Левый пневмонэктомия, в сочетании с Monocrotaline или Sugen как модель легочной гипертензии у крыс
Summary
Грызунов левой пневмонэктомия — это ценный метод исследований легочной гипертензии. Здесь мы представляем протокол для описания процедуры пневмонэктомия крыса и послеоперационный уход для обеспечения минимальной заболеваемости и смертности.
Abstract
В этом протоколе, мы подробно правильные процессуальные шаги и необходимые меры предосторожности, чтобы успешно выполнять левый пневмонэктомия и побудить ПАУ в крыс с дополнительным администрирование monocrotaline (MCT) или SU5416 (Sugen). Мы также сравнить эти две модели для других моделей ПАУ, широко используется в научных исследованиях. В последние несколько лет в центре внимания животных моделей ПАУ перешла к изучению механизма angioproliferation сплетениевидный поражений, в которых роль увеличение легочного кровотока рассматривается как важный триггер в развитии тяжелой легочной сосудистого ремоделирования. Одной из наиболее перспективных моделей грызунов увеличение легочного потока является одностороннее левой пневмонэктомия, в сочетании с «вторым хитом «MCT или Sugen. Удаление левого легкого приводит к увеличению и турбулентного легочного кровотока и сосудистого ремоделирования. В настоящее время не существует подробной процедуры пневмонэктомия хирургии в крыс. Эта статья подробно шаг за шагом протокол пневмонэктомия хирургической операции и послеоперационного ухода в крысах Sprague-Dawley. Вкратце наркоз животным и грудь будет открыт. После того, как визуализируются левой легочной артерии, легочная Вена и бронхов, они являются лигируют и левое легкое удаляется. Грудь, затем закрыт, и животное выздоровел. Кровь вынуждена распространить только на правом легком. Это повышение сосудистого давления приводит к прогрессивной ремоделирования и закупорки мелких легочных артерий. Второй хит MCT или Sugen — используется одной недели после операции побудить эндотелиальной дисфункции. Сочетание увеличение кровотока в легких и дисфункция эндотелия производит тяжелые ПАУ. Основным ограничением этой процедуры является, что она требует общих хирургических навыков.
Introduction
Легочная артериальная гипертензия (ПАУ) является прогрессивным и смертельной болезнью, характерно увеличение легочного кровотока, повышение сосудистого сопротивления, воспаление и ремонт мелких кровеносных сосудов легких1. Эта реконструкция обычно приводит к сосудистых поражений, которые препятствуют и уничтожить малые легочной артерии, вызывает вазоконстрикцию и увеличения правого желудочка afterload2. Существует несколько успешных фармакологических препаратов ПАУ; как следствие, ПАУ-смертность остается высокой. Недавно в центре внимания исследований по pathobiology легочной гипертензии был перенесен на механизм распространения ангио-в котором роль увеличение легочного кровотока рассматривается как важный триггер в развитии легочной сосудистой Ремоделирование3,4.
Животные модели легочной гипертензии предоставили критической идеи, которые помогают объяснить Патофизиология болезни и служил в качестве платформы для наркотиков, клеток, генов и белков доставки. Традиционно хроническая гипоксия индуцированной легочной гипертензии и модели MCT легких травм были основные модели, используемые для изучения патофизиологии ПАУ5. Однако они не являются достаточно для производства более легких кровь потока и neointimal шаблон ремоделирования, по сравнению с изменения, описанные в человека пациентов. Модели хронической гипоксии на грызунах приводит утолщение стенок сосудов с гипоксическая вазоконстрикция без ангио облитерации мелких легочных сосудов6. Кроме того состояние гипоксии является обратимым. Таким образом модель гипоксии также не достаточно для производства тяжелой ПАУ. Модель повреждений легких MCT выявить некоторые эндотелиальной дисфункции, но комплекс сосудистой облитерирующий убытокам найденным в людей с тяжелой первичной ПАУ не развиваются в крыс2. Кроме того крысы, MCT-лечение, как правило, умирают от токсичности MCT-индуцированной легких, заболевания печени Вено окклюзионной и миокардит, а не от ПАУ2. Наконец пневмонэктомия одиночку недостаточно производить neointimal поражений в мелких легочных сосудов в короткий период времени. После пневмонэктомии существует минимальная высота легочного артериального давления7. В организме человека когда контралатерального легкого здорового7пневмонэктомия хорошо переносится.
Однако процедура левой пневмонэктомия, в сочетании с MCT или Sugen выгодно, так как он имитирует увеличение легочного кровотока и приводит к легочного сосудистого ремоделирования сопоставимы с тяжелой клинической ПАУ. Пневмонэктомия выполняется на левого легкого, которая имеет только 1 доли, а не на право, которое имеет четыре лопастями. Если было удалено правое легкое, животное не сможет компенсировать дыхательной недостаточности. В модели пневмонэктомия MCT neointimal шаблон ремоделирования развивается в более чем 90% эксплуатируемых животных лечить7. Кроме того сочетание Sugen и пневмонэктомия приводит к тяжелой ПАУ, характеризуется ангио облитерирующий сосудистых поражений, распространения, апоптоз и RV дисфункции8. Левый пневмонэктомия процедура также выгодно по сравнению с другими хирургических процедур, чтобы побудить ПАУ. Ранее описанных моделей в крыс для увеличения легочного кровотока в легких включают аорто caval шунта или подключичной легочной артерии анастомоза. Эти модели являются чрезвычайно сложными7,9,10,11. Чтобы выполнить аорто caval шунта, животного живот должен быть открыт. Шунт помещается в брюшной аорты, что увеличивает приток крови к всех органов брюшной полости, а не только легкие, таким образом, ПАУ занимает гораздо больше времени для разработки. Кроме того трудно определить поток крови через шунт, тогда как с пневмонэктомия крови поступать остальные пары легких. Анастомоз подключичной легочной артерии также имеет много осложнений. Приток артериальной крови в Вену может привести к тромбоз анастомоза и кровотечения. Как аорто caval шунт трудно определить поток крови через анастомоза. Кроме того это дорого и сложно технику, которая требует сосудистой хирургических навыков. Одностороннее левой пневмонэктомия удваивает поток крови и касательное напряжение в контралатеральной легких и, в сочетании с MCT или Sugen, вызывает типичные гемодинамические и гистопатологические выводы ПАУ, которая является эндотелиальных клеток повреждения8, 12.
Новизна этой рукописи представлены в весьма подробный и всеобъемлющий хирургический протокол левой пневмонэктомия крыс и в обсуждении технических и физиологических проблем этих моделей. Потому что этот протокол в настоящее время не доступен, многих детективов считаем, что модель является слишком сложно использовать. Следователи, которые выполнили левой пневмонэктомия столкнулись с высокой смертности и заболеваемости, связанный с ненужной гибели животных, ущерба для научной оценки. Вместо этого многие будут использовать классические модели, такие как MCT инъекций, хроническая гипоксия или просто пневмонэктомия для создания ПАУ. Однако эти модели являются гораздо менее эффективными, чем сочетание MCT или Sugen с левой пневмонэктомия. Основная цель этой статьи заключается в предоставить первый подробный и воспроизводимые хирургический протокол для левой односторонней пневмонэктомия крыс и лучших хирургических модель ПАУ. Сочетая этот протокол для левой односторонней пневмонэктомии с MCT или SU5416 позволит следователей для создания гораздо более эффективным и клинически значимые модели тяжелых ПАУ для изучения патогенеза этой смертельной болезни.
Protocol
Representative Results
Discussion
В Пау пострадавших легких сосудистая распространения с neointimal формирования и облитерация легочных артерий привести серьезные изменения гемодинамики, недостаточность правого желудочка и ранней смертности7,8. Изменения в стенках сосудов увеличение сопро…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта рукопись была поддержана NIH Грант 7R01 HL083078-10 грантов от Американской ассоциации сердца AHA-17SDG33370112 и национальных институтах здравоохранения НИЗ K01 HL135474 для я.с. и от национальных институтов здоровья R01 HL133554 в. и.
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).
