Implantation einer Isoproterenol Mini-Pumpe zur Induzieren von Herzinsuffizienz bei Mäusen
Summary
Die chronische Verabreichung von Isoproterenol über eine implantierte osmotische Pumpe wurde weit verbreitet verwendet, um fortgeschrittene Herzinsuffizienz bei Mäusen zu imitieren. Hier beschreiben wir detaillierte Methoden der chirurgischen Mini-Pump-Implantation für die kontinuierliche Isoproterenol-Verabreichung über 3 Wochen sowie die echokardiographische Beurteilung der erfolgreichen Modellerstellung.
Abstract
Isoproterenol (ISO), ist ein nicht-selektiver Beta-adrenergen Agonist, der weit verbreitet ist, um Herzverletzungen bei Mäusen zu induzieren. Während das akute Modell stressinduzierte Kardiomyopathie imitiert, imitiert das chronische Modell, das über eine osmotische Pumpe verabreicht wird, fortgeschrittene Herzinsuffizienz beim Menschen. Der Zweck des beschriebenen Protokolls ist es, das chronische ISO-induzierte Herzinsuffizienzmodell bei Mäusen mit einer implantierten Minipumpe zu erstellen. Dieses Protokoll wurde verwendet, um Herzinsuffizienz bei mehr als 100 Stämmen von inbrünstigen Mäusen zu induzieren. Techniken zur chirurgischen Pumpenimplantation werden ausführlich beschrieben und können für jeden relevant sein, der an der Erstellung eines Herzinsuffizienzmodells bei Mäusen interessiert ist. Darüber hinaus werden die wöchentlichen Veränderungen des Herzumbaus auf der Grundlage echokardiographischer Parameter für jeden Stamm und die erwartete Zeit für die Modellentwicklung vorgestellt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Methode einfach und reproduzierbar ist. Kontinuierliche ISO-Verabreichung über die implantierte Minipumpe über 3 bis 4 Wochen reicht aus, um einen Herzumbau zu induzieren. Schließlich kann der Erfolg der Erstellung von ISO-Modellin vivo durch serielle Echokardiographie bewertet werden, die Hypertrophie, ventrikuläre Dilatation und Dysfunktion demonstriert.
Introduction
Herzinsuffizienz mit reduzierter Auswurffraktion (HFrEF) wird von einer anerkannten Kompensationsreaktion des sympathischen Nervensystems begleitet, um die kardiovaskuläre Homöostaseaufrechtzuerhalten 1. Hämodynamischer Stress und schädliche Auswirkungen auf Herz und Kreislauf wurden bei chronischer Aktivierung beobachtet. Diese sind zum Eckpfeiler der modernen Pharmakotherapie für Herzinsuffizienz geworden und sind wichtige Mechanismen für das Fortschreiten der Herzinsuffizienz und des therapeutischen Antagonismus neurohormonaler Systeme1.
Für grundlegende Untersuchungen der Herzinsuffizienz stehen mehrere Mausmodelle zur Verfügung. Genetische Modelle sind attraktiv für die Erforschung molekularer Therapien und die Untersuchung von Signalwegen. Diese Modelle sind jedoch möglicherweise nicht relevant für häufige Formen von Herzinsuffizienz. Andere gängige Modelle sind linke vordere absteigende (LAD) Arterieligation, transaortische Verengung (TAC), und Isoproterenol (ISO), jedes Ziel für eine andere pathologische Ätiologie2,3,4,5 ,6. DIE LAD-Arterienligation induziert einen vorderen Wandmyokardinfarkt und schafft so ein Modell, das speziell für die ischämische Kardiomyopathie spezifisch ist. TAC induziert akute Drucküberlastung, um ein hypertensives Modell der Herzinsuffizienz zu schaffen. Obwohl der Druckgradient gemessen werden kann, was die Schichtung der Hypertrophie ermöglicht, fehlt der akute Beginn der Hypertonie der direkten klinischen Relevanz4. Sowohl LAD- als auch TAC-Modelle erfordern ein hohes Maß an chirurgischem Know-how, um ausgeführt zu werden. AkuteISO-Modell der Herzinsuffizienz imitiert stressinduzierte Kardiomyopathie, auch bekannt als Takotsubo-Krankheit, die durch eine deutliche Zunahme der Katecholamine und Aktivität in der linken Herzkammer gekennzeichnet ist, die akuten Myokardinfarkt imitiert7, 8. Im Gegensatz dazu stellen chronische ISO-Modelle von Herzinsuffizienz Symptome einer fortgeschrittenen Herzinsuffizienz dar, mit chronisch erhöhten Katecholamine-Spiegeln1. Die Vorteile des chronischen ISO-Modells sind, dass es chronische adrenerge Stimulation bietet, die fortgeschrittene Herzinsuffizienz imitiert und dass es relativ einfach zu erstellen ist. Der Prüfer sollte ein Modell wählen, das am besten seine Pathologie von Interesse rekapituliert.
Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, Herzinsuffizienz bei Mäusen mit einer implantierten Minipumpe zu induzieren, die ISO kontinuierlich freisetzt, um chronische sympathische Aktivierung enkleben zu können, die bei Herzinsuffizienzpatienten gefunden wurde1. Die Methode ist einfach und reproduzierbar. Obwohl es deutliche Unterschiede zwischen den Mausstämmen gibt, ist ISO, die über 3 bis 4 Wochen bei 30 mg/kg/Tag verabreicht wird, ausreichend, um bei den meisten Mäusen einen Herzumbau zu induzieren. Insbesondere führt ISO zu einer prohypertrophen Kompensationsphase in Woche 1, gefolgt von Wandverdünnung, ventrikulärer Dilatation und Abnahme der systolischen Funktion durch Woche 2 und 32. Der Erfolg der ISO-Modellerstellung kann in vivo durch serielle Echokardiographie bewertet werden, die Hypertrophie, Dilatation und ventrikuläre Dysfunktion demonstriert, sowie ex vivo durch histologische und molekulare Bewertung von geerntetem Herzgewebe für intramyokardiale Lipidakkumulation, Fibrose, ER-Stress, Apoptose und Genexpression9,10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir haben diese Methode auf über 100 Stämme von inzuchtbasierten Mäusen angewendet, um die Herzergebnisse aufgrund der chronischen beta-adrenergen Stimulation zu bewerten2,13. Erhebliche Unterschiede in der Anfälligkeit für Isoproterenol sind bekannt, unter Mausstämmen existieren und kann an die Belastung saniert werden, wie erforderlich16. Dies kann auf die Variation der Beta-adrenergen Rezeptorfunktion zwischen den Mausstämmen<sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren würdigen NIH K08 HL133491 für die Förderung.
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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