غرس مضخة ايزوبروتيرينول الصغيرة للحث علي فشل القلب في الفئران
Summary
وقد استخدمت الاداره المزمنة لايزوبروتيرينول عن طريق مضخة الاسموزي مزروع علي نطاق واسع لتقليد فشل القلب المتقدمة في الفئران. هنا ، ونحن وصف الطرق التفصيلية في زرع المضخات الصغيرة الجراحية للاداره المستمرة ايزوبروتيرينول علي مدي 3 أسابيع ، فضلا عن تقييم تخطيط صدي لخلق نموذج ناجح.
Abstract
ايزوبروتيرينول (ISO) ، هو ناهض بيتا الكظر غير انتقائية ، والتي تستخدم علي نطاق واسع للحث علي أصابه القلب في الفئران. وفي حين يحاكي النموذج الحاد اعتلال عضله القلب المستحث بالإجهاد ، فان النموذج المزمن ، الذي يدار من خلال مضخة اوموتيك ، يحاكي فشلا قلبيا متقدما في البشر. والغرض من البروتوكول الموصوف هو إنشاء نموذج الفشل القلبي المزمن المستحث بواسطة ISO في الفئران باستخدام مضخة صغيره مزروعة. وقد استخدم هذا البروتوكول للحث علي فشل القلب في 100 + سلالات من الفئران الفطرية. يتم وصف تقنيات زرع المضخة الجراحية بالتفصيل وقد تكون ذات صله لأي شخص مهتم في خلق نموذج فشل القلب في الفئران. الاضافه إلى ذلك ، يتم عرض التغييرات الاسبوعيه أعاده تشكيل القلب علي أساس المعلمات تخطيط صدي لكل سلاله والوقت المتوقع لتطوير نموذج. وباختصار ، فان الأسلوب بسيط وقابل للتكرار. ISO المستمر تدار عن طريق مضخة صغيره مزروعة علي مدي 3 إلى 4 أسابيع كافيه للحث علي أعاده عرض القلب. وأخيرا ، يمكن تقييم نجاح إنشاء نموذج ISO في الجسم التخطيط صدي المتسلسلة مما يدل علي تضخم ، تمدد البطين ، والخلل الوظيفي.
Introduction
فشل القلب مع انخفاض إخراج كسر (HFrEF) يرافقه استجابه تعويضيه معترف بها من الجهاز العصبي الودي للحفاظ علي التوازن القلبي الوعائي1. ولوحظ الإجهاد الدموي والآثار الضارة علي القلب والدورة الدموية مع التنشيط المزمن. وقد أصبحت هذه حجر الزاوية في العلاج الدوائي المعاصر لفشل القلب وهي أليات هامه في تطور فشل القلب والعداء العلاجي للانظمه الهرمونية العصبية1.
تتوفر العديد من نماذج الماوس للتحقيقات الاساسيه لفشل القلب. النماذج الجينية جذابة لاستكشاف العلاجات الجزيئية والتحقيق في مسارات الإشارات. ومع ذلك ، قد لا تكون هذه النماذج ذات صله بالاشكال الشائعة لفشل القلب. وتشمل النماذج المشتركة الأخرى اليسار التنازلي الامامي (الفتي) ربط الشريان ، تضيق الوريد (تاك) ، و ايزوبروتيرينول (ISO) ، كل تهدف إلى المسببات المرضية المختلفة2،3،4،5 ،6. الفتي ربط الشريان يدفع الجدار الامامي احتشاء عضله القلب التالي خلق نموذج محدد لاعتلال عضله العين الدماغية. TAC يحفز الضغط الزائد الحاد لخلق نموذج ارتفاع ضغط الدم من فشل القلب. علي الرغم من انه يمكن قياس التدرج الضغط ، مما يسمح لتقسيم الطبقات من تضخم ، والبداية الحاده لارتفاع ضغط الدم يفتقر إلى الصلة السريرية المباشرة4. كل من نماذج الفتي و TAC تتطلب مستوي عال من الخبرة الجراحية لتنفيذ. نموذج ISO الحاد لفشل القلب يحاكي اعتلال عضله الدم الناجم عن الإجهاد ، والمعروف أيضا باسم مرض تاكاوتوسو ، والذي يتميز بزيادة ملحوظة في الكاتيكولامينيز والنشاط في البطين الأيسر الذي يحاكي الاحتشاء القلبي الحاد7، 8-الآن وفي المقابل ، فان نماذج ISO المزمنة لفشل القلب تظهر خصائص اعراض قصور القلب المتقدم ، مع مستويات مرتفعه بشكل مزمن من الكاتيكولامينيز1. مزايا نموذج ISO المزمن هي انه يوفر التحفيز الكظر المزمن الذي يحاكي فشل القلب المتقدمة وانه من السهل نسبيا لخلق. يجب علي المحقق اختيار النموذج الذي يلخص علي أفضل وجه علم الامراض من الفائدة.
الهدف العام لهذا الأسلوب هو الحث علي فشل القلب في الفئران باستخدام مضخة صغيره مزروعة التي تطلق ISO باستمرار لتقليد التنشيط العاطفي المزمن وجدت في مرضي فشل القلب1. الطريقة بسيطه وقابله للتكرار. علي الرغم من ان هناك اختلاف واضح بين سلالات الماوس ، ISO تدار أكثر من 3 إلى 4 أسابيع في 30 مغ/كغ/يوم كافيه للحث علي أعاده عرض القلب في معظم الفئران. علي وجه التحديد ، ISO يؤدي إلى مرحله تعويضيه الموالية لفرط التغذية خلال الأسبوع 1 تليها ترقق الجدار ، وتمدد البطين وانخفاض في وظيفة الانقباضي بحلول الأسبوع 2 و 32. ويمكن تقييم النجاح لخلق نموذج ISO في الجسم التخطيط صدي المتسلسلة مما يدل علي تضخم, تمدد, والخلل البطيني, فضلا عن الجسم السابق عن طريق التحليل النسيجي والجزيئي للانسجه القلب المقطوع لإينتراميوكارديال تراكم الدهون, التليف, الإجهاد, المبرمج, والجينات التعبير9,10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
لقد قمنا بتطبيق هذه الطريقة علي أكثر من 100 سلاله من الفئران الفطرية لتقييم النتائج القلبية بسبب التحفيز المزمن بيتا-ادريرجيك2،13. ومن المعروف ان الاختلافات الكبيرة في القابلية لايزوبروتيرينول موجودة بين سلالات الماوس ويمكن تخصيصها لسلاله من الفائدة حسب ال?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويقر المؤلفون بان المعاهد القومية للصحة K08 HL133491 لدعم التمويل.
Materials
| Micro-Osmotic Pump System with Flow Moderator in Place | Alzet | Model 1004 | Includes filling tube, flow moderator and pump body |
| (-)-Isoproterenol hydrochloride | Sigma-Aldrich | 16504-1G | (-)-Isoproterenol hydrochloride is a powder that needs to be stored at -20°C. |
| 1 ml sterile syringe | VWR | BD309602 | |
| 30 W LED Fiber optic O-ring light microscope illuminator | AmScope | SKU: LED-30WR | |
| 5-0 COATED VICRYL (polyglactin 910) Suture | Ethicon | J303H | 5-0, absorbable |
| Fine Scissors – Sharp | FST | 14060-09 | |
| Glass beads | FST | 18000-46 | |
| Hot bead sterilizers | FST | 18000-50 | |
| Iris forceps | WPI | 15915 | |
| Look Sharpoint 6-0, 18" Black Nylon Monofilament Suture | LOOK | AA-2176 | 6-0, non-absorbable |
| Needle holder | WPI | 15926 | |
| Normal Saline, 0.9% NaCl | Fisher | 89167-772 |
Referências
- Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature Review Cardiology. 14 (1), 30-38 (2017).
- Wang, J. J., et al. Genetic Dissection of Cardiac Remodeling in an Isoproterenol-Induced Heart Failure Mouse Model. PLoS Genetics. 12 (7), 1006038 (2016).
- Balakumar, P., Singh, A. P., Singh, M. Rodent models of heart failure. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 56 (1), 1-10 (2007).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circulation: Heart Failure. 2 (2), 138-144 (2009).
- Huang, W. Y., Aramburu, J., Douglas, P. S., Izumo, S. Transgenic expression of green fluorescence protein can cause dilated cardiomyopathy. Nature Medicine. 6 (5), 482-483 (2000).
- Breckenridge, R. Heart failure and mouse models. Disease Model and Mechanism. 3 (3-4), 138-143 (2010).
- Wittstein, I. S., et al. Neurohumoral features of myocardial stunning due to sudden emotional stress. New England Journal of Medicine. 352 (6), 539-548 (2005).
- Templin, C., et al. Clinical Features and Outcomes of Takotsubo (Stress) Cardiomyopathy. New England Journal of Medicine. 373 (10), 929-938 (2015).
- Shao, Y., et al. A mouse model reveals an important role for catecholamine-induced lipotoxicity in the pathogenesis of stress-induced cardiomyopathy. European Journal of Heart Failure. 15 (1), 9-22 (2013).
- Kudej, R. K., et al. Effects of chronic beta-adrenergic receptor stimulation in mice. Journal of Molecular Cell Cardiology. 29 (10), 2735-2746 (1997).
- Zhuo, X. Z., et al. Isoproterenol instigates cardiomyocyte apoptosis and heart failure via AMPK inactivation-mediated endoplasmic reticulum stress. Apoptosis. 18 (7), 800-810 (2013).
- El-Demerdash, E., Awad, A. S., Taha, R. M., El-Hady, A. M., Sayed-Ahmed, M. M. Probucol attenuates oxidative stress and energy decline in isoproterenol-induced heart failure in rat. Pharmacology Research. 51 (4), 311-318 (2005).
- Rau, C. D., et al. Mapping genetic contributions to cardiac pathology induced by Beta-adrenergic stimulation in mice. Circulation Cardiovascular Genetics. 8 (1), 40-49 (2015).
- Berthonneche, C., et al. Cardiovascular response to beta-adrenergic blockade or activation in 23 inbred mouse strains. PLoS One. 4 (8), 6610 (2009).
- Chang, S. C., Ren, S., Rau, C. D., Wang, J. J. Isoproterenol-Induced Heart Failure Mouse Model Using Osmotic Pump Implantation. Methods Molecular Biology. 1816, 207-220 (2018).
- Shusterman, V., et al. Strain-specific patterns of autonomic nervous system activity and heart failure susceptibility in mice. American Journal of Physiology-Heart Circulation Physiology. 282 (6), 2076-2083 (2002).
- Faulx, M. D., et al. Strain-dependent beta-adrenergic receptor function influences myocardial responses to isoproterenol stimulation in mice. American Journal of Physiology-Heart Circulation Physiology. 289 (1), 30-36 (2005).
- Zhang, G. X., et al. Cardiac oxidative stress in acute and chronic isoproterenol-infused rats. Cardiovascular Research. 65 (1), 230-238 (2005).
- Boluyt, M. O., et al. Isoproterenol infusion induces alterations in expression of hypertrophy-associated genes in rat heart. American Journal of Physiology. 269 (2), 638-647 (1995).
- Hohimer, A. R., Davis, L. E., Hatton, D. C. Repeated daily injections and osmotic pump infusion of isoproterenol cause similar increases in cardiac mass but have different effects on blood pressure. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 83 (2), 191-197 (2005).
- Cross, H. R., Murphy, E., Koch, W. J., Steenbergen, C. Male and female mice overexpressing the beta(2)-adrenergic receptor exhibit differences in ischemia/reperfusion injury: role of nitric oxide. Cardiovascular Research. 53 (2), 662-671 (2002).
- Klingman, G. I., McKay, G., Ward, A., Morse, L. Chronic isoproterenol treatment of mice: effects on catecholamines and rectal temperature. Journal of Pharmaceutical Sciences. 62 (5), 798-801 (1973).
