Denne protokollen beskriver en trinnvis prosedyre for å etablere en minigrismodell for hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon ved bruk av synkende aortakonstriksjon. Metoder for evaluering av hjertemorfologi, histologi og funksjon av denne sykdomsmodellen presenteres også.
Mer enn halvparten av hjertesvikt (HF) tilfeller er klassifisert som hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFpEF) over hele verden. Store dyremodeller er begrenset for å undersøke de grunnleggende mekanismene for hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon og identifisere potensielle terapeutiske mål. Dette arbeidet gir en detaljert beskrivelse av den kirurgiske prosedyren for synkende aortakonstriksjon (DAC) hos tibetanske minigriser for å etablere en stor dyremodell av HFpEF. Denne modellen brukte en nøyaktig kontrollert innsnevring av den synkende aorta for å indusere kronisk trykkoverbelastning i venstre ventrikkel. Ekkokardiografi ble brukt for å evaluere de morfologiske og funksjonelle forandringene i hjertet. Etter 12 uker med DAC-stress var ventrikkelseptum hypertrofisk, men tykkelsen på bakveggen ble signifikant redusert, ledsaget av utvidelse av venstre ventrikkel. Imidlertid ble LV-ejeksjonsfraksjonen av modellhjertene opprettholdt på >50 % i løpet av 12-ukersperioden. Videre viste DAC-modellen hjerteskade, inkludert fibrose, inflammasjon og kardiomyocytthypertrofi. Markørnivåene for hjertesvikt var signifikant forhøyet i DAC-gruppen. Denne DAC-induserte HFpEF i minigriser er et kraftig verktøy for å undersøke molekylære mekanismer for denne sykdommen og for preklinisk testing.
Hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFpEF) står for mer enn halvparten av hjertesvikttilfellene og har blitt et verdensomspennende folkehelseproblem1. Kliniske observasjoner har indikert flere kritiske trekk ved hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon: (1) diastolisk dysfunksjon i ventrikkel, ledsaget av økt systolisk stivhet, (2) normal ejeksjonsfraksjon i hvile med nedsatt treningsevne og (3) hjerteremodellering2. De foreslåtte mekanismene inkluderer hormonell dysregulering, systemisk mikrovaskulær betennelse, metabolske forstyrrelser og abnormiteter i sarkomeriske og ekstracellulære matriksproteiner3. Eksperimentelle studier har imidlertid vist at hjertesvikt med redusert ejeksjonsfraksjon (HFrEF) forårsaker disse endringene. Kliniske studier har undersøkt de terapeutiske effektene av angiotensinreseptorhemmere og legemidler for behandling av HFrEF ved hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon 4,5. Imidlertid er det behov for unike terapeutiske tilnærminger for hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon. Sammenlignet med å forstå de kliniske symptomene, forblir endringene i patologi, biokjemi og molekylærbiologi av HFpEF dårlig definert.
Dyremodeller av hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon er utviklet for å utforske mekanismer, diagnostiske markører og terapeutiske tilnærminger. Laboratoriedyr, inkludert griser, hunder, rotter og mus, kan utvikle HFpEF, og ulike risikofaktorer, inkludert hypertensjon, diabetes mellitus og aldring, ble valgt som induksjonsfaktorer 6,7. For eksempel induserer deoksykortikosteronacetat alene eller kombinert med en diett med høyt fettinnhold / sukker HFpEF hos griser 8,9. Ventrikulær trykkoverbelastning er en annen teknikk som brukes til å utvikle HFpEF i store og små dyremodeller10. I tillegg har spesifikke EF-grenseverdier for å definere hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon blitt tatt i bruk på tvers av kontinenter de siste årene, som vist i European Society of Cardiology guidelines, American College of Cardiology Foundation/American Heart Association11, Japanese Circulation Society/Japanese Heart Failure Society12. Mange tidligere etablerte modeller kan derfor bli aktuelle for hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon dersom de kliniske kriteriene tas i bruk. For eksempel hevdet Youselfi et al. at en genetisk modifisert musestamme, Col4a3-/-, var en effektiv HFpEF-modell. Denne stammen utviklet typiske hjertesymptomer med bevart ejeksjonsfraksjon, som diastolisk dysfunksjon, mitokondriell dysfunksjon og hjerteremodellering13. En tidligere studie brukte en høy-energi diett for å indusere hjerte remodeling med en mid-range av EF i alderen aper14, preget av en metabolsk lidelse, fibrose, og redusert actomyosin MgATPase i myokardiet. Mus tverrgående aortakonstriksjon (TAC) er en av de mest brukte modellene for å etterligne hypertensjon-indusert ventrikulær kardiomyopati. Venstre ventrikkel progredierer fra konsentrisk hypertrofi med økt EF til utvidet remodellering med redusert EF15,16. Overgangsfenotypene mellom disse to typiske stadiene antyder at aortakonstriksjonsteknikken kan brukes til å studere hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon.
De patologiske egenskapene, cellulær signalering og mRNA-profiler av en svine-HFpEF-modell ble tidligere publisert17. Her presenteres en trinnvis protokoll for å etablere denne modellen og tilnærmingene for å evaluere fenotypene til denne modellen. Fremgangsmåten er illustrert i figur 1. Kort fortalt ble den kirurgiske planen laget i fellesskap av hovedforsker, kirurger, laboratorieteknikere og dyrepleiepersonell. Minigrisene gjennomgikk helseundersøkelser, inkludert biokjemiske tester og ekkokardiografi. Etter operasjonen ble det utført betennelsesdempende og smertestillende inngrep. Ekkokardiografi, histologisk undersøkelse og biomarkører ble brukt for å evaluere fenotypene.
Denne studien brukte DAC-teknikker for å utvikle en HFpEF-modell for tibetanske minigriser. En trinnvis protokoll for forberedelse av dyr og instrumenter presenteres her, inkludert sedasjon, trakeal intubasjon, venekanylering, kirurgisk prosedyre og pleie etter operasjonen. Opptaksteknikkene for ekkokardiografiske B-modus og M-modus hjertebilder blir også presentert. Etter DAC gjennomgikk hjertet venstre ventrikkelhypertrofi i uke 4 og 6 og dilatasjon etter uke 8. LVEF ble bevart i løpet av 12-ukersperioden. Fibrose o…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av Guangdong Science and Technology Program (2008A08003, 2016A020216019, 2019A030317014), Guangzhou Science and Technology Program (201804010206), National Natural Science Foundation of China (31672376, 81941002) og Guangdong Provincial Key Laboratory of Laboratory Animals (2017B030314171).
Absorbable surgical suture | Putong Jinhua Medical Co. Ltd, China | 4-0 | |
Aesthesia ventilator station | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd, China | WATO EX-35vet | |
Aspirator | Shanghai Baojia Medical Apparatus Co., Ltd, China | YX930D | |
Benzylpenicillin | Sichuan Pharmaceutical. INC, China | H5021738 | |
Disposal endotracheal tube with cuff | Shenzhen Verybio Co., Ltd, China | 20 cm, ID 0.9 | |
Disposal transducer | Guangdong Baihe Medical Technology Co., Ltd, China | ||
Dissection blade | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd, China | ||
Electrocautery | Shanghai Hutong Medical Instruments (Group) Co., Ltd, China | GD350-B | |
Enzyme-linked immunosorbent assay ELISA kit | Cusabio Biotech Co., Ltd, China | CSB-E08594r | |
Eosin | Sigma-Aldrich Corp. | E4009 | |
Flunixin meglumine | Shanghai Tongren Pharmaceutical Co., Ltd., China | Shouyaozi(2012)-090242103 | |
Forceps | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
Hematoxylin | Sigma-Aldrich Corp. | H3136 | |
Isoflurane | RWD Life Science Co., Ltd, China | Veteasy for animals | |
Laryngoscope | Taixing Simeite Medical Apparatus and Instruments Limited Co., Ltd, China | For adults | |
LED surgical lights | Mingtai Medical Group, China | ZF700 | |
Microplate reader | Thermo Fisher Scientific, USA | Multiskan FC | |
Microscope | Leica, Germany | DM2500 | |
Mobile restraint unit | Customized | N/A | A mobile restraint unit, made by metal frame and wheels, with a canvas cover |
Oxygen | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich Corp. | V900894 | |
Patient monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, China | Beneview T5 | |
Peripheral Intravenous (IV) Catheter | Shenzhen Yima Pet Industry Development Co., Ltd., China | 26G X 16 mm | |
Propofol | Guangdong Jiabo Phamaceutical Co., Ltd. | H20051842 | |
Rib retractor | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
Ruler | Deli Manufacturing Company, China | ||
Scalpel handles | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
Scissors (g) | Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China | ||
Suture | Medtronic-Coviden Corp. | 3-0, 4-0 | |
Ultrasonic gel | Tianjin Xiyuansi Production Institute, China | TM-100 | |
Veterinary monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, China | ePM12M Vet | |
Veterinary ultrasound system | Esatoe, Italy | MyLab30 | Equiped with phased array transducer (3-8 Hz) |
Xylazine hydrochloride injection | Shenda Animal Phamarceutical Co., Ltd., China | Shouyaozi(2016)-07003 | |
Zoletil injection | Virbac, France | Zoletil 50 | Tiletamine and zolazepam for injection |