En stängd-bröst modell att inducera tvärgående aorta förträngning i möss
Summary
Här presenterar vi ett protokoll av tvärgående aorta sammandragning (TAC) via en lateral torakotomi. Denna teknik är en minimalinvasiv, stängda bröstet kirurgiskt ingrepp som syftar till att simulera trycket överbelastning och hjärtsvikt hos möss använder standardinställningar för TAC-laboratorium.
Abstract
Forskning om hjärthypertrofi och hjärtsvikt är ofta baserad på trycket överbelastning musmodeller induceras av TAC. Det normala förfarandet är att utföra en partiell torakotomi för att visualisera den tvärgående aortabågen. Men förändras den kirurgiskt trauma som orsakas av torakotomi i öppet-Kista modeller respirationsfysiologi som revbenen är dissekeras och lämnade okopplade efter bröstet stängning. För att förhindra detta, etablerade vi en minimalinvasiv, stängda bröstet strategi via laterala torakotomi. Häri närmar vi oss den aortabågen via den 2nd interkostalrummet utan att ange bröstet hålrum, lämnar musen med en mindre traumatisk skada att återhämta sig från. Vi utför denna operation som använder standard laboratoriemiljö för öppna bröstet TAC förfaranden med lika överlevnaden. Förutom att upprätthålla fysiologiska andningsmönster på grund av den stängda bröstet strategin, tycks möss gynna av visar snabbare återhämtning, som mindre invasiva tekniken visas att underlätta en snabb läkningsprocessen och att minska immunsvaret efter trauma.
Introduction
Musmodeller används ofta för att efterlikna mänskliga sjukdomar1. Tvärgående aorta sammandragning (TAC) används för att framkalla tryck överbelastning och vänster ventrikulär hypertrofi2. Öppna-bröstet TAC modellen hos möss validerades av Rockman o.a. 3 och det kirurgiska ingreppet är beskrivna i detalj av DeAlmeida et al. 4. Banding av tvärgående aorta är mer gynnsam i jämförelse med buken aorta sammandragning eftersom en större del av cirkulationen kan kompensera negativa effekter av detta senare förfarande2.
Ränder av tvärgående aorta leder till ett ökat artärtryck i den ascending aorta och brachiocephalic artär men lämnar tillräcklig perfusion av organ via de distala fartyg (dvs. den vänstra gemensamma halspulsådern, vänster subclavia artär, och fallande aorta). Detta leder till en ökad hjärtats afterload och en förhöjd hjärt vägg stress. Den vägg stressen minskar därefter på grund av fiber förtjockning5. Hjärt hemodynamiken kronisk förändringen resulterar i maladaptation och dilatation av vänster kammare. Detta sätt TAC skapar en reproducerbar modell av hjärthypertrofi som så småningom leder till hjärtsvikt.
Standardförfarandet för TAC som beskrivs av DeAlmeide et al. 4 närmar sig aortabågen via en partiell övre torakotomi via dissekering av revbenen eller bröstbenet och ange mediastinum samt pleural hålighet. Detta ger en bra bild av aortabågen och dess sidogrenar. Tyvärr, inte kan dissekeras ribborna anbringas, som lämnar dem flyter fritt och därmed förändra andningen dynamiken.
Därför etablerade vi, en minimalinvasiv stängd-bröstet inställning till aortabågen med en lateral kirurgisk metod via den 2nd interkostalrummet. Den största fördelen med denna modell är förmågan att utföra TAC utan även skära igenom revbenen. Den kirurgiskt trauman är begränsad till snittet i huden och dissektion av muskulaturen. Detta förfarande minimerar trauman själva och hjälper till att upprätthålla adekvat bröstet stabilitet.
Här beskriver vi detaljerade stegvisa anvisningar för att utföra TAC kirurgi hos möss utan utför totalen eller den övre torakotomi. Hög frekvens Doppler användes för att garantera framgången för TAC som tidigare beskrivits 6,7.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den snabba uppkomsten av hypertoni på grund av TAC skiljer sig från kliniskt relevanta hypertrofi orsakas av aortastenos eller hypertoni. Dock användningen av små djurmodeller att inducera hjärtsvikt har många fördelar och, därför, väljs av många utredare11. Detta slutna bröst-modellen förbättrar de redan befintliga modellerna av kirurgisk teknik att inducera tvärgående aorta förträngning i möss4.
Det mest kritiska steget är p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Stilla Frede och Susanne Schulz för deras tekniskt bistånd. Denna studie fick ingen finansiering.
Materials
| Pressure-volume catheter | Millar Instruments, USA | SPR-839 | |
| Mouse ventilator | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Minivent – TYPE 845 | |
| Mouse ventilator | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Y-connection with intubation cannula OD 1.2mm 73-2844 | |
| Vaporizer | Dräger Medical AG&CO.KG, Germany | 19.3 Isofluran-Vaporizer (a newer version is available under catalog number D-877-2010) | |
| Microscope | Leica Microsystems, Germany | MZ 7.5 | |
| Light source | Schott AG, Germany | KL 1500 LCD | |
| 6-0 Prolene | Ethicon, USA | Polypropylene suture BV-1 9.3 mm 3/8c | suture for surgery |
| Seraflex | Serag Wiessner, Germany | USP 5/0 schwarz; IC108000 | suture for constriction |
| Homoeothermic Controlled Operating Tables | Harvard Apparatus GmbH, Germany | Typ 872/3 HT with tripod stand and homoeothermic controller Type 874; 73-4233 | |
| Flexible Rectal Probe | Harvard Apparatus GmbH, Germany | 1.6 mm OD; 55-7021 | |
| Doppler Signal Visualisation Instrument | Indus Instruments, USA | Doppler Signal Processing Workstation (DSWP) with 20MHz Pulsed Doppler Module | |
| Doppler Probe | Indus Instruments, USA | 20MHz Tubing-mounted Probe |
References
- Tarnavski, O. Mouse surgical models in cardiovascular research. Methods Mol Biol Clifton NJ. 573, 115-137 (2009).
- Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., Izumo, S. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol Genomics. 16 (3), 349-360 (2004).
- 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. Proc Natl Acad Sci U S A. 88 (18), 8277-8281 (1991).
- deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. T. Transverse Aortic Constriction in Mice. J Vis Exp JoVE. (38), (2010).
- Grossman, W., Jones, D., McLaurin, L. P. Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle. J Clin Invest. 56 (1), 56-64 (1975).
- Hartley, C. J., Reddy, A. K., Madala, S., Michael, L. H., Entman, M. L., Taffet, G. E. Doppler estimation of reduced coronary flow reserve in mice with pressure overload cardiac hypertrophy. Ultrasound Med Biol. 34 (6), 892-901 (2008).
- Reddy, A. K., et al. Pulsed Doppler signal processing for use in mice: applications. IEEE Trans Biomed Eng. 52 (10), 1771-1783 (2005).
- Shioura, K. M., Geenen, D. L., Goldspink, P. H. Assessment of cardiac function with the pressure-volume conductance system following myocardial infarction in mice. Am J Physiol – Heart Circ Physiol. 293 (5), H2870-H2877 (2007).
- Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect. JoVE J Vis Exp. (100), e52618 (2015).
- Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S., Threadgill, D. W. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 292 (5), H2119-H2130 (2007).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ Heart Fail. 2 (2), 138-144 (2009).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K. W., Chow, B. K. C. Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice. J Vis Exp JoVE. (121), (2017).
- 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. J Vis Exp. (127), (2017).
- Kim, S. -. C., Boehm, O., Meyer, R., Hoeft, A., Knüfermann, P., Baumgarten, G. A Murine Closed-chest Model of Myocardial Ischemia and Reperfusion. J Vis Exp JoVE. (65), (2012).
- Veldhuizen, R. A., Slutsky, A. S., Joseph, M., McCaig, L. Effects of mechanical ventilation of isolated mouse lungs on surfactant and inflammatory cytokines. Eur Respir J. 17 (3), 488-494 (2001).
