Generering och karakterisering av höger ventrikulär hjärtinfarkt inducerad av permanent ligering av höger kranskärl hos möss
Summary
Det finns flera skillnader mellan höger och vänster ventrikel. Patofysiologin för högerkammarinfarkt (RVI) har emellertid inte klargjorts. I detta protokoll introduceras en reproducerbar metod för RVI-musmodellgenerering, som kan ge ett sätt att förklara mekanismen för RVI.
Abstract
Högerkammarinfarkt (RVI) är en vanlig presentation i klinisk praxis. Svår RVI kan leda till dödlig hemodynamisk dysfunktion och arytmi. Till skillnad från den omfattande musmyokardiella infarktmodellen (MI) som genereras av vänster kranskärlsligering, används RVI-musmodellen sällan på grund av svårigheten i samband med modellgenerering. Forskning om mekanismer och behandling av RVI-inducerad RV-ombyggnad och dysfunktion kräver djurmodeller för att efterlikna patofysiologin hos RVI hos patienter. Denna studie introducerar ett genomförbart förfarande för RVI-modellgenerering i C57BL / 6J-möss. Vidare karakteriserades denna modell baserat på följande: utvärdering av infarktstorlek vid 24 timmar efter MI, bedömning av hjärtombyggnad och funktion med ekokardiografi, RV-hemodynamisk bedömning och histologi för infarktzonen vid 4 veckor efter RVI. Dessutom utfördes en kranskärlsgjutning för att observera kranskärlsarrangemanget i husbil. Denna musmodell av RVI skulle underlätta forskningen om mekanismer för höger hjärtsvikt och söka nya terapeutiska mål för RV-ombyggnad.
Introduction
Höger kammare (RV), som länge troddes vara ett enkelt rör anslutet till lungartären, har felaktigt försummats i många år1. Det har dock funnits ett ökande intresse för husbilsfunktion nyligen eftersom det spelar en viktig roll vid hemodynamiska störningar 2,3 och kan fungera som en oberoende riskförutsägelse för hjärt-kärlsjukdom 4,5,6,7. RV-sjukdomar inkluderar RV-infarkt (RVI), pulmonell arteriell hypertension och klaffsjukdom8. I motsats till det enorma intresset för pulmonell artärhypertension har RVI förblivit försummat 7,9.
RVI, vanligtvis åtföljd av underlägsen bakre hjärtinfarkt10,11, orsakas av höger kranskärlsocklusion (RCA). Enligt kliniska undersökningar inducerar svår RVI sannolikt hemodynamiska störningar och arytmier, såsom hypotoni, bradykardi och atrioventrikulärt block, associerat med högre sjukhussjuklighet och dödlighet 12,13,14. Husbilsfunktionen kan återhämta sig spontant i viss utsträckning även i avsaknad av reperfusion15,16. Flera morfologiska och funktionella skillnader finns mellan vänster kammare (LV) och RV17. RV tros vara mer resistent mot ischemi än LV8, delvis på grund av den mer omfattande säkerhetscirkulationsbildningen efter RVI. Att klargöra skillnaderna mellan LV-infarkt (LVI) och RVI och identifiera de underliggande mekanismerna skulle ge nya terapeutiska mål för hjärtregenerering och ischemisk hjärtsvikt. På grund av svårigheten i samband med RVI-musmodellgenerering är dock grundforskningen om RVI huvudsakligen begränsad.
En stordjursmodell av RVI har genererats genom att ligatera RCA i svin18, vilket är lättare att använda på grund av den synliga RCA. Jämfört med stordjursmodellen har musmodellen följande fördelar: mer tillgänglighet vid genmanipulation, lägre ekonomisk kostnad och kortare försöksperiod19,20. Även om en mus RVI-modell med fokus på påverkan av RVI på LV-funktionen rapporterades tidigare, introducerades inte de detaljerade stegen i proceduren, svårigheterna och viktiga driftspunkter och modellegenskaperna såsom hemodynamiska förändringar helt 9,21.
Den här artikeln innehåller detaljerade kirurgiska ingrepp för att generera en musmodell av RVI. Dessutom kännetecknades denna modell av ekokardiografisk mätning, invasiv hemodynamisk utvärdering och histologisk analys. Vidare utfördes en kranskärlsgjutning för att observera kranskärlsarrangemanget i husbil. Tekniken som introduceras i detta dokument skulle hjälpa nybörjare att snabbt förstå genereringen av musens RVI-modell med acceptabel driftsdödlighet och tillförlitliga utvärderingsmetoder. Musmodellen av RVI skulle hjälpa till att undersöka mekanismerna för höger hjärtsvikt och söka nya terapeutiska mål för RV-ombyggnad.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sicard och kollegor från Frankrike rapporterade först en musmodell av RVI 2019, som beskrev den kirurgiska processen och fokuserade på interaktionen mellan LV och RV efter RVI9. Hittills har dock ingen studie rapporterat att man använt denna modell för vidare studier. Ett mer detaljerat förfarande skulle vara till hjälp för forskare att använda musmodellen för RVI för undersökning. I motsats till rapporten från Sicard et al.9 tillhandahöll vi steg-för-steg-in…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av bidrag från National Natural Science Foundation of China (82073851 to Sun) och National China Postdoctoral Science Foundation (2021M690074 till Lin).
Materials
| 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride | Sigma | T8877 | For TTC staining |
| Animal Mini Ventilator | Havard | Type 845 | For artificial ventilation |
| Animal ultrasound system VEVO2100 | Visual Sonic | VEVO2100 | Measurement for Doppler flow velocity and AS plaque |
| Batson’s #17 Anatomical Corrosion Kit | Polyscience Inc | 7349 | For vasculature casting |
| buprenorphine | Isoreag | 1134630-70-8 | For reduce the pain of mice after surgery |
| C57BL/6J mice + D29A1A2:D27 | Animal Center of South Medical University | – | For the generation of mouse RVI model |
| Camera | Sangnond | For taking photograph | |
| Cold light illuminator | Olympus | ILD-2 | Light for operation |
| electrocardiograph | ADI Instrument | ADAS1000 | For recording electrocardiogram |
| hair removal cream | Reckitt Benchiser | RQ/B 33 Type 2 | Remove mouse hair |
| Heat pad- thermostatic surgical system (ALC-HTP-S1) | SHANGHAI ALCOTT BIOTECH CO | ALC-HTP-S1 | Heating |
| Hematoxylin-eosin dye | Leagene | DH0003 | Hematoxylin-eosin staining |
| Heparin sodium salt | Macklin | H837056 | For heparization |
| Isoflurane | RWD life science | R510-22 | Inhalant anaesthesia |
| Lab made spatula | Work as a laryngoscope | ||
| Lab made tracheal cannula | For intubation | ||
| Matrx VIP 3000 Isofurane Vaporizer | Midmark Corporation | VIP 3000 | Anesthetization |
| Medical nylon suture (5-0) | Ningbo Medical Needle Co. | 5-0 | For chest close |
| Microsurgical elbow tweezers | RWD life science | F11021-11 | For surgery |
| Microsurgical scissors | NAPOX | MB-54-1 | For arteriotomy |
| Millar Catheter | AD Instruments, Shanghai | 1.0F | Measurement of pressure gradient |
| MS400D ultrasonic probe | Visual Sonic | MS400D | Measurement for Doppler flow velocity and AS plaque |
| needle forceps | Visual Sonic | F31006-12 | For surgery |
| nitroglycerin | BEIJING YIMIN MEDICINE Co | For dilating coronary artery | |
| Ophthalmic scissors | RWD life science | S11022-14 | For surgery |
| Pentobarbital sodium salt | Merck | 25MG | Anesthetization |
| PowerLab Multi-Directional Physiological Recording System | AD Instruments, Shanghai | 4/35 | Pressure recording |
| Precision electronic balance | Denver Instrument | TB-114 | Weighing scale |
| Silk suture (8-0) | Ningbo Medical Needle Co. | 6-0 | coronary artery ligation |
| Small animal microsurgery equipment | Napox | MA-65 | Surgical instruments |
| tissue forceps | Visual Sonic | F-12007-10 | For surgery |
| tissue scissor | Visual Sonic | S13052-12 | Open chest for hemodynamic measurement |
| Transmission Gel | Guang Gong pai | 250ML | preparation for Echocardiography measurement |
| Vascular Clamps | Visual Sonic | R31005-06 | For blocking blood from aorta |
Referências
- Rallidis, L. S., Makavos, G., Nihoyannopoulos, P. Right ventricular involvement in coronary artery disease: role of echocardiography for diagnosis and prognosis. Journal of the American Society of Echocardiography: Official Publication of the American Society of Echocardiography. 27 (3), 223-229 (2014).
- Frangogiannis, N. G. Fibroblasts and the extracellular matrix in right ventricular disease. Cardiovascular Research. 113 (12), 1453-1464 (2017).
- Ondrus, T., et al. Right ventricular myocardial infarction: From pathophysiology to prognosis. Experimental & Clinical Cardiology. 18 (1), 27-30 (2013).
- Badagliacca, R., et al. Right ventricular concentric hypertrophy and clinical worsening in idiopathic pulmonary arterial hypertension. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (11), 1321-1329 (2016).
- Verhaert, D., et al. Right ventricular response to intensive medical therapy in advanced decompensated heart failure. Circulation: Heart Failure. 3 (3), 340-346 (2010).
- Chen, K., et al. RNA interactions in right ventricular dysfunction induced type II cardiorenal syndrome. Aging (Albany NY). 13 (3), 4215-4241 (2021).
- Wang, Q., et al. Induction of right ventricular failure by pulmonary artery constriction and evaluation of right ventricular function in mice. Journal of Visualized Experiments. (147), e59431 (2019).
- Harjola, V. P., et al. Contemporary management of acute right ventricular failure: A statement from the heart failure association and the working group on pulmonary circulation and right ventricular function of the European society of cardiology. European Journal of Heart Failure. 18 (3), 226-241 (2016).
- Sicard, P., et al. Right coronary artery ligation in mice: a novel method to investigate right ventricular dysfunction and biventricular interaction. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 316 (3), 684-692 (2019).
- Goldstein, J. A. Pathophysiology and management of right heart ischemia. Journal of the American College of Cardiology. 40 (5), 841-853 (2002).
- Stiermaier, T., et al. Frequency and prognostic impact of right ventricular involvement in acute myocardial infarction. Heart. , 1-8 (2020).
- Zehender, M., et al. Right ventricular infarction as an independent predictor of prognosis after acute inferior myocardial infarction. The New England Journal of Medicine. 328 (14), 981-988 (1993).
- Brodie, B. R., et al. Comparison of late survival in patients with cardiogenic shock due to right ventricular infarction versus left ventricular pump failure following primary percutaneous coronary intervention for ST-elevation acute myocardial infarction. The American Journal of Cardiology. 99 (4), 431-435 (2007).
- Konstam, M. A., et al. Evaluation and management of right-sided heart failure: A scientific statement from the american heart association. Circulation. 137 (20), 578-622 (2018).
- Leferovich, J. M., et al. Heart regeneration in adult MRL mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (17), 9830-9835 (2001).
- Dell’Italia, L. J., et al. Hemodynamically important right ventricular infarction: Follow-up evaluation of right ventricular systolic function at rest and during exercise with radionuclide ventriculography and respiratory gas exchange. Circulation. 75 (5), 996-1003 (1987).
- Friedberg, M. K., Redington, A. N. Right versus left ventricular failure: differences, similarities, and interactions. Circulation. 129 (9), 1033-1044 (2014).
- Haraldsen, P., Lindstedt, S., Metzsch, C., Algotsson, L., Ingemansson, R. A porcine model for acute ischaemic right ventricular dysfunction. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 18 (1), 43-48 (2014).
- Ren, L., Colafella, K. M. M., Bovée, D. M., Uijl, E., Danser, A. H. J. Targeting angiotensinogen with RNA-based therapeutics. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 29 (2), 180-189 (2020).
- Hacker, T. A. Animal models and cardiac extracellular matrix research. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1098, 45-58 (2018).
- Chien, T. M., et al. Double right coronary artery and its clinical implications. Cardiology in the Young. 24 (1), 5-12 (2014).
- Zhu, Y., et al. Characterizing a long-term chronic heart failure model by transcriptomic alterations and monitoring of cardiac remodeling. Aging (Albany NY). 13 (10), 13585-13614 (2021).
- Cui, M., et al. Nrf1 promotes heart regeneration and repair by regulating proteostasis and redox balance. Nature Communications. 12 (1), 5270 (2021).
- Meyer, P., et al. Effects of right ventricular ejection fraction on outcomes in chronic systolic heart failure. Circulation. 121 (2), 252-258 (2010).
- Dunmore-Buyze, P. J., et al. Three-dimensional imaging of the mouse heart and vasculature using micro-CT and whole-body perfusion of iodine or phosphotungstic acid. Contrast Media & Molecular Imaging. 9 (5), 383-390 (2014).
- Fernández, B., et al. The coronary arteries of the C57BL/6 mouse strains: Implications for comparison with mutant models. Journal of Anatomy. 212 (1), 12-18 (2008).
- Zhang, H., Faber, J. E. De-novo collateral formation following acute myocardial infarction: Dependence on CCR2+ bone marrow cells. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 87, 4-16 (2015).
