טכניקה שונה להתכווצות רוחבית של אבי העורקים בעכברים
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר טכניקה שונה ופשוטה עם הליך היצרות אבי העורקים הרוחבי (TAC) זעיר פולשני באמצעות retractor מתוצרת עצמית. הליך זה יכול להתבצע ללא מכונת הנשמה או מיקרוסקופ ומציג עומס לחץ, המוביל בסופו של דבר היפרטרופיה לבבית או אי ספיקת לב.
Abstract
התכווצות אבי העורקים הרוחבית (TAC) הוא ניתוח נפוץ במחקר על אי ספיקת לב והיפרטרופיה לבבית המבוסס על היווצרות עומס יתר במודלים של עכברים. האתגר העיקרי של הליך זה הוא לדמיין בבירור את קשת אבי העורקים הרוחבית ואת להקה מדויקת את כלי המטרה. גישות קלאסיות מבצעות ניתוח חלקי של בית החזה כדי לחשוף את קשת אבי העורקים הרוחבית. עם זאת, זהו מודל חזה פתוח שגורם לטראומה כירורגית גדולה למדי ודורש מכונת הנשמה במהלך הניתוח. כדי למנוע טראומה מיותרת ולפשט את הליך הניתוח, קשת אבי העורקים מתקרבת דרך החלק הפרוקסימלי של עצם החזה, להגיע ולקשור את כלי המטרה באמצעות retractor קטן מתוצרת עצמית המכיל snare. הליך זה יכול להתבצע מבלי להיכנס לחלל הצדר ואינו זקוק למכונת הנשמה או ניתוח מיקרוכירורגי, מה שמשאיר את העכברים עם דפוסי נשימה פיזיולוגיים, מפשט את ההליך ומקצר משמעותית את זמן הניתוח. בשל הגישה הפחות פולשנית ופחות זמן ניתוח, עכברים יכולים לחוות פחות תגובות לחץ ולהתאושש במהירות.
Introduction
אי ספיקת לב היא סימפטום קליני מורכב הנובע מפגיעה במבנה ובתפקוד של מילוי או פליטת דם1. שלב המחלה מוגדר בעיקר באמצעות סיווג תפקודי איגוד הלב של ניו יורק בהתבסס על חומרת הסימפטומים ופעילות גופנית2. עבור חולים עם מקטע פליטה של מעל 50%, הפרעות מבניות ו / או תפקודיות העלו פפטידים נטריאורטיים כדי לתמוך באבחנה של אי ספיקת לב עם מקטע פליטה שמור (HFpEF)2. מחלת לב איסכמית היא גורם מוביל בקרב אטיולוגיות מרובות של אי ספיקת לב. לפיכך, מודל אוטם שריר הלב (כגון קשירה כלילית קבועה) משמש לעתים קרובות לחקר פתופיזיולוגיה לאחר היפופרפוזיה לבבית או פגיעה איסכמיה-רפרפוזיה 3,4. מלבד פגיעה חריפה בשריר הלב, גורמי סיכון אחרים כגון יתר לחץ דם, סוכרת, השמנת יתר והיסטוריה משפחתית של קרדיומיופתיה תורמים גם הם להתפתחות אי ספיקת לב. לאחר שהחולים עוברים את שלב A (בסיכון לאי ספיקת לב) ונכנסים לשלב B (טרום אי ספיקת לב), מתרחש שינוי מבני1. לדוגמה, חולים עם יתר לחץ דם עוברים תחילה היפרטרופיה אדפטיבית של החדר השמאלי, ולאחר מכן מתפתחים בהדרגה להיפרטרופיה לבבית לא אדפטיבית ועוברים לאי ספיקת לב באמצעות שיפוץ פתולוגי5.
כשלב הסופני של מחלות לב וכלי דם שונות, אי ספיקת לב כרונית נחקרה במשך עשרות שנים6. מודלים עכבריים מרובים נמצאים בשימוש נרחב במחקר אי ספיקת לב, כולל עירוי תרופות (אנגיוטנסין II), הפרעות מטבוליות (סוכרת או תזונה עתירת קלוריות), והתכווצות אבי העורקים7. בין מודלים אלה, זילוח אנגיוטנסין II מלווה בתופעות לוואי שונות של איברים, כגון כליה7. גרימת הפרעות מטבוליות בדרך כלל דורשים תקופה ארוכה למדי של זמן. התכווצות אבי העורקים העולה נחשבת כבעלת רלוונטיות מוגבלת למחלה אנושית7.
TAC הוא מודל אמין המגדיל עומס לאחר מכן וגורם להיפרטרופיה לבבית, כמו גם אי ספיקת לב8. מודל TAC פתוח חזה תואר לראשונה על ידי Rockman et al. והיה בשימוש במעבדות רבות ברחבי העולם9. עם זאת, הליך TAC קלאסי זה גורם טראומה גדולה למדי לעכברים ומשנה את התנהגותם הרגילה, אשר עשויה לקחת זמן התאוששות ארוך להפריע לטיפול נוסף10. הליכי TAC אחרים עם חזה סגור אכן הפחיתו כמה צעדים פולשניים, אך דרשו מיומנויות מיקרוכירורגיות או הנשמה מכנית10,11.
הפרוטוקול הנוכחי מפרט שיטה שלב אחר שלב עם גישה זעיר פולשנית לקשת אבי העורקים באמצעות retractor מתוצרת עצמית דרך חתך קו אמצע 3 מ”מ של הקצה העליון של עצם החזה. מודל זה אינו זקוק למיומנות מיקרוכירורגית, אוורור מכני או חיתוך דרך הצלעות, ובכך מספק דרך מהירה, מוגבלת טראומה כירורגית, לא מסובכת וזולה לביצוע ניתוח TAC.
Protocol
Representative Results
Discussion
השראת עומס לחץ מתמשך עלולה לגרום בהדרגה להיפרטרופיה לבבית ואי ספיקת לב. מודל זה שימש במעבדות רבות ברחבי העולם14,15,16. הפרוטוקול סיפק שיטת TAC משופרת שאינה דורשת מיומנויות מיקרוכירורגיות או אוורור מכני.
השלב החשוב ביותר בפרוטו…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו ממומנת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (NSFC 81822002). אנו מודים לכל החברים שלקחו חלק בעבודה זו.
Materials
| 4-0 nonabsorbable suture | Jinhuan | HM403 | Used for suturing the skin |
| 5 mL syringe | Haifuda Technology Co., Ltd. | BD-309628 | Used for making snare containing retractor |
| 7-0 nonabsorbable suture | Jinhuan | HM701 | Used for aorta ligation |
| Animal temperature monitor | Kaerwen | FT3400 | Used for monitoring body temperature |
| Buprenorphine | Sigma | B-044 | Used for post-surgical pain treatment |
| Depilatory cream | Veet | N/A | Used for remove body hair from the surgical area |
| Heating Pad | Xiaochuangxin | N/A | Used for maintaining body temperature |
| Ibuprofen | MCE | HY-78131 | Used for post-surgical pain treatment |
| Iron wire (0.5 mm) | Qing Yuan | Iron wire #26 | Used for making snare containing retractor |
| Microscopic tweezers | RWD | F12006-10 | Used for penetrating and separating the tissue to open operation space |
| Needle holder | RWD | F12005-10 | Used for pinching off the tip of gauge needle and blunting it |
| Ophthalmic forceps | RWD | F14012-10 | Used for holding skin and other tissues |
| Ophthalmic scissors | RWD | S11001-08 | Used for making sking incision of mouse |
| Pentobarbital sodium | Sigma | P3761 | Used for mouse anesthesia |
| Sterile operating mat | Hale & hearty | 211002 | Used for placing animal during surgery |
| Ultra-sound imaging system | Fujifilm visualsonics | vevo1100 | Used for measure the blood flow velocity, left ventricular wall thickness and ejection fraction, https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-1100 |
Riferimenti
- Heidenreich, P. A., et al. AHA/ACC/HFSA Guideline for the Management of Heart Failure: A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Joint Committee on Clinical Practice Guidelines. Circulation. 145 (18), 895 (2022).
- McDonagh, T. A., et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. European Heart Journal. 42 (36), 3599 (2021).
- Lv, B., et al. Induction of myocardial infarction and myocardial ischemia-reperfusion injury in mice. Journal of Visualized Experiments. (179), e63257 (2022).
- Curaj, A., Simsekyilmaz, S., Staudt, M., Liehn, E. Minimal invasive surgical procedure of inducing myocardial infarction in mice. Journal of Visualized Experiments. (99), e52197 (2015).
- Nakamura, M., Sadoshima, J. Mechanisms of physiological and pathological cardiac hypertrophy. Nature Reviews Cardiology. 15 (7), 387-407 (2018).
- Wang, H., et al. Bibliometric analysis on the progress of chronic heart failure. Current Problems in Cardiology. 47 (9), 101213 (2022).
- Riehle, C., Bauersachs, J. Small animal models of heart failure. Cardiovascular Research. 115 (13), 1838-1849 (2019).
- Melleby, A. O., et al. A novel method for high precision aortic constriction that allows for generation of specific cardiac phenotypes in mice. Cardiovascular Research. 114 (12), 1680-1690 (2018).
- Rockman, H. A., Wachhorst, S. P., Mao, L., Ross, J. ANG II receptor blockade prevents ventricular hypertrophy and ANF gene expression with pressure overload in mice. The American Journal of Physiology. 266, 2468-2475 (1994).
- Eichhorn, L., et al. A closed-chest model to induce transverse aortic constriction in mice. Journal of Visualized Experiments. (134), e57397 (2018).
- 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. Journal of Visualized Experiments. (127), e56231 (2017).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
- Li, L., et al. Assessment of cardiac morphological and functional changes in mouse model of transverse aortic constriction by echocardiographic imaging. Journal of Visualized Experiments. (112), e54101 (2016).
- Wang, X., et al. ATF4 protects the heart from failure by antagonizing oxidative stress. Circulation Research. 131 (1), 91-105 (2022).
- Li, J., et al. GCN5-mediated regulation of pathological cardiac hypertrophy via activation of the TAK1-JNK/p38 signaling pathway. Cell Death & Disease. 13 (4), 421 (2022).
- Syed, A. M., et al. Up-regulation of Nrf2/HO-1 and inhibition of TGF-beta1/Smad2/3 signaling axis by daphnetin alleviates transverse aortic constriction-induced cardiac remodeling in mice. Free Radical Biology and Medicine. 186, 17-30 (2022).
- 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).
- Lao, Y., et al. Operating transverse aortic constriction with absorbable suture to obtain transient myocardial hypertrophy. Journal of Visualized Experiments. (163), e61686 (2020).
- Veldhuizen, R. A., Slutsky, A. S., Joseph, M., McCaig, L. Effects of mechanical ventilation of isolated mouse lungs on surfactant and inflammatory cytokines. European Respiratory Journal. 17 (3), 488-494 (2001).
- Withaar, C., Lam, C. S. P., Schiattarella, G. G., de Boer, R. A., Meems, L. M. G. Heart failure with preserved ejection fraction in humans and mice: embracing clinical complexity in mouse models. European Heart Journal. 42 (43), 4420-4430 (2021).
