ラット中の僧帽弁逆流による制御容積過負荷の画像誘導型僧帽弁リーフレット穿刺モデル
Summary
僧帽弁逆流による左心容積過負荷のげっ歯類モデルが報告される。制御された重症度の僧帽弁逆流は、超音波指導を用いて、鼓動心臓において、僧帽弁の前葉に定義された寸法の針を進めることによって誘発される。
Abstract
僧帽弁逆流(MR)は、心臓のリモデリングを引き起こし、うっ血性心不全を引き起こす広く流行している心臓弁病変である。未補正のMRとその予後不良のリスクは知られているが、心臓機能、構造および改造の縦方向の変化は不完全に理解される。この知識のギャップは、MR矯正の最適なタイミングと、早期MR矯正と後期MR矯正が左心室に与える可能性のある利益に関する我々の理解を制限している。MRの設定における左心室リモデリングの根源となる分子機構を調べるには、動物モデルが必要である。従来、大orto-Caval瘻モデルは、MR.MRのような臨床的に関連する病変とは異なる体積過負荷を誘導するために使用されてきたが、これはこの状態を模倣する動物モデルを必要とする低圧体積過負荷血力学的ストレッサーを表す。ここで、ラット僧帽弁の前葉が23G針で穿穿される重度MRのげっ歯類モデルを、鼓動画像ガイダンスを用いて鼓動心臓で説明する。MRの重症度を評価し、心エコーで確認し、モデルの再現性を報告する。
Introduction
僧帽弁逆流(MR)は、一般的な心臓弁病変であり、米国の一般人口の1.7%および65歳以上の高齢者の9%で診断された。この心臓弁病変では、収縮期の僧帽弁葉の不適切な閉鎖は、左心室から左心房への血液の逆流を引き起こす。MRは、さまざまな病因のために発生する可能性があります。しかし、僧帽弁(プライマリMR)の一次病変は、二次MR2と比較してより頻繁に診断され、治療される。孤立した一次MRは、しばしば僧帽弁の粘液腫変性の結果であり、リーフレットまたは脊索子上天の伸び、またはいくつかの脊索帯の破裂をもたらし、そのすべてが弁の収縮期的凝生の喪失に寄与する。
このような弁病変に起因するMRは、各心拍の左心室を満たす血液量を上昇させ、末側拡張期壁応力を増加させ、心臓適応およびリモデリングを扇動する血行力学的ストレッサーを提供する。この病変における心臓のリモデリングは、多くの場合、有意なチャンバー拡大33、4、4軽度の壁肥大、長期間の収縮機能の保存によって特徴付けられる。吐出率がしばしば保存されるので、手術または経カテーテル手段を用いたMRの矯正は、呼吸困難、心不全、不整脈などの症状の発症まで遅れる場合が多い。しかし、未補正のMRは心臓有害事象のリスクが高いと関連しているが、これらの事象の根底にある超構造的変化に関する現在の知識は不明である。
MRの動物モデルは、このような心臓の超構造変化を調査し、疾患の縦方向進行を研究するための貴重なモデルを提供する。これまで、研究者は、豚、イヌ、およびヒツジを含む大型動物においてMRを誘導し、外部腹腔-心房シャント5、心内索破裂6、またはリーフレット穿孔7を作成した。手術技術は大型動物では容易であるが、これらの研究は、大型動物でそのような研究を行うための高いコストのために、小さなサンプルサイズでのサブ慢性的なフォローアップに限定されている。さらに、これらのモデルからの組織の分子解析は、限定的な種特異的抗体およびアコード化されたゲノムライブラリーによるアライメントのためにしばしば困難である。
MRの小動物モデルは、この弁病変と心臓リモデリングへの影響を研究するための適切な代替手段を提供することができる。歴史的に、心臓容積過負荷の大小騎兵瘻(ACF)のラットモデルが使用されてきた。最初に述べられた最初の1973年にStumpeら8で、動脈静脈瘻は、下降大動脈から低圧下の静脈に高圧動脈血をバイパスするために外科的に作成される。瘻孔の高い流量は、心臓の両側に劇的な体積過負荷を引き起こし、ACF9を作成してから数日以内に顕著な右および左心室肥大および機能不全を引き起こす。その成功にもかかわらず、ACFはMRのヘモダイナミクス、低圧のボリューム過負荷を模倣しません, これは、プリロードを上昇させるが、また、後負荷を減少させます.このようなACFモデルの制限により、低圧の積もり過多を模倣するMRモデルの開発と特徴付けを模索しました。
ここで、ラット10,11,において重症MRを作成するための僧帽弁リーフレット穿刺のモデルのプロトコルについて説明する。皮下注射針を鼓動ラットの心臓に導入し、リアルタイムの心エコーガイダンスの下で前僧帽弁リーフレットに進入した。この技術は非常に再現性が高く、患者に見られるようにMRを模倣する比較的良いモデルです。MR重症度は、僧帽弁リーフレットを穿穿するために使用される針の大きさによって制御され、MRの重症度は、経食道心エコー検査(TEE)を用いて評価することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
良好な生存率(手術後の生存率93.75%)および術後合併症のない重症MRの再現性のあるげっ歯類モデルが報告されている。経食道心エコー検査によるリアルタイムイメージングと、鼓動心臓への針の導入は、僧帽弁リーフレットを穿刺することが可能であり、かつ、教えることができる。この研究では、23Gの針サイズで重症のMRが製造され、これはより小さいまたはより大きい針を使用して所望に?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、米国心臓協会からDへの助成金19PRE34380625と14SDG20380081によって資金提供されました。 コーポランとM.パドラはそれぞれ、国立衛生研究所からM.パダラにHL135145、HL133667、HL140325を付与し、エモリー大学ミッドタウンのカーライルフレイザーハートセンターからM.パダラにインフラ資金を提供しています。
Materials
| 23G needle | Mckesson | 16-N231 | |
| 25G needle, 5/8 inch | McKesson | 1031797 | |
| 4-0 vicryl | Ethicon | J496H | |
| 6-0 prolene | Ethicon | 8307H | |
| 70% ethanol | McKesson | 350600 | |
| ACE Light Source | Schott | A20500 | |
| ACUSON AcuNav Ultrasound probe | Biosense Webster | 10135936 | 8Fr Intracardiac echo probe |
| ACUSON PRIME Ultrasound System | Siemens | SC2000 | |
| Betadine | McKesson | 1073829 | |
| Blunted microdissecting scissors | Roboz | RS5990 | |
| Buprenorphine | Patterson Veterinary | 99628 | |
| Carprofen | Patterson Veterinary | 7847425 | |
| Chest tube (16G angiocath) | Terumo | SR-OX1651CA | |
| Disposable Surgical drapes | Med-Vet | SMS40 | |
| Electric Razor | Oster | 78400-XXX | |
| Gentamycin | Patterson Veterinary | 78057791 | |
| Heat lamp with table clamp | Braintree Scientific | HL-1 120V | |
| Hemostatic forceps, curved | Roboz | RS7341 | |
| Hemostatic forceps, straight | Roboz | RS7110 | |
| Induction chamber | Braintree Scientific | EZ-1785 | |
| Injection Plug, Cap, Luer Lock | Exel | 26539 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 6679401725 | |
| Mechanical ventilator | Harvard Apparatus | Inspira ASV | |
| Microdissecting forceps | Roboz | RS5135 | |
| Microdissecting spring scissors | Roboz | RS5603 | |
| Needle holder | Roboz | RS6417 | |
| No. 15 surgical blade | McKesson | 1642 | |
| Non-woven sponges | McKesson | 446036 | |
| Otoscope | Welch Allyn | 23862 | |
| Oxygen | Airgas Healthcare | UN1072 | |
| Pulse Oximeter | Nonin Medical | 2500A VET | |
| Retractor, Blunt 4×4 | Roboz | RS6524 | |
| Rodent Surgical Monitor | Indus Instruments | 113970 | The integrated platform allows for monitoring of vital signs and surgical warming |
| Scale | Salter Brecknell | LPS 150 | |
| Scalpel Handle | Roboz | RS9843 | |
| Silk suture 3-0 | McKesson | 220263 | |
| Small Animal Anesthesia System | Ohio Medical | AKDL03882 | |
| Sterile saline (0.9%) | Baxter | 281322 | |
| Sugical Mask | McKesson | 188696 | |
| Surgical cap | McKesson | 852952 | |
| Surgical gloves | McKesson | 854486 | |
| Syringe 10mL | McKesson | 1031801 | |
| Syringe 1mL | McKesson | 1031817 | |
| Ultra-high frequency probe | Fujifilm Visualsonics | MS250 | |
| Ultrasound gel | McKesson | 150690 | |
| VEVO Ultrasound System | Fujifilm Visualsonics | VEVO 2100 |
References
- Nkomo, V. T., et al. Burden of valvular heart diseases: a population-based study. Lancet. 368 (9540), 1005-1011 (2006).
- Zamorano, J. L., et al. Mechanism and Severity of Mitral Regurgitation: Are There any Differences Between Primary and Secondary Mitral Regurgitation?. The Journal of Heart Valve Disease. 25 (6), 724-729 (2016).
- Grossman, W., Jones, D., McLaurin, L. P. Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle. Journal of Clinical Investigation. 56 (1), 56-64 (1975).
- Carabello, B. A. Concentric versus eccentric remodeling. Journal of Cardiac Failure. 8 (6), S258-S263 (2002).
- Braunwald, E., Welch, G. H., Sarnoff, S. J. Hemodynamic effects of quantitatively varied experimental mitral regurgitation. Circulation Research. 5 (5), 539-545 (1957).
- Sasayama, S., Kubo, S., Kusukawa, R. Hemodynamic and angiocardiographic studies on cardiodynamics: experimental mitral insufficiency. Japanese Circulation Journal. 34 (6), 513-530 (1970).
- Hennein, H., Jones, M., Stone, C., Clark, R. Left ventricular function in experimental mitral regurgitation with intact chordae tendineae. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 105 (4), 624-632 (1993).
- Stumpe, K. O., Sölle, H., Klein, H., Krück, F. Mechanism of sodium and water retention in rats with experimental heart failure. Kidney International. 4 (5), 309-317 (1973).
- Abassi, Z., Goltsman, I., Karram, T., Winaver, J., Hoffman, A. Aortocaval fistula in rat: A unique model of volume-overload congestive heart failure and cardiac hypertrophy. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011 (January), 1-13 (2011).
- Corporan, D., Onohara, D., Hernandez-Merlo, R., Sielicka, A., Padala, M. Temporal changes in myocardial collagen, matrix metalloproteinases, and their tissue inhibitors in the left ventricular myocardium in experimental chronic mitral regurgitation in rodents. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 315 (5), H1269-H1278 (2018).
- Onohara, D., Corporan, D., Hernandez-Merlo, R., Guyton, R. A., Padala, M. Mitral Regurgitation Worsens Cardiac Remodeling in Ischemic Cardiomyopathy in an Experimental Model. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. , (2019).
- Garcia, R., Diebold, S. Simple, rapid, and effective method of producing aortocaval shunts in the rat. Cardiovascular Research. 24 (5), 430-432 (1990).
- Brower, G. L., Janicki, J. S. Contribution of ventricular remodeling to pathogenesis of heart failure in rats. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 280 (2), H674-H683 (2001).
- McCutcheon, K., et al. Dynamic changes in the molecular signature of adverse left ventricular remodeling in patients with compensated and decompensated chronic primary mitral regurgitation. Circulation Heart Failure. 12 (9), (2019).
- McCutcheon, K., Manga, P. Left ventricular remodeling in chronic primary mitral regurgitation. Cardiovascular Journal of Africa. 29 (1), 51-64 (2018).
