Estudio de la remodelación inversa del ventrículo izquierdo por desbanding aórtico en roedores
Summary
Aquí se describe un protocolo paso a paso de la desbanding aorta quirúrgica en el modelo bien establecido de ratones de constricción aórtica. Este procedimiento no sólo permite estudiar los mecanismos que son la base del remodelado inverso del ventrículo izquierdo y la regresión de la hipertrofia, sino también probar nuevas opciones terapéuticas que podrían acelerar la recuperación miocárdica.
Abstract
Para comprender mejor la remodelación inversa (RR) del ventrículo izquierdo (VI), describimos un modelo de roedor en el que, después de la remodelación del VI inducida por bandas aórticas, los ratones se someten a RR tras la eliminación de la constricción aórtica. En este papel, describimos un procedimiento paso a paso para realizar una debanding aórtica quirúrgica como mínimo invasor en ratones. La ecocardiografía fue utilizada posteriormente para evaluar el grado de hipertrofia y disfunción cardíaca durante la remodelación del VI y el RR y para determinar el mejor momento para la desbandización aórtica. Al final del protocolo, se realizó una evaluación hemodinámica terminal de la función cardíaca y se recogieron muestras para estudios histológicos. Mostramos que la desbandificación está asociada a tasas de supervivencia quirúrgicas de 70-80%. Además, dos semanas después de la desbandificación, la reducción significativa de la poscarga ventricular desencadena la regresión de la hipertrofia ventricular (~20%) y fibrosis (~26%), recuperación de la disfunción diastólica evaluada por la normalización del llenado ventricular izquierdo y las presiones diastólicas finales (E/e’ y LVEDP). La desbandización aórtica es un modelo experimental útil para estudiar el RR del VI en roedores. El grado de recuperación miocárdica es variable entre los sujetos, por lo tanto, imitando la diversidad de RR que ocurre en el contexto clínico, como el reemplazo de la válvula aórtica. Concluimos que el modelo aórtico de las bandas/de la debanding representa una herramienta valiosa para desentrañar penetraciones nuevas en los mecanismos del RR, a saber la regresión de la hipertrofia cardiaca y la recuperación de la disfunción diastólica.
Introduction
La constricción de la aorta transversal o ascendente en el ratón es un modelo experimental ampliamente utilizado para la hipertrofia cardíaca inducida por sobrecarga de presión, la disfunción diastólica y sistólica y la insuficiencia cardíaca1,2,3,4. La constricción aórtica conduce inicialmente a una hipertrofia concéntrica compensada del ventrículo izquierdo (VI) para normalizar el estrés de la pared1. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias, como la sobrecarga cardíaca prolongada, esta hipertrofia es insuficiente para disminuir el estrés de la pared, desencadenando disfunción diastólica y sistólica (hipertrofia patológica)5. En paralelo, los cambios en la matriz extracelular (MECE) conducen a la deposición de colágeno y reticulado en un proceso conocido como fibrosis, que se puede subdividir en fibrosis de reemplazo y fibrosis reactiva. La fibrosis es, en la mayoría de los casos, irreversible y compromete la recuperación miocárdica después del alivio de la sobrecarga6,7. Sin embargo, estudios recientes de resonancia magnética cardíaca revelaron que la fibrosis reactiva es capaz de retroceder a largo plazo8. En conjunto, la fibrosis, la hipertrofia y la disfunción cardíaca son parte de un proceso conocido como remodelación miocárdica que progresa rápidamente hacia la insuficiencia cardíaca (IC).
La comprensión de las características de la remodelación miocárdica se ha convertido en un objetivo importante para limitar o revertir su progresión, esta última conocida como remodelación inversa (RR). El término RR incluye cualquier alteración miocárdica crónicamente revertida por una intervención dada, como la terapia farmacológica (p. ej., medicación antihipertensiva), la cirugía valvular (p. ej., estenosis aórtica) o los dispositivos de asistencia ventricular (p. ej., IC crónica). Sin embargo, el RR es a menudo incompleto debido a la hipertrofia predominante o a la disfunción sistólica/diastólica. Así, la clarificación de los mecanismos subyacentes del RR y de las estrategias terapéuticas nuevas todavía falta, que es sobre todo debido a la imposibilidad de acceder y de estudiar el tejido del miocardio humano durante rr en la mayor parte de estos pacientes.
Para superar esta limitación, los modelos de roedores han desempeñado un papel importante en el avance de nuestra comprensión de las vías de señalización involucradas en la progresión de la IC. En concreto, la desbandización aórtica de ratones con constricción aórtica representa un modelo útil para estudiar los mecanismos moleculares subyacentes a la remodelación adversa del VI9 y RR10,11 ya que permite la recogida de muestras miocárdicas en diferentes momentos de estas dos fases. Además, proporciona un excelente entorno experimental para probar posibles objetivos novedosos que pueden promover /acelerar rr. Por ejemplo, en el contexto de la estenosis aórtica, este modelo podría proporcionar información sobre los mecanismos moleculares involucrados en la gran diversidad de la respuesta miocárdica subyacente a la (in)integridad del RR6,12,así como, el momento óptimo para el reemplazo valvular, lo que representa una deficiencia importante del conocimiento actual. De hecho, el momento óptimo para esta intervención es objeto de debate, principalmente porque se define en función de la magnitud de los gradientes aórticos. Varios estudios defienden que este punto de tiempo podría ser demasiado tarde para la recuperación miocárdica, ya que la fibrosis y la disfunción diastólica a menudo ya están presentes12.
A nuestro conocimiento, éste es el único modelo animal que recapitula el proceso de la remodelación del miocardio y del RR que ocurre en condiciones tales como estenosis aórtica o hipertensión antes y después del reemplazo de la válvula o el inicio de la medicación antihipertensiva, respectivamente.
Buscando abordar los desafíos resumidos anteriormente, describimos un modelo animal quirúrgico que se puede implementar tanto en ratones como en ratas, abordando las diferencias entre estas dos especies. Describimos los principales pasos y detalles involucrados en la realización de estas cirugías. Finalmente, relatamos los cambios más significativos que ocurrieron en el VI inmediatamente antes y a lo largo del RR.
Protocol
Representative Results
Discussion
El modelo aquí propuesto imita el proceso de remodelación del VI y RR después de las bandas aórticas y la desbandización, respectivamente. Por lo tanto, representa un excelente modelo experimental para avanzar en nuestro conocimiento sobre los mecanismos moleculares implicados en la remodelación adversa del VI y para probar nuevas estrategias terapéuticas capaces de inducir la recuperación miocárdica de estos pacientes. Este protocolo detalla los pasos sobre cómo crear un modelo animal de roedor de bandas aórt…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a la Fundación Portuguesa para la Ciencia y la Tecnología (FCT), la Unión Europea, el Quadro de Referência Estratégico Nacional (QREN), el Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) y el Programa Operacional Factores de Competitividade (COMPETE) por financiar la unidad de investigación unIC (UID/IC/00051/2013). Este proyecto cuenta con el apoyo de FEDER a través de COMPETE 2020 – Programa Operacional Competitividade E Internacionalização (POCI), el proyecto DOCNET (NORTE-01-0145-FEDER-000003), apoyado por el programa operativo regional Norte Portugal (NORTE 2020), en el marco del acuerdo de asociación Portugal 2020, a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), el proyecto NETDIAMOND (POCI-01-0145-FEDER-016385), apoyado por los Fondos Estructurales y de Inversión Europeos, el programa operativo regional de Lisboa 2020. Daniela Miranda-Silva y Patrícia Rodrigues son financiadas por la Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) mediante becas (SFRH/BD/87556/2012 y SFRH/BD/96026/2013 respectivamente).
Materials
| Absorption Spears | F.S.T | 18105-03 | To absorb fluids during the surgery |
| Blades | F.S.T | 10011-00 | To perform the skin incision |
| Buprenorphine | Buprelieve | Analgesia drug | |
| Catutery | F.S.T | 18010-00 | To prevent exsanguination |
| Catutery tips | F.S.T | 18010-01 | To prevent exsanguination |
| cotton swab | Johnson's | To absorb fluids during the surgery | |
| Depilatory cream | Veet | To delipate the animal | |
| Disposable operating room table cover | MEDKINE | DYND4030SB | To cover the surgical area |
| Echo probe | Siemens | Sequoia 15L8W | Ultrasound signal aquisition |
| Echocardiograph | Siemens | Acuson Sequoia C512 | Ultrasound signal aquisition |
| End-tidal CO2 monitor | Kent Scientific | CapnoStat | To control expiration gas saturation |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11255-20 | To dissect the tissues and aorta |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11272-30 | To dissect the tissues and aorta |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11151-10 | To dissect the tissues and aorta |
| Forcep/Tweezers | F.S.T | 11152-10 | To dissect the tissues and aorta |
| Gas system | Penlon Sigma Delta | To anesthesia and mechanical ventilation | |
| Hemostats | F.S.T | 13010-12 | To hold the suture before tight the aorta |
| Hemostats | F.S.T | 13011-12 | To hold the suture before tight the aorta |
| Ligation aids | F.S.T | 18062-12 | To place a suture around the aorta |
| Magnetic retractor | F.S.T | 18200-20 | To help keep the animal in a proper position |
| Needle holder | F.S.T | 12503-15 | To suture the animal |
| Needle 26G | B-BRAUN | 4665457 | To serve as a molde of aortic constriction diameter |
| Oxygen | Air Liquide | To anesthesia and mechanical ventilation | |
| Polipropilene suture | Vycril | W8304/W8597 | To suture the animal and to do the constriction |
| Povidone-iodine solution | Betadine® | Skin antiseptic | |
| PowerLab | Millar instruments | ML880 PowerLab 16/30 | PV loop Signal Aquisition |
| Pulse oximeter | Kent Scientific | MouseStat | To control heart rate and blood saturation |
| PVAN software | Millar Instruments | To analyse the haemodynamic data | |
| PV loop cathether | Millar instruments | SPR-1035. 1.4 F | PV loop Signal Aquisition |
| Retractor | F.S.T | 17000-01 | To provide a better overview of the aorta |
| Scalpet handle | F.S.T | 10003-12 | To perform the skin incision |
| Scissors | F.S.T | 15070-08 | To cut the suture in debanding surgery |
| Scissors | F.S.T | 14084-09 | To cut other material during the surgery e.g. suture, papper |
| Sevoflurane | Baxter | 533-CA2L9117 | |
| Temperature control module | Kent Scientific | RightTemp | To control animal corporal temperature |
| Ventilator | Kent Scientific | PhysioSuite | To ventilate the animal |
| Water-bath | Thermo Scientific™ | TSGP02 | To maintain water temperature adequate to heat the P-V loop catethers |
Referências
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