Крыса Модель давления Перегрузки индуцированной умеренной ремоделирования и систолической дисфункции в противоположную систолическую сердечную недостаточность
Summary
Мы описываем создание крысиной модели давления перегрузки индуцированной умеренной реконструкции и ранней систолической дисфункции, где сигнал трансдукции пути, участвующие в начале процесса реконструкции активируются. Эта модель животных поможет в определении молекулярных целей для применения ранних терапевтических стратегий борьбы с реконструкцией для сердечной недостаточности.
Abstract
В ответ на травму, такую как инфаркт миокарда, длительная гипертония или кардиотоксическое средство, сердце изначально адаптируется через активацию путей трансдукции сигнала, чтобы противодействовать, в краткосрочной перспективе, для сердечной потери миоцита и или увеличения напряжения стенки. Однако длительная активация этих путей становится вредной, что приводит к инициированию и распространению ремоделирования сердца, что приводит к изменениям в геометрии левого желудочка и увеличению объемов левого желудочка; фенотип, наблюдаемый у пациентов с систолической сердечной недостаточностью (HF). Здесь мы описываем создание крысиной модели давления перегрузки индуцированной умеренной реконструкции и ранней систолической дисфункции (MOD) путем восходящего аортального бандажа (AAB) через сосудистый клип с внутренней площадью 2 мм2. Операция проводится на 200 г крыс Спраг-Доули. Фенотип MOD HF развивается через 8-12 недель после ААБ и характеризуется неинвазивно с помощью эхокардиографии. Предыдущая работа предполагает активацию путей трансдукции сигнала и измененную экспрессию генов и посттрансляционную модификацию белков в фенотипе MOD HF, которые имитируют те, которые наблюдаются в систолическом HF человека; поэтому, что делает ФЕнотип MOD HF подходящей моделью для трансляционных исследований для выявления и тестирования потенциальных терапевтических целей по борьбе с ремоделированием в HF. Преимущества фенотипа MOD HF по сравнению с явным систолическим фенотипом HF заключается в том, что он позволяет выявлять молекулярные цели, участвующие в процессе ранней реконструкции и раннее применение терапевтических вмешательств. Ограничение фенотипа MOD HF заключается в том, что он не может имитировать спектр заболеваний, ведущих к систолическим HF у человека. Кроме того, это сложный фенотип для создания, как AAB хирургии связано с высокой смертностью и отказов только с 20% эксплуатируемых крыс развивающихся желаемого фенотипа HF.
Introduction
Сердечная недостаточность (HF) является распространенным заболеванием и связано с высокой заболеваемости и смертности1. Модели HF, связанные с перегрузкой давления грызунов (PO), созданные восходящим или поперечным аортическим перевязкой, обычно используются для изучения молекулярных механизмов, ведущих к HF, и для проверки потенциальных новых терапевтических целей в HF. Они также имитируют изменения, наблюдаемые в hF человека вторичной длительной системной гипертензии или тяжелой стеноз аорты. После PO, левая стенка желудочка (LV) постепенно увеличивается в толщине, процесс, известный как концентрическая гипертрофия LV (LVH), чтобы компенсировать и адаптировать для увеличения напряжения стены LV. Однако, это связано с активацией ряда неадаптивных сигнальных путей, которые приводят к нарушениям в велоспорте кальция и гомеостаза, метаболической и внеклеточной матрице ремоделирования и изменениям в экспрессии генов, а также усиленным апоптозом и аутофагией2,,33,4,5,6. Эти молекулярные изменения представляют собой триггер для начала и распространения миокарда ремоделирования и перехода в декомпенсированный фенотип HF.
Несмотря на использование инбредных штаммов грызунов и стандартизацию размера клипа и хирургической техники, существует огромная фенотипическая изменчивость в структуре камеры LV и функции в аортальной бандаж модели7,8,9. Фенотипическая изменчивость встречается после PO у крыс, штамм Sprague-Dawley, описывается в другом месте10,11. Из них два Фенотипа HF встречаются с доказательствами миокарда ремоделирования и активации путей трансдукции сигнала, ведущих к состоянию повышенного окислительного стресса. Это связано с метаболической ремоделированием, измененной экспрессией генов и изменениями в постпереводной модификации белков, в целом играющих роль в процессе ремоделирования10,12. Первый является фенотипом умеренной ремоделирования и ранней систолической дисфункции (MOD), а второй – фенотипом откровенного систолического HF (HFrEF).
Модель PO HF выгодна по сравнению с моделью инфаркта миокарда (MI) HF, потому что вызванные PO окружной и меридиональных настенных напряжений однородны распределены по всем сегментам миокарда. Тем не менее, обе модели страдают от изменчивости в тяжести PO10,11 и в infarct размер13,14 наряду с интенсивным воспалением и рубцов на infarct сайте15, а также прилипание к грудной стенке и окружающих тканей, которые наблюдаются в модели MI HF. Кроме того, крысы PO индуцированных HF модель является сложной задачей для создания, как это связано с высокой смертностью и отказов10, и только 20% из эксплуатируемых крыс развивающихся MOD HF фенотип10.
Мод является привлекательным Фенотипом HF и представляет собой эволюцию традиционно созданного фенотипа HFrEF, поскольку он позволяет раннее таргетинг путей передачи сигнала, которые играют роль в ремоделировании миокарда, особенно когда он относится к возмущениям в митохондриальной динамике и функции, метаболизме миокарда, евидуке и внеклеточной матрице ремоделирования. Эти патофизиологические процессы очень очевидны в фенотипе MOD HF11. В этой рукописи мы описываем, как создать фенотипы MOD и HFrEF, и мы устраняем подводные камни при выполнении восходящей процедуры аортального бандирования (AAB). Мы также подробно о том, как лучше всего охарактеризовать эхокардиографии двух HF фенотипов, MOD и HFrEF, и как отличить их от других фенотипов, которые не в состоянии развивать сяртовое PO или которые развиваются тяжелые PO и концентрической реконструкции, но без значительных эксцентричный ремоделирования.
Protocol
Representative Results
Discussion
После PO, связанных с AAB в крысы, LV проходит концентрическую реконструкцию за счет увеличения толщины стены LV, известный как концентрический LVH, как компенсационный механизм для противодействия для увеличения стресса стены LV. Увеличение толщины стены LV становится заметным в течение перв…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH предоставить HL070241 в P.D.
Materials
| Adson forceps | F.S.T. | 11019-12 | surgical tool |
| Alm chest retractor with blunt teeth | ROBOZ | RS-6510 | surgical tool |
| Graefe forceps, curved | F.S.T. | 11152-10 | surgical tool |
| Halsted-Mosquito Hemostats, straight | F.S.T. | 13010-12 | surgical tool |
| Hardened fine iris scissors, straight | Fine Science Tools F.S.T. | 14090-11 | surgical tool |
| hemoclip traditional-stainless steel ligating clips | Weck | 523435 | surgical tool |
| Mayo-Hegar needle holder | F.S.T. | 12004-18 | surgical tool |
| mechanical ventilator | CWE inc | SAR-830/AP | mechanical ventilator for small animals |
| Weck stainless steel Hemoclip ligation | Weck | 533140 | surgical tool |
Riferimenti
- McMurray, J. J., Petrie, M. C., Murdoch, D. R., Davie, A. P. Clinical epidemiology of heart failure: public and private health burden. European Heart Journal. 19 (Suppl P), P9-P16 (1998).
- Berk, B. C., Fujiwara, K., Lehoux, S. ECM remodeling in hypertensive heart disease. Journal of Clinical Investigation. 117 (3), 568-575 (2007).
- Frey, N., Olson, E. N. Cardiac hypertrophy: the good, the bad, and the ugly. Annual Review of Physiology. 65, 45-79 (2003).
- Hill, J. A., Olson, E. N. Cardiac plasticity. New England Journal of Medicine. 358 (13), 1370-1380 (2008).
- Kehat, I., Molkentin, J. D. Molecular pathways underlying cardiac remodeling during pathophysiological stimulation. Circulation. 122 (25), 2727-2735 (2010).
- Rothermel, B. A., Hill, J. A. Autophagy in load-induced heart disease. Circulation Research. 103 (12), 1363-1369 (2008).
- Barrick, C. J., et al. Parent-of-origin effects on cardiac response to pressure overload in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 297 (3), H1003-H1009 (2009).
- Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 292 (5), H2119-H2130 (2007).
- Lygate, C. A., et al. Serial high resolution 3D-MRI after aortic banding in mice: band internalization is a source of variability in the hypertrophic response. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 8-16 (2006).
- Chaanine, A. H., Hajjar, R. J. Characterization of the Differential Progression of Left Ventricular Remodeling in a Rat Model of Pressure Overload Induced Heart Failure. Does Clip Size Matter?. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 1816, 195-206 (2018).
- Chaanine, A. H., et al. Mitochondrial Integrity and Function in the Progression of Early Pressure Overload-Induced Left Ventricular Remodeling. Journal of the American Heart Association. 6 (6), (2017).
- Chaanine, A. H., et al. Potential role of BNIP3 in cardiac remodeling, myocardial stiffness, and endoplasmic reticulum: mitochondrial calcium homeostasis in diastolic and systolic heart failure. Circulation: Heart Failure. 6 (3), 572-583 (2013).
- Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md. : 1985). 102 (6), 2104-2111 (2007).
- Vietta, G. G., et al. Early use of cardiac troponin-I and echocardiography imaging for prediction of myocardial infarction size in Wistar rats. Life Sciences. 93 (4), 139-144 (2013).
- Frangogiannis, N. G. The inflammatory response in myocardial injury, repair, and remodelling. Nature Reviews. Cardiology. 11 (5), 255-265 (2014).
- Doggrell, S. A., Brown, L. Rat models of hypertension, cardiac hypertrophy and failure. Cardiovascular Research. 39 (1), 89-105 (1998).
