Farelerde Transvers Aort Daralması için Modifiye Bir Teknik
Summary
Bu protokol, kendi kendine yapılan bir retraktör kullanılarak minimal invaziv transvers aort daralması (TAC) prosedürü ile modifiye edilmiş ve basitleştirilmiş bir tekniği tanımlamaktadır. Bu prosedür ventilatör veya mikroskop olmadan yapılabilir ve sonunda kardiyak hipertrofi veya kalp yetmezliğine yol açan aşırı basınç yüküne neden olur.
Abstract
Transvers aort daralması (TAC), fare modellerinde aşırı basınç yükü oluşumuna dayanan kalp yetmezliği ve kardiyak hipertrofi ile ilgili araştırmalarda sıklıkla kullanılan bir ameliyattır. Bu prosedürün ana zorluğu, enine aort arkını açıkça görselleştirmek ve hedef damarı hassas bir şekilde bantlamaktır. Klasik yaklaşımlar transvers aort arkını ortaya çıkarmak için kısmi torakotomi uygular. Ancak oldukça büyük bir cerrahi travmaya neden olan ve ameliyat sırasında ventilatör gerektiren açık göğüs modelidir. Gereksiz travmayı önlemek ve ameliyat prosedürünü basitleştirmek için, aort arkına sternumun proksimal oranı üzerinden yaklaşılır, bir tuzak içeren küçük bir kendi kendine yapılan retraktör kullanılarak hedef damara ulaşır ve bağlanır. Bu prosedür plevra boşluğuna girmeden yapılabilir ve fareleri fizyolojik solunum paternleriyle bırakan, prosedürü basitleştiren ve operasyon süresini önemli ölçüde azaltan bir ventilatör veya mikrocerrahi operasyona ihtiyaç duymaz. Daha az invaziv yaklaşım ve daha az operasyon süresi nedeniyle, fareler daha az stres reaksiyonuna maruz kalabilir ve hızla iyileşebilir.
Introduction
Kalp yetmezliği, ventriküler dolgu veya kanın dışarı atılmasının yapı ve fonksiyonlarının bozulmasından kaynaklanan karmaşık bir klinik semptomdur1. Hastalığın evresi esas olarak semptomların şiddetine ve fiziksel aktiviteye dayanan New York Kalp Derneği fonksiyon sınıflandırması ile tanımlanır2. Ejeksiyon fraksiyonu %50’nin üzerinde olan hastalar için, yapısal ve/veya fonksiyonel anormallikler, korunmuş ejeksiyon fraksiyonu (HFpEF)2 ile kalp yetmezliği tanısını desteklemek için natriüretik peptitleri yükseltmiştir. İskemik kalp hastalığı, kalp yetersizliğinin birçok etiyolojisi arasında önde gelen bir nedendir. Bu nedenle, miyokard enfarktüsü modeli (kalıcı koroner ligasyon gibi) genellikle kardiyak hipoperfüzyon veya iskemi-reperfüzyon hasarı sonrası patofizyolojiyi incelemek için kullanılır 3,4. Akut miyokard hasarının yanı sıra, hipertansiyon, diyabet, obezite ve ailede kardiyomiyopati öyküsü gibi diğer risk faktörleri de kalp yetmezliğinin gelişimine katkıda bulunur. Hastalar Evre A’yı (kalp yetmezliği riski altında) geçtikten ve Evre B’ye (kalp yetmezliği öncesi) girdikten sonra, yapısal modifikasyon meydana gelir1. Örneğin, hipertansif hastalar önce adaptif sol ventrikül hipertrofisinden geçer ve daha sonra yavaş yavaş maladaptif kardiyak hipertrofiye dönüşür ve patolojik yeniden yapılanma yoluyla kalp yetmezliğine geçer5.
Çeşitli kardiyovasküler hastalıkların terminal aşaması olarak, kronik kalp yetmezliği on yıllardır çalışılmaktadır6. İlaç infüzyonu (anjiyotensin II), metabolik bozukluklar (diyabet veya yüksek kalorili diyet) ve aort daralması7 dahil olmak üzere kalp yetmezliği araştırmalarında çoklu fare modelleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu modeller arasında, anjiyotensin II perfüzyonuna, böbrek7 gibi çeşitli organ yan etkileri eşlik eder. Metabolik bozuklukları indüklemek genellikle oldukça uzun bir süre gerektirir. Yükselen aort daralmasının insan hastalığı ile sınırlı bir ilgisi olduğu düşünülmektedir7.
TAC, artçı yükü artıran ve kalp yetmezliğinin yanı sıra kalp yetmezliğini de indükleyen güvenilir bir modeldir8. Açık göğüs TAC modeli ilk olarak Rockman ve ark. tarafından tanımlanmış ve dünya çapında çok sayıda laboratuvarda kullanılmıştır9. Bununla birlikte, bu klasik TAC prosedürü farelerde oldukça büyük bir travmaya neden olur ve normal davranışlarını değiştirir, bu da uzun bir iyileşme süresi alabilir ve daha sonraki tedaviyi bozabilir10. Diğer modifiye kapalı göğüs TAC prosedürleri bazı invaziv adımları azalttı, ancak mikrocerrahi beceriler veya mekanik ventilasyon gerektirdi10,11.
Mevcut protokol, sternumun üst kenarının 3 mm’lik bir orta hat insizyonu yoluyla kendi kendine yapılan bir retraktör kullanarak aort arkına minimal invaziv bir yaklaşımla adım adım bir yöntemi detaylandırmaktadır. Bu model mikrocerrahi beceriye, mekanik ventilasyona veya kaburgaların kesilmesine ihtiyaç duymaz, böylece TAC ameliyatını gerçekleştirmek için hızlı, cerrahi travma sınırlı, karmaşık olmayan, ucuz bir yol sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sürekli basınç aşırı yükünün indüklenmesi yavaş yavaş kardiyak hipertrofi ve kalp yetmezliğine neden olabilir. Bu model dünya çapında çok sayıda laboratuvarda kullanılmıştır14,15,16. Protokol, mikrocerrahi becerilere veya mekanik ventilasyona ihtiyaç duymayan gelişmiş bir TAC yöntemi sağladı.
Bu protokoldeki en önemli adım ipek dikişin aort kemerinin altına geçirilmesi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (NSFC 81822002) tarafından finanse edilmektedir. Bu çalışmada emeği geçen tüm üyelerimize teşekkür ederiz.
Materials
| 4-0 nonabsorbable suture | Jinhuan | HM403 | Used for suturing the skin |
| 5 mL syringe | Haifuda Technology Co., Ltd. | BD-309628 | Used for making snare containing retractor |
| 7-0 nonabsorbable suture | Jinhuan | HM701 | Used for aorta ligation |
| Animal temperature monitor | Kaerwen | FT3400 | Used for monitoring body temperature |
| Buprenorphine | Sigma | B-044 | Used for post-surgical pain treatment |
| Depilatory cream | Veet | N/A | Used for remove body hair from the surgical area |
| Heating Pad | Xiaochuangxin | N/A | Used for maintaining body temperature |
| Ibuprofen | MCE | HY-78131 | Used for post-surgical pain treatment |
| Iron wire (0.5 mm) | Qing Yuan | Iron wire #26 | Used for making snare containing retractor |
| Microscopic tweezers | RWD | F12006-10 | Used for penetrating and separating the tissue to open operation space |
| Needle holder | RWD | F12005-10 | Used for pinching off the tip of gauge needle and blunting it |
| Ophthalmic forceps | RWD | F14012-10 | Used for holding skin and other tissues |
| Ophthalmic scissors | RWD | S11001-08 | Used for making sking incision of mouse |
| Pentobarbital sodium | Sigma | P3761 | Used for mouse anesthesia |
| Sterile operating mat | Hale & hearty | 211002 | Used for placing animal during surgery |
| Ultra-sound imaging system | Fujifilm visualsonics | vevo1100 | Used for measure the blood flow velocity, left ventricular wall thickness and ejection fraction, https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-1100 |
References
- Heidenreich, P. A., et al. AHA/ACC/HFSA Guideline for the Management of Heart Failure: A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Joint Committee on Clinical Practice Guidelines. Circulation. 145 (18), 895 (2022).
- McDonagh, T. A., et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. European Heart Journal. 42 (36), 3599 (2021).
- Lv, B., et al. Induction of myocardial infarction and myocardial ischemia-reperfusion injury in mice. Journal of Visualized Experiments. (179), e63257 (2022).
- Curaj, A., Simsekyilmaz, S., Staudt, M., Liehn, E. Minimal invasive surgical procedure of inducing myocardial infarction in mice. Journal of Visualized Experiments. (99), e52197 (2015).
- Nakamura, M., Sadoshima, J. Mechanisms of physiological and pathological cardiac hypertrophy. Nature Reviews Cardiology. 15 (7), 387-407 (2018).
- Wang, H., et al. Bibliometric analysis on the progress of chronic heart failure. Current Problems in Cardiology. 47 (9), 101213 (2022).
- Riehle, C., Bauersachs, J. Small animal models of heart failure. Cardiovascular Research. 115 (13), 1838-1849 (2019).
- Melleby, A. O., et al. A novel method for high precision aortic constriction that allows for generation of specific cardiac phenotypes in mice. Cardiovascular Research. 114 (12), 1680-1690 (2018).
- Rockman, H. A., Wachhorst, S. P., Mao, L., Ross, J. ANG II receptor blockade prevents ventricular hypertrophy and ANF gene expression with pressure overload in mice. The American Journal of Physiology. 266, 2468-2475 (1994).
- Eichhorn, L., et al. A closed-chest model to induce transverse aortic constriction in mice. Journal of Visualized Experiments. (134), e57397 (2018).
- 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. Journal of Visualized Experiments. (127), e56231 (2017).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
- Li, L., et al. Assessment of cardiac morphological and functional changes in mouse model of transverse aortic constriction by echocardiographic imaging. Journal of Visualized Experiments. (112), e54101 (2016).
- Wang, X., et al. ATF4 protects the heart from failure by antagonizing oxidative stress. Circulation Research. 131 (1), 91-105 (2022).
- Li, J., et al. GCN5-mediated regulation of pathological cardiac hypertrophy via activation of the TAK1-JNK/p38 signaling pathway. Cell Death & Disease. 13 (4), 421 (2022).
- Syed, A. M., et al. Up-regulation of Nrf2/HO-1 and inhibition of TGF-beta1/Smad2/3 signaling axis by daphnetin alleviates transverse aortic constriction-induced cardiac remodeling in mice. Free Radical Biology and Medicine. 186, 17-30 (2022).
- Zaw, A. M., Williams, C. M., Law, H. K., Chow, B. K. Minimally invasive transverse aortic constriction in mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55293 (2017).
- Lao, Y., et al. Operating transverse aortic constriction with absorbable suture to obtain transient myocardial hypertrophy. Journal of Visualized Experiments. (163), e61686 (2020).
- Veldhuizen, R. A., Slutsky, A. S., Joseph, M., McCaig, L. Effects of mechanical ventilation of isolated mouse lungs on surfactant and inflammatory cytokines. European Respiratory Journal. 17 (3), 488-494 (2001).
- Withaar, C., Lam, C. S. P., Schiattarella, G. G., de Boer, R. A., Meems, L. M. G. Heart failure with preserved ejection fraction in humans and mice: embracing clinical complexity in mouse models. European Heart Journal. 42 (43), 4420-4430 (2021).
