Farelerde Kalp Yetmezliğine Neden Olmak Için İzoproterenol Mini PompasıNın İmplantasyonu
Summary
İmplante ozmotik pompa ile izoproterenol kronik uygulama farelerde ileri kalp yetmezliği taklit etmek için yaygın olarak kullanılmıştır. Burada, 3 hafta boyunca sürekli izoproterenol uygulaması için cerrahi mini pompa implantasyonunda ayrıntılı yöntemlerin yanı sıra başarılı model oluşturma için ekokardiyografik değerlendirme yi açıklıyoruz.
Abstract
Izoproterenol (ISO), seçici olmayan bir beta-adrenerjik agonisttir, farelerde kardiyak yaralanmaya neden olmak için yaygın olarak kullanılır. Akut model strese bağlı kardiyomiyopatiyi taklit ederken, ozmotik pompa ile yönetilen kronik model, insanlarda ileri kalp yetmezliğini taklit eder. Açıklanan protokolün amacı, implante edilmiş bir mini pompa kullanarak farelerde kronik ISO kaynaklı kalp yetmezliği modeli oluşturmaktır. Bu protokol, 100+ suşinda kalp yetmezliğine neden olmak için kullanılmıştır. Cerrahi pompa implantasyonu teknikleri ayrıntılı olarak açıklanmıştır ve farelerde bir kalp yetmezliği modeli oluşturmak isteyen herkes için ilgili olabilir. Buna ek olarak, her gerginlik için ekokardiyografik parametrelere dayalı haftalık kardiyak remodeling değişiklikleri ve model gelişimi için beklenen zaman sunulmaktadır. Özetle, yöntem basit ve tekrarlanabilir. İmplante edilen mini pompa ile 3-4 hafta boyunca uygulanan sürekli ISO, kardiyak remodeling yapmak için yeterlidir. Son olarak, ISO modeli oluşturma başarısı hipertrofi, ventrikül dilasyonu ve disfonksiyon gösteren seri ekokardiyografi ile in vivo olarak değerlendirilebilir.
Introduction
Azaltılmış ejeksiyon fraksiyonu ile kalp yetmezliği (HFrEF) kardiyovasküler homeostazı korumak için sempatik sinir sisteminin iyi tanınan telafi edici yanıt eşlik ediyor1. Kronik aktivasyon ile kalp ve dolaşım üzerine hemodinamik stres ve zararlı etkiler gözlendi. Bunlar kalp yetmezliği için çağdaş farmakoterapinin temel taşı haline gelmiştir ve nörohormonal sistemlerin kalp yetmezliği ve terapötik antagonizmasının ilerlemesinde önemli mekanizmalardır1.
Birkaç fare modelleri kalp yetmezliği temel araştırmalar için kullanılabilir. Genetik modeller moleküler tedavileri keşfetmek ve sinyal yollarını araştırmak için çekicidir. Ancak, bu modeller kalp yetmezliği ortak formları ile ilgili olmayabilir. Diğer yaygın modeller sol anterior inen (LAD) arter ligasyonu, transaortik daralma (TAC), ve izoproterenol (ISO), her biri farklı bir patolojiketiyoloji2 hedefleyen,3,4,5 ,6. LAD arter ligasyonu böylece iskemik kardiyomiyopati için özel bir model oluşturarak bir anterior duvar miyokard infarktüsü indükler. TAC kalp yetmezliği hipertansif bir model oluşturmak için akut basınç aşırı neden olur. Basınç gradyanı ölçülebilmesine rağmen, hipertrofi tabakalaşmasıiçin izin, hipertansiyon akut başlangıçlı doğrudan klinik alaka yoksun4. Hem LAD hem de TAC modelleri yürütmek için yüksek düzeyde cerrahi uzmanlık gerektirir. Kalp yetmezliği Akut ISO modeli strese bağlı kardiyomiyopati taklit, Ayrıca Takotsubo hastalığı olarak bilinen, akut miyokard infarktüsü taklit sol ventrikül katekolaminler ve aktivite belirgin bir artış ile karakterizedir7, 8 . Buna karşılık, kalp yetmezliği kronik ISO modelleri katekolaminler kronik yüksek düzeyde ile, ileri kalp yetmezliği belirtileri özellikleri mevcut1. Kronik ISO modelinin avantajları, ileri kalp yetmezliğini taklit eden kronik adrenerjik stimülasyon sağlaması ve oluşturmasının nispeten kolay olmasıdır. Araştırmacı, patolojilerini en iyi şekilde özetleyen bir model seçmeli.
Bu yöntemin genel amacı, kalp yetmezliği hastalarında bulunan kronik sempatik aktivasyonu taklit etmek için sürekli ISO bültenleri implante mini pompa kullanarak farelerde kalp yetmezliği indüklemek için1. Yöntem basit ve tekrarlanabilir. Fare suşları arasında belirgin bir varyasyon olmasına rağmen, 30 mg/kg/gün’de 3 ila 4 hafta arasında uygulanan ISO, çoğu farede kardiyak remodeling yapmak için yeterlidir. Özellikle, ISO hafta boyunca pro-hipertrofik kompansatör faz yol açar 1 duvar inceltme, ventrikül dilatasyonu ve hafta sistolik fonksiyon azalma takip 2 ve 32. ISO modelinin oluşturulmasında başarı hipertrofi, dilatasyon ve ventriküler disfonksiyonu gösteren seri ekokardiyografi ile in vivo olarak değerlendirilebilir, ayrıca miyokardiyal için hasat edilen kardiyak dokunun histolojik ve moleküler değerlendirilmesi yoluyla eksinyolen lipid birikimi, fibrozis, ER stres, apoptoz, ve gen ekspresyonu9,10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yöntemi kronik beta-adrenerjik stimülasyona2,13nedeniyle kardiyak sonuçları değerlendirmek için 100′ den fazla inbred fare suşlarına uyguladık. Izoproterenol duyarlılık önemli farklılıklar fare suşları arasında var olduğu bilinmektedir ve gerektiğinde ilgi zorlanma özelleştirilebilir16. Bu fare suşları arasında beta-adrenerjik reseptör fonksiyonu varyasyon u olabilir17, otonom sinir siste…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar nih K08 HL133491 finansman desteği için kabul.
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 |
References
- Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature Review Cardiology. 14 (1), 30-38 (2017).
- Wang, J. J., et al. Genetic Dissection of Cardiac Remodeling in an Isoproterenol-Induced Heart Failure Mouse Model. PLoS Genetics. 12 (7), 1006038 (2016).
- Balakumar, P., Singh, A. P., Singh, M. Rodent models of heart failure. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 56 (1), 1-10 (2007).
- Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circulation: Heart Failure. 2 (2), 138-144 (2009).
- Huang, W. Y., Aramburu, J., Douglas, P. S., Izumo, S. Transgenic expression of green fluorescence protein can cause dilated cardiomyopathy. Nature Medicine. 6 (5), 482-483 (2000).
- Breckenridge, R. Heart failure and mouse models. Disease Model and Mechanism. 3 (3-4), 138-143 (2010).
- Wittstein, I. S., et al. Neurohumoral features of myocardial stunning due to sudden emotional stress. New England Journal of Medicine. 352 (6), 539-548 (2005).
- Templin, C., et al. Clinical Features and Outcomes of Takotsubo (Stress) Cardiomyopathy. New England Journal of Medicine. 373 (10), 929-938 (2015).
- Shao, Y., et al. A mouse model reveals an important role for catecholamine-induced lipotoxicity in the pathogenesis of stress-induced cardiomyopathy. European Journal of Heart Failure. 15 (1), 9-22 (2013).
- Kudej, R. K., et al. Effects of chronic beta-adrenergic receptor stimulation in mice. Journal of Molecular Cell Cardiology. 29 (10), 2735-2746 (1997).
- Zhuo, X. Z., et al. Isoproterenol instigates cardiomyocyte apoptosis and heart failure via AMPK inactivation-mediated endoplasmic reticulum stress. Apoptosis. 18 (7), 800-810 (2013).
- El-Demerdash, E., Awad, A. S., Taha, R. M., El-Hady, A. M., Sayed-Ahmed, M. M. Probucol attenuates oxidative stress and energy decline in isoproterenol-induced heart failure in rat. Pharmacology Research. 51 (4), 311-318 (2005).
- Rau, C. D., et al. Mapping genetic contributions to cardiac pathology induced by Beta-adrenergic stimulation in mice. Circulation Cardiovascular Genetics. 8 (1), 40-49 (2015).
- Berthonneche, C., et al. Cardiovascular response to beta-adrenergic blockade or activation in 23 inbred mouse strains. PLoS One. 4 (8), 6610 (2009).
- Chang, S. C., Ren, S., Rau, C. D., Wang, J. J. Isoproterenol-Induced Heart Failure Mouse Model Using Osmotic Pump Implantation. Methods Molecular Biology. 1816, 207-220 (2018).
- Shusterman, V., et al. Strain-specific patterns of autonomic nervous system activity and heart failure susceptibility in mice. American Journal of Physiology-Heart Circulation Physiology. 282 (6), 2076-2083 (2002).
- Faulx, M. D., et al. Strain-dependent beta-adrenergic receptor function influences myocardial responses to isoproterenol stimulation in mice. American Journal of Physiology-Heart Circulation Physiology. 289 (1), 30-36 (2005).
- Zhang, G. X., et al. Cardiac oxidative stress in acute and chronic isoproterenol-infused rats. Cardiovascular Research. 65 (1), 230-238 (2005).
- Boluyt, M. O., et al. Isoproterenol infusion induces alterations in expression of hypertrophy-associated genes in rat heart. American Journal of Physiology. 269 (2), 638-647 (1995).
- Hohimer, A. R., Davis, L. E., Hatton, D. C. Repeated daily injections and osmotic pump infusion of isoproterenol cause similar increases in cardiac mass but have different effects on blood pressure. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 83 (2), 191-197 (2005).
- Cross, H. R., Murphy, E., Koch, W. J., Steenbergen, C. Male and female mice overexpressing the beta(2)-adrenergic receptor exhibit differences in ischemia/reperfusion injury: role of nitric oxide. Cardiovascular Research. 53 (2), 662-671 (2002).
- Klingman, G. I., McKay, G., Ward, A., Morse, L. Chronic isoproterenol treatment of mice: effects on catecholamines and rectal temperature. Journal of Pharmaceutical Sciences. 62 (5), 798-801 (1973).
