Den venstre Pneumonectomy kombineret med Monocrotaline eller Sugen som en Model af Pulmonal Hypertension hos rotter

Summary

Den gnaver venstre pneumonectomy er en værdifuld teknik i pulmonal hypertension forskning. Vi præsenterer her, en protokol for at beskrive den rotte pneumonectomy procedure og postoperativ pleje at sikre minimal sygelighed og dødelighed.

Abstract

I denne protokol, vi detalje den korrekte proceduremæssige skridt og forholdsregler, der med held udføre en venstre pneumonectomy og fremkalde PAH i rotter med den ekstra administration af monocrotaline (MCT) eller SU5416 (Sugen). Vi har også sammenligne disse to modeller til andre PAH modeller almindeligvis anvendes i forskning. I de sidste par år, er fokus for PAH dyremodeller flyttet til at studere mekanismen for angioproliferation af plexiform læsioner, hvor rollen som øget pulmonal blodgennemstrømning er betragtes som en vigtig udløsende faktor i udviklingen af svær pulmonal vaskulære remodellering. En af de mest lovende gnavere modeller af øget pulmonal flow er den ensidige venstre pneumonectomy kombineret med en “anden hit” af MCT eller Sugen. Fjernelse af venstre lunge fører til øget og turbulente pulmonal blodgennemstrømningen og vaskulære remodellering. I øjeblikket er der ingen detaljeret procedure for pneumonectomy kirurgi i rotter. I denne artikel beskrives en trinvis protokol af pneumonectomy kirurgisk procedure og postoperativ pleje i mandlige Sprague-Dawley rotter. Kort, dyret er bedøvede og brystet er åbnet. Når venstre lungepulsåren, pulmonal vene og bronkier er visualiseret, de er forbundet, og den venstre lunge er fjernet. Brystet så lukket og dyret inddrevet. Blod er tvunget til at cirkulere kun på højre lunge. Denne øgede blodkartryk fører til en progressiv remodellering og okklusion af små pulmonale arterier. Den anden ramt af MCT eller Sugen er brugt en uge efter operationen til at fremkalde endotel dysfunktion. Kombinationen af øget blodgennemstrømning i lungerne og endotel dysfunktion producerer svær PAH. Den primære begrænsning af denne procedure er, at det kræver generelle kirurgiske færdigheder.

Introduction

Pulmonal arteriel hypertension (PAH) er en progressiv og dødelig sygdom karakteriseret ved en stigning i pulmonal blodgennemstrømning, øget vaskulær resistance, betændelse og ombygning af lille pulmonal blodkar¹. Denne remodeling normalt resulterer i vaskulære læsioner, der hindrer og udslette lille pulmonal arterier, forårsager vasokonstriktion og øge højre hjertekammer afterload². Få succesfulde farmakologiske behandlinger af PAH findes; som en konsekvens, PAH-relaterede dødelighed er fortsat høje. For nylig, fokus på forskning i pathobiology af pulmonal hypertension er flyttet mod en mekanisme for angio-spredning, hvor rollen som øget pulmonal blodgennemstrømning er betragtes som en vigtig udløser i udvikling af pulmonal vaskulær remodeling^3,4.

Dyremodeller for pulmonal hypertension har givet kritiske indsigter, der hjælper med at forklare Patofysiologi af sygdommen og har tjent som platform for narkotika, celle, gen og protein levering. Traditionelt, har kronisk hypoxi-induceret pulmonal hypertension model og MCT lunge skade model været de vigtigste modeller bruges til at undersøge PAH Patofysiologi⁵. De er imidlertid ikke tilstrækkelig til at medføre øget pulmonal blod flow og neointimal mønster af remodeling i forhold til ændringer beskrevet i menneskelige patienter. Kronisk hypoxi model i gnavere resultater i fortykkelse af fartøj vægge med hypoxisk vasokonstriktion uden angio-udslettelse af små pulmonal fartøjer⁶. Derudover er hypoxi betingelse reversibel. Således, iltsvind modellen er heller ikke tilstrækkelig til at medføre svær PAH. MCT lunge skade model fremkalde nogle endotel dysfunktion men de komplekse vaskulær obliterative læsioner fundet hos mennesker med svær primær PAH udvikler ikke i rotter². Derudover MCT-behandlede rotter har tendens til at dø fra MCT-induceret lunge toksicitet, veno-okklusiv sygdom og Myokarditis ikke fra PAH². Endelig er pneumonectomy alene ikke tilstrækkelig til at frembringe neointimal læsioner i de lille pulmonal fartøjer i en kort periode. Efter pneumonectomy er der minimal elevation i pulmonal arteriel pres⁷. Hos mennesker tåles pneumonectomy godt når de kontralaterale lunge er sund⁷.

Dog er proceduren venstre pneumonectomy kombineret med MCT eller Sugen fordelagtigt, da det efterligner øget pulmonal blodgennemstrømningen og medfører pulmonal vaskulær remodeling sammenlignes med alvorlige kliniske PAH. Pneumonectomy er udført på den venstre lunge, som har kun 1 lap, i stedet for til højre, som har fire kamre. Hvis højre lunge blev fjernet, ville dyr kunne kompensere for den respiratorisk insufficiens. I modellens pneumonectomy-MCT neointimal mønster af remodeling udvikler sig i mere end 90% af drives-dyr behandlet⁷. Ligeledes, kombinationen af Sugen og pneumonectomy resultater i svær PAH, karakteriseret ved angio-obliterative vaskulære læsioner, spredning, apoptose og RV dysfunktion⁸. Den venstre pneumonectomy procedure er også fordelagtigt i forhold til andre kirurgiske procedurer til at fremkalde PAH. Tidligere omfatter beskrevne modeller i rotter at øge pulmonal blodtilførslen til lungerne aorto-caval shunt eller subclavia-pulmonal arterie anastomose. Disse modeller er ekstremt kompliceret^7,9,10,11. Hvis du vil udføre en aorto-caval shunt, har dyrets maven åbnes. Shunt placeres i den abdominale aorta, hvilket øger blodtilførslen til alle abdominale organer i stedet for blot i lungerne, således PAH tager meget længere tid at udvikle. Desuden er det vanskeligt at bestemme blodgennemstrømningen gennem shunt, der henviser til, at med pneumonectomy blodgennemstrømningen til de resterende lunge fordobler. Subclavia-pulmonal arterie anastomose har også mange komplikationer. Strømmen af arterielt blod i venen kan føre til trombose af anastomose og blødning. Ligesom aorto-caval shunt er det vanskeligt at bestemme blodgennemstrømningen gennem anastomose. Derudover er det en bekostelig og vanskelig teknik, der kræver vaskulære kirurgiske færdigheder. Den ensidige venstre pneumonectomy fordobler blodgennemstrømningen og shear stress i de kontralaterale lunge og i kombination med MCT eller Sugen, forårsager de typiske hæmodynamiske og histopatologiske fund af PAH, som er endotel celle skader^{8, 12}.

Nyhed i dette håndskrift er præsenteret i den meget detaljerede og omfattende kirurgisk protokol af den venstre pneumonectomy i rotter og diskussion af de tekniske og fysiologiske udfordringer i disse modeller. Fordi denne protokol ikke er længere tilgængelig, mener mange efterforskere modellen er alt for svært brug. Efterforskere, der har udført den venstre pneumonectomy har haft høj dødelighed og sygelighed priser forbundet med de unødvendige tab af dyr, gå på kompromis med videnskabelig vurdering. I stedet, vil mange bruge klassiske modeller såsom MCT injektion, kronisk hypoxi eller bare pneumonectomy til at oprette PAH. Disse modeller er dog langt mindre effektiv end kombinationen af MCT eller Sugen med den venstre pneumonectomy. Det primære formål med denne artikel er at orientere den første detaljerede og reproducerbare kirurgisk protokol for den venstre ensidige pneumonectomy i rotter og give den bedste kirurgiske model af PAH. Kombinere denne protokol til venstre ensidige pneumonectomy med MCT eller SU5416 vil tillade efterforskere at skabe en langt mere effektiv og klinisk relevante model svær PAH at studere patogenesen af denne dødelige sygdom.

Protocol

De procedurer, der er beskrevet nedenfor er blevet godkendt af institutionelle Animal Care og brug udvalg (IACUC) af Icahn School of Medicine på Mount Sinai. Alle rotter modtaget Human pleje i overensstemmelse med Mount Sinai “Vejledning i pleje og brugen af forsøgsdyr”. 1. forberedelse til operation Autoklave Cooley-Mayo buet saks (store saks), straight Iris saks (lille saks), McPherson-markriyor Iris saks (tilbage saks), Wangensteen væv pincet (atraumatisk pincet), Gerald væv p…

Representative Results

Ifølge den accepterede klassifikationssystem, er pulmonal hypertension karakteriseret ved en middelværdi lungepulsåren pres (mPAP) overstiger de øvre grænser for normale lungepulsåren pres (dvs., 25 mm Hg). Pneumonectomy + MCT gruppe udviklet svær PAH dag 21 med en forøget mPAP (figur 1). MPAP beregnes ved formlen: <p class=…

Discussion

I PAH-ramte lunger, vaskulære spredning med neointimal dannelse og udslettelse af de pulmonale arterier kan resultere i alvorlige hæmodynamiske ændringer, højre ventrikel svigt og tidlig dødelighed^7,8. Ændringer til fartøj vægge øge modstanden mod blodgennemstrømningen, øge arteriel og højre ventrikel trykket. I de tidlige stadier af PAH udviklede normalt 3 uger efter administration af MCT eller Sugen, rotter uspecifik histologiske ændringer som medi…

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