En lunge bagasjerommet striper modell av press overbelastning indusert høyre ventrikkel hypertrofi og feil
Summary
Vi presenterer en kirurgisk metode for å indusere høyre ventrikkel hypertrofi og svikt i rotter.
Abstract
Høyre ventrikkel (RV) unnlatelse av vedvarende press overbelastning er en stor bidragsyter til sykelighet og dødelighet i flere hjerte sykdommer. Pålitelig og reproduserbar dyremodeller RV svikt er derfor berettiget for å undersøke sykdom mekanismer og effekter av potensielle strategier. Striper av lunge stammen er en vanlig måte å indusere isolert RV hypertrofi men generelt beskrevet tidligere modeller har ikke lykkes i å skape en stabil modell av RV hypertrofi og feil.
Vi presenterer en rotte modell av press overbelastning indusert RV hypertrofi forårsaket av lunge bagasjerommet striper (PTB) som gjør at Norge av RV hypertrofi med og uten RV feil. Vi bruker en modifisert ligating klipp applier for å komprimere en Titan klipp rundt lunge stammen til en pre-set indre diameter. Vi bruker forskjellige klipp diameter for å indusere ulike stadier av sykdomsprogresjon fra mild RV hypertrofi dekompensert RV feil.
RV hypertrofi utvikler konsekvent i rotter utsatt til PTB prosedyre og avhengig av diameteren på anvendt striper klippet, vi kan gjengi forskjellige sykdommen alvorlighetsgradene mellom kompensert hypertrofi alvorlig dekompensert RV feil med ekstra cardiac manifestasjoner.
Presentert PTB modellen er en gyldig og robust modell av press overbelastning indusert RV hypertrofi og feil som har flere fordeler til andre striper modeller inkludert høy reproduserbarhet og muligheten for å indusere alvorlig og dekompensert RV feil.
Introduction
Den høyre ventrikkel (RV) kanne innrette å en vedvarende press overbelastning. I tid, men adaptiv mekanismer klarer ikke å opprettholde cardiac utgang, RV dilaterer og til slutt RV mislykkes. RV funksjonen er prognostiske hovedfaktoren i flere hjerte lidelser inkludert pulmonal arteriell hypertensjon (PAH), thromboembolic pulmonal hypertensjon (CTEPH) og ulike former for medfødte hjertesykdommer med et trykk (eller volum) overbelastning av RV. Til tross for intense behandlingen fortsatt RV feil en dominerende dødsårsak i disse forholdene.
Av den unike egenskaper1,2 og embryological utvikling3 av RV ekstrapoleres ikke bare kunnskap fra venstre hjertesvikt til høyre hjertesvikt. Dyr modeller av høyre hjertesvikt er derfor nødvendig for å undersøke mekanismer for RV feil og potensielle farmakologisk behandling strategier.
Det er eksperimentelle modeller av pulmonal hypertensjon indusert av SU5416 kombinert med hypoksi (SuHx)4 eller monocrotaline (MCT)5, noe som provoserer RV feil sekundært til sykdom i lunge blodkar. Disse modellene brukes til å evaluere terapeutiske effekter av narkotika som mål er lunge blodkar. Både i SuHx og MCT modellen er ikke-fast afterload modeller av RV feil. Derfor er det ikke mulig å konkludere hvis en forbedring i RV funksjon etter en intervensjon er sekundært til afterload redusere lunge vaskulær effekter eller hvis det er forårsaket av direkte effekter på RV. I tillegg har MCT modellen flere ekstra cardiac effekter.
I eksperimentelle lunge bagasjerommet striper modeller, er afterload av RV fast en mekanisk constriction av lunge stammen. Dette gir etterforskningen av direkte cardiac virkninger av en intervensjon på RV uavhengig av eventuelle lunge vaskulær effekter6,7,8,9. Vanligvis utføres banding ved å plassere en nål langs lunge bagasjerommet. Deretter en ligatur er plassert rundt nålen og lunge bagasjerommet og bundet med en knute, og nålen fjernes forlate suture rundt lunge stammen. Avhengig av måleren nålen, ulike grader av constrictions kan brukes, men til tross for denne tilnærmingen er utbredt, den har noen ulemper. Første er diameter banding ikke akkurat det samme som ytre diameteren på nålen som ligatur er bundet rundt både nålen og lunge bagasjerommet. Andre, kan det være betydelig variasjon til hvor tett knuten er knyttet gjør det vanskelig å gjenskape en viss grad av striper. Dette vil føre til en variant i striper diameter og dermed en større spredning. Endelig kan knuten komme løse over tid.
En studie bruker en halv-lukkede Tantal klipp rundt lunge bagasjerommet10. De komprimerte klippet rundt lunge stammen til et indre område av 1,10 mm2 og forhold til rotter underlegges banding med en Sutur bruker en 18 G nål. Samlet ble banding med klippet assosiert med mindre peri-kirurgisk komplikasjoner og data avvik.
Prinsipper beskrevet av Schou et al.11, vi ytterligere utviklet og preget lunge bagasjerommet striper (PTB) modell av RV hypertrofi og fiasko. Her presenterer vi vår erfaring med denne modellen basert på resultatene fra tidligere studier12,13. For denne modellen komprimeres en Titan klipp rundt lunge stammen til en nøyaktig forhåndsdefinerte indre diameter, som kan justeres for å indusere distinkte RV feil fenotyper.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi beskriver en tilgjengelig og svært reproduserbar metode for lunge bagasjerommet striper med en modifisert ligating klipp applier komprimere en Titan klipp rundt lunge stammen. Ved å justere applier for å komprimere klippet til ulike indre diameter, kan forskjellige fenotyper RV hypertrofi og feil indusert inkludert alvorlig RV feil med ekstra cardiac manifestasjon av decompensation.
Selv om enkel, inneholder protokollen noen viktige skritt. Viktigere, skrånende rotter være også stor n…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av danske Rådet for uavhengig forskning [11e108410], dansk Heart Foundation [12e04-R90-A3852 og 12e04-R90-A3907] og Novo Nordisk stiftelsen [NNF16OC0023244].
Materials
| 17G IV Venflon Cannula | Becton Dickinson, US | 393228 | Distal 2 mm of the needle have been cut off |
| 1 mL syringe + 26G needle | Becton Dickinson, US | 303172 & 303800 | |
| 4-0 absorbable multifilament suture | Covidien, US | GL-46-MG | Polysorb, violet, 5×18" |
| 4-0 multifilament ligature | Covidien, US | LL-221 | Polysorb, violet, 98" |
| Buprenorphine | Indivior UK Limited | Local procurement, Temgesic 0.3 mg/mL | |
| Carprofene | ScanVet, DK | 27693 | Norodyl 50 mg/mL |
| Chlorhexidine | Faaborg Pharma, DK | Local procurement | |
| Contractor | Aesculap, Germany | BV010R | Blunt, self retaining, 70 mm |
| Ear Hooklet | Lawton, Germany | 66-0261 | Small, 14 cm, tip modified to an angle of 85° |
| Eye gel | Decra, UK | Lubrithal, Local procurement | |
| Forceps, Delicate Tissue | Lawton, Germany | 09-0020 | |
| Forceps, Dissecting | Lawton, Germany | 09-0013 | 1 regular, 1 with tip modified to an angle of 100° |
| Gas Anesthesia System | Penlon Limited, UK | SD0217SL | Sigma Delta Vaporizer |
| Hair trimmer | Oster | 76998-320-051 | |
| Horizon Open Ligating Clip Applier | Teleflex, US | 137085 | Modified with adjustable stop mechanism |
| Horizon Titanium Clips | Teleflex, US | 001200 | Small |
| Induction chamber | N/A | ||
| Iris Scissor | Lawton, Germany | 05-1450 | |
| Iris Scissor | Aesculap, Germany | BC060R | |
| Mechanical ventilator | Ugo Basile, Italy | 7025 | |
| Microscissor | Lawton, Germany | 63-1406 | |
| Microscope | Carl Zeiss, Germany | 303294-9903 | |
| Needle Holder | Lawton, Germany | 08-0011 | TITEGRIP |
| Pean | Lawton, Germany | 06-0100 | Halsted-Mosquito, straight |
| Pro-Optha | Lohmann & Rauscher, Germany | 16515 | Tampon |
| Saline 9 mg/mL | Fresenius Kabi, DK | 209319 | |
| Sevoflurane | AbbVie, US | Sevorane, Local procurement | |
| Surgical hook | Lawton, Germany | 51-0665 | Cushing, 19 cm, tip modified to an angle of 90° |
| Surgical Tape | 3M, US | 1530-0 | Micropore |
| Temperature Controller | CMA Microdialysis; Sweden | 8003760 | CMA 450 |
| Weighing machine | VWR, US | ||
| Wistar rat weanlings | Janvier Labs, France | RjHan:WI, 100-120 g |
Riferimenti
- Kaufman, B. D., et al. Genomic profiling of left and right ventricular hypertrophy in congenital heart disease. Journal of Cardiac Failure. 14 (9), 760-767 (2008).
- Zungu-Edmondson, M., Suzuki, Y. J. Differential stress response mechanisms in right and left ventricles. Journal of Rare Diseases Research & Treatment. 1 (2), 39-45 (2016).
- Zaffran, S., Kelly, R. G., Meilhac, S. M., Buckingham, M. E., Brown, N. A. Right ventricular myocardium derives from the anterior heart field. Circulation Research. 95 (3), 261-268 (2004).
- de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. The European Respiratory Journal. 44 (1), 160-168 (2014).
- Gomez-Arroyo, J. G., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 302 (4), L363-L369 (2012).
- Bogaard, H. J., et al. Chronic pulmonary artery pressure elevation is insufficient to explain right heart failure. Circulation. 120 (20), 1951-1960 (2009).
- Borgdorff, M. A., et al. Sildenafil enhances systolic adaptation, but does not prevent diastolic dysfunction, in the pressure-loaded right ventricle. European Journal of Heart Failure. 14 (9), 1067-1074 (2012).
- Mendes-Ferreira, P., et al. Distinct right ventricle remodeling in response to pressure overload in the rat. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 311 (1), H85-H95 (2016).
- Piao, L., et al. The inhibition of pyruvate dehydrogenase kinase improves impaired cardiac function and electrical remodeling in two models of right ventricular hypertrophy: resuscitating the hibernating right ventricle. Journal of Molecular Medicine. 88 (1), 47-60 (2010).
- Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
- Schou, U. K., Peters, C. D., Kim, S. W., Frøkiær, J., Nielsen, S. Characterization of a rat model of right-sided heart failure induced by pulmonary trunk banding. Journal of Experimental Animal Science. 43 (4), 237 (2007).
- Andersen, S., et al. Effects of bisoprolol and losartan treatment in the hypertrophic and failing right heart. Journal of Cardiac Failure. 20 (11), 864-873 (2014).
- Holmboe, S., et al. Inotropic Effects of Prostacyclins on the Right Ventricle Are Abolished in Isolated Rat Hearts With Right-Ventricular Hypertrophy and Failure. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69 (1), 1-12 (2017).
- Jessen, L., Christensen, S., Bjerrum, O. J. The antinociceptive efficacy of buprenorphine administered through the drinking water of rats. Lab Anim. 41 (2), 185-196 (2007).
- Andersen, A., Povlsen, J. A., Botker, H. E., Nielsen-Kudsk, J. E. Right ventricular hypertrophy and failure abolish cardioprotection by ischaemic pre-conditioning. European Journal of Heart Failure. 15 (11), 1208-1214 (2013).
- Fujimoto, Y., et al. Low Cardiac Output Leads Hepatic Fibrosis in Right Heart Failure Model Rats. PloS one. 11 (2), e0148666 (2016).
- Marques, C., et al. High-fat diet-induced obesity Rat model: a comparison between Wistar and Sprague-Dawley Rat. Adipocyte. 5 (1), 11-21 (2016).
- Osadchii, O., Norton, G., Deftereos, D., Woodiwiss, A. Rat strain-related differences in myocardial adrenergic tone and the impact on cardiac fibrosis, adrenergic responsiveness and myocardial structure and function. Pharmacological Research. 55 (4), 287-294 (2007).
- Brower, M., Grace, M., Kotz, C. M., Koya, V. Comparative analysis of growth characteristics of Sprague Dawley rats obtained from different sources. Laboratory Animal Research. 31 (4), 166-173 (2015).
- Wang, S., et al. A neonatal rat model of increased right ventricular afterload by pulmonary artery banding. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 154 (5), 1734-1739 (2017).
- Borgdorff, M. A., et al. Distinct loading conditions reveal various patterns of right ventricular adaptation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (3), H354-H364 (2013).
