השרשה של מיני משאבה איזופרופיל כדי לגרום לאי ספיקת לב בעכברים
Summary
הממשל הכרוני של אלכוהול איזוטרואנרול באמצעות משאבת אוסמוטי מושתל נעשה שימוש נרחב כדי לחקות אי ספיקת לב מתקדמת בעכברים. כאן, אנו מתארים שיטות מפורטות השתלת מיני משאבה כירורגית עבור הממשל האיזופרופיל המתמשך לאורך 3 שבועות, כמו גם, הערכת האקו ליצירת מודל מוצלח.
Abstract
אלכוהול איזופרופיל (ISO), הוא האגוניסט לא סלקטיבי ביתא-אדרלירגיות, המשמש באופן נרחב כדי לגרום לפציעה בלב עכברים. בעוד מודל אקוטי מחקה מחלת שריר הלב מושרה, המודל הכרוני, מנוהל באמצעות משאבת אוסמוטי, מחקה אי ספיקת לב מתקדמת בבני אדם. מטרת הפרוטוקול המתואר היא ליצור את המודל הכרוני ISO המושרה לב בעכברים באמצעות משאבת מיני מושתל. פרוטוקול זה נעשה שימוש כדי לגרום אי ספיקת לב 100 + זנים של עכברים ממין. טכניקות על השתלת משאבה כירורגית מתוארים בפרוטרוט עשוי להיות רלוונטי לכל מי שמעוניין ליצור מודל אי ספיקת לב בעכברים. בנוסף, שיפוץ לב שבועי שינויים בהתבסס על פרמטרים האקוקרדיוגרפיות עבור כל זן וזמן צפוי לפיתוח מודל מוצגים. לסיכום, השיטה פשוטה ומתוכמת. ISO רציף מנוהל באמצעות משאבת מיני מושתל מעל 3 כדי 4 שבועות הוא מספיק כדי לגרום שיפוץ לב. בסופו של דבר, ההצלחה של יצירת מודל ISO עשוי להיות מוערך ב vivo על ידי בדיקת אקו-המוח מפגין היפרפרס, התרחבות חדרית, ו תפקוד.
Introduction
אי ספיקת לב עם שבר הוצאה מופחת (HFrEF) מלווה בתגובה פיצוי היטב מוכרת של מערכת העצבים הסימפתטית לשמור על הומאוסטזיס לב וכלי דם1. לחץ הומודינמי והשפעות מזיקות על הלב ועל הסירקולציה נצפו בהפעלה כרונית. אלה הפכו לאבן הפינה של הפרמקותרפיה העכשווית עבור אי ספיקת הלב ומנגנונים חשובים בהתקדמות אי ספיקת הלב והאנטוניזם הטיפולית של מערכות הורמונליות1.
כמה דגמי עכבר זמינים לחקירות בסיסיות של אי ספיקת לב. דגמים גנטיים הם אטרקטיביים לחקר טיפולים מולקולריים וחקירת מסלולים איתות. עם זאת, ייתכן שמודלים אלה לא יהיו רלוונטיים לצורות נפוצות של אי ספיקת לב. מודלים נפוצים אחרים כוללים השמאלית הקדמית שמאלית (בחור) עורק העורקים, הלוע החוצה (TAC), ו איזופנול (ISO), כל אחד מכוון לאטיולוגיה פתולוגית שונה2,3,4,5 ,6. ליטל עורק בחור גורמת אוטם שריר הלב בקיר הקדמי ובכך ליצור מודל ספציפי עבור מחלת שריר הלב. . ליצור מודל לחץ דם גבוה יותר של אי ספיקת לב למרות הלחץ הדרגתי ניתן למדוד, המאפשר ריבוד של hypertrophy, התפרצות חריפה של יתר לחץ דם חסר רלוונטיות קלינית ישירה4. שני הדגמים של LAD ו-TAC דורשים רמה גבוהה של מומחיות כירורגית לביצוע. מודל ISO אקוטי של אי ספיקת לב מחקה מחלת שריר הלב, הידוע גם בשם מחלת Takotsubo, אשר מאופיין על ידי עלייה מסומנת catecholamines ופעילות בחדר השמאלי מחקה אוטם שריר הלב חריפה7, שמונה. לעומת זאת, מודלים ISO כרוניים של אי ספיקת לב מציגים סימפטומים מאפיינים של אי ספיקת לב מתקדמת, עם רמות גבוהות באופן כרוני של catecholamines1. היתרונות של מודל ISO כרוני הם כי הוא מספק גירוי אדרארדירגיות כרונית כי מחקה אי ספיקת לב מתקדמת וכי קל יחסית ליצור. החוקר צריך לבחור מודל כי הטוב ביותר מסכם את הפתולוגיה של האינטרסים שלהם.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא לגרום אי ספיקת לב בעכברים באמצעות משאבת מיני מושתל המשחרר ISO ברציפות לחקות הפעלה אוהדת כרונית שנמצאו בחולים אי ספיקת לב1. השיטה פשוטה ומתוכמת. למרות שיש וריאציה ברורה בין זני העכבר, ISO מנוהל על פני 3 עד 4 שבועות 30 מ”ג/ק”ג/יום מספיק כדי לגרום שיפוץ לב ברוב העכברים. במיוחד, ISO מוביל לשלב pro-יפרטרופית הפיצוי במהלך השבוע 1 ואחריו הקיר דליל, התרחבות חדרית וירידה בתפקוד סיסטולי ידי שבוע 2 ו-32. הצלחה עבור יצירת מודל ISO יכול להיות מוערך ב vivo על ידי אקו-קרדיוגרם הוכחת hypertrophy, התרחבות, ותפקוד חדרית, כמו גם לשעבר vivo באמצעות הערכה היסטולוגית ומולקולרית של רקמת לב שנקטפו עבור שריר הלב הצטברות השומנים, פיברוזיס, המתח ER, אפופטוזיס, ו ביטוי גנים9,10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
יש לנו להחיל את השיטה הזאת על 100 + זנים של עכברים משני כדי להעריך תוצאות לב בשל גירוי ביתא-אדרררגיותכרונית 2,13. הבדלים משמעותיים ברגישות לאיזופנול ידועים להתקיים בין זנים העכבר יכול להיות מותאם אישית את המתח של עניין כנדרש16. זה יכול להיות בגלל ור?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מכירים את NIH K08 HL133491 לתמיכה במימון.
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).
