Summary

ربط الأبهر الدائري O مقابل انقباض الأبهر المستعرض التقليدي لنمذجة تضخم القلب الناجم عن الحمل الزائد للضغط

Published: October 06, 2022
doi:

Summary

يصف البروتوكول الحالي تقنية جديدة لربط الأبهر في الفئران للحث على تضخم القلب الزائد بالضغط. للربط ، يتم استخدام حلقة مطاطية ذات قطر داخلي ثابت. تعد هذه التقنية الجديدة بتباين أقل وبيانات أكثر قابلية للتكرار للتجارب المستقبلية.

Abstract

يعد ربط الأبهر في الفئران أحد النماذج التجريبية الأكثر استخداما لتضخم القلب الناجم عن الحمل الزائد لضغط القلب وتحريض قصور القلب. تعتمد التقنية المستخدمة سابقا على خياطة ملولبة حول قوس الأبهر مربوطة بإبرة حادة 27 جم لإحداث تضيق. تعتمد هذه الطريقة على قيام الجراح بتشديد الخيط يدويا ، وبالتالي يؤدي إلى تباين كبير في حجم القطر. طريقة محسنة حديثا وصفها Melleby et al. تعد بتباين أقل وقابلية أكبر للتكاثر بعد الجراحة. تستخدم التقنية الجديدة ، o-ring- aortic banding (ORAB) ، حلقة مطاطية غير قابلة للانزلاق بدلا من خياطة بخيط ، مما يؤدي إلى تقليل التباين في الضغط الزائد والأنماط الظاهرية القابلة للتكرار لتضخم القلب. أثناء الجراحة ، يتم وضع الحلقة o بين الشرايين السباتية العضدية والشرايين السباتية اليسرى. يتم تأكيد انقباض ناجح عن طريق تخطيط صدى القلب. بعد 1 يوم ، يؤدي الموضع الصحيح للحلقة إلى زيادة سرعة التدفق في الشريان الأورطي المستعرض على التضيق الناجم عن الحلقة o. بعد 2 أسابيع ، ثبت ضعف وظيفة القلب من خلال انخفاض جزء القذف وزيادة سمك الجدار. الأهم من ذلك ، إلى جانب التباين الأقل في حجم القطر ، يرتبط ORAB بانخفاض معدلات الوفيات أثناء وبعد الجراحة مقارنة بانقباض الأبهر المستعرض (TAC). وبالتالي ، يمثل ORAB طريقة متفوقة على جراحة TAC شائعة الاستخدام ، مما يؤدي إلى نتائج أكثر قابلية للتكرار وتقليل محتمل في عدد الحيوانات المطلوبة.

Introduction

بينما يمكن ملاحظة تضخم القلب الفسيولوجي أثناء النمو والتمرين والحمل ، فإن تضخم القلب المرضي يستجيب لظروف إجهاد الدورة الدموية مثل ارتفاع ضغط الدم الشرياني أو أمراض صمامات القلب أو الطفرات الجينية. في البداية ، يخضع القلب لعملية إعادة تشكيل تتميز بزيادة حجم عضلة القلب وسماكة جدران البطين للحفاظ على وظيفة القلب 1,2. من ناحية أخرى ، يرتبط إعادة تشكيل القلب المرضي بزيادة خطر عدم انتظام ضربات القلب والموت المفاجئ وارتفاع معدل الوفيات. أخيرا ، مع مرور الوقت ، يؤدي إلى تمدد البطين ، وانخفاض قوي في وظيفة الانقباض ، والتقدم النهائي إلى قصور القلب (HF) ، والذي يرتبط بارتفاع معدلات المراضة والوفيات والتكاليف المجتمعية3. لذلك ، هناك حاجة ملحة لفهم الخلفية الجزيئية من أجل تطوير استراتيجيات علاجية جديدة4.

ربط الأبهر هو نموذج يحاكي تضخم البطين الأيسر الناجم عن الضغط الزائد (LV) وفشل القلب في الفئران5. باستخدام هذه الطريقة ، من الممكن فحص الآليات المرضية لإعادة تشكيل القلب الناجم عن الضغط الزائد في الجسم الحي. تم الإبلاغ عن أول إجراء لربط الأبهر في الفئران بواسطة Rockman et al.6. يحدث الحمل الزائد للضغط عن طريق ربط قائم على خياطة الخيط حول الشريان الأورطي (بين الشريان السباتي العضدي والشريان السباتي الأيسر المشترك). لإنشاء تضيق قطره 0.4 مم ، يتم وضع خياطة حول إبرة 27 G والشريان الأورطي. بعد الربط ، تتم إزالة الإبرة 6,7.

على الرغم من أن قطر الإبرة ثابت ، إلا أن ضيق الخيط يعتمد بشكل كبير على الجراح ، وبالتالي يؤثر على النمط الظاهري المستحث لتضخم القلب. بالإضافة إلى ذلك ، في الطريقة القائمة على الخيط / الخيط ، هناك درجة متغيرة من قطر التضيق بعد الجراحة ، مرتبطة بتباين كبير في معدل الوفيات 8,9. علاوة على ذلك ، فإن تدريب هذه الطريقة يمثل تحديا ، خاصة فيما يتعلق بإيجاد المستوى المناسب والاتساق في شد الخيط. أخيرا ، في بداية التدريب ، يحدث ارتفاع معدل الوفيات أثناء وبعد الجراحة بسبب اضطراب الشريان الأورطي أو إصابة الأنسجة الأخرى ، بالإضافة إلى تباين كبير في مدى التضيق في الحيوانات الباقية على قيد الحياة.

في الآونة الأخيرة ، تم وصف إجراء محسن لربط الأبهر بواسطة Melleby et al.10. قدموا طريقة ORAB (ربط الأبهر الدائري) مع تباين أقل في التضيق ومستويات عالية التكرار من الضغط الزائد باستخدام حلقة مطاطية غير قابلة للانزلاق بقطر داخلي ثابت يبلغ 0.71 مم و 0.66 مم و 0.61 مم. باختصار ، يتم قطع الحلقة o مفتوحة ، وتوضع حول القوس الصاعد ، وتغلق مرة أخرى بواسطة خيوط. أبلغ علماء آخرون يستخدمون هذه الحلقات o عن تباين أقل في تضخم القلب المستحث9. كما لاحظوا الوفيات أثناء وبعد الجراحة ، بالإضافة إلى قابلية أفضل للتكاثر وتباين أقل في النمط الظاهري الضخاميالمستحث 9,11. توضح هذه المقالة إجراء هذه الاستراتيجية الفريدة في بروتوكول خطوة بخطوة. ستساعد الخبرة المشتركة في هذا التقرير العلماء الآخرين على تحسين تقنياتهم في هذا المجال.

للحث على تضخم القلب الذي يؤدي إلى قصور القلب بعد 6 أسابيع ، يوصى بإجراء عملية جراحية للفئران الذكور C57BL / 6N البالغة من العمر 12 أسبوعا. أظهرت مقارنة بعد أسبوعين من ربط الأبهر بين سلالات الفئران C57BL / 6N و C57BL / 6J اختلال وظيفي حاد في القلب وما يرتبط به من زيادة في معدل الوفيات في الفئران C57BL / 6N. لذلك ، هذه هي الأنسب لنماذج قصور القلب12. الفئران الذكور والإناث البالغة من العمر اثني عشر أسبوعا لها حجم مثالي لتعرض الشريان الأورطي ووضع الحلقة o بأدوات خاصة.

Protocol

أجريت التجارب على الحيوانات وفقا لمبادئ اللجنة الإقليمية (وزارة الطاقة ، Landwirtschaft ، Umwelt ، Natur und Digitalisierung des Landes Schleswig-Holstein ، رقم الإذن: V242-21249 / 2020 [38-4 / 20]). تم الحصول على الفئران المستخدمة في هذه الدراسة من مصدر تجاري (انظر جدول المواد). تم الاحتفاظ بالحيوانات في ظل ظروف قياسية مع ضوء 12 س…

Representative Results

بشكل عام ، يحاكي ربط الأبهر تضيق الأبهر البشري ويحفز تضخم القلب في الفئران. يتميز الإجراء الناجح بإعادة تشكيل أنسجة القلب التي تنعكس في تضخم القلب وانخفاض وظائف القلب 5,6. مباشرة بعد يوم واحد من العملية ، يمكن تحديد تأثير انقباض الحلقة o للشريا…

Discussion

تم استخدام ربط الأبهر القائم على الخيط / الخيط لسنوات عديدة للحث على تضخم القلب الزائد بالضغط في الفئران. إنها طريقة راسخة للتحقيق في الآليات المرضية لإعادة تشكيل القلب وتطور المرض في الجسم الحي. القيود هي التباين المرتفع نسبيا في درجة التضيق ، وبالتالي إعادة البناء. تعمل تقنية ORAB ال?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وحظي هذا العمل بدعم من الوزارة الاتحادية للسياسات والشؤون الخارجية (BMBF) إلى L.L.، N.F.، وO.J.M. (IVOLADMT-HF; FKZ 01KC2006A).

Materials

1 x long Fixators, 6 cm  18200-01
2 x Blunt Retractors, 5 mm wide  18200-11
2 x Short Fixators, 3 cm  18200-02
2 x fine tip 45° angled forceps  FST (fine sience tools) 11160-10
3 x Blunt Retractors, 2.5 mm wide  18200-10
3 x Retractor Wires  18200-05
4-0 absorbable suture (Vicryl) ETHICON SABBKLT0 Used to suture skin
6-0 suture (Prolene), needle size:13 mm ETHICON JDP879 Used to suture chest muscle
8-0 suture (Prolene), needle size: 6.5 mm ETHICON RHBECH Used to fast the Ring 
Anesthetizing Box, Small Havard apparatus  50-0108
C57BL/6N mice Charles River
Fluosorber Activated Charcoal Filter Canister Havard apparatus  34-0415 Used to induce and maintain anesthesia
Handmade laryngsopcope  Intubationshelp
Harvard Apparatus Anesthetic Vaporizer Havard apparatus  Used to induce and maintain anesthesia
Heating pad + rectal probe (LSI Letica Scientific Instruments:Temperature control unit HB 101/2 ) Panlab/ Havard apparatus  Used to control and maintain body temperature 
i.v. cannula blue 22-gauge (Vasofix Braunüle 0.9 x 25 mm) B/Braunsharing Expertise  4268091B intubation 
isofluran Baxter Anesthesia
Kodan (betadine solution) Schülke 20003960-A Desinfection 
ligation aid FST (fine sience tools) 18062-12 Used to perform liagtion with O-ring 
Microscope Lighting: Schott VisiLED Set MC1500/S80-55 (+ controller) SCHOTT Ligth
Microscope camera (Leica IC80 HD) Leica Used for visualiation operating field 
MiniVac Complete Anesthesia Systems for small rodents Havard apparatus  75-0233 Used to induce and maintain anesthesia
Mouse Ventilator MiniVent Type 845 Havard Apparatus  73-0044 Used to ventilation during surgery 
Needle holder  FST (fine sience tools)  TE-10804
O-ring, non-slip rubber (0.0018 mm x 0.020 mm) Apple Rubber Products  Liagtion of the aortic arch
Scissors FST (fine sience tools) 14040-09 Used to cut the skin and threads 
Small Animal Retraction System (Kit for Animals up to 200 g) FST (fine sience tools) 18200-20
Small Base Plate, 20 x 30 cm   18200-03
Table intgerated with heating pad + rectal probe + ECG and  transducer tripod FujiFilm Visual Sonics Imaging System Echocardiography 
Temgesic (Buprenorphin) Indivior UK Limited 997.00.00 Pain pre-medication 
three-way stop cock (blue)
Tramal (Tamadol) Grünental Pain post-medication 
transducer probe MS400 (Visual Sonics)  FujiFilm Visual Sonics Imaging System Echocardiography 
Ultrasound system with cardioligy package  FujiFilm Visual Sonics Imaging System Echocardiography 
Vannas Spring Scissors – 2.5 mm Cutting Edge FST (fine sience tools) 15000-08 Used to cut intercostal chest muscle 
vet ointment  Bepanten Used to prevent eyes from drying out

References

  1. Frey, N., Olson, E. N. Cardiac hypertrophy: The good, the bad, and the ugly. Annual Review of Physiology. 65, 45-79 (2003).
  2. Bui, A. L., Horwich, T. B., Fonarow, G. C. Epidemiology and risk profile of heart failure. Nature Reviews Cardiology. 8 (1), 30-41 (2011).
  3. Bolli, R. New initiatives to improve the rigor and reproducibility of articles published in Circulation Research. Circulation Research. 121 (5), 472-479 (2017).
  4. Dunlay, S. M., Weston, S. A., Jacobsen, S. J., Roger, V. L. Risk factors for heart failure: A population-based case-control study. The American Journal of Medicine. 122 (11), 1023-1028 (2009).
  5. Riehle, C., Bauersachs, J. Small animal models of heart failure. Circulation Research. 115 (13), 1838-1849 (2019).
  6. Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 88 (18), 8277-8281 (1991).
  7. Hu, P., et al. Minimally invasive aortic banding in mice: effects of altered cardiomyocyte insulin signaling during pressure overload. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 285 (3), 1261-1269 (2003).
  8. Mohammed, S. F., et al. Variable phenotype in murine transverse aortic constriction. Cardiovascular Pathology. 21 (3), 188-198 (2012).
  9. Nakao, Y., et al. O-ring-induced transverse aortic constriction (OTAC) is a new simple method to develop cardiac hypertrophy and heart failure in mice. Scientific Reports. 12, 85 (2022).
  10. Melleby, A. O., et al. A novel method for high precision aortic constriction that allows for generation of specific cardiac phenotypes in mice. Cardiovascular Research. 114 (12), 1680-1690 (2018).
  11. Lindsey, M. L., Kassiri, Z., Virag, J. A. I., de Castro Bras, L. E., Scherrer-Crosbie, M. Guidelines for measuring cardiac physiology in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 733-752 (2018).
  12. Garcia-Menendez, L., Karamanlidis, G., Kolwicz, S., Tian, R. Substrain specific response to cardiac pressure overload in C57BL/6 mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (3), 397-402 (2013).
  13. deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. Transverse aortic constriction in mice. Journal of Visualized Experiments. (38), e1729 (2010).
check_url/kr/64455?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Schmiedel, N., Remes, A., Valadan, M., Hille, S., Matzen, A., Frank, D., Frey, N., Lehmann, L., Müller, O. J. O-Ring Aortic Banding Versus Traditional Transverse Aortic Constriction for Modeling Pressure Overload-Induced Cardiac Hypertrophy. J. Vis. Exp. (188), e64455, doi:10.3791/64455 (2022).

View Video