Un modèle de résection apicale dans le cœur adulte de Xenopus tropicalis

Summary

Xenopus tropicalis est un modèle idéal pour la recherche régénérative car beaucoup de ses organes possèdent une capacité de régénération remarquable. Ici, nous présentons une méthode pour construire un modèle de lésion cardiaque chez X. tropicalis via la résection apex.

Abstract

On sait que chez les mammifères adultes, le cœur a perdu sa capacité de régénération, faisant de l’insuffisance cardiaque l’une des principales causes de décès dans le monde. Des recherches antérieures ont démontré la capacité de régénération du cœur de Xenopus tropicalis adulte, un amphibien anoure avec un génome diploïde et une relation évolutive étroite avec les mammifères. De plus, des études ont montré qu’après une résection de l’apex ventriculaire, le cœur peut se régénérer sans cicatrisation chez X. tropicalis. Par conséquent, ces résultats antérieurs suggèrent que X. tropicalis est un modèle de vertébrés alternatif approprié pour l’étude de la régénération cardiaque chez l’adulte. Un modèle chirurgical de régénération cardiaque chez l’adulte X. tropicalis est présenté ici. Brièvement, les grenouilles ont été anesthésiées et fixées; Ensuite, une petite incision a été faite avec des ciseaux d’iridectomie, pénétrant la peau et le péricarde. Une légère pression a été appliquée sur le ventricule et le sommet du ventricule a ensuite été découpé avec des ciseaux. Les lésions cardiaques et la régénération ont été confirmées par histologie 7 à 30 jours après la résection (dpr). Ce protocole a établi un modèle de résection apicale chez X. tropicalis adulte, qui peut être utilisé pour élucider les mécanismes de la régénération cardiaque chez l’adulte.

Introduction

L’insuffisance cardiaque a été l’une des principales causes de mortalité dans le monde ces dernières années. Depuis 2000, le nombre de décès dus à l’insuffisance cardiaque a augmenté au fil du temps. Plus de 9 millions de personnes sont mortes de cardiomyopathie en 2019, ce qui représentait 16% du nombre total de décès dans le monde¹. En raison de la perte de la capacité de régénération du cœur chez les mammifères adultes, dans certains cas, il n’y a pas assez de cardiomyocytes pour maintenir les fonctions de contraction dans le cœur, ce qui affecte la fonction cardiaque et contribue au remodelage ventriculaire anormal et à l’insuffisance cardiaque ^2,3,4. En effet, chez les mammifères, le cœur a la plus faible capacité de régénération par rapport aux autres organes, tels que le foie, les poumons, les intestins, la vessie, les os et la peau. Alors que le vieillissement de la population mondiale devient une mégatendance mondiale, les défis auxquels nous sommes confrontés avec les maladies cardiaques vont s’intensifier⁵.

L’élucidation des mécanismes de la régénération cardiaque peut avoir des implications importantes pour les thérapies des cardiopathies ischémiques. Des rapports ont révélé que le cœur des souris néonatales a une capacité de régénération après la résection de l’apex⁶. Néanmoins, cette capacité de régénération est perdue après^{l’âge de} 7 jours et 7 ans. Des études ont démontré que les cœurs de mammifères adultes sont incapables de se régénérer parce que leur capacité de prolifération des cardiomyocytes a diminué ^8,9. Cependant, le cœur des vertébrés inférieurs possède une puissante capacité de régénération après une blessure. Par exemple, le poisson-zèbre 10, X. tropicalis¹¹, Xenopus laevis¹², le triton 13 et l’axolotl¹⁴ sont capables d’une régénération complète après la résection de l’apex. De plus, les autres parties du corps de certains vertébrés inférieurs peuvent également subir une régénération complète, telles que les membres des tritons et les queues, les lentilles et les bras des grenouilles tropicales^à griffes 4,15,16.

L’établissement de modèles de lésions cardiaques est la première étape pour élucider les mécanismes sous-jacents à la régénération cardiaque et revêt une grande importance dans la recherche régénérative. Les chercheurs ont mis au point diverses méthodes pour construire des modèles de lésions cardiaques, y compris les coups de couteau, les contusions, l’ablation génétique, les cryolésions et l’infarctus ^5,6.

La cryolésion, l’infarctus du myocarde (IM) et la résection de l’apex sont largement utilisés pour induire une lésion cardiaque, et le type de lésion peut avoir des effets substantiels sur la régénération suivante des cardiomyocytes⁶. Selon la technique chirurgicale, la réponse du cœur à la régénération peut varier. La cryolésion provoque une mort cellulaire massive et produit des cicatrices fibrotiques dans le cœur du poisson zèbre¹⁷, créant ainsi un modèle qui ressemble à un infarctus de mammifère. La résection apicale est réalisée en coupant une partie des tissus ventriculaires, ce qui a été fait chez le poisson-zèbre¹⁰ et X. tropicalis¹¹, sans causer de cicatrices permanentes. Cette étude a effectué une résection apicale, qui est une opération plus simple et nécessite moins d’instruments chirurgicaux que la cryolésion. En utilisant l’analyse de traçage de la lignée, une étude antérieure a démontré que la régénération cardiaque est liée à la prolifération des cardiomyocytes qui préexistent dans le cœur de la souris⁶ et du poisson zèbre¹⁸, mais aucun rapport n’existe pour les amphibiens. Par conséquent, le modèle de résection de l’apex chez X. tropicalis joue un rôle important dans l’élucidation des mécanismes sous-jacents aux réponses régénératives.

Protocol

Tous les protocoles expérimentaux liés à X. tropicalis ont été approuvés par le Comité de protection des animaux de l’Université de Jinan. 1. Chirurgie Préparation préopératoire : Gardez prêts les ciseaux ophtalmiques, les pinces ophtalmiques, les pinces à aiguilles, les boules absorbantes, le papier filtre et les sutures/aiguilles chirurgicales pour la résection de l’apex dans le cœur de X. tropicalis. Consultez le <stro…

Representative Results

Les cœurs ont été recueillis à 0 dpr, 7 dpr, 14 dpr et 30 dpr. L’analyse morphologique a révélé que le caillot sanguin causé par la lésion cardiaque a disparu à 30 dpr (Figure 2). Dans le même temps, l’apparence des cœurs à 30 dpr dans le groupe de résection était similaire à celle des cœurs dans le groupe d’opération simulée; il n’y avait pas de blessures évidentes (figure 2). Après la résection apicale, un caillot sanguin s’est …

Discussion

La résection apicale, qui implique l’amputation chirurgicale de l’apex du cœur, a été décrite chez le poisson zèbre et la souris ^6,18; cependant, cela n’a pas été décrit chez X. tropicalis. Ce rapport décrit un modèle crédible de lésion cardiaque et démontre que le cœur de X. tropicalis adulte peut se régénérer complètement après une résection apicale sans laisser de cicatrices. Toutefois, certaines lacunes doivent êt…

Materials

Acetic acid	GHTECH	64-19-7-500ml
Acid Alcohol Fast Differentiation Solution	Beyotime	C0163M
Acid Fuchsin	aladdin	A104916
Alcohol Soluble Eosin Y Stainin Solution	Servicebio	G1001-500ML
BioReagent	Beyotime	ST2600-100g
Ethanol absolute	Guangzhou Chemical Reagent Factory	HB15-GR-0.5L
Hematoxylin Stain Solution	Servicebio	G1004-500ML
Neutral balsam	Solarbio	G8590
Operating Scissors	Prosperich	HC-JZ-YK-Z-10cm
Paraffins	Leica	39601095
Para-formaldehyde Fixative	Servicebio	G1101-500ML
Phosphate Buffered Saline (PBS) powder	Servicebio	G0002-2L
Phosphomolybdic acid hydrate	Macklin	P815551
Stereo microscope	Leica
surgical forceps	ChangZhou	zfq-11-btjw
Surgical Suture	HUAYON	18-5140
Tricaine	Macklin
Xylene	Guangzhou Chemical Reagent Factory	IC02-AR-0.5L