نموذج القوارض الإقفارية التامور سليمة
Summary
يحدد هذا البروتوكول خطوات إحداث احتشاء عضلة القلب في الفئران مع الحفاظ على التامور ومحتوياته.
Abstract
أظهر هذا البروتوكول أن التامور ومحتوياته يلعبان دورا أساسيا مضادا للتليف في نموذج القوارض الإقفارية (ربط الشريان التاجي للحث على إصابة عضلة القلب). تتطلب غالبية نماذج احتشاء عضلة القلب قبل السريرية تعطيل سلامة التامور مع فقدان البيئة الخلوية المتجانسة. ومع ذلك ، فقد تم تطوير منهجية مؤخرا من قبلنا للحث على احتشاء عضلة القلب ، مما يقلل من تلف التامور ويحتفظ بعدد الخلايا المناعية المقيمة في القلب. وقد لوحظ تحسن في الانتعاش الوظيفي للقلب في الفئران ذات مساحة التامور السليمة بعد ربط الشريان التاجي. توفر هذه الطريقة فرصة لدراسة الاستجابات الالتهابية في الفضاء التاموري بعد احتشاء عضلة القلب. يمكن الجمع بين التطوير الإضافي لتقنيات وضع العلامات مع هذا النموذج لفهم مصير ووظيفة الخلايا المناعية التامورية في تنظيم الآليات الالتهابية التي تدفع إعادة تشكيل القلب ، بما في ذلك التليف.
Introduction
حتى يومنا هذا ، يتم التعرف على أمراض القلب والأوعية الدموية (CVD) باعتبارها السبب الرئيسي للوفاة على مستوى العالم ، مما يؤدي إلى عبء مالي كبير وانخفاض في نوعية حياة المريض1. مرض الشريان التاجي (CAD) هو نوع فرعي من الأمراض القلبية الوعائية ويلعب دورا أساسيا في تطور احتشاء عضلة القلب (MI) ، وهو مساهم رئيسي في الوفيات. بحكم التعريف ، ينتج MI عن إصابة لا رجعة فيها لأنسجة عضلة القلب بسبب الظروف المطولة لنقص التروية ونقص الأكسجة. تفتقر أنسجة عضلة القلب إلى القدرة على التجديد ، لذا فإن الإصابات دائمة وتؤدي إلى استبدال عضلة القلب بندبة ليفية يمكن أن تكون وقائية في البداية ولكنها تساهم في النهاية في إعادة تشكيل القلب الضار وفشل القلب في نهاية المطاف2.
على الرغم من أن إدارة المرضى الذين يعانون من CAD قد تحسنت بشكل كبير خلال العقود القليلة الماضية ، إلا أن قصور القلب المزمن (CHF) الثانوي لنقص التروية يؤثر على العديد من المرضى في جميع أنحاء العالم. للوقاية من هذا الوباء وإدارته ، من الضروري فهم الآليات الأساسية على نطاق أوسع وتطوير مناهج علاجية جديدة. علاوة على ذلك ، تسلط النتائج السابقة الضوء على قيود العلاج الجهازي وضرورة تطوير بدائل دقيقة. بالنظر إلى أن التحقيق في العواقب الجزيئية ل MI في البشر يتأثر بالقدرة على الوصول إلى الأنسجة المحتشدة ، فإن النماذج الحيوانية التي تلخص خصائص وتطور MI البشري و CHF المتعلقة بالأمراض القلبية الوعائية لا غنى عنها.
نظرا لأن النماذج الحيوانية المثالية تشبه إلى حد كبير الاضطراب البشري للخصائص الهيكلية والوظيفية ، يجب أن توجه مسببات المرض تصورها. في CAD ، هو تضيق تصلب الشرايين المزمن للشرايين التاجية أو انسداد الخثار الحاد. تم تطوير طرق مختلفة وتطبيقها في أنواع مختلفة من المختبر للحث على تضييق الشريان التاجي أو انسداده. يمكن تصنيف هذه الاستراتيجيات على نطاق واسع إلى مجموعتين: (1) التلاعب الميكانيكي للشريان التاجي للحث على MI و (2) تسريع تصلب الشرايين لتسهيل تضييق الشريان التاجي مما يؤدي إلى MI. تتضمن الاستراتيجية الأولى عادة إما ربط الشريان التاجي أو وضع دعامة داخل الشريان. يميل النهج الثاني إلى الاعتماد على تعديل النظام الغذائي للحيوان ليشمل الأطعمة الغنية بالدهون / الكوليسترول. بعض القيود على هذا النهج الأخير تشمل عدم السيطرة على توقيت وموقع انسداد الشريان التاجي.
في المقابل ، فإن الحث الجراحي ل MI أو نقص التروية في نموذج حيواني له العديد من المزايا ، مثل الموقع والتوقيت الدقيق ومدى الحدث التاجي ، مما يؤدي إلى نتائج أكثر قابلية للتكرار. الطريقة الأكثر استخداما هي الربط الجراحي للشريان التاجي النازل الأمامي الأيسر (LAD). تلخص هذه النماذج الاستجابات البشرية للإصابة الإقفارية الحادة ، بالإضافة إلى التقدم إلىCHF 3. تم تطوير جراحة LAD على الحيوانات الصغيرة مثل القوارض في البداية في الحيوانات الكبيرة ، وأصبحت أكثر جدوى مع التقدم التكنولوجي4. في إنشاء مثل هذه النماذج ، تم تفضيل الفئران لأسباب مختلفة ، بما في ذلك توافرها النسبي ، وانخفاض النفقات في السكن ، وقدرتها على التلاعب الجيني.
تتطلب النماذج الجراحية المعاصرة لأمراض القلب الإقفارية باستخدام انسداد LAD من الباحث فتح التامور لربط الشريان بشكل مؤقت أو دائم5. تؤدي هذه الاستراتيجيات إلى تعطيل مساحة التامور ، والتي تلعب وظيفة ميكانيكية وتزليق بشكل أساسي لضمان وظيفة القلب المناسبة. عيب آخر لفتح التامور هو فقدان سائل التامور الأصلي للحيوان بمكوناته الخلوية والبروتينية المختلفة 6,7. ردا على ذلك ، تم تطوير طريقة للحث على MI مع الحفاظ على التامور سليمة من قبلنا. بالإضافة إلى تقليل اضطراب هذه البيئة المتجانسة ، يسمح هذا النهج بوضع علامات على خلايا معينة وتتبعها بعد التسبب في MI. بالإضافة إلى ذلك ، يمثل هذا النهج بشكل أفضل إصابة نقص تروية عضلة القلب في البيئة البشرية.
Protocol
Representative Results
Discussion
يعد تحريض MI في التامور المغلق في القوارض فريدا ويمكن أن يكون له تطبيقات مهمة محتملة. يعتمد الإجراء بشكل كبير على معرفة الجراح بنموذج القوارض وتشريح قلب القوارض. يعتمد النجاح أيضا على الرعاية المقدمة خلال ثلاث خطوات حاسمة: شق العضلات الوربية وتراجع الضلع (الخطوات 1.11-1.13) ، وإنشاء الاحتشاء (ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
اي.
Materials
| Steri-350 Bead Sterilizer | Inotech | NC9449759 | |
| 10% Formalin | Millipore Sigma | HT501128-4L | |
| 40 µm Cell strainer | VWR | CA21008-949 | Falcon, 352340 |
| 70 µm Cell strainer | VWR | CA21008-952 | Falcon, 352350 |
| ACK Lysis Buffer | Thermo Fisher | A1049201 | |
| BD Insyte-W Catheter Needle 24 G X 3/4" | CDMV Inc | 108778 | |
| Betadine (10% povidone-iodine topical solution) | CDMV Inc | 104826 | |
| Blunt Forceps | Fine Science Tools | FST 11000-12 | |
| BNP Ophthalmic Ointment | CDMV Inc | 17909 | |
| Castroviejo Needle Driver | Fine Science Tools | FST 12061-01 | |
| Centrifuge 5810R | Eppendorf | 22625101 | |
| Collagenase I | Millipore Sigma | SCR103 | |
| Collagenase XI | Millipore Sigma | C7657 | |
| Covidien 5-0 Polysorb Suture – CV-11 taper needle | Medtronic Canada | GL-890 | |
| Covidien 5-0 Polysorb Suture – PC-13 cutting needle | Medtronic Canada | SL-1659 | |
| Curved Blunt Forceps | Fine Science Tools | FST 11009-13 | |
| Dako Mounting Medium | Agilen | CS70330-2 | |
| DNase I | Millipore Sigma | 11284932001 | |
| Ethanol, 100% | Millipore Sigma | MFCD00003568 | |
| Ethicon 8-0 Ethilon Suture – BV-130-4 taper needle | Johnson & Johnson Inc. | 2815G | |
| Fiber-Optic Light | Nikon | 2208502 | |
| Fine Forceps | Fine Science Tools | FST 11150-10 | |
| Fluoresbrite® YG Carboxylate Microspheres 1.00 µm | Polysciences, Inc. | 15702 | |
| Geiger Thermal Cautery Unit | World Precision Instruments | 501293 | Model 150-ST |
| Hyaluronidase | Millipore Sigma | H4272 | |
| Isofluorane Vaporizer | Harvard Apparatus | 75-0951 | |
| Isoflurane USP, 250 mL | CDMV Inc | 108737 | |
| Magnetic Fixator Retraction System | Fine Science Tools | 18200-20 | |
| MX550D- 40 MHz probe | Fujifilm- Visual Sonics | ||
| Needle Driver | Fine Science Tools | FST 12002-12 | |
| PE-10 Tubing | Braintree Scienctific, Inc. | PE10 50 FT | |
| Scissors | Fine Science Tools | FST 14184-09 | |
| SMZ-1B Stereo Microscope | Nikon | SMZ1-PS | |
| VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | |
| Vetergesic (10 mL, 0.3mg/mL buprenorphine)) | CDMV Inc | 124918 | controlled drug |
| Vevo 2100 Software | Fujifilm-Visual Sonics |
References
- Virani, S. S., et al. Heart disease and stroke statistics-2020 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 141, 139 (2020).
- Iismaa, S. E., et al. Comparative regenerative mechanisms across different mammalian tissues. NPJ Regenerative Medicine. 3 (6), (2018).
- Bayat, H., et al. Progressive heart failure after myocardial infarction in mice. Basic Research in Cardiology. 97 (3), 206-213 (2002).
- Virag, J. A., Lust, R. M. Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction. Journal of Visualized Experiments. 52, 2581 (2011).
- De Villiers, C., Riley, P. R. Mouse models of myocardial infarction: comparing permanent ligation and ischaemia-reperfusion. Disease Models & Mechanisms. 13 (11), (2020).
- Borlaug, B. A., Reddy, Y. N. V. The role of the pericardium in heart failure: Implications for pathophysiology and treatment. JACC Heart Failure. 7 (7), 574-585 (2019).
- Pfaller, M. R., et al. The importance of the pericardium for cardiac biomechanics: from physiology to computational modeling. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 18 (2), 503-529 (2019).
- Deniset, J. F., et al. Gata6(+) Pericardial Cavity Macrophages Relocate to the Injured Heart and Prevent Cardiac Fibrosis. Immunity. 51 (1), 131-140 (2019).
- Weber, G. F. Immune targeting of the pleural space by intercostal approach. BMC Pulmonary Medicine. 15, 14 (2015).
- Nakatani, T., Shinohara, H., Fukuo, Y., Morisawa, S., Matsuda, T. Pericardium of rodents: pores connect the pericardial and pleural cavities. The Anatomical Record. 220, 132-137 (1988).
- Tyberg, J. V., et al. The relationship between pericardial pressure and right atrial pressure: an intraoperative study. Circulation. 73, 428-432 (1986).
- Hamilton, D. R., Sas, R., Semlacher, R. A., Kieser Prieur, T. M., Tyberg, J. V. The relationship between left and right pericardial pressures in humans: an intraoperative study. The Canadian Journal of Cardiology. 27, 346-350 (2011).
- Park, D. S. J., et al. Human pericardial proteoglycan 4 (lubricin): Implications for postcardiotomy intrathoracic adhesion formation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 156 (4), 1598-1608 (2018).
