A., Slutsky, A. S., Joseph, M., McCaig, L. Effects of mechanical ventilation of isolated mouse lungs on surfactant and inflammatory cytokines. Eur Respir J. 17 (3), 488-494 (2001).
