En bild guidad transapical Mitral Valve Leaflet Punktering modell av kontrollerad volym överbelastning från Mitral Uppstötningar i Råtta
Summary
En gnagare modell av vänstra hjärtat volym överbelastning från mitral uppstötningar rapporteras. Mitral uppstötningar av kontrollerad svårighetsgrad induceras genom att främja en nål av definierade dimensioner i den främre broschyren av mitralisklaffen, i ett bultande hjärta, med ultraljud vägledning.
Abstract
Mitral uppstötningar (MR) är en utbredd hjärtklaff lesion, som orsakar hjärt remodeling och leder till hjärtsvikt. Även om riskerna för okorrigerad MR och dess dåliga prognos är kända, är de longitudinella förändringarna i hjärtfunktion, struktur och ombyggnad ofullständigt förstådda. Denna kunskap gap har begränsat vår förståelse av den optimala tidpunkten för MR korrigering, och den fördel som tidigt kontra sent MR korrigering kan ha på vänster kammare. För att undersöka de molekylära mekanismer som ligger bakom vänster Ventrikulärt ombyggnad i inställningen av MR, djurmodeller är nödvändiga. Traditionellt har aorto-caval fistel modellen använts för att inducera volym överbelastning, som skiljer sig från kliniskt relevanta skador såsom MR MR representerar ett lågt tryck volym överbelastning hemodynamic stressor, som kräver djurmodeller som efterliknar detta villkor. Häri beskriver vi en gnagare modell av allvarliga MR där den främre broschyren av råtta mitral valvet är perforerad med en 23G nål, i ett bultande hjärta, med echocardiographic bild vägledning. Svårighetsgraden av MR bedöms och bekräftas med ekokardiografi, och reproducerbarheten av modellen rapporteras.
Introduction
Mitral uppstötningar (MR) är en vanlig hjärtklaff lesion, diagnostiseras i 1,7% av den allmänna amerikanska befolkningen och i 9% av den äldre befolkningen större än 65 år1. I denna hjärtklaff lesion, felaktig stängning av mitralisklaffen broschyrer i systole, orsakar uppstötningar av blod från den vänstra ventrikeln i det vänstra atriumet. MR kan uppstå på grund av olika etiologier; Primära lesioner i mitralventilen (primär MR) diagnostiseras och behandlas dock oftare jämfört med sekundär MR2. Isolerade primära MR är ofta ett resultat av myxomatous degeneration av mitralisklaffen, vilket resulterar i förlängning av broschyrer eller chordae tendineae, eller bristning av vissa chordae, som alla bidrar till förlusten av systolisk coaptation av ventilen.
MR till följd av sådana ventil skador höjer blodvolymen fylla den vänstra ventrikeln i varje hjärtslag, öka slutet diastolisk vägg stress och ger en hemodynamisk stressfaktor som uppmuntrar hjärt anpassning och remodeling. Hjärt remodeling i denna lesion kännetecknas ofta av betydande kammare utvidgningen3,4, mild vägg hypertrofi, med bevarade contractile funktion under längre tidsperioder. Eftersom utmatningsfraktionen ofta bevaras, är korrigering av MR med kirurgiska eller transkateter medel ofta försenas, tills uppkomsten av symtom som dyspné, hjärtsvikt, och arytmier. Emellertid, okorrigerad MR är associerad med höga risker för hjärt biverkningar, men för närvarande kunskap om de strukturella förändringar som ligger till grund för dessa händelser är okända.
Djurmodeller av MR ger en värdefull modell för att undersöka sådana strukturella förändringar i hjärtat, och studera longitudinell progression av sjukdomen. Tidigare har forskare framkallat MR hos stora djur inklusive grisar, hundar och får, genom att skapa en extern ventriculo-atrial shunt5, intracardiac chordal rupture6, eller broschyr perforering7. Medan kirurgiska tekniker är lättare hos stora djur, dessa studier har begränsats till sub-kronisk uppföljning i ett litet urval storlek, på grund av de höga kostnaderna för att utföra sådana studier på stora djur. Dessutom är molekylär analys av vävnad från dessa modeller ofta utmanande på grund av begränsade artspecifika antikroppar och kommenterade genombibliotek för anpassning.
Små djurmodeller av MR kan ge ett lämpligt alternativ för att studera denna ventilskada och dess inverkan på hjärtremodeling. Historiskt sett har råtta modell av aorto-caval fistel (ACF) av hjärt volym överbelastning använts. Först beskrivs i 1973 av Stumpe et al.8, en arterio-venous fistel skapas kirurgiskt för att kringgå högt tryck kranskärlens blod från fallande stora kroppspulsådern i lågtryck sämre vena cava. Den höga flödet i fisteln inducerar en drastisk volym överbelastning på båda sidor av hjärtat, orsakar betydande höger och vänster Ventrikulärt hypertrofi och dysfunktion inträffar inom några dagar för att skapa ACF9. Trots sin framgång, ACF inte efterlikna hemodynamics av MR, ett lågt tryck volym överbelastning, som höjer förspänning men också minskar efterlast. På grund av sådana begränsningar av ACF-modellen, försökte vi utveckla och karakterisera en modell av MR som bättre härmar lågtrycksvolymen överbelastning.
Häri beskriver vi protokollet för en modell av mitralisklaffsblad punktering för att skapa svår MR hos råttor10,11. En hypodermisk nål infördes i bultande råtta hjärtat och avancerade i främre mitral valve broschyr under realtid ekokardiografiska vägledning. Tekniken är mycket reproducerbar och en relativt bra modell som härmar MR som ses hos patienter. MR svårighetsgrad styrs av storleken på nålen som används för att perforera mitral bipacksedeln och svårighetsgraden av MR kan bedömas med hjälp av transesophageal ekokardiografi (TEE).
Protocol
Representative Results
Discussion
En reproducerbar gnagare modell av svår MR med god överlevnad (93,75% överlevnad efter operation) och utan betydande postoperativa komplikationer rapporteras. Realtid imaging med transesophageal ekokardiografi och införandet av en nål i det bultande hjärtat att punktera mitral broschyren är genomförbara och kan läras ut. Svår MR producerades med 23 G nålstorlek i denna studie, som kan varieras efter önskemål med hjälp av en mindre eller större nål. MR inducerad i denna modell skapar ett lågt tryck volym …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete finansierades av bidrag 19PRE34380625 och 14SDG20380081 från American Heart Association till D. Corporan och M. Padala respektive, bidrag HL135145, HL133667, och HL140325 från National Institutes of Health till M. Padala, och infrastruktur finansiering från Carlyle Fraser Heart Center vid Emory University Hospital Midtown till M. Padala.
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).
