Um modelo de rato de sobrecarga de pressão induzida remodelação moderada e disfunção sistólica em oposição à insuficiência cardíaca sistólica overt

Summary

Descrevemos a criação de um modelo de rato de sobrecarga de pressão induzida remodelação moderada e disfunção sistólica precoce onde as vias de transdução de sinal envolvidas no início do processo de remodelação são ativadas. Este modelo animal ajudará na identificação de alvos moleculares para a aplicação de estratégias terapêuticas precoces anti-remodelação para insuficiência cardíaca.

Abstract

Em resposta a uma lesão, como infarto do miocárdio, hipertensão prolongada ou agente cardiotóxico, o coração se adapta inicialmente através da ativação de vias de transdução de sinal, para neutralizar, a curto prazo, a perda de miócitos cardíacos e ou o aumento do estresse na parede. No entanto, a ativação prolongada dessas vias torna-se prejudicial levando à iniciação e propagação da remodelagem cardíaca levando a mudanças na geometria ventricular esquerda e aumentos nos volumes ventriculares esquerdos; um fenótipo visto em pacientes com insuficiência cardíaca sistólica (HF). Aqui, descrevemos a criação de um modelo de rato de sobrecarga de pressão induzida por remodelação moderada e disfunção sistólica precoce (MOD) por banda aórtica ascendente (AAB) através de um clipe vascular com uma área interna de 2 mm². A cirurgia é realizada em 200 g de ratos Sprague-Dawley. O fenótipo MOD HF desenvolve-se 8-12 semanas após a AAB e é caracterizado não invasivamente por meio de ecocardiografia. Trabalhos anteriores sugerem a ativação de vias de transdução de sinal e a expressão genética alterada e modificação pós-translacional de proteínas no fenótipo MOD HF que imitam aquelas vistas em HF sistólico humano; portanto, tornando o fenótipo MOD HF um modelo adequado para pesquisas translacionais para identificar e testar potenciais alvos terapêuticos anti-remodelação em HF. As vantagens do fenótipo MOD HF em comparação com o fenótipo hf sistólico é que permite a identificação de alvos moleculares envolvidos no processo de remodelação precoce e a aplicação precoce de intervenções terapêuticas. A limitação do fenótipo MOD HF é que ele pode não imitar o espectro de doenças que levam ao HF sistólico em humanos. Além disso, é um fenótipo desafiador a ser criado, pois a cirurgia AAB está associada a altas taxas de mortalidade e falha com apenas 20% dos ratos operados desenvolvendo o fenótipo HF desejado.

Introduction

A insuficiência cardíaca (FF) é uma doença prevalente e está associada à alta morbidade e mortalidade¹. Os modelos de sobrecarga de pressão de roedores (PO) de HF, produzidos por bandas aórticas ascendentes ou transversais, são comumente usados para explorar mecanismos moleculares que levam ao HF e para testar potenciais novos alvos terapêuticos em HF. Eles também imitam mudanças observadas no HF humano secundário à hipertensão sistêmica prolongada ou estenose aórtica grave. Após po, a parede ventricular esquerda (LV) aumenta gradualmente em espessura, um processo conhecido como hipertrofia LV concêntrica (LVH), para compensar e adaptar-se ao aumento do estresse da parede LV. No entanto, isso está associado à ativação de uma série de vias de sinalização mal adaptáveis, que levam a desarranjos no ciclismo de cálcio e homeostase, remodelação da matriz metabólica e extracelular e alterações na expressão genética, bem como apoptose e autofagia^{aprimoradas 2,3,4,5,6}. Essas mudanças moleculares constituem o gatilho para a iniciação e propagação da remodelagem do miocárdio e transição para um fenótipo HF decompensado.

Apesar do uso de cepas de roedores inadeados e da padronização do tamanho do clipe e da técnica cirúrgica, há uma tremenda variabilidade phenotípica na estrutura da câmara lv e função nos modelos de banda aórtica^7,8,9. A variabilidade faitípica encontrada após po em rato, cepa Sprague-Dawley, é descrita em outro lugar^10,11. Desses, dois fenótipos de HF são encontrados com evidências de remodelação do miocárdio e ativação de vias de transdução de sinal levando a um estado de estresse oxidativo aumentado. Isso está associado à remodelação metabólica, à expressão genética alterada e às alterações na modificação pós-tralácida das proteínas, desempenhando um papel no processo de remodelação^10,12. O primeiro é um fenótipo de remodelação moderada e disfunção sistólica precoce (MOD) e o segundo é um fenótipo de HF sistólico sobreaberto (HFrEF).

O modelo PO de HF é vantajoso sobre o modelo de infarto do miocárdio (MI) de HF porque as tensões de parede circunferencial e merirental induzidas por PO são distribuídas de forma homogênea em todos os segmentos do miocárdio. No entanto, ambos os modelos sofrem de variabilidade na gravidade da PO^10,11 e no tamanho do infarto^13,14 juntamente com inflamação intensa e cicatrizes no local do infarto^15, bem como adesão à parede torácica e tecidos circundantes, que são observados no modelo MI de HF. Além disso, o modelo hf induzido por perfto de rato po é desafiador de criar, pois está associado a altas taxas de mortalidade e falha¹⁰, com apenas 20% dos ratos operados desenvolvendo o fenótipo MOD HF¹⁰.

O MOD é um fenótipo HF atraente e constitui uma evolução do fenótipo HFrEF tradicionalmente criado, pois permite o direcionamento precoce de vias de transdução de sinal que desempenham um papel na remodelação do miocárdio, especialmente quando se refere a perturbações na dinâmica e função mitocondrial, metabolismo miocárdico, ciclismo de cálcio e remodelação da matriz extracelular. Estes processos fisiopatológicos são altamente evidentes no fenótipo MOD HF¹¹. Neste manuscrito, descrevemos como criar os fenótipos MOD e HFrEF e abordamos armadilhas enquanto executamos o procedimento de banda aórtica ascendente (AAB). Também elaboramos sobre como melhor caracterizar pela ecocardiografia os dois fenótipos hf, MOD e HFrEF, e como diferenciá-los de outros fenótipos que não desenvolvem PO grave ou que desenvolvem po severo e remodelação concêntrica, mas sem remodelagem excêntrica significativa.

Protocol

Todos os métodos e procedimentos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidado e Uso de Animais (IACUC) da Faculdade de Medicina da Universidade de Tulane. 1. Ferramentas e instrumentos para criação de modelos AAB Obter desinfetantes, como 70% álcool isopropílico e povidone-iodo. Obtenha cetamina e xilazina para anestesia e buprenorfina para analgesia. Obtenha uma almofada de aquecimento e subpad descartável de absorção pesada com as…

Representative Results

A caracterização dos fenótipos de HF, que se desenvolvem de 8 a 12 semanas após a AAB, poderia ser facilmente realizada através da ecocardiografia. Imagens representativas do modo M de Sham, Semana 3 pós-AAB, MOD e hfref fenótipos são apresentadas na Figura 1A. A Figura 1B e a Figura 1C estão mostrando o tamanho do clipe vascular para a criação do fen?…

Discussion

Após po relacionado à AAB em rato, o LV passa por remodelação concêntrica aumentando a espessura da parede LV, conhecida como LVH concêntrica, como um mecanismo compensatório para neutralizar o aumento do estresse da parede LV. O aumento da espessura da parede LV torna-se perceptível durante a primeira semana após a AAB e atinge sua espessura máxima em 2-3 semanas após o AAB. Durante esse período, a ativação de vias de transdução de sinal mal adaptáveis leva ao alargamento progressivo do LV com aumentos …

Materials

Adson forceps	F.S.T.	11019-12	surgical tool
Alm chest retractor with blunt teeth	ROBOZ	RS-6510	surgical tool
Graefe forceps, curved	F.S.T.	11152-10	surgical tool
Halsted-Mosquito Hemostats, straight	F.S.T.	13010-12	surgical tool
Hardened fine iris scissors, straight	Fine Science Tools F.S.T.	14090-11	surgical tool
hemoclip traditional-stainless steel ligating clips	Weck	523435	surgical tool
Mayo-Hegar needle holder	F.S.T.	12004-18	surgical tool
mechanical ventilator	CWE inc	SAR-830/AP	mechanical ventilator for small animals
Weck stainless steel Hemoclip ligation	Weck	533140	surgical tool