Kemirgenlerde Aort Debanding tarafından Sol Ventrikül Ters Tadilatı Eğitimi
Summary
Burada, köklü fareler aort daralması modelinde cerrahi aort debandinginin adım adım protokolünü açıklıyoruz. Bu prosedür sadece hipertrofinin sol ventrikül ters remodeling ve regresyonunun altında kalan mekanizmaların incelenmesine izin vermekle kalmaz, aynı zamanda miyokard iyileşmesini hızlandırabilecek yeni terapötik seçenekleri test eder.
Abstract
Sol ventrikül (LV) ters remodelingi (RR) daha iyi anlamak için, aort bantlama kaynaklı LV yeniden şekillendirmeden sonra farelerin aort daralmasının giderilmesi üzerine RR geçirdiği bir kemirgen modeli tarif ediyoruz. Bu yazıda, farelerde minimal invaziv cerrahi aort debandingi yapmak için adım adım bir prosedür açıklanmaktadır. Ekokardiyografi daha sonra LV remodeling ve RR sırasında kardiyak hipertrofi ve disfonksiyon derecesini değerlendirmek ve aort debanding için en iyi zamanlamayı belirlemek için kullanıldı. Protokol sonunda kardiyak fonksiyonun terminal hemodinamik değerlendirmesi yapıldı ve histolojik çalışmalar için örnekler toplandı. Debandingin %70-80 cerrahi sağkalım oranları ile ilişkili olduğunu gösterdik. Ayrıca, debanding iki hafta sonra, ventrikül art yükü önemli ölçüde azalması ventrikül hipertrofisinin gerilemesini tetikler (~%20) ve fibrozis (~%26), sol ventrikül dolgusu ve son diyastolik basınçların (E/e’ ve LVEDP) normalleşmesi ile değerlendirilen diyastolik disfonksiyonun iyileşmesi. Aort debanding kemirgenlerde LV RR incelemek için yararlı bir deneysel modeldir. Miyokard iyileşmesinin kapsamı denekler arasında değişkendir, bu nedenle aort kapak değişimi gibi klinik bağlamda meydana gelen RR çeşitliliğini taklit eder. Aort bantlama/debanding modelinin RR mekanizmalarına, yani kardiyak hipertrofinin gerilemesine ve diyastolik disfonksiyonun iyileşmesine dair yeni içgörüleri çözmek için değerli bir aracı temsil ettiği sonucuna varıyoruz.
Introduction
Faredeki enine veya yükselen aortu daraltma, basınç aşırı yük kaynaklı kardiyak hipertrofi, diyastolik ve sistolik disfonksiyon ve kalp yetmezliği1, 2,3,4için yaygın olarak kullanılan deneysel bir modeldir. Aort daralması başlangıçta duvar stresını normalleştirmek için telafi edilmiş sol ventrikül (LV) eşmerkezli hipertrofiye yol açar1. Bununla birlikte, uzun süreli kardiyak aşırı yükleme gibi belirli koşullar altında, bu hipertrofi duvar stresini azaltmak için yetersizdir, diyastolik ve sistolik disfonksiyonu tetikler (patolojik hipertrofi)5. Buna paralel olarak, hücre dışı matristeki (ECM) değişiklikler, fibrozis olarak bilinen bir süreçte kollajen birikimine ve çapraz bağlamaya yol açar ve bu da yedek fibrozis ve reaktif fibrozise bölünebilir. Fibrozis, çoğu durumda, geri dönüşü olmayan ve aşırı yük kabartma6,7sonra miyokard iyileşmesini tehlikeye atar. Bununla birlikte, son kardiyak manyetik rezonans görüntüleme çalışmaları reaktif fibrozisin uzun vadede gerileyebildiğini ortaya koydu8. Fibrozis, hipertrofi ve kardiyak disfonksiyon, kalp yetmezliğine (HF) doğru hızla ilerleyen miyokard remodelingi olarak bilinen bir sürecin parçasıdır.
Miyokard remodeling özelliklerini anlamak, ilerlemesini sınırlamak veya tersine çevirmek için önemli bir hedef haline gelmiştir, ikincisi ters yeniden şekillendirme (RR) olarak bilinir. RR terimi, belirli bir müdahale, farmakolojik tedavi (örneğin, antihipertansif ilaç), kapak cerrahisi (örneğin, aort darlığı) veya ventrikül yardımcı cihazları (örneğin, kronik HF) ile kronik olarak tersine çevrilen herhangi bir miyokard değişimini içerir. Bununla birlikte, RR genellikle hakim hipertrofi veya sistolik / diyastolik disfonksiyon nedeniyle eksiktir. Bu nedenle, RR alttaki mekanizmaların ve yeni terapötik stratejilerin netleştirilmesi hala eksiktir, bu da çoğunlukla bu hastaların çoğunda RR sırasında insan miyokard dokusuna erişme ve inceleme imkansızlığından kaynaklanmaktadır.
Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için kemirgen modelleri, HF ilerlemesinde yer alan sinyal yollarını anlamamızda önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle, aort daralması olan farelerin aort debandasyonu, bu iki aşamada farklı zaman noktalarında miyokard örneklerinin toplanmasına izin verdiği için olumsuz LV remodeling9 ve RR10,11’in altında bulunan moleküler mekanizmaları incelemek için yararlı bir modeli temsil eder. Ayrıca, RR’yi teşvik edebilecek / hızlandırabilecek potansiyel yeni hedefleri test etmek için mükemmel bir deneysel ayar sağlar. Örneğin, aort darlığı bağlamında, bu model RR6,12’nin(in) eksiksizliğinin altında bulunan çok çeşitli miyokard yanıtının geniş çeşitliliğinde yer alan moleküler mekanizmalar hakkında bilgi sağlayabilir ve mevcut bilginin önemli bir eksikliğini temsil eden kapak değişimi için en uygun zamanlama. Aslında, bu müdahale için en uygun zamanlama, esas olarak aort gradyanlarının büyüklüğüne göre tanımlandığı için tartışma konusudur. Fibrozis ve diyastolik disfonksiyon sıklıkla mevcut olduğu için bu zaman noktasının miyokard iyileşmesi için çok geç olabileceğini savunan birkaç çalışma12.
Bilgimize göre, bu, sırasıyla aort darlığı veya hipertansiyon gibi durumlarda sırasıyla aort darlığı veya hipertansiyon veya anti-hipertansif ilacın başlangıcı gibi durumlarda gerçekleşen miyokard remodeling ve RR sürecini yeniden sağlayan tek hayvan modelidir.
Yukarıda özetlenen zorlukları ele almak için, hem farelerde hem de sıçanlarda uygulanabilen ve bu iki tür arasındaki farkları ele alan cerrahi bir hayvan modelini tarif ediyoruz. Bu ameliyatları gerçekleştirirken ilgili ana adımları ve detayları açıklıyoruz. Son olarak, RR’den hemen önce ve RR boyunca LV’de gerçekleşen en önemli değişiklikleri bildiriyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada önerilen model, sırasıyla aort bantlama ve debandingden sonra LV yeniden şekillendirme ve RR sürecini taklit eder. Bu nedenle, olumsuz LV yeniden modellemesinde yer alan moleküler mekanizmalar hakkındaki bilgimizi ilerletmek ve bu hastaların miyokard iyileşmesini sağlayabilen yeni terapötik stratejileri test etmek için mükemmel bir deneysel modeli temsil eder. Bu protokol, cerrahi travmayı azaltmak için minimal invaziv ve son derece konservatif bir cerrahi teknikle aort bantlama ve debanding kemirge…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Portekiz Bilim ve Teknoloji Vakfı (FCT), Avrupa Birliği, Quadro de Referência Estratégico Nacional (QREN), Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) ve Program Operacional Factores de Competitividade’e (COMPETE) UnIC (UID/IC/00051/2013) araştırma birimini finanse ettiği için teşekkür ediyor. Bu proje, Portekiz 2020 ortaklık anlaşması kapsamında, Norte Portekiz bölgesel operasyonel programı (NORTE 2020) tarafından desteklenen DOCNET (NORTE-01-0145-FEDER-000003) projesi OLAN COMPETE 2020 – Program Operacional Competitividade E Internacionalização (POCI) aracılığıyla FEDER tarafından desteklenmektedir. Avrupa Bölgesel Kalkınma Fonu (ERDF) aracılığıyla, Lizbon’un bölgesel operasyonel programı 2020 olan Avrupa Yapısal ve Yatırım Fonları tarafından desteklenen NETDIAMOND (POCI-01-0145-FEDER-016385) projesi. Daniela Miranda-Silva ve Patrícia Rodrigues Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) tarafından burs bursları (sırasıyla SFRH/BD/87556/2012 ve SFRH/BD/96026/2013) tarafından finanse edilmektedir.
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
- Arany, Z., et al. Transverse aortic constriction leads to accelerated heart failure in mice lacking PPAR-gamma coactivator 1alpha. Proceedings of the National Academy of Science U. S. A. 103 (26), 10086-10091 (2006).
- Tavakoli, R., Nemska, S., Jamshidi, P., Gassmann, M., Frossard, N. Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy. Journal of Visualized Experiment. (127), e56231 (2017).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K., Chow, B. K. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. Journal of Visualized Experiment. (121), e55293 (2017).
- Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proceedings of the National Academy of Science. 88 (18), 8277-8281 (1991).
- Koide, M., et al. Premorbid determinants of left ventricular dysfunction in a novel model of gradually induced pressure overload in the adult canine. Circulation. 95 (6), 1601-1610 (1997).
- Rodrigues, P. G., Leite-Moreira, A. F., Falcao-Pires, I. Myocardial reverse remodeling: how far can we rewind. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 310 (11), 1402-1422 (2016).
- Weidemann, F., et al. Impact of myocardial fibrosis in patients with symptomatic severe aortic stenosis. Circulation. 120 (7), 577-584 (2009).
- Bing, R., et al. Imaging and Impact of Myocardial Fibrosis in Aortic Stenosis. JACC Cardiovascular Imaging. 12 (2), 283-296 (2019).
- Conceicao, G., Heinonen, I., Lourenco, A. P., Duncker, D. J., Falcao-Pires, I. Animal models of heart failure with preserved ejection fraction. Netherlands Heart Journal. 24 (4), 275-286 (2016).
- Weinheimer, C. J., et al. Load-Dependent Changes in Left Ventricular Structure and Function in a Pathophysiologically Relevant Murine Model of Reversible Heart Failure. Circulation Heart Failure. 11 (5), 004351 (2018).
- Bjornstad, J. L., et al. A mouse model of reverse cardiac remodelling following banding-debanding of the ascending aorta. Acta Physiologica (Oxford). 205 (1), 92-102 (2012).
- Yarbrough, W. M., Mukherjee, R., Ikonomidis, J. S., Zile, M. R., Spinale, F. G. Myocardial remodeling with aortic stenosis and after aortic valve replacement: mechanisms and future prognostic implications. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 143 (3), 656-664 (2012).
- deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. Transverse aortic constriction in mice. Journal of Visualized Experiment. (38), 1729 (2010).
- Hamdani, N., et al. Myocardial titin hypophosphorylation importantly contributes to heart failure with preserved ejection fraction in a rat metabolic risk model. Circulation: Heart Failure. 6 (6), 1239-1249 (2013).
- Li, L., et al. Assessment of Cardiac Morphological and Functional Changes in Mouse Model of Transverse Aortic Constriction by Echocardiographic Imaging. Journal of Visualized Experiment. (112), e54101 (2016).
- Lygate, C. A., et al. Serial high resolution 3D-MRI after aortic banding in mice: band internalization is a source of variability in the hypertrophic response. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 8-16 (2006).
- Platt, M. J., Huber, J. S., Romanova, N., Brunt, K. R., Simpson, J. A. Pathophysiological Mapping of Experimental Heart Failure: Left and Right Ventricular Remodeling in Transverse Aortic Constriction Is Temporally, Kinetically and Structurally Distinct. Frontiers in Physiology. 9, 472 (2018).
- Garcia-Menendez, L., Karamanlidis, G., Kolwicz, S., Tian, R. Substrain specific response to cardiac pressure overload in C57BL/6 mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulation Physiology. 305 (3), 397-402 (2013).
- Melleby, A. O., et al. A novel method for high precision aortic constriction that allows for generation of specific cardiac phenotypes in mice. Cardiovascular Research. 114 (12), 1680-1690 (2018).
- Li, Y. H., et al. Effect of age on peripheral vascular response to transverse aortic banding in mice. The Journal of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 58 (10), 895-899 (2003).
- Ruppert, M., et al. Myocardial reverse remodeling after pressure unloading is associated with maintained cardiac mechanoenergetics in a rat model of left ventricular hypertrophy. American Journal of Physiology-Heart and Circulation Physiology. 311 (3), 592-603 (2016).
- Treibel, T. A., et al. Reverse Myocardial Remodeling Following Valve Replacement in Patients With Aortic Stenosis. Journal of the American College of Cardiology. 71 (8), 860-871 (2018).
- Dadson, K., et al. Cellular, structural and functional cardiac remodelling following pressure overload and unloading. International Journal of Cardiology. 216, 32-42 (2016).
- Krayenbuehl, H. P., et al. Left ventricular myocardial structure in aortic valve disease before, intermediate, and late after aortic valve replacement. Circulation. 79 (4), 744-755 (1989).
- McCann, G. P., Singh, A. Revisiting Reverse Remodeling After Aortic Valve Replacement for Aortic Stenosis. Journal of the American College of Cardiology. 71 (8), 872-874 (2018).
- Miranda-Silva, D., et al. Characterization of biventricular alterations in myocardial (reverse) remodelling in aortic banding-induced chronic pressure overload. Science Reports. 9 (1), 2956 (2019).
