Anneaux toriques par rapport à la constriction aortique transversale traditionnelle pour la modélisation de l’hypertrophie cardiaque induite par surcharge de pression
Summary
Le présent protocole décrit une nouvelle technique de cerclage aortique chez la souris pour induire une hypertrophie cardiaque par surcharge de pression. Pour le bandage, un anneau en caoutchouc avec un diamètre intérieur fixe est utilisé. Cette nouvelle technique promet moins de variance et des données plus reproductibles pour les expériences futures.
Abstract
Le cerclage aortique chez la souris est l’un des modèles expérimentaux les plus couramment utilisés pour l’hypertrophie cardiaque induite par une surcharge de pression cardiaque et l’induction de l’insuffisance cardiaque. La technique précédemment utilisée est basée sur une suture filetée autour de l’arc aortique attachée sur une aiguille émoussée de 27 G pour créer une sténose. Cette méthode dépend du fait que le chirurgien serre manuellement le fil et, par conséquent, entraîne une grande variance de la taille du diamètre. Une méthode nouvellement affinée décrite par Melleby et al. promet moins de variance et plus de reproductibilité après la chirurgie. La nouvelle technique, le joint torique-bande aortique (ORAB), utilise un anneau en caoutchouc antidérapant au lieu d’une suture avec filetage, ce qui réduit la variation de la surcharge de pression et les phénotypes reproductibles de l’hypertrophie cardiaque. Pendant la chirurgie, le joint torique est placé entre les artères brachiocéphales et carotides gauches. Une constriction réussie est confirmée par l’échocardiographie. Après 1 jour, le placement correct de l’anneau entraîne une augmentation de la vitesse d’écoulement dans l’aorte transversale au-dessus de la sténose induite par le joint torique. Après 2 semaines, une altération de la fonction cardiaque est prouvée par une diminution de la fraction d’éjection et une augmentation de l’épaisseur de la paroi. Il est important de noter qu’en plus d’une variance moindre dans la taille du diamètre, l’ORAB est associé à des taux de mortalité per- et postopératoire plus faibles que la constriction aortique transversale (TAC). Ainsi, ORAB représente une méthode supérieure à la chirurgie TAC couramment utilisée, ce qui entraîne des résultats plus reproductibles et une réduction possible du nombre d’animaux nécessaires.
Introduction
Alors que l’hypertrophie cardiaque physiologique peut être observée pendant le développement, l’exercice et la grossesse, l’hypertrophie cardiaque pathologique répond à des conditions de stress hémodynamique telles que l’hypertension artérielle, les cardiopathies valvulaires ou les mutations génétiques. Dans un premier temps, le cœur subit un remodelage caractérisé par une augmentation de la taille des cardiomyocytes et un épaississement des parois ventriculaires pour maintenir la fonction cardiaque 1,2. D’autre part, le remodelage cardiaque pathologique est associé à un risque accru d’arythmie, de mort subite et de mortalité élevée. Enfin, avec le temps, il en résulte une dilatation ventriculaire, une forte diminution de la fonction contractile et une progression éventuelle vers l’insuffisance cardiaque (IC), qui est associée à une morbidité, une mortalité et des coûts sociétaux élevés3. Il est donc urgent de comprendre le fond moléculaire afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques4.
L’anneau aortique est un modèle qui imite l’hypertrophie ventriculaire gauche (VG) induite par une surcharge de pression et l’insuffisance cardiaque chez la souris5. Avec cette méthode, il est possible d’examiner les mécanismes pathologiques du remodelage cardiaque induit par surcharge de pression in vivo. La première procédure de cerclage aortique chez la souris a été rapportée par Rockman et al.6. La surcharge de pression est induite par une ligature basée sur la suture du fil autour de l’aorte (entre l’artère carotide brachiocéphalique et l’artère carotide commune gauche). Pour créer une sténose de 0,4 mm de diamètre, une suture est placée autour d’une aiguille de 27 G et de l’aorte. Après la ligature, l’aiguille est retirée 6,7.
Même si le diamètre de l’aiguille est fixe, l’étanchéité du fil dépend fortement du chirurgien et, par conséquent, affecte le phénotype induit de l’hypertrophie cardiaque. De plus, dans la méthode à base de filetage/suture, il existe un degré variable de diamètre de sténose après la chirurgie, associé à une forte variance de la mortalité 8,9. De plus, la formation de cette méthode est difficile, en particulier pour trouver le bon niveau et la cohérence dans le serrage du fil. Enfin, au début de la formation, une mortalité per- et postopératoire élevée due à une perturbation de l’aorte ou à d’autres lésions tissulaires se produit, ainsi qu’à une forte variation de l’étendue de la sténose chez les animaux survivants.
Récemment, une procédure optimisée de cerclage aortique a été décrite par Melleby et al.10. Ils ont présenté la méthode ORAB (bande aortique du joint torique) avec moins de variance dans la sténose et des niveaux hautement reproductibles de surcharge de pression en utilisant un joint torique en caoutchouc antidérapant avec un diamètre intérieur fixe de 0,71 mm, 0,66 mm et 0,61 mm. En bref, le joint torique est ouvert, placé autour de l’arc ascendant et refermé par des fils. D’autres scientifiques utilisant ces joints toriques ont signalé moins de variabilité dans l’hypertrophie cardiaque induite9. Ils ont également observé une mortalité intra et postopératoire, ainsi qu’une meilleure reproductibilité et une moindre variance du phénotype hypertrophique induit 9,11. Le présent article décrit la procédure de cette stratégie unique dans un protocole étape par étape. L’expertise partagée dans ce rapport aidera d’autres scientifiques à améliorer leurs techniques dans ce domaine.
Pour induire une hypertrophie cardiaque entraînant une insuffisance cardiaque après 6 semaines, des souris mâles C57BL / 6N âgées de 12 semaines sont recommandées pour la chirurgie. Une comparaison 2 semaines après le bandage aortique entre les sous-souches de souris C57BL/6N et C57BL/6J a montré un dysfonctionnement cardiaque sévère et une mortalité accrue associée chez les souris C57BL/6N. Par conséquent, ceux-ci sont mieux adaptés aux modèles d’insuffisance cardiaque12. Les souris mâles et femelles âgées de douze semaines ont une taille optimale pour l’exposition de l’aorte et le placement du joint torique avec des instruments spéciaux.
Protocol
Representative Results
Discussion
La bande aortique filetée/suture est utilisée depuis de nombreuses années pour induire une hypertrophie cardiaque par surcharge de pression chez la souris. Il s’agit d’une méthode établie pour étudier les mécanismes pathologiques du remodelage cardiaque et de la progression de la maladie in vivo. Les limites sont la variance relativement élevée du degré de sténose et, par conséquent, le remodelage. La technique ORAB récemment introduite décrite pour la première fois par Melleby et <sup class=…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) à L.L., N.F., et O.J.M. (IVOLADMT-HF; FKZ 01KC2006A).
Materials
| 1 x long Fixators, 6 cm | 18200-01 | ||
| 2 x Blunt Retractors, 5 mm wide | 18200-11 | ||
| 2 x Short Fixators, 3 cm | 18200-02 | ||
| 2 x fine tip 45° angled forceps | FST (fine sience tools) | 11160-10 | |
| 3 x Blunt Retractors, 2.5 mm wide | 18200-10 | ||
| 3 x Retractor Wires | 18200-05 | ||
| 4-0 absorbable suture (Vicryl) | ETHICON | SABBKLT0 | Used to suture skin |
| 6-0 suture (Prolene), needle size:13 mm | ETHICON | JDP879 | Used to suture chest muscle |
| 8-0 suture (Prolene), needle size: 6.5 mm | ETHICON | RHBECH | Used to fast the Ring |
| Anesthetizing Box, Small | Havard apparatus | 50-0108 | |
| C57BL/6N mice | Charles River | ||
| Fluosorber Activated Charcoal Filter Canister | Havard apparatus | 34-0415 | Used to induce and maintain anesthesia |
| Handmade laryngsopcope | Intubationshelp | ||
| Harvard Apparatus Anesthetic Vaporizer | Havard apparatus | Used to induce and maintain anesthesia | |
| Heating pad + rectal probe (LSI Letica Scientific Instruments:Temperature control unit HB 101/2 ) | Panlab/ Havard apparatus | Used to control and maintain body temperature | |
| i.v. cannula blue 22-gauge (Vasofix Braunüle 0.9 x 25 mm) | B/Braunsharing Expertise | 4268091B | intubation |
| isofluran | Baxter | Anesthesia | |
| Kodan (betadine solution) | Schülke | 20003960-A | Desinfection |
| ligation aid | FST (fine sience tools) | 18062-12 | Used to perform liagtion with O-ring |
| Microscope Lighting: Schott VisiLED Set MC1500/S80-55 (+ controller) | SCHOTT | Ligth | |
| Microscope camera (Leica IC80 HD) | Leica | Used for visualiation operating field | |
| MiniVac Complete Anesthesia Systems for small rodents | Havard apparatus | 75-0233 | Used to induce and maintain anesthesia |
| Mouse Ventilator MiniVent Type 845 | Havard Apparatus | 73-0044 | Used to ventilation during surgery |
| Needle holder | FST (fine sience tools) | TE-10804 | |
| O-ring, non-slip rubber (0.0018 mm x 0.020 mm) | Apple Rubber Products | Liagtion of the aortic arch | |
| Scissors | FST (fine sience tools) | 14040-09 | Used to cut the skin and threads |
| Small Animal Retraction System (Kit for Animals up to 200 g) | FST (fine sience tools) | 18200-20 | |
| Small Base Plate, 20 x 30 cm | 18200-03 | ||
| Table intgerated with heating pad + rectal probe + ECG and transducer tripod | FujiFilm Visual Sonics Imaging System | Echocardiography | |
| Temgesic (Buprenorphin) | Indivior UK Limited | 997.00.00 | Pain pre-medication |
| three-way stop cock (blue) | |||
| Tramal (Tamadol) | Grünental | Pain post-medication | |
| transducer probe MS400 (Visual Sonics) | FujiFilm Visual Sonics Imaging System | Echocardiography | |
| Ultrasound system with cardioligy package | FujiFilm Visual Sonics Imaging System | Echocardiography | |
| Vannas Spring Scissors – 2.5 mm Cutting Edge | FST (fine sience tools) | 15000-08 | Used to cut intercostal chest muscle |
| vet ointment | Bepanten | Used to prevent eyes from drying out |
References
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