Un modelo de resección apical en el corazón adulto de Xenopus tropicalis

Summary

Xenopus tropicalis es un modelo ideal para la investigación regenerativa ya que muchos de sus órganos poseen una notable capacidad regenerativa. Aquí, presentamos un método para construir un modelo de lesión cardíaca en X. tropicalis a través de la resección del ápice.

Abstract

Se sabe que en los mamíferos adultos, el corazón ha perdido su capacidad regenerativa, haciendo de la insuficiencia cardíaca una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Investigaciones anteriores han demostrado la capacidad regenerativa del corazón del adulto Xenopus tropicalis, un anfibio anuro con un genoma diploide y una estrecha relación evolutiva con los mamíferos. Además, los estudios han demostrado que después de la resección del ápice ventricular, el corazón puede regenerarse sin cicatrización en X. tropicalis. En consecuencia, estos resultados previos sugieren que X. tropicalis es un modelo de vertebrados alternativo apropiado para el estudio de la regeneración cardíaca adulta. Aquí se presenta un modelo quirúrgico de regeneración cardíaca en el adulto X. tropicalis. Brevemente, las ranas fueron anestesiadas y fijadas; Luego, se realizó una pequeña incisión con tijeras de iridectomía, penetrando en la piel y el pericardio. Se aplicó una presión suave al ventrículo, y el ápice del ventrículo se cortó con tijeras. La lesión cardíaca y la regeneración se confirmaron por histología a los 7-30 días después de la resección (DPR). Este protocolo estableció un modelo de resección apical en adultos de X. tropicalis, que puede emplearse para dilucidar los mecanismos de regeneración cardíaca adulta.

Introduction

La insuficiencia cardíaca ha sido una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo en los últimos años. Desde el año 2000, el número de muertes debidas a insuficiencia cardíaca ha ido aumentando con el tiempo. Más de 9 millones de personas murieron de miocardiopatía en 2019, lo que representó el 16% del número total de mortalidades a nivel mundial¹. Debido a la pérdida de la capacidad regenerativa del corazón en mamíferos adultos, en algunos casos, no hay suficientes cardiomiocitos para mantener las funciones de contracción en el corazón, lo que afecta la función cardíaca y contribuye a la remodelación ventricular anormal y la insuficiencia cardíaca ^2,3,4. De hecho, en los mamíferos, el corazón tiene la capacidad regenerativa más pobre en comparación con los otros órganos, como el hígado, los pulmones, los intestinos, la vejiga, los huesos y la piel. A medida que el envejecimiento de la población mundial se convierte en una megatendencia global, los desafíos que enfrentamos con las enfermedades cardíacas se intensificarán⁵.

Dilucidar los mecanismos de regeneración cardíaca puede tener implicaciones significativas para las terapias para la cardiopatía isquémica. Los informes han revelado que los corazones de ratones neonatos tienen una capacidad regenerativa después de la resección del ápice⁶. Sin embargo, esta capacidad regenerativa se pierde a los 7 días de edad⁷. Los estudios han demostrado que los corazones de los mamíferos adultos son incapaces de regenerarse porque su capacidad de proliferación de cardiomiocitos ha disminuido ^8,9. Sin embargo, los corazones de los vertebrados inferiores poseen una poderosa capacidad regenerativa después de una lesión. Por ejemplo, el pez cebra 10, X. tropicalis¹¹, Xenopus laevis¹², tritón 13 y axolotl¹⁴ son capaces de regenerarse completamente después de la resección del ápice. Además, las otras partes de los cuerpos de algunos vertebrados inferiores también pueden sufrir una regeneración completa, como las extremidades de los tritones y las colas, lentes y brazos de las ranas tropicales^con garras 4,15,16.

El establecimiento de modelos de lesión cardíaca es el primer paso para dilucidar los mecanismos subyacentes a la regeneración cardíaca y tiene gran importancia en la investigación regenerativa. Los investigadores han desarrollado varios métodos para construir modelos de lesión cardíaca, incluyendo apuñalamiento, contuso, ablación genética, criolesión e infarto ^5,6.

La criolesión, el infarto de miocardio (IM) y la resección del ápice son ampliamente utilizados para inducir lesión cardíaca, y el tipo de lesión puede tener efectos sustanciales en la siguiente regeneración de cardiomiocitos⁶. Dependiendo de la técnica quirúrgica, la respuesta del corazón a la regeneración puede variar. La criolesión causa la muerte celular masiva y produce cicatrices fibróticas en los corazones del pez cebra¹⁷, creando así un modelo que se asemeja al infarto de mamíferos. La resección apical se realiza cortando una parte de los tejidos ventriculares, lo que se ha hecho en el pez cebra¹⁰ y X. tropicalis¹¹, sin causar cicatrices permanentes. Este estudio realizó la resección apical, que es una operación más simple y requiere menos instrumentos quirúrgicos que la criolesión. Utilizando el análisis de rastreo de linaje, un estudio previo demostró que la regeneración cardíaca está relacionada con la proliferación de cardiomiocitos que preexisten en los corazones del ratón⁶ y el pez cebra¹⁸, pero no existen informes para los anfibios. Por lo tanto, el modelo de resección del ápice en X. tropicalis juega un papel importante en la elucidación de los mecanismos subyacentes a las respuestas regenerativas.

Protocol

Todos los protocolos experimentales relacionados con X. tropicalis fueron aprobados por el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad de Jinan. 1. Cirugía Preparación preoperatoria: Mantenga listas tijeras oftálmicas, fórceps oftálmicos, pinzas con aguja, bolas absorbentes, papel de filtro y suturas/agujas quirúrgicas para la resección del ápice en los corazones de X. tropicalis. Consulte la Tabla de materiales</strong…

Representative Results

Los corazones se recolectaron a 0 dpr, 7 dpr, 14 dpr y 30 dpr. El análisis morfológico reveló que el coágulo de sangre causado por la lesión cardíaca desapareció a 30 dpr (Figura 2). Al mismo tiempo, la apariencia de los corazones a 30 dpr en el grupo de resección fue similar a la de los corazones en el grupo de operación simulada; no había heridas evidentes (Figura 2). Después de la resección apical, se formó un coágulo de sangre y selló la herid…

Discussion

La resección apical, que implica la amputación quirúrgica del ápice del corazón, ha sido descrita en peces cebra y ratones ^6,18; sin embargo, esto no ha sido descrito en X. tropicalis. Este informe describe un modelo creíble de lesión cardíaca y demuestra que el corazón de X. tropicalis adulto puede regenerarse completamente después de la resección apical sin dejar cicatrices. Sin embargo, es necesario mejorar algunas deficiencias y p…

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