Индукция правого желудочкового отказа от сужения легочной артерии и оценка правого желудочковой функции у мышей
Summary
Здесь мы предоставляем полезный подход для изучения механизма правого желудочкового отказа. Более удобный и эффективный подход к сужению легочной артерии устанавливается с помощью хирургических инструментов, сделанных в доме. Кроме того, предоставляются методы оценки качества этого подхода с помощью эхокардиографии и катетеризации.
Abstract
Механизм правого желудочкового отказа (РВФ) требует уточнения в связи с уникальностью, высокой заболеваемостью, высокой смертностью и огнеупорным характером РВФ. Предыдущие модели крыс, имитирующих прогрессию РВФ, были описаны. По сравнению с крысами, мыши более доступны, экономичны и широко используются в экспериментах на животных. Мы разработали легочной артерии сужения (PAC) подход, который состоит из полоскания легочного ствола у мышей, чтобы вызвать право желудочков (Р.) гипертрофии. Была разработана специальная хирургическая игла для защелки, которая позволяет легче отделить аорту и легочную туловище. В наших экспериментах использование этой сфабрикованной иглы защелки снизило риск развития артериоррексиса и улучшило частоту хирургического успеха до 90%. Мы использовали различные диаметры обивки иглы точно создать количественное сужение, которое может вызвать различные степени гипертрофии Р. Мы количественно степень сужения путем оценки скорости кровотока ПА, которая была измерена неинвазивной трансторакальной эхокардиографии. Функция Р.В. была точно оценена по катетеризации правильного сердца через 8 недель после операции. Хирургические инструменты, изготовленные в доме, состояли из общих материалов, используя простой процесс, который легко освоить. Таким образом, описанный здесь подход PAC легко имитировать с помощью инструментов, сделанных в лаборатории, и может быть широко использован в других лабораториях. Это исследование представляет собой модифицированный подход PAC, который имеет более высокий показатель успеха, чем другие модели и 8-недельный постхирургии выживаемости 97,8%. Такой подход PAC обеспечивает полезную технику для изучения механизма РВФ и позволит более глубоко понять РВФ.
Introduction
Дисфункция Р.В. (RVD), определяется здесь как свидетельство ненормальной структуры Р. или функции, связано с плохими клиническими исходами. РВФ, как конечная стадия функции Р.В., является клиническим синдромом с признаками и симптомами сердечной недостаточности, которые являются результатом прогрессивного РВД1. С различиями в структуре и физиологической функции, левый желудочковый (LV) отказ и РВФ имеют различные патофизиологические механизмы. Несколько независимых патофизиологических механизмов в РВФ были зарегистрированы, в том числе переэкспрессия 2-адренергического рецептора сигнализации2, воспаление3, поперечная труба ремоделирования, и Ca2 “обработка дисфункции4 .
РВФ может быть вызвано объемом или перегрузкой р.в. Предыдущие модели животных использовали SU5416 (мощный и селективный ингибитор сосудистого эндотелиального рецептора фактора роста) в сочетании с гипоксией (SuHx)5,6 или монокроталин7, чтобы вызвать легочную гипертензию, которая приводит к вторичному РВФ к легочо-сосудистому заболеванию2. Исследователи, проводящие эти исследования, сосредоточились на сосудистой, а не на патологическом прогрессировании РВФ. Кроме того, монокроталин имеет экстра-сердечные эффекты, которые не могут точно представлять сердечно-сосудистые заболевания. Другие модели использовали артериовенные шунты, чтобы вызвать перегрузку громкости и RVF8. Тем не менее, эта операция трудно выполнить и не подходит для мышей, которые требуют длительных периодов индукции для производства РВФ.
Крыса PAC модели с использованием бандажа клипы также существуют9,10. По сравнению с крысами, мыши имеют много преимуществ, как животные модели сердечных заболеваний, таких как более легкое размножение, более широкое использование, снижение затрат, и доступ к модификации гена11. Тем не менее, диаметры бандажклипов обычно варьируются от 0,5 мм до 1,0 мм, которые слишком велики для мышей9. Кроме того, клип на полоску трудно производить, подражать и популяризировать в других лабораториях.
Мы предоставляем протокол для разработки модифицированной репродуктивной модели мыши РВФ на основе зарегистрированных исследований, которая использует PAC, чтобы имитировать тетралогию синдрома Фалло и Нунана или других легочных артериальных гипертензивных заболеваний12,13, 14,15,16,17,18,19. Этот подход PAC создан путем ligating легочного ствола мышей с помощью защелки и обивка иглы, сделанные inhouse для контроля степени сужения. Игла защелки изготовлена из изогнутого инъекционного шприца на 90 градусов с плетеным шелковым швом, прятамым через шприц. Игла сделана из общих материалов, используя процесс, который легко освоить. Обивка иглы изогнутые 120 “от калибровочных иглы. Используемые надбивые иглы с различнымдиаметрами (0,6-0,8 мм) в зависимости от веса мышей (20-35 г). Кроме того, мы устанавливаем критерий оценки для определения стабильности и качества модели RVF с помощью эхокардиографии и катетеризации правого сердца. Мы используем мышей в качестве модели животного из-за их широкого использования в других экспериментах. Иглы, изготовленные в лаборатории, легко размножаются и могут широко использоваться в других лабораториях. Это исследование обеспечивает хороший подход для исследователей, чтобы исследовать механизм RVF.
Protocol
Representative Results
Discussion
Патологическое увеличение давления р.в. приводит к смещению перегородки влево, что может изменить геометрию LV21. Эти изменения способствуют снижению сердечного выброса и лВ-выброса фракции (LVEF), которые могут вызвать гемодинамическое расстройство кровеносной системы<sup class…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантами От Национального фонда естественных наук Китая (81570464, 81770271; д-р Ляо) и муниципальных проектов планирования научных технологий Гуанчжоу (201804020083) (д-р Ляо).
Materials
| ALC-V8S ventilator | SHANGHAI ALCOTT BIOTECH CO | ALC-V8S | Assist ventilation |
| Animal Mini Ventilator | Haverd | Type 845 | Assist ventilation |
| Animal ultrasound system VEVO2100 | Visual Sonic | VEVO2100 | Echocardiography |
| Cold light illuminator | Olympus | ILD-2 | Light |
| Heat pad- thermostatic surgical system (ALC-HTP-S1) | SHANGHAI ALCOTT BIOTECH CO | ALC-HTP-S1 | Heating |
| Isoflurane | RWD life science | R510-22 | Inhalant anaesthesia |
| Matrx VIP 3000 Isofurane Vaporizer | Midmark Corporation | VIP 3000 | Anesthetization |
| Medical braided silk suture (6-0) | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. | 6-0 | Ligation |
| Medical nylon suture (5-0) | Ningbo Medical Needle Co. | 5-0 | Suture |
| Millar Catheter (1.0 F) | AD instruments | 1.0F | For right heart catheterization |
| Pentobarbital sodium salt | Merck | 25MG | Anesthetization |
| PowerLab multi-Directional physiological Recording System | AD instruments | 4/35 | Record the result of right heart catheterization |
| Precision electronic balance | Denver Instrument | TB-114 | Weighing sensor |
| Self-made latch needle | Separate the aorta and pulmonary trunk | ||
| Self-made padding needle | Constriction | ||
| Self-made tracheal intubation | Tracheal intubation | ||
| Small animal microsurgery equipment | Napox | MA-65 | Surgical instruments |
| Transmission Gel | Guang Gong pai | 250ML | Echocardiography |
| Veet hair removal cream | Reckitt Benchiser | RQ/B 33 Type 2 | Remove hair of mice |
| Vertical automatic electrothermal pressure steam sterilizer | Hefei Huatai Medical Equipment Co. | LX-B50L | Auto clean the surgical instruments |
| Vertical small animal surgery microscope | Yihua Optical Instrument | Y-HX-4A | For right heart catheterization |
Riferimenti
- Mehra, M. R., et al. Right heart failure: toward a common language. The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 33, 123-126 (2014).
- Sun, F., et al. Stagedependent changes of beta2adrenergic receptor signaling in right ventricular remodeling in monocrotalineinduced pulmonary arterial hypertension. International Journal of Molecular Medicine. 41, 2493-2504 (2018).
- Sun, X. Q., Abbate, A., Bogaard, H. J. Role of cardiac inflammation in right ventricular failure. Cardiovascular Research. 113, 1441-1452 (2017).
- Xie, Y. P., et al. Sildenafil prevents and reverses transverse-tubule remodeling and Ca(2+) handling dysfunction in right ventricle failure induced by pulmonary artery hypertension. Hypertension. 59, 355-362 (2012).
- de Raaf, M. A., et al. SuHx rat model: partly reversible pulmonary hypertension and progressive intima obstruction. European Respiratory Journal. 44, 160-168 (2014).
- Abe, K., et al. Haemodynamic unloading reverses occlusive vascular lesions in severe pulmonary hypertension. Cardiovascular Research. 111, 16-25 (2016).
- Gomez-Arroyo, J. G., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 302, L363-L369 (2012).
- van der Feen, D. E., et al. Shunt Surgery, Right Heart Catheterization, and Vascular Morphometry in a Rat Model for Flow-induced Pulmonary Arterial Hypertension. Journal of Visualized Experiments. (120), e55065 (2017).
- Andersen, S., et al. A Pulmonary Trunk Banding Model of Pressure Overload Induced Right Ventricular Hypertrophy and Failure. Journal of Visualized Experiments. (141), e58050 (2018).
- Hirata, M., et al. Novel Model of Pulmonary Artery Banding Leading to Right Heart Failure in Rats. BioMed Research International. 2015, 753210 (2015).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K., Chow, B. K. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55293 (2017).
- Rockman, H. A., et al. Molecular and physiological alterations in murine ventricular dysfunction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, 2694-2698 (1994).
- Reddy, S., et al. miR-21 is associated with fibrosis and right ventricular failure. JCI Insight. 2, (2017).
- Kusakari, Y., et al. Impairment of Excitation-Contraction Coupling in Right Ventricular Hypertrophied Muscle with Fibrosis Induced by Pulmonary Artery Banding. PLoS ONE. 12, e0169564 (2017).
- Hu, J., Sharifi-Sanjani, M., Tofovic, S. P. Nitrite Prevents Right Ventricular Failure and Remodeling Induced by Pulmonary Artery Banding. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69, 93-100 (2017).
- Hemnes, A. R., et al. Testosterone negatively regulates right ventricular load stress responses in mice. Pulmonary Circulation. 2, 352-358 (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, H85-H95 (2016).
- Razavi, H., et al. Chronic effects of pulmonary artery stenosis on hemodynamic and structural development of the lungs. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 304, L17-L28 (2013).
- Tarnavski, O., et al. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiological Genomics. 16, 349-360 (2004).
- Jessen, L., Christensen, S., Bjerrum, O. J. The antinociceptive efficacy of buprenorphine administered through the drinking water of rats. Laboratory Animals. 41, 185-196 (2007).
- Haddad, F., Doyle, R., Murphy, D. J., Hunt, S. A. Right ventricular function in cardiovascular disease, part II: pathophysiology, clinical importance, and management of right ventricular failure. Circulation. 117, 1717-1731 (2008).
- Bosch, L., et al. Right ventricular dysfunction in left-sided heart failure with preserved versus reduced ejection fraction. European Journal of Heart Failure. 19, 1664-1671 (2017).
- Sianos, G., et al. Recanalisation of chronic total coronary occlusions: 2012 consensus document from the EuroCTO club. EuroIntervention: Journal of EuroPCR in Collaboration with the Working Group on Interventional Cardiology of the European Society of Cardiology. 8, 139-145 (2012).
- Bardaji, A., Rodriguez-Lopez, J., Torres-Sanchez, M. Chronic total occlusion: To treat or not to treat. World Journal of Cardiology. 6, 621-629 (2014).
- Choi, J. H., et al. Noninvasive Discrimination of Coronary Chronic Total Occlusion and Subtotal Occlusion by Coronary Computed Tomography Angiography. JACC. Cardiovascular Interventions. 8, 1143-1153 (2015).
- Danek, B. A., et al. Effect of Lesion Age on Outcomes of Chronic Total Occlusion Percutaneous Coronary Intervention: Insights From a Contemporary US Multicenter Registry. The Canadian Journal of Cardiology. 32, 1433-1439 (2016).
- Savai, R., et al. Pro-proliferative and inflammatory signaling converge on FoxO1 transcription factor in pulmonary hypertension. Nature Medicine. 20, 1289-1300 (2014).
- Zhiyu Dai, P., et al. Endothelial and Smooth Muscle Cell Interaction via FoxM1 Signaling Mediates Vascular Remodeling and Pulmonary Hypertension. American Journal of Respiratory and Critical. 198, 788-802 (2018).
- Hill, M. R., et al. Structural and mechanical adaptations of right ventricle free wall myocardium to pressure overload. Annals of Biomedical Engineering. 42, 2451-2465 (2014).
- Poirier, N. C., Mee, R. B. Left ventricular reconditioning and anatomical correction for systemic right ventricular dysfunction. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery. Pediatric Cardiac Surgery Annual. 3, 198-215 (2000).
- Wei, X., et al. Myocardial Hypertrophic Preconditioning Attenuates Cardiomyocyte Hypertrophy and Slows Progression to Heart Failure Through Upregulation of S100A8/A9. Circulation. 131, 1506-1517 (2015).
- Zakliczynski, M., et al. Mechanical circulatory support is effective to treat pulmonary hypertension in heart transplant candidates disqualified due to unacceptable pulmonary vascular resistance. Kardiochirurgia i Torakochirurgia Polska (Polish Journal of Cardio-Thoracic Surgery). 15, 23-26 (2018).
- De Santo, L. S., et al. Pulmonary artery hypertension in heart transplant recipients: how much is too much?. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-Thoracic Surgery. 42, 864-870 (2012).
- Cheng, X. L., et al. Prognostic Value of Pulmonary Artery Compliance in Patients with Pulmonary Arterial Hypertension Associated with Adult Congenital Heart Disease. International Heart Journal. 58, 731-738 (2017).
- Egemnazarov, B., et al. Pressure Overload Creates Right Ventricular Diastolic Dysfunction in a Mouse Model: Assessment by Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 28, 828-843 (2015).
- Jang, S., et al. Biomechanical and Hemodynamic Measures of Right Ventricular Diastolic Function: Translating Tissue Biomechanics to Clinical Relevance. Journal of the American Heart Association. 6 (9), e006084 (2017).
