Etablering og bekræftelse af en postnatal højre ventrikulær volumenoverbelastningsmusemodel
Summary
Denne protokol præsenterer etablering og bekræftelse af en postnatal højre ventrikulær volumenoverbelastningsmodel (VO) hos mus med abdominal arteriovenøs fistel (AVF), som kan anvendes til at undersøge, hvordan VO bidrager til postnatal hjerteudvikling.
Abstract
Højre ventrikel (RV) volumen overbelastning (VO) er almindelig hos børn med medfødt hjertesygdom. I betragtning af forskellige udviklingsstadier kan RV-myokardiet reagere forskelligt på VO hos børn sammenlignet med voksne. Denne undersøgelse sigter mod at etablere en postnatal RV VO-model i mus ved hjælp af en modificeret abdominal arteriovenøs fistel. For at bekræfte oprettelsen af VO og de følgende morfologiske og hæmodynamiske ændringer af RV blev abdominal ultralyd, ekkokardiografi og histokemisk farvning udført i 3 måneder. Som følge heraf viste proceduren i postnatale mus en acceptabel overlevelses- og fistelsuccesrate. Hos VO-mus blev RV-hulrummet forstørret med en fortykket fri væg, og slagvolumenet blev øget med ca. 30% -40% inden for 2 måneder efter operationen. Derefter steg RV systolisk tryk, tilsvarende lungeventil regurgitation blev observeret, og lille lungearterie remodellering optrådte. Afslutningsvis er modificeret arteriovenøs fistel (AVF) kirurgi mulig for at etablere RV VO-modellen i postnatale mus. I betragtning af sandsynligheden for fistellukning og forhøjet lungearterieresistens skal abdominal ultralyd og ekkokardiografi udføres for at bekræfte modelstatus før påføring.
Introduction
Højre ventrikulær (RV) volumenoverbelastning (VO) er almindelig hos børn med medfødt hjertesygdom (CHD), hvilket fører til patologisk myokardieombygning og en dårlig langsigtet prognose 1,2,3. En dybdegående forståelse af RV-ombygning og relaterede tidlige målrettede interventioner er afgørende for et godt resultat hos børn med CHD. Der er flere forskelle i de molekylære strukturer, fysiologiske funktioner og reaktioner på stimuli i hjerterne hos voksne og børn 1,4,5,6. For eksempel er kardiomyocytproliferation under påvirkning af overbelastning af tryk det vigtigste respons i neonatale hjerter, mens fibrose forekommer i voksne hjerter 5,6. Derudover har mange effektive lægemidler til behandling af hjertesvigt hos voksne ingen terapeutisk virkning på hjertesvigt hos børn og kan endda forårsage yderligere skade 7,8. Derfor kan konklusioner fra voksne dyr ikke anvendes direkte på unge dyr.
Den arteriovenøse fistel (AVF) model er blevet brugt til at inducere kronisk hjerte VO og tilsvarende hjertedysfunktion i årtier hos voksne dyr af forskellige arter 9,10,11,12,13. Imidlertid er der lidt kendt om modellen i postnatale mus. I vores tidligere undersøgelser blev en VO postnatal musemodel med succes genereret ved oprettelsen af en abdominal AVF. Det ændrede RV-udviklingsspor i det postnatale hjerte blev også demonstreret14,15,16,17.
For at udforske den underliggende modificerede kirurgiske proces og karakteristika ved den nuværende model præsenteres en detaljeret protokol; Modellen evalueres i 3 måneder i dette studie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tidligere blev den klassiske RV VO-model oprettet ved hjælp af ventilregurgitation21; Sammenlignet med AVF kan kirurgi med åbne hjerteklapper dog kræve mere sofistikerede teknikker og kan være forbundet med signifikant højere dødelighed, især hos postnatale mus. Da dyreforsøg har vist, at den samme effekt af VO er opnået ved AVF22, blev modificeret abdominal fistelkirurgi med mindre traume anvendt i denne undersøgelse.
Visse faktorer bl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af National Science Foundation of China (nr. 82200309) og Innovation Project of Distinguished Medical Team i Ningbo (nr. 2022020405)
Materials
| 70% Ethanol | Tiandz,Chia | ||
| ACETAMINOPHEN Oral Solution | VistaPharm, Inc. Largo, FL 33771, USA | NDC 66689-054-01 | |
| Anesthesia machine | RWD Life Science,China | R550IP | |
| Anesthesia mask | RWD Life Science,China | 68680 | |
| C57BL/6 mice | Xipu’er-bikai Experimental Animal Co., Ltd (Shanghai, China) | ||
| Hair removal cream | Veet, France | VT-200 | |
| Hematoxylin and eosin Kit | Beyotime biotech | C0105M | |
| Isoflurane | RWD Life Science,China | R510-22-10 | |
| Microscope | Yuyan Instruments, China | SM-301 | |
| Surgical suture needles | NINGBO MEDICAL NEEDLE CO.,LTD, China | ||
| Thermostatic heating platform | Qingdao Juchuang Environmental Protection Group Co., Ltd, China | ||
| Ultrasound device | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | Image modes includes B-Mode, Color Doppler Mode and Pulsed Wave Doppler Mode |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories,United States | REF 01-08 | |
| Ultrasound transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS 400 |
References
- Sanz, J., Sanchez-Quintana, D., Bossone, E., Bogaard, H. J., Naeije, R. Anatomy, function, and dysfunction of the right ventricle: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 73 (12), 1463-1482 (2019).
- Alonso-Gonzalez, R., Dimopoulos, K., Ho, S., Oliver, J. M., Gatzoulis, M. A. The right heart and pulmonary circulation (IX). The right heart in adults with congenital heart disease. Revista Española de Cardiología. 63 (9), 1070-1086 (2010).
- Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening. Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).
- Ye, L., et al. Role of blood oxygen saturation during postnatal human cardiomyocyte cell cycle activities. JACC: Basic to Translational Science. 5 (5), 447-460 (2020).
- Ye, L., et al. Pressure overload greatly promotes neonatal right ventricular cardiomyocyte proliferation: a new model for the study of heart regeneration. Journal of the American Heart Association. 9 (11), e015574 (2020).
- Geraets, I. M. E., Glatz, J. F. C., Luiken, J., Nabben, M. Pivotal role of membrane substrate transporters on the metabolic alterations in the pressure-overloaded heart. Cardiovascular Research. 115 (6), 1000-1012 (2019).
- Burns, K. M., et al. New mechanistic and therapeutic targets for pediatric heart failure: report from a National Heart, Lung, and Blood Institute working group. Circulation. 130 (1), 79-86 (2014).
- Shaddy, R. E., et al. Carvedilol for children and adolescents with heart failure: a randomized controlled trial. Journal of the American Medical Association. 298 (10), 1171-1179 (2007).
- Flaim, S. F., Minteer, W. J., Nellis, S. H., Clark, D. P. Chronic arteriovenous shunt: evaluation of a model for heart failure in rat. American Journal of Physiology. 236 (5), H698-H704 (1979).
- Liu, Z., Hilbelink, D. R., Crockett, W. B., Gerdes, A. M. Regional changes in hemodynamics and cardiac myocyte size in rats with aortocaval fistulas. 1. Developing and established hypertrophy. Circulation Research. 69 (1), 52-58 (1991).
- Scheuermann-Freestone, M., et al. A new model of congestive heart failure in the mouse due to chronic volume overload. European Journal of Heart Failure. 3 (5), 535-543 (2001).
- Du, Y., Plante, E., Janicki, J. S., Brower, G. L. Temporal evaluation of cardiac myocyte hypertrophy and hyperplasia in male rats secondary to chronic volume overload. The American Journal of Pathology. 177 (3), 1155-1163 (2010).
- Wu, J., Luo, X., Huang, Y., He, Y., Li, Z. Hemodynamics and right-ventricle functional characteristics of a swine carotid artery-jugular vein shunt model of pulmonary arterial hypertension: An 18-month experimental study. Experimental Biology and Medicine. 240 (10), 1362-1372 (2015).
- Sun, S., et al. Postnatal right ventricular developmental track changed by volume overload. Journal of the American Heart Association. 10 (16), e020854 (2021).
- Wang, S., et al. Metabolic maturation during postnatal right ventricular development switches to heart-contraction regulation due to volume overload. Journal of Cardiology. 79 (1), 110-120 (2022).
- Zhou, C., et al. Downregulated developmental processes in the postnatal right ventricle under the influence of a volume overload. Cell Death Discovery. 7 (1), 208 (2021).
- Cui, Q., et al. Volume overload initiates an immune response in the right ventricle at the neonatal stage. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 772336 (2021).
- Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments. (84), e51041 (2014).
- Sawada, H., et al. Ultrasound imaging of the thoracic and abdominal aorta in mice to determine aneurysm dimensions. Journal of Visualized Experiments. (145), e59013 (2019).
- Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circulation: Cardiovascular Imaging. 3 (2), 157-163 (2010).
- Mori, Y., et al. A new dynamic three-dimensional digital color doppler method for quantification of pulmonary regurgitation: validation study in an animal model. Journal of the American College of Cardiology. 40 (6), 1179-1185 (2002).
- Bossers, G. P. L., et al. Volume load-induced right ventricular dysfunction in animal models: insights in a translational gap in congenital heart disease. European Journal of Heart Failure. 20 (4), 808-812 (2018).
- Yamamoto, K., et al. The mouse aortocaval fistula recapitulates human arteriovenous fistula maturation. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 305 (12), H1718-H1725 (2013).
- Jouannic, J. M., et al. The effect of a systemic arteriovenous fistula on the pulmonary arterial blood pressure in the fetal sheep. Prenatal Diagnosis. 22 (1), 48-51 (2002).
- Jouannic, J. M., et al. Systemic arteriovenous fistula leads to pulmonary artery remodeling and abnormal vasoreactivity in the fetal lamb. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 285 (3), L701-L709 (2003).
- Patel, M. D., et al. Echocardiographic assessment of right ventricular afterload in preterm infants: maturational patterns of pulmonary artery acceleration time over the first year of age and implications for pulmonary hypertension. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (7), 884-894 (2019).
- Habash, S., et al. Normal values of the pulmonary artery acceleration time (PAAT) and the right ventricular ejection time (RVET) in children and adolescents and the impact of the PAAT/RVET-index in the assessment of pulmonary hypertension. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 35 (2), 295-306 (2019).
- Arkles, J. S., et al. Shape of the right ventricular Doppler envelope predicts hemodynamics and right heart function in pulmonary hypertension. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 183 (2), 268-276 (2011).
