En Doxorubicin-inducerad Murine modell av dilaterad kardiomyopati in vivo
Summary
Beskrivs är ett protokoll för att upprätta en Doxorubicin-inducerad dilaterad kardiomyopati (DCM) modell hos möss via långsiktiga intraperitoneal injektion av Doxorubicin.
Abstract
Dilaterad kardiomyopati (DCM) avser ett spektrum av heterogena hjärtmuskel störningar som kännetecknas av ventrikulärt dilation och deprimerad hjärt prestanda i avsaknad av högt blodtryck, valvular, medfödda eller skandinaviska hjärtsjukdomar, och som kan vara relaterade till infektion, autoimmuna eller metabola avvikelser eller familjen arv. Det kan utvecklas till kronisk hjärtsvikt med en dålig prognos. Doxorubicin (Dox) används ofta som en kemoterapeutisk drog, men dess användning är begränsad eftersom det orsakar DCM-liknande förändringar av myokardiet. Dess myokardiell toxicitet tillskrivs oxidativ stress, kronisk inflammation och kardiomyocyt apoptos. En modell av DCM utnyttja dessa Dox-inducerad DCM symtom har inte fastställts.
Introduction
En av de vanligaste orsakerna till hjärtsvikt, DCM kännetecknas av ventrikulär utvidgning och minskad hjärtfunktion och är den vanligaste orsaken till hjärttransplantation över hela världen1. För att ytterligare undersöka dess patogenes och hitta effektiva behandlingar är tillgång till mogna djurmodeller särskilt viktigt. Syftet med de beskrivna experimenten är att upprätta en stabil musmodell av DCM som liknar mänsklig DCM.
På grund av den komplexa patogenesen hos DCM finns det många olika metoder för att göra motsvarande djurmodeller. Spontana DCM-modeller2 är relativt stabila, men de är dyra och inte lättillgängliga. Genetiskt modifierade djurmodeller3 är inte väletablerade och kräver mer experimentell användning. DCM djurmodeller induceras av virusinfektion4 eller autoimmuna defekter5 är lätta att få, men de är inte helt representativa för DCM. Modeller associerade med myokardiell toxicitet inkluderar alkoholinducerade DCM-modeller och Dox-inducerade DCM djurmodeller.
Den Dox-inducerade kardiomyopatimodellen erhålls genom intraperitoneal injektion av Dox6. Modellen utnyttjar den allvarligaste kroniska biverkningen av Dox: Efter Dox-exponering utvecklar patienter sena DCM-symtom med klinisk enhetlighet7. Dox-inducerad oxidativ stress8 och mitokondriell skada9, som leder till kardiomyocyt apoptos, är symtom i patogenesen vid DCM. Det finns akuta och kroniska Dox-behandlingsmodeller: en enda hög dos Dox (15 mg/kg) inducerar en kortsiktig modell för kardiomyopati10, medan repetitiva doxinjektioner med låg dos (sex veckor, 3 mg/kg) inducerar en långsiktig modell för kardiomyopati11. Baserat på den presenterade studien injiceras möss av vild typ intraperitoneally en gång i veckan i en månad i en dos av 5 mg/kg displaymorfologi och hjärtats histologi som överensstämmer med egenskaperna hos DCM i slutet av behandlingen, vilket ger ett idealiskt sätt att upprätta en DCM-modell.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dox är ett ospecificerat periodiskt antitumörkemoterapiläkemedel som vanligen används i klinisk praxis12. Dess huvudsakliga bieffekt är kardiotoxicitet, kännetecknad av kardiomyopati och efterföljande hjärtsvikt13. Den underliggande mekanismen inkluderar skador på myokardiell lipidperoxidation, hämning av myokardiell sarkoplasmiskt retikulum Ca2+-ATPase-aktivitet och aktivering av det myokardiella lokala renin-angiotensinsystemet, vilket resulterar i ö…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av Key Project Medical Science and Technology Development Foundation, Nanjing Department of Health (No.YKK16098).
Materials
| 4% paraformaldehyde | servicebio | CAS30525-89-4 | |
| C57BL/6 mice | Model Animal Research Center of Nanjing University | ||
| Doxorubicin hydrochloride | Pfizer | CAS25316-40-9 | |
| echocardiography | Visualsonics | ||
| Hematoxylin and Eosin staining kit | Solarbio | G1120 | |
| Masson staining kit | Solarbio | G1343 | |
| phosphate buffer solution | Sigma | P5368 | |
| potassium chloride | Sigma | CAS7447-40-7 | |
| sterilized syringe | Millipore | SLGP033RB |
References
- Weintraub, R. G., Semsarian, C., MacDonald, P. Dilated cardiomyopathy. Lancet. 390 (10092), 400-414 (2017).
- Ichihara, S., et al. Attenuation of oxidative stress and cardiac dysfunction by bisoprolol in an animal model of dilated cardiomyopathy. Biochemical and Biophysical Research Communications. 350 (1), 105-113 (2006).
- Fountoulakis, M., et al. Alterations in the heart mitochondrial proteome in a desmin null heart failure model. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 38 (3), 461-474 (2005).
- Fairweather, D., Rose, N. R. Coxsackievirus-induced myocarditis in mice: a model of autoimmune disease for studying immunotoxicity. Methods. 41 (1), 118-122 (2007).
- Wang, Z. H., et al. A therapeutic anti-CD4 monoclonal antibody inhibits T cell receptor signal transduction in mouse autoimmune cardiomyopathy. Chinese Medical Journal. 120 (15), 1319-1325 (2007).
- Riad, A., et al. Toll-like receptor-4 deficiency attenuates doxorubicin-induced cardiomyopathy in mice. European Journal of Heart Failure. 10 (3), 233-243 (2008).
- Kankeu, C., Clarke, K., Passante, E., Huber, H. J. Doxorubicin-induced chronic dilated cardiomyopathy-the apoptosis hypothesis revisited. Journal of Molecular Medicine. 95 (3), 239-248 (2017).
- Zhao, L., et al. MicroRNA-140-5p aggravates doxorubicin-induced cardiotoxicity by promoting myocardial oxidative stress via targeting Nrf2 and Sirt2. Redox Biology. 15, 284-296 (2018).
- O’Connell, J. L., et al. Short-term and long-term models of doxorubicin-induced cardiomyopathy in rats: A comparison of functional and histopathological changes. Experimental and Toxicologic Pathology. 69 (4), 213-219 (2017).
- Yuan, Y. P., et al. CTRP3 protected against doxorubicin-induced cardiac dysfunction, inflammation and cell death via activation of Sirt1. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 114, 38-47 (2018).
- Sun, Z., et al. The TGF-beta pathway mediates doxorubicin effects on cardiac endothelial cells. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 90, 129-138 (2016).
- Minotti, G., Menna, P., Salvatorelli, E., Cairo, G., Gianni, L. Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity. Pharmacological Reviews. 56 (2), 185-229 (2004).
- Vejpongsa, P., Yeh, E. T. Prevention of anthracycline-induced cardiotoxicity: challenges and opportunities. Journal of The American College of Cardiology. 64 (9), 938-945 (2014).
- Renu, K., V, G. A., P, B. T., Arunachalam, S. Molecular mechanism of doxorubicin-induced cardiomyopathy – An update. European Journal of Pharmacology. 818, 241-253 (2018).
