組み合わせてモノクロまたは Sugen 肺高血圧ラットのモデルとして左肺全摘
Summary
齧歯動物左肺全摘術は、肺高血圧症研究の貴重な手法です。ここでは、ラット肺全摘術の手順と最小限の罹患率と死亡率を確保するため術後のケアについて説明するためのプロトコルを提案する.
Abstract
このプロトコルでは、詳細に説明して正しい手順と必要な予防措置を正常に左肺全摘を行いモノクロ (MCT) の追加投与によるラットの PAH を誘発するまたは SU5416 (Sugen)。我々 はまた他の PAH のモデル研究でよく使用されるこれら 2 つのモデルを比較します。ここ数年で PAH の動物モデルのフォーカスに肺血流増加の役割は考慮した重度の開発の重要なトリガーとして肺の網状病変の angioproliferation のメカニズムを勉強へ移動します。血管リモデリング。肺血流の増加の最も有望な齧歯動物モデルの 1 つは、MCT の Sugen「2 番目のヒット」と組み合わせて片側左肺全摘術です。左の肺の除去は、増加および乱流の肺血流と血管リモデリングに します。現在、ラットの肺全摘手術の詳細な手順はありません。ここでは、肺全摘手術と雄 Sprague-dawley ラットの術後ケアの手順プロトコルについて詳しく説明します。簡単に言えば、動物の麻酔し、胸を開きます。左肺動脈、肺静脈、気管支を視覚化でき、それらが組み合わされて、左の肺が削除されます。胸が閉じられます、動物が回復しました。血液は右肺のみで循環させるとしています。この血管内圧の亢進は、進歩的な改造と肺小動脈の閉塞に します。MCT の Sugen 2 番目のヒットは、内皮機能不全を誘発する使用 1 週間後の手術です。肺と内皮機能不全の増加血流の組み合わせは、重症 PAH を生成します。この手順の主な制限は、一般的な手術技能が必要なことです。
Introduction
肺動脈高血圧症 (PAH) は肺血流量、血管抵抗の増加、炎症および肺の小さな血管1の改造の増加によって特徴付けられる進行と致命的な病気です。この改造は通常血管病変を妨害し、肺小動脈、血管収縮を引き起こし、右心室の後負荷2の増加を消し去ることで起因します。PAH のほとんどの成功した薬理学的治療法が存在しません。その結果、PAH 関連死亡のまま高.最近では、肺高血圧症の病態に関する研究のフォーカスに肺血流増加の役割は考慮した肺の開発の重要なトリガーとして血管血管増殖のメカニズムへ移動します。3,4を改造します。
肺高血圧症の動物モデルは、疾患の病態生理を説明し、薬、細胞、遺伝子、タンパク質配信のためのプラットフォームとして提供している、重要な洞察力を提供しています。従来、慢性低酸素血症による肺高血圧モデルと MCT 肺傷害モデルは、PAH の病態5を研究するために使用する主なモデルをされています。しかし、彼らは人間の患者に説明した差異と比較して改造の増加肺血流と新生内膜パターンを生成するのに十分ではありません。齧歯動物の慢性低酸素モデルは、小さな肺血管6の血管閉塞せず低酸素性血管収縮と血管壁の肥厚の結果します。さらに、低酸素状態は可逆的です。このように、低酸素血症モデルはまた重症 PAH を生成するのに十分ではありません。MCT 肺傷害モデルはいくつかの内皮機能不全を引き出すが、重度のプライマリ PAH を持つ人間で見つけられる複雑な血管のフェノタイプ病変ラット2では発症しません。また、MCT 投与ラットは PAH2からではなく、MCT による肺毒性、静脈閉塞性肝疾患、心筋炎から死ぬ傾向があります。最後に、肺全摘術だけでは時間の短い期間で新生内膜病変肺血管を生成するのに十分ではありません。全摘、術後後肺動脈圧7で最小限の標高があります。健康7対側の肺は、人間の肺全摘も容認されます。
ただし、それは肺血流増加を模倣し、結果肺血管リモデリング厳しい臨床 PAH に匹敵するので、MCT と Sugen 併用左肺全摘手順は有利。4 つ葉は、右ではなく、のみ 1 葉、左肺、肺の全摘術が実行されます。右の肺を削除した場合は、動物は呼吸不全を補正することになります。肺全摘術 MCT モデル改造の新生内膜パターンは扱われる運営動物7の 90% 以上で成長します。同様に、Sugen と肺全摘術の組み合わせによって重症 PAH、アンギオ フェノタイプの血管病変、増殖、アポトーシスおよび右心室機能不全の8によって特徴付けられます。左肺全摘手順は、PAH を誘発する他の外科手術と比較しても有利であります。以前大動脈, 下大静脈シャントまたは鎖骨下肺動脈吻合、肺への肺血流を増加するラットの説明モデルが含まれます。これらのモデルは、非常に複雑な7,9,10,11です。大動脈, 下大静脈シャントを行う動物の腹部が開かれます。シャント、肺だけではなくすべての腹部臓器への血流を増加腹部の大動脈に配置されます、PAH したがって、開発に長い時間がかかります。さらに、それは、全摘例の血流残存肺ダブルスに対し、シャントの血流を判断することは困難。鎖骨下肺動脈吻合では、多くの合併症もあります。静脈に動脈の血液の流れは、吻合部出血・血栓症につながることができます。大動脈下大静脈シャントのような吻合部の血流を判断することは困難です。さらに、血管外科のスキルを必要とする高価で難しい技術です。一方的な左肺全摘は血流と左肺内のせん断応力を 2 倍し、MCT や Sugen と組み合わせて、原因内皮細胞損傷8,である PAH の典型的な血行動態と病理組織学的所見12。
この原稿の目新しさは、左肺全摘ラットおよびこれらのモデルの技術と生理学的課題の議論の非常に詳細かつ包括的な外科手術で提示されます。このプロトコルが現在使用できないために、多くの研究者はモデルがあまりにも困難な使用と考えています。左肺全摘を行った者は、高い死亡率および動物、科学的評価を損なうことの不必要な損失に関連付けられている別の罹患率に直面しています。代わりに、多くは PAH を作成するのに MCT 注射、慢性的な低酸素症、またはちょうど肺全摘術などの古典的なモデルを使用します。ただし、これらのモデルは左肺全摘と MCT または Sugen の組み合わせよりもはるかに少ない効果的です。この記事の主な目的は、ラットの左一側肺全摘の最初詳細と再現性のある外科手術を提供し、PAH の最高の手術モデルを提供することです。この致命的な病気の病因を研究する重症 PAH のはるかに効果的な臨床的に関連するモデルを作成する研究者、MCT や SU5416 と左片側肺全摘のこのプロトコルを組み合わせることができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
PAH の影響を受けた肺で新生内膜形成、肺動脈の閉塞血管の増殖結果重度の血行動態、右心不全、早期死亡率7,8。血管壁への変更は、動脈と右心室の圧力の増加、血流への抵抗を高めます。PAH の初期の段階で通常 MCT または Sugen、管理後 3 週間ラット開発された内側の肥大、外の肥厚や小動脈および細動脈の muscularization のような非特異的な所見。?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この原稿は、NIH によって支えられた 7R01 HL083078 10 は、アメリカ心臓協会 AHA 17SDG33370112 と、国家機関の健康 NIH K01 HL135474 にあるから、国家機関の健康 R01 HL133554 オリジナル作品に助成金を与える
Materials
| Surgical Blade | Bard-Parker | 371215 | Incision |
| Forane (Isoflurane, USP) | Baxter | NDC 10019-360-40 | anesthesia |
| BD Angiocath 16 G | BD | 381157 | intubation tube, chest tube |
| BD 1 mL Insulin Syringe | BD | 329652 | administer buprinex post-operatively |
| Biogel Surgeons Surgical Gloves | Biogel | 30460-01 | sterile surgical gloves |
| Wahl BravMini+ Trimmer | Braintree Scientific | CLP-41590 P | shave surgical site |
| SU5416 | Cayman Chemical | 13342 | Sugen |
| Fiber Optic Illuminator | Cole-Parmer | EW-41723-02 | light for intubation |
| Surgipro II 4-0 Suture | Covidien | VP831X | Closing intercostal muscles |
| Polysorb 5-0 Suture | Covidien | GL-885 | Closing skin |
| Medium Slide Top Induction Chamber | DRE Veterinary | 12570 | oxygen & isoflurane delivery |
| DRE Compact 150 Rodent Anesthesia Machine | DRE Veterinary | 373 | oxygen & isoflurane delivery |
| Small Vessel Cauterizer Kit | Fine Science Tools | 18000-00 | cauterizer to minimize bleeding |
| VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | ventilator |
| MouseSTAT Jr | Kent Scientific | MSTAT-JR | pulse oximeter & heart rate monitor |
| Mouse Paw Pulse Oximeter Sensor | Kent Scientific | SPO2-MSE | pulse oximeter & heart rate paw sensor |
| PhysioSuite RightTemp | Kent Scientific | PS-02 | temperature pad |
| PVP Prep Solution | Medline | MDS093944 | Cleaning surgical site |
| Poly-lined Drape | Medline | NON21002Z | cover animal |
| 3 mL syringe | Medline | SYR103010 | administer fluids post-operatively |
| Microsurgical Kits, Integra | Miltex | 95042-540 | surgical tools: plain wire speculum, double-ended probe, McPherson-Vannas Iris scissors straight, straight iris scissors |
| Hemostatic forceps – Micro-Jacobson-Mosquito | Miltex | 17-2602 | mosquito |
| Buprenorphrine HCl 0.3 mg/mL | Par Pharmaceutical | NDC 42023-179-01 | Pain relief |
| Cooley-Mayo curved scissors | Pilling | 352090 | Large scissors |
| Gerald Tissue forceps | Pilling | 351900 | forceps |
| Wangesnsteen Tissue Forceps | Pilling | 342929 | atraumatic forceps |
| Pilling Thin Vascular Needle Holder | Pilling | 354962DG | needle holder |
| Crotaline | Sigma-Aldrich | C2401-1G | MCT |
| Surflash 20 G IV Catheter | Terumo | SR*FF2051 | For pressure reading during organ harvest |
| ADVantage PV System with 1.2 Fr Catheter | Transonic Inc | ADV500 | Record pulmonary artery and right ventricle pressure |
| Medium Hemoclip | Weck | 523700 | ligate vessels |
| Open Ligating Clip Applicator; Medium, curved | Weck Horizon | 237081 | hemoclip applicator |
| Surgical Microscope | Zeiss OPMI MD | 1808 | magnification |
References
- Leopold, J., Maron, B. Molecular Mechanisms of Pulmonary Vascular Remodeling in Pulmonary Arterial Hypertension. International Journal of Molecular Sciences. 17 (5), 761 (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 (4), L363-L369 (2012).
- van Albada, M. E., et al. The role of increased pulmonary blood flow in pulmonary arterial hypertension. European Respiratory Journal. 26 (3), 487-493 (2005).
- Dickinson, M. G., Bartelds, B., Borgdorff, M. A. J., Berger, R. M. F. The role of disturbed blood flow in the development of pulmonary arterial hypertension: lessons from preclinical animal models. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 305 (1), L1-L14 (2013).
- Stenmark, K. R., Meyrick, B., Galie, N., Mooi, W. J., McMurtry, I. F. Animal models of pulmonary arterial hypertension: the hope for etiological discovery and pharmacological cure. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 297 (6), L1013-L1032 (2009).
- Cahill, E., et al. The pathophysiological basis of chronic hypoxic pulmonary hypertension in the mouse: vasoconstrictor and structural mechanisms contribute equally. Experimental Physiology. 97 (6), 796-806 (2012).
- Okada, K., et al. Pulmonary hemodynamics modify the rat pulmonary artery response to injury. A neointimal model of pulmonary hypertension. American Journal of Pathology. 151 (4), 1019-1025 (1997).
- Happé, C. M., et al. Pneumonectomy combined with SU5416 induces severe pulmonary hypertension in rats. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 310 (11), L1088-L1097 (2016).
- Tanaka, Y., Schuster, D. P., Davis, E. C., Patterson, G. A., Botney, M. D. The role of vascular injury and hemodynamics in rat pulmonary artery remodeling. Journal of Clinical Investigation. 98 (2), 434-442 (1996).
- Nishimura, T., Faul, J. L., Berry, G. J., Kao, P. N., Pearl, R. G. Effect of a surgical aortocaval fistula on monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Critical Care Medicine. 31 (4), 1213-1218 (2003).
- Linardi, D., et al. Ventricular and pulmonary vascular remodeling induced by pulmonary overflow in a chronic model of pretricuspid shunt. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (6), 2609-2617 (2014).
- White, R. J., et al. Plexiform-like lesions and increased tissue factor expression in a rat model of severe pulmonary arterial hypertension. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 293 (3), L583-L590 (2007).
- Samson, N., Paulin, R. Epigenetics, inflammation and metabolism in right heart failure associated with pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 7 (3), 572-587 (2017).
