Impianto di una mini-pompa Isoproterenol per indurre un errore cardiaco nei topi
Summary
La somministrazione cronica di isoproterenol tramite una pompa osmotica impiantata è stata ampiamente utilizzata per imitare l’insufficienza cardiaca avanzata nei topi. Qui, descriviamo metodi dettagliati nell’impianto chirurgico di mini-pompa per la continua somministrazione di isoproterenolo nel corso di 3 settimane, così come, valutazione ecocardiografica per la creazione del modello di successo.
Abstract
Isoproterenol (ISO), è un agonista beta-avverso non selettivo, che viene ampiamente utilizzato per indurre lesioni cardiache nei topi. Mentre il modello acuto imita la cardiomiopatia indotta dallo stress, il modello cronico, somministrato attraverso una pompa osmotica, imita l’insufficienza cardiaca avanzata negli esseri umani. Lo scopo del protocollo descritto è quello di creare il modello di insufficienza cardiaca cronica indotta dall’ISO nei topi utilizzando una mini-pompa impiantata. Questo protocollo è stato utilizzato per indurre insufficienza cardiaca in oltre 100 ceppi di topi inbred. Le tecniche sull’impianto della pompa chirurgica sono descritte in dettaglio e possono essere rilevanti per chiunque sia interessato a creare un modello di insufficienza cardiaca nei topi. Inoltre, vengono presentati i cambiamenti settimanali di rimodellamento cardiaco in base ai parametri ecocardiografici per ogni ceppo e al tempo previsto per modellare lo sviluppo. In sintesi, il metodo è semplice e riproducibile. ISO continuo somministrato tramite la mini-pompa impiantata oltre 3 o 4 settimane è sufficiente per indurre il rimodellamento cardiaco. Infine, il successo per la creazione del modello ISO può essere valutato in vivo dall’ecocardiografia seriale che dimostra ipertrofia, dilatazione ventricolare e disfunzione.
Introduction
L’insufficienza cardiaca con frazione di espulsione ridotta (HFrEF) è accompagnata da una risposta compensativa ben riconosciuta del sistema nervoso simpatico per mantenere l’omeostasi cardiovascolare1. Lo stress emodinamico e gli effetti deleteri sul cuore e sulla circolazione sono stati osservati con attivazione cronica. Questi sono diventati la pietra angolare della farmacoterapia contemporanea per l’insufficienza cardiaca e sono meccanismi importanti nella progressione dell’insufficienza cardiaca e nell’antagonismo terapeutico dei sistemi neuroormonali1.
Sono disponibili diversi modelli murini per le indagini di base sull’insufficienza cardiaca. I modelli genetici sono interessanti per esplorare terapie molecolari e studiare i percorsi di segnalazione. Tuttavia, questi modelli potrebbero non essere rilevanti per le forme comuni di insufficienza cardiaca. Altri modelli comuni includono la legatura dell’arteria discendente anteriore sinistra (LAD), la costrizione transaortica (TAC) e l’isoproterenol (ISO), ognuno con la punta a una diversa eziologia patologica2,3,4,5 ,6. La legatura dell’arteria LAD induce un infarto miocardico della parete anteriore creando così un modello specifico per la cardiomiopatia ischemica. TAC induce un sovraccarico di pressione acuta per creare un modello ipertensivo di insufficienza cardiaca. Anche se il gradiente di pressione può essere misurato, consentendo la stratificazione dell’ipertrofia, l’insorgenza acuta dell’ipertensione manca di rilevanza clinica diretta4. Entrambi i modelli LAD e TAC richiedono un alto livello di esperienza chirurgica per l’esecuzione. Il modello ISO acuto di insufficienza cardiaca imita la cardiomiopatia indotta dallo stress, nota anche come malattia di Takotsubo, caratterizzata da un marcato aumento delle catecholamine e dall’attività nel ventricolo sinistro che imita l’infarzione miocardiale acuta7, 8. Al contrario, i modelli ISO cronici di insufficienza cardiaca presentano sintomi di insufficienza cardiaca avanzata, con livelli cronicamente elevati di catecholamines1. I vantaggi del modello ISO cronico sono che fornisce una stimolazione avversa cronica che imita l’insufficienza cardiaca avanzata e che è relativamente facile da creare. Lo sperimentatore dovrebbe scegliere un modello che rituga meglio la loro patologia di interesse.
L’obiettivo generale di questo metodo è quello di indurre insufficienza cardiaca nei topi utilizzando una mini pompa impiantata che rilascia ISO continuamente per imitare l’attivazione simpatica cronica trovato nei pazienti di insufficienza cardiaca1. Il metodo è semplice e riproducibile. Anche se c’è una chiara variazione tra i ceppi di topo, ISO somministrato oltre 3 A 4 settimane a 30 mg/kg/giorno è sufficiente per indurre il rimodellamento cardiaco nella maggior parte dei topi. In particolare, ISO porta ad una fase compensativa pro-ipertrofica durante la prima settimana seguita da assottigliamento della parete, dilatazione ventricolare e diminuzione della funzione sistolica entro la settimana 2 e 32. Il successo per la creazione del modello ISO può essere valutato in vivo dall’ecocardiografia seriale che dimostra ipertrofia, dilatazione e disfunzione ventricolare, nonché l’ex vivo attraverso la valutazione istologica e molecolare del tessuto cardiaco raccolto per l’intramiocardio accumulo di lipidi, fibrosi, stress ER, apoptosi ed espressione genica9,10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Abbiamo applicato questo metodo a oltre oltre 100 ceppi di topi inbred per valutare gli esiti cardiaci a causa della stimolazione beta-avversa cronica2,13. Differenze significative nella suscettibilità all’isoproterenol sono note per esistere tra i ceppi di topo e possono essere personalizzate in base alla tensione di interesse in base alle esigenze16. Ciò può essere dovuto alla variazione della funzione del recettore beta-adrenergico t…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori riconoscono NIH K08 HL133491 per il sostegno al finanziamento.
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 |
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