הקמה ואישור של מודל עכבר עומס יתר על נפח החדר הימני לאחר הלידה
Summary
פרוטוקול זה מציג את ההקמה והאישור של מודל עומס יתר של נפח החדר הימני (VO) לאחר הלידה בעכברים עם פיסטולה עורקית בטנית (AVF), אשר ניתן ליישם כדי לחקור כיצד VO תורם להתפתחות הלב לאחר הלידה.
Abstract
עומס יתר בנפח החדר הימני (RV) שכיח בקרב ילדים עם מחלת לב מולדת. לאור שלבים התפתחותיים ברורים, שריר הלב של RV עשוי להגיב באופן שונה ל- VO אצל ילדים בהשוואה למבוגרים. המחקר הנוכחי נועד לבסס מודל RV VO לאחר הלידה בעכברים המשתמשים בפיסטולה עורקית בטנית שונה. כדי לאשר את יצירת VO ואת השינויים המורפולוגיים וההמודינמיים הבאים של RV, אולטרסאונד בטן, אקוקרדיוגרפיה, צביעה היסטוכימית בוצעו במשך 3 חודשים. כתוצאה מכך, ההליך בעכברות לאחר הלידה הראה שיעור הישרדות והצלחה פיסטולה מקובל. בעכברי VO, חלל הקרוואן הוגדל עם דופן חופשית מעובה, ונפח השבץ הוגדל בכ-30%-40% תוך חודשיים לאחר הניתוח. לאחר מכן, הלחץ הסיסטולי RV גדל, רגורגיטציה של שסתום ריאתי תואם נצפתה, והופיע שיפוץ עורק ריאתי קטן. לסיכום, ניתוח פיסטולה עורקית מותאמת (AVF) אפשרי כדי לבסס את מודל RV VO בעכברים לאחר הלידה. בהתחשב בהסתברות לסגירת פיסטולה והתנגדות מוגברת לעורק הריאתי, יש לבצע אולטרסאונד בטן ואקוקרדיוגרפיה כדי לאשר את מצב המודל לפני היישום.
Introduction
עומס נפח החדר הימני (RV) (VO) שכיח בקרב ילדים עם מחלת לב מולדת (CHD), מה שמוביל לעיצוב מחדש פתולוגי של שריר הלב ופרוגנוזה גרועה לטווח ארוך 1,2,3. הבנה מעמיקה של שיפוץ קרוואנים והתערבויות מוקדמות מוקדמות הקשורות חיונית לתוצאה טובה אצל ילדים עם CHD. ישנם מספר הבדלים במבנים המולקולריים, בתפקודים הפיזיולוגיים ובתגובות לגירויים בליבם של מבוגרים וילדיםבגילאי 1,4,5,6. לדוגמה, בהשפעת עומס לחץ, התפשטות קרדיומיוציטים היא התגובה העיקרית בלבבות יילודים, ואילו פיברוזיס מתרחשת בלבבות בוגרים 5,6. בנוסף, לתרופות יעילות רבות לטיפול באי ספיקת לב במבוגרים אין השפעה טיפולית על אי ספיקת לב בילדים, ואף עלולות לגרום לנזק נוסף 7,8. לכן, מסקנות שהוסקו מבעלי חיים בוגרים אינן יכולות להיות מיושמות ישירות על בעלי חיים צעירים.
מודל הפיסטולה העורקית (AVF) שימש לגרימת VO כרוני בלב ותפקוד לקוי של הלב במשך עשרות שנים בבעלי חיים בוגרים ממינים שונים 9,10,11,12,13. עם זאת, מעט ידוע על המודל בעכברים לאחר הלידה. במחקרים הקודמים שלנו, מודל עכבר VO לאחר הלידה נוצר בהצלחה על ידי יצירת AVF בטן. המסלול ההתפתחותי של הקרוואנים שהשתנו בלב לאחר הלידה הודגם גם הוא14,15,16,17.
כדי לבחון את התהליך הכירורגי המותאם ואת המאפיינים של המודל הנוכחי, מוצג פרוטוקול מפורט; המודל מוערך במשך 3 חודשים במחקר זה.
Protocol
Representative Results
Discussion
בעבר, מודל RV VO הקלאסי נוצר באמצעות regurgitationשסתום 21; עם זאת, בהשוואה ל- AVF, ניתוח מסתם לב פתוח עשוי לדרוש טכניקות מתוחכמות יותר ועשוי להיות קשור לתמותה גבוהה משמעותית, במיוחד בעכברים לאחר לידה. מכיוון שמחקרים בבעלי חיים הראו כי אותה השפעה של VO הושגה על ידי AVF22, ניתוח פי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע של סין (מס ‘82200309) ופרויקט החדשנות של צוות רפואי מכובד בנינגבו (מס ‘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).
