Name: a doxorubicin-induced murine model of dilated cardiomyopathy in vivo
Uploaded: 2020-05-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן לפיתוח מדע וטכנולוגיה של פרויקט מפתח, מחלקת הבריאות של נאנג'ינג (No.YKK16098).

ניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC) של בית החולים מגדל התוף נאנג'ינג.
1. הכנת ריאגנטים ובעלי חיים
<ol><li>להמיס דוקסורוביצין הידרוכלוריד (פייזר, ארה"ב) במים מעוקרים. מערבולת כדי להשיג פתרון דוקס של 1 מ"ג / מ"ל ולשמור על 4 °C (70 °F).</li>
	<li>השתמש C57BL / 6 עכברים (8-10 שבועות; 25-30 גרם משקל). לצורך מחקר זה, עכברים נרכשו מהמרכז לחקר בעלי חיים מודל של אוניברסיטת נאנג'ינג ונשמרו בחדר החיות של בית החולים מגדל התוף נאנג'ינג.</li>
	<li>כלובי עכברים ללא פתוגן נשמרו תחת מחזור בהיר / כהה 12 שעות בטמפרטורה קבועה של 23 °C (70 °F). כל בעלי החיים ניזונים מדיאטת צ'או רגילה וקיבלו מזון ומים עד ליביטום.</li>
</ol>2. הקמת מודל בעלי חיים DCM
<ol><li>הפוך עכברים לקבוצה רגילה (n = 5) ולקבוצה דוקס (n = 5).</li>
	<li>לנהל את פתרון Dox תוך-פרטי באופן תוך-זמני במינון של 5 מ"ג/ק"ג באמצעות מזרק מעוקר 1 מ"ל 1x בשבוע עבור קבוצת Dox. לטפל בעכברים בקרה באותו אופן עם אותה כמות של תמיסת מלח.</li>
	<li>למדוד את משקל הגוף של שתי הקבוצות בשבוע. בהתאם, להתאים את מינון ההזרקה בהתבסס על משקל הגוף מדי שבוע במשך סך של 4 שבועות, עם מינון מצטבר של 20 מ"ג/ קילוגרם (איור 1). הערה: פרק זמן של 4 שבועות נבחר כי אקוקרדיוגרפיה ב 4 שבועות הראה הבדל משמעותי בתפקוד הלב בין שתי הקבוצות.</li>
</ol>3. בחינה אקוקרדיוגרפית
<ol><li>בסוף השבוע הרביעי, לערוך בדיקה אקוקרדיוגרפית של העכברים.</li>
	<li>להרידים את העכברים עם 2% איזופלוריין תוך גולגולתי. אם העכברים אינם מגיבים קמצוץ של העור עם פינצטה שיניים או מגרה את בהונות וזנבות, להמשיך עם הפרוטוקול.</li>
	<li>הנח את העכבר על פלטפורמה לטיפול בבעלי חיים בתנוחה העגמה. כדי לשמור על ההרדמה, לכסות את האף והפה של החיה עם חרוט האף ולספק 2% איזופלורן. הערה: עבור הרדמה IP, להזריק 4% הידרציה כלורל במינון של 0.2 מ"ל / 20 גרם.</li>
	<li>הסר פרוות חזה בזהירות עם מכונת גילוח חשמלית. להעריך את תפקוד הלב ב vivo באמצעות אקו-קרדיוגרפיה טרנסתורקטית.</li>
	<li>בצע את ההד-לב של LV הן בתצוגות ציר ארוך-צירי והן בתצוגות קצרות ציר בקצב פריימים של 233 הרץ. הממדים הסופיים-סיסטוליים והדיאסטוליים הסופיים הוגדרו כשלבים המתאימים לגל ה- ECG T ולגל ה- R, בהתאמה.</li>
	<li>במעקבי מצב M, מדוד את הקוטר הסיסטולי הממוצע של LV (LVIDd), קוטר קצה-דיאסטולי של LV (LVIDs), עובי מחיצה בין-חדרי (IVS) ועובי הקיר האחורי של LV (LVPW) מפעימות לב של 3-5. חשב גם את שבר הפליטה (EF) וקיצור השבר (FS) בהתבסס על אקו-קרדיוגרפיה.</li>
</ol>4. כתמים היסתולוגיים
<ol><li>לאחר הניתוח echocardiographic, להקריב את העכברים על ידי הזרקה תוך חדרית של 10% אשלגן כלורי.</li>
	<li>לטפס את הלב עם כ 30 מ"ל של תמיסת מלח לאחר הניתוח עד הכבד והריאה להיות חיוור.</li>
	<li>Excise את הלב ביסודיות לשטוף אותו בתמיסת חוצץ פוספט כדי להלל דם.</li>
	<li>תקן את הלב ב 4% פורמלין בטמפרטורת החדר במשך 24 שעות ולטפל ברקמה בקופסת פרפין, כך שעוות פרפין מתקררת ומתמצק.</li>
	<li>חותכים את הלבבות לפרוסות בעובי 5 מיקרומטר להכתמה פתולוגית.</li>
	<li>Dewax ו rehydrate חלקים המכילים שריר הפפילרי.<ol>
<li>מגלשות דגירה ב 55 °C (55 °F) במשך 30 דקות. לאחר מכן, דגירה קסילן 2x במשך 2 דקות כל אחד; 100% אתנול 2x במשך 2 דקות כל אחד; 95% אתנול 2x במשך 2 דקות כל אחד; 80% אתנול במשך 2 דקות; 75% אתנול במשך 2 דקות; ו-50% אתנול ל-2 דקות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>כתם באמצעות המטוקסילין ואוסין (H&E) כמו גם הכתם של מאסון.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Weintraub, R. G., Semsarian, C., MacDonald, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dilated+cardiomyopathy.">Dilated cardiomyopathy.</a> Lancet. 390 (10092), 400-414 (2017).</li><li>Ichihara, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attenuation+of+oxidative+stress+and+cardiac+dysfunction+by+bisoprolol+in+an+animal+model+of+dilated+cardiomyopathy.">Attenuation of oxidative stress and cardiac dysfunction by bisoprolol in an animal model of dilated cardiomyopathy.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 350 (1), 105-113 (2006).</li><li>Fountoulakis, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alterations+in+the+heart+mitochondrial+proteome+in+a+desmin+null+heart+failure+model.">Alterations in the heart mitochondrial proteome in a desmin null heart failure model.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 38 (3), 461-474 (2005).</li><li>Fairweather, D., Rose, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coxsackievirus-induced+myocarditis+in+mice:+a+model+of+autoimmune+disease+for+studying+immunotoxicity.">Coxsackievirus-induced myocarditis in mice: a model of autoimmune disease for studying immunotoxicity.</a> Methods. 41 (1), 118-122 (2007).</li><li>Wang, Z. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+therapeutic+anti-CD4+monoclonal+antibody+inhibits+T+cell+receptor+signal+transduction+in+mouse+autoimmune+cardiomyopathy.">A therapeutic anti-CD4 monoclonal antibody inhibits T cell receptor signal transduction in mouse autoimmune cardiomyopathy.</a> Chinese Medical Journal. 120 (15), 1319-1325 (2007).</li><li>Riad, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-like+receptor-4+deficiency+attenuates+doxorubicin-induced+cardiomyopathy+in+mice.">Toll-like receptor-4 deficiency attenuates doxorubicin-induced cardiomyopathy in mice.</a> European Journal of Heart Failure. 10 (3), 233-243 (2008).</li><li>Kankeu, C., Clarke, K., Passante, E., Huber, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doxorubicin-induced+chronic+dilated+cardiomyopathy-the+apoptosis+hypothesis+revisited.">Doxorubicin-induced chronic dilated cardiomyopathy-the apoptosis hypothesis revisited.</a> Journal of Molecular Medicine. 95 (3), 239-248 (2017).</li><li>Zhao, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA-140-5p+aggravates+doxorubicin-induced+cardiotoxicity+by+promoting+myocardial+oxidative+stress+via+targeting+Nrf2+and+Sirt2.">MicroRNA-140-5p aggravates doxorubicin-induced cardiotoxicity by promoting myocardial oxidative stress via targeting Nrf2 and Sirt2.</a> Redox Biology. 15, 284-296 (2018).</li><li>O'Connell, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-term+and+long-term+models+of+doxorubicin-induced+cardiomyopathy+in+rats:+A+comparison+of+functional+and+histopathological+changes.">Short-term and long-term models of doxorubicin-induced cardiomyopathy in rats: A comparison of functional and histopathological changes.</a> Experimental and Toxicologic Pathology. 69 (4), 213-219 (2017).</li><li>Yuan, Y. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CTRP3+protected+against+doxorubicin-induced+cardiac+dysfunction,+inflammation+and+cell+death+via+activation+of+Sirt1.">CTRP3 protected against doxorubicin-induced cardiac dysfunction, inflammation and cell death via activation of Sirt1.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 114, 38-47 (2018).</li><li>Sun, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+TGF-beta+pathway+mediates+doxorubicin+effects+on+cardiac+endothelial+cells.">The TGF-beta pathway mediates doxorubicin effects on cardiac endothelial cells.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 90, 129-138 (2016).</li><li>Minotti, G., Menna, P., Salvatorelli, E., Cairo, G., Gianni, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anthracyclines:+molecular+advances+and+pharmacologic+developments+in+antitumor+activity+and+cardiotoxicity.">Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity.</a> Pharmacological Reviews. 56 (2), 185-229 (2004).</li><li>Vejpongsa, P., Yeh, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevention+of+anthracycline-induced+cardiotoxicity:+challenges+and+opportunities.">Prevention of anthracycline-induced cardiotoxicity: challenges and opportunities.</a> Journal of The American College of Cardiology. 64 (9), 938-945 (2014).</li><li>Renu, K., V, G. A., P, B. T., Arunachalam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+mechanism+of+doxorubicin-induced+cardiomyopathy+-+An+update.">Molecular mechanism of doxorubicin-induced cardiomyopathy - An update.</a> European Journal of Pharmacology. 818, 241-253 (2018).</li></ol>

לא הוכרזו ניגודי אינטרסים.

Dox היא תרופה אנטי-טמורית תקופתית לא-מדעית הנפוצה בפרקטיקה קלינית12. תופעת הלוואי העיקרית שלה היא cardiotoxicity, המאופיינת על ידי קרדיומיופתיה ואי ספיקת לב לאחר מכן13. המנגנון הבסיסי כולל נזק של peroxidation השומנים שריר הלב, עיכוב של רשתית סרקופלסמית שריר הלב Ca2 +- ATPase, והפעלה של מערכת רנין-אנגיוטנסין המקומית שריר הלב, וכתוצאה מכך ייצור מוגבר ב- AT II ועומס יתר סידן תאי14. בשל ההשפעה הקטלנית של מנה גדולה של זריקה תוך-איפריטונית של Dox, נעשה שימוש בדרך חלופית להקמת מודל אמין בפרוטוקול זה.
מודל DCM שנקבע בשיטה זו דומה מאוד לפתוגנזה של DCM אנושי. בנוסף לאי ספיקת לב, הסיבוך הנפוץ ביותר של דוקס, מיימת נצפו בעכברים DCM. לכן, במהלך פיתוח מודל, יש לשים לב לפעולה סטרילית והחלפת מזרקים בזמן. בנוסף, עבור מינון Dox, שתי שיטות הממשל הושוו: מהלך ארוך של טיפול באמצעות מינון קטן, וטיפול לטווח קצר עם מינון גבוה. התוצאות מראות כי הזרקה רציפה של Dox ב 5 מ"ג / קילוגרם במשך ארבעה שבועות יכול לגרום מודל מדויק של DCM, תמותת עכברים נמוכה יותר, וזמן קצר יותר להקמת מודל.
לסיכום, עכבר יציב, אמין, וחסכוני DCM בעלי חיים מודל ניתן להקים בהצלחה על ידי הזרקה תוך-איפריטונית של Dox. מחקר זה מספק מודל אידיאלי ללימוד DCM. זה יתרום לחשוף את הפתוגנזה של קרדיומיופתיה המופרדת או אי ספיקת לב כרונית ולחקור תרופות או טיפולים חדשים ליישומים קליניים עתידיים.

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/t/61158">A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo</a>. A figure was updated.
Figure 1 was updated from:
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61158/61158fig1v2.jpg" /> 
Figure 1: Schematic diagram of a Dox-induced dilated cardiomyopathy. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61158/61158fig1v2large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>
to:
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61158/61158fig1v5.jpg" /> 
Figure 1: Schematic diagram of a Dox-induced dilated cardiomyopathy. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61158/61158fig1v5large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/t/61158">A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo</a>. A figure was updated.

Erratum: A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo

אחד הגורמים הנפוצים ביותר לאי ספיקת לב, DCM מאופיין בהרחבת חדרית וירידה בתפקוד הלב והיא הסיבה הנפוצה ביותר להשתלת לב ברחבי העולם1. על מנת להמשיך לחקור את הפתוגנזה שלה ולמצוא טיפולים יעילים, גישה למודלים בעלי חיים בוגרים חשובה במיוחד. מטרת הניסויים המתוארים היא ליצור מודל עכבר יציב של DCM הדומה ל- DCM אנושי.
בשל הפתוגנזה המורכבת של DCM, ישנן שיטות רבות ושונות כדי להפוך מודלים בעלי חיים מתאימים. דגמי DCM ספונטניים2 יציבים יחסית, אך הם יקרים ולא זמינים בקלות. מודלים בעלי חיים מהונדסים גנטית3 אינם מבוססים היטב ודורשים שימוש ניסיוני יותר. מודלים בעלי חיים DCM המושרה על ידי זיהום ויראלי4 או פגמים אוטואימוניות5 קל להשיג, אבל הם לא מייצגים לחלוטין של DCM. מודלים הקשורים רעילות שריר הלב כוללים מודלים DCM הנגרמים מאלכוהול ומודלים בעלי חיים DCM המושרה Dox.
מודל קרדיומיופתיה המושרה דוקס מתקבל על ידי הזרקה תוך-איפריטונית של Dox6. המודל מנצל את תופעת הלוואי הכרונית החמורה ביותר של Dox: לאחר חשיפה של Dox, חולים לפתח סימפטומים DCM 12et מאוחר עם אחידות קלינית7. דוקס-המושרה סטרס חמצוני8 ונזק מיטוכונדריאלי9, אשר מובילים אפופטוזיס cardiomyocyte, הם סימפטומים בפתוגנזה של DCM. ישנם מודלים טיפול דוק אקוטי וכרוני: מינון גבוה יחיד של Dox (15 מ"ג/ק"ג) מעורר מודל לטווח קצר עבור קרדיומיופתיה10, בעוד זריקות דוקס במינון נמוך חוזרות ונשנות (שש שבועיות, 3 מ"ג/ קילוגרם) לגרום מודל לטווח ארוך עבור קרדיומיופתיה11. בהתבסס על המחקר שהוצג, עכברי סוג בר מוזרק תוך אלפיציונלי פעם בשבוע במשך חודש במינון של 5 מ"ג / קילוגרם תצוגה מורפולוגיה והיסתולוגיה של הלב עולה בקנה אחד עם המאפיינים של DCM עד סוף הטיפול, מתן דרך אידיאלית להקים מודל DCM.

<table><tbody><tr><td>4% paraformaldehyde</td><td>servicebio</td><td>CAS30525-89-4</td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6 mice</td><td>Model Animal Research Center of Nanjing University</td><td>\</td><td></td></tr><tr><td>Doxorubicin hydrochloride</td><td>Pfizer</td><td>CAS25316-40-9</td><td></td></tr><tr><td>echocardiography</td><td>Visualsonics</td><td>\</td><td></td></tr><tr><td>Hematoxylin and Eosin staining kit</td><td>Solarbio</td><td>G1120</td><td></td></tr><tr><td>Masson staining kit</td><td>Solarbio</td><td>G1343</td><td></td></tr><tr><td>phosphate buffer solution</td><td>Sigma</td><td>P5368</td><td></td></tr><tr><td>potassium chloride</td><td>Sigma</td><td>CAS7447-40-7</td><td></td></tr><tr><td>sterilized syringe</td><td>Millipore</td><td>SLGP033RB</td><td></td></tr></tbody></table>

a doxorubicin-induced murine model of dilated cardiomyopathy in vivo

קרדיומיופתיה מורחבת (DCM) מתייחסת לספקטרום של הפרעות שריר הלב הטרוגניות המאופיינת בהרחבת חדרי הלב וביצועי לב מדוכאים בהיעדר יתר לחץ דם, valvular, מולד, או איסכמי מחלות לב, אשר עשוי להיות קשור לזיהום, הפרעות אוטואימוניות או מטבוליות, או ירושה משפחתית. זה יכול להתקדם לתוך אי ספיקת לב עם פרוגנוזה גרועה. Doxorubicin (Dox) מועסק באופן נרחב כסם כימותרפי, אך השימוש בו מוגבל מכיוון שהוא גורם לשינויים דמויי DCM של שריר הלב. רעילות שריר הלב שלה מיוחסת עקה חמצונית, דלקת כרונית, אפופטוזיס cardiomyocyte. מודל של DCM ניצול אלה סימפטומים DCM הנגרמת Dox לא הוקם.

תפקוד הלב קרדיומיופתיה מתרחבת מאופיינת בהרחבת חדרים מתקדמת ותפקוד לקוי של התכווצות. איור 2 מציג תמונות אקו-קרדיוגרפיות מייצגות של שתי הקבוצות. עכברים שטופלו בדוקס הראו שבר פליטה מופחת משמעותית של החדר השמאלי וקיצור חלקי חדר שמאלי(איור 3A,B). קוטר ה-LV גדל גם בשלבים הדיאסטוליים והסיסטוליים(איור 3C,D). זה גילה כי עכברים שטופלו דוקס היה תפקוד לב לקוי.
כתמים היסתולוגיים כתמים פתולוגיים בוצעו כדי לבחון את השינויים הפתולוגיים של עכברים שטופלו בת מלח ועכברים שטופלו בדוקס. סיבי שריר הלב של העכברים בקבוצת הביקורת אורגנו בצורה מסודרת, מבלי להסתנן לויקוציטים. בקבוצת דוקס, שריר הלב היה הפרעה ושבורה, וקרדיומיוציטים היו קטנים ודקים יותר(איור 4A). כתמי מאסון הראו כי לעכברים שטופלו בדוקס יש פיברוזיס ביניים יותר(איור 4B).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61158/61158fig1v5.jpg"> איור 1: תרשים סכמטי של קרדיומיופתיה המושרה על ידי דוקס. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61158/61158fig1v5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61158/61158fig2v2.jpg"> איור 2: האקוקרדיוגרפיה של שתי הקבוצות. (A)קבוצת ביקורת; (ב)קבוצת דוקס. שמאל הוא מקטע הציר הארוך וימין הוא מקטע הציר הקצר. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61158/61158fig2v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61158/61158fig3v2.jpg"> איור 3: משתני תפקוד הלב בין קבוצות. (A)EF; (ב)FS; (C)LVEDd; (ד)LVEDs. *P < 0.05, מבחן t שלסטודנט. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61158/61158fig3v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61158/61158fig4v2.jpg"> איור 4: כתמים היסתולוגיים. (א)כתמי H&E; (ב)כתמי מאסון. שמאל הוא קבוצת הביקורת וימין היא קבוצת Dox. החץ העליון מראה כי קרדיומיוציטים שטופלו בדוקס היו קטנים ודקים יותר והמיופיברים היו פרועים ושבורים. החץ התחתון מציין את נוכחותו של פיברוזיס ביניים. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61158/61158fig4v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
5

Watch this Scientific Journal Video about A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo at JoVE.com

A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo

מתואר הוא פרוטוקול כדי להקים דוקסורוביצין המושרה קרדיומיופתיה המושרה (DCM) מודל בעכברים באמצעות הזרקה תוך-פטרייתונית לטווח ארוך של Doxorubicin.

דגם מורין המושרה על ידי דוקסורוביצין של קרדיומיופתיה מונפשת ב- Vivo

Dilated cardiomyopathy (DCM) refers to a spectrum of heterogeneous myocardial disorders characterized by ventricular dilation and depressed cardiac ...

a-doxorubicin-induced-murine-model-of-dilated-cardiomyopathy-in-vivo

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

4.4K Views.  Clinical College of Nanjing Medical University. מתואר הוא פרוטוקול כדי להקים דוקסורוביצין המושרה קרדיומיופתיה המושרה (DCM) מודל בעכברים באמצעות הזרקה תוך-פטרייתונית לטווח ארוך של Doxorubicin.

Video: A Doxorubicin-Induced Murine Model of Dilated Cardiomyopathy In Vivo

Displacement Analysis of Myocardial Mechanical Deformation (DIAMOND) Reveals Segmental Heterogeneity of Cardiac Function in Embryonic Zebrafish

Zebrafish are increasingly utilized as a model organism for cardiomyopathies and regeneration. Current methods evaluating cardiac function fail to reliably detect segmental mechanics and are not readily feasible in zebrafish. Here we present a semiautomated, open-source method for the quantitative assessment of four-dimensional (4D) segmental cardiac function: displacement analysis of myocardial mechanical deformation (DIAMOND). Transgenic embryonic zebrafish were imaged in vivo using a light-sheet fluorescence microscopy system with 4D cardiac motion synchronization. Acquired 3D digital hearts were reconstructed at end-systole and end-diastole, and the ventricle was manually segmented into binary datasets. Then, the heart was reoriented and isotropically resampled along the true short axis, and the ventricle was evenly divided into eight portions (I&#8211;VIII) along the short axis. Due to the different resampling planes and matrices at end-systole and end-diastole, a transformation matrix was applied for image registration to restore the original spatial relationship between the resampled systolic and diastolic image matrices. After image registration, the displacement vector of each segment from end-systole to end-diastole was calculated based on the displacement of mass centroids in three dimensions (3D). DIAMOND shows that basal myocardial segments adjacent to the atrioventricular canal undergo the highest mechanical deformation and are the most susceptible to doxorubicin-induced cardiac injury. Overall, DIAMOND provides novel insights into segmental cardiac mechanics in zebrafish embryos beyond traditional ejection fraction (EF) under both physiological and pathological conditions.

Displacement Analysis of Myocardial Mechanical Deformation DIAMOND Reveals Segmental Heterogeneity of Cardiac Function in Embryonic Zebrafish

The goal of this protocol is to detail a novel method for the assessment of segmental cardiac function in embryonic zebrafish under both physiological and pathological conditions.

ניתוח הזחה של אוטם שריר הלב מכני (יהלום) חושף Segmental של תפקוד הלב של מעובריים בדג

Zebrafish are increasingly utilized as a model organism for cardiomyopathies and regeneration. Current methods evaluating cardiac function fail to ...

Developmental Biology

Permanent Ligation of the Left Anterior Descending Coronary Artery in Mice: A Model of Post-myocardial Infarction Remodelling and Heart Failure

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It is characterized by fluid retention, shortness of breath, and fatigue, in particular on exertion. Heart failure is a growing public health problem, the leading cause of hospitalization, and a major cause of mortality. Ischemic heart disease is the main cause of heart failure.
Ventricular remodelling refers to changes in structure, size, and shape of the left ventricle. This architectural remodelling of the left ventricle is induced by injury (e.g., myocardial infarction), by pressure overload (e.g., systemic arterial hypertension or aortic stenosis), or by volume overload. Since ventricular remodelling affects wall stress, it has a profound impact on cardiac function and on the development of heart failure. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is used to investigate ventricular remodelling and cardiac function post-myocardial infarction. This model is fundamentally different in terms of objectives and pathophysiological relevance compared to the model of transient ligation of the left anterior descending coronary artery. In this latter model of ischemia/reperfusion injury, the initial extent of the infarct may be modulated by factors that affect myocardial salvage following reperfusion. In contrast, the infarct area at 24 hr after permanent ligation of the left anterior descending coronary artery is fixed. Cardiac function in this model will be affected by 1) the process of infarct expansion, infarct healing, and scar formation; and 2) the concomitant development of left ventricular dilatation, cardiac hypertrophy, and ventricular remodelling.
Besides the model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery, the technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented in detail.

Heart failure is the leading cause of hospitalization and a major cause of mortality. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is applied to investigate ventricular remodelling and cardiac dysfunction post-myocardial infarction. The technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented.

קשירת קבע של העורק השמאלי קדמי יורד כלילית בעכברים: דגם של Remodelling אוטם שריר לב ופוסט-אי ספיקת לב

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It ...

Preclinical Cardiac Electrophysiology Assessment by Dual Voltage and Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

Human cardiac slice preparations have recently been developed as a platform for human physiology studies and therapy testing to bridge the gap between animal and clinical trials. Numerous animal and cell models have been used to examine the effects of drugs, yet these responses often differ in humans. Human cardiac slices offer an advantage for drug testing in that they are directly derived from viable human hearts. In addition to having preserved multicellular structures, cell-cell coupling, and extracellular matrix environments, human cardiac tissue slices can be used to directly test the effect of innumerable drugs on adult human cardiac physiology. What distinguishes this model from other heart preparations, such as whole hearts or wedges, is that slices can be subjected to longer-term culture. As such, cardiac slices allow for studying the acute as well as chronic effects of drugs. Furthermore, the ability to collect several hundred to a thousand slices from a single heart makes this a high-throughput model to test several drugs at varying concentrations and combinations with other drugs at the same time. Slices can be prepared from any given region of the heart. In this protocol, we describe the preparation of left ventricular slices by isolating tissue cubes from the left ventricular free wall and sectioning them into slices using a high precision vibrating microtome. These slices can then either be subjected to acute experiments to measure baseline cardiac electrophysiological function or cultured for chronic drug studies. This protocol also describes dual optical mapping of cardiac slices for simultaneous recordings of transmembrane potentials and intracellular calcium dynamics to determine the effects of the drugs being investigated.

This protocol describes the procedure for sectioning and culturing human cardiac slices for preclinical drug testing and details the use of optical mapping for recording transmembrane voltage and intracellular calcium signals simultaneously from these slices.

מיפוי אופטי של הערכת החשמל לניתוחי לב באמצעות מתח כפול וסידן

Human cardiac slice preparations have recently been developed as a platform for human physiology studies and therapy testing to bridge the gap between ...

Bioengineering

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). Before they can be considered for use, and implemented in humans, extensive preclinical studies are required in large animal models to evaluate the safety, efficacy, and fate of the injectate (e.g., stem cells) once delivered into the myocardium. Small rodent models offer advantages (e.g., cost effectiveness, amenability for genetic manipulation); however, given inherent limitations of these models, the findings in these rarely translate into the clinic. Conversely, large animal models such as rabbits, have advantages (e.g., similar cardiac electrophysiology compared to humans and other large animals), whilst retaining a good cost-effective balance. Here, we demonstrate how to perform a percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection (IMI) technique, which is minimally invasive, safe, well tolerated, and very effective in the targeted delivery of injectates, including cells, into several locations within the myocardium of a rabbit model. For the implementation of this technique, we also have taken advantage of a widely available clinical echocardiography system. After putting in practice the protocol described here, a researcher with basic ultrasound knowledge will become competent in the performance of this versatile and minimally invasive technique for routine use in experiments, aimed at hypothesis testing of the capabilities of cardiac regenerative therapeutics in the rabbit model. Once competency is achieved, the whole procedure can be performed within 25 min after anaesthetizing the rabbit.

Novel therapeutic strategies in cardiac regenerative medicine require extensive and detailed studies in large preclinical animal models before they can be considered for use in humans. Here, we demonstrate a percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection technique in rabbits, which is valuable for hypothesis testing the efficacy of such novel therapies.

הזרקת Intramyocardial מונחה אקוקרדיוגרפיה ניגודיות מלעורית ואספקה תא בדגם פרה גדולה

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...

Tachycardia-Induced Cardiomyopathy As a Chronic Heart Failure Model in Swine

A stable and reliable model of chronic heart failure is required for many experiments to understand hemodynamics or to test effects of new treatment methods. Here, we present such a model by tachycardia-induced cardiomyopathy, which can be produced by rapid cardiac pacing in swine.
A single pacing lead is introduced transvenously into fully anaesthetized healthy swine, to the apex of the right ventricle, and fixated. Its other end is then tunneled dorsally to the paravertebral region. There, it is connected to an in-house modified heart pacemaker unit that is then implanted in a subcutaneous pocket. 
After 4 - 8 weeks of rapid ventricular pacing at rates of 200 - 240 beats/min, physical examination revealed signs of severe heart failure - tachypnea, spontaneous sinus tachycardia, and fatigue. Echocardiography and X-ray showed dilation of all heart chambers, effusions, and severe systolic dysfunction. These findings correspond well to decompensated dilated cardiomyopathy and are also preserved after the cessation of pacing.
This model of tachycardia-induced cardiomyopathy can be used for studying the pathophysiology of progressive chronic heart failure, especially hemodynamic changes caused by new treatment modalities like mechanical circulatory supports. This methodology is easy to perform and the results are robust and reproducible.

Here, we present a protocol to produce tachycardia-induced cardiomyopathy in swine. This model represents a potent way to study the hemodynamics of progressive chronic heart failure and the effects of applied treatment.

טכיקרדיה-Induced קרדיומיופתיה כמודל אי ספיקת לב כרונית, חזיר

A stable and reliable model of chronic heart failure is required for many experiments to understand hemodynamics or to test effects of new treatment ...

A Doxorubicin-induced Cardiomyopathy Model in Adult Zebrafish

The genetically accessible adult zebrafish (Danio rerio) has been increasingly used as a vertebrate model for understanding human diseases such as cardiomyopathy. Because of its convenience and amenability to high throughput genetic manipulations, the generation of acquired cardiomyopathy models, such as the doxorubicin-induced cardiomyopathy (DIC) model in adult zebrafish, is opening the doors to new research avenues, including discovering cardiomyopathy modifiers via forward genetic screening. Different from the embryonic zebrafish DIC model, both initial acute and later chronic phases of cardiomyopathy can be determined in the adult zebrafish DIC model, enabling the study of stage-dependent signaling mechanisms and therapeutic strategies. However, variable results can be obtained with the current model, even in the hands of experienced investigators. To facilitate future implementation of the DIC model, we present a detailed protocol on how to generate this DIC model in adult zebrafish and describe two alternative ways of intraperitoneal (IP) injection. We further discuss options on how to reduce variations to obtain reliable results and provide suggestions on how to appropriately interpret the results.

A method to generate a doxorubicin-induced cardiomyopathy model in adult zebrafish (Danio rerio) is described here. Two alternative ways of intraperitoneal injection are presented and conditions to reduce variations among different experimental groups are discussed.

מודל דוקסורוביצין-induced קרדיומיופתיה בדג זברה למבוגרים

The genetically accessible adult zebrafish (Danio rerio) has been increasingly used as a vertebrate model for understanding human diseases such as ...

Murine Myocardial Infarction Model using Permanent Ligation of Left Anterior Descending Coronary Artery

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine models of MI with permanent ligation of left-anterior descending (LAD) coronary artery closely mimics MI in humans. Murine models benefit from the extensive genetic engineering available nowadays. Here we propose a reproducible murine surgical model of myocardial infarction by permanent LAD coronary ligation. Our technique comprises anesthesia with ketamine/xylazine that can be rapidly reversed by administration of an antagonist, intubation without tracheotomy for mechanical-assisted ventilation, ventilation with application of extrinsic positive end-expiratory pressure (PEEP) to avoid alveolar collapse, a thoracotomy method limiting to the minimum surgical lesions made to skeletal muscles, and lung inflation without thoracentesis. This method is sparsely invasive, reproducible and reduces post-surgery mortality and complications.

Herein we describe a surgical procedure showing how to achieve permanent ligation of the left-anterior descending coronary artery in mice. This model is of high relevance to investigate the pathophysiology of myocardial infarction and the concomitant biological processes.

מודל אוטם שריר הלב באמצעות הארכה קבועה של עורק שמאלי קדמי כלילי יורד

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine ...

Revealing Subtle Changes in Cardiac Function using Transthoracic Dobutamine Stress Echocardiography in Mice

Left ventricular (LV) dysfunction paves the final pathway for a multitude of cardiac disorders. With the non-invasive high-frequency transthoracic dobutamine stress echocardiography in humans, a reductionist investigation approach to unmask subtle changes in cardiac function has become possible. Here, we provide a protocol for using this technique in mice to facilitate expanded analysis of LV architecture and function in physiology and pathology enabling the observation of alterations in models of cardiac disease hidden in unstressed hearts. This investigation can be performed in one and the same animal and allows both, basal and pharmacologically stress-induced measurements. We outline detailed criteria for appropriate anesthesia, imaging-based LV analysis, consideration of intra- and interobserver variability, and obtaining positive inotrope response that can be attained in mice after intraperitoneal injection of dobutamine under near physiological conditions. To recapitulate the characteristics of human physiology and disease in small animal models, we highlight critical pitfalls in evaluation, e.g., a pronounced Bowditch effect in mice. To further meet translational objectives, we compare stress-induced effects in humans and mice. When used in translational studies, attention must be paid to physiological differences between mice and human. Experimental rigor dictates that some parameters assessed in patients can only be used with caution due to restrictions in spatial and temporal resolution in mouse models.

Left ventricular dysfunction constitutes the final common pathway for a host of cardiac disorders. We here provide a detailed protocol of transthoracic dobutamine stress echocardiography approach for comprehensive evaluation of the left ventricular function of mouse models of cardiac disease as well as cardiac phenotyping.

Left ventricular (LV) dysfunction paves the final pathway for a multitude of cardiac disorders. With the non-invasive high-frequency transthoracic ...

An Experimental Model of Myocardial Infarction for Studying Cardiac Repair and Remodeling in Knockout Mice

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of death in Western countries, with acute myocardial infarction (MI) being the most prevalent form. This paper describes a protocol for studying the role of galectin 3 (Gal-3) in the temporal evolution of cardiac healing and remodeling in an experimental animal model of MI. 
The procedures described include an experimental model of MI with a permanent coronary ligature in male C57BL/6J (control) and Gal-3 knockout (KO) mice, an echocardiography procedure to study cardiac remodeling and systolic function in vivo, a histological evaluation of interstitial myocardial fibrosis with picrosirius red-stained and rhodamine-conjugated lectin-stained sections for studying myocyte hypertrophy by the cross-sectional area (MCSA), and the quantification of infarct size and cardiac remodeling (scar thinning, septum thickness, and expansion index) by planimetry in slices stained with Masson's trichrome and triphenyl tetrazolium chloride. Gal-3 KO mice with MI showed disrupted cardiac remodeling and an increase in the scar thinning ratio and the expansion index. At the onset of MI, myocardial function and cardiac remodeling were also severely affected. At 4 weeks post MI, the natural evolution of fibrosis in infarcted Gal-3 KO mice was also affected. 
In summary, the experimental model of MI is a suitable model for studying the temporal evolution of cardiac repair and remodeling in mice with the genetic deletion of Gal-3 and other animal models. The lack of Gal-3 affects the dynamics of cardiac repair and disrupts the evolution of cardiac remodeling and function after MI.

Here, we describe an experimental model of myocardial infarction, an echocardiography procedure to study cardiac remodeling and function, and procedures for quantifying fibrosis and hypertrophy in picrosirius red-stained and rhodamine-stained sections, as well as the infarct size and expansion index in slices stained with Masson's trichrome.

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of death in Western countries, with acute myocardial infarction (MI) being the most prevalent form. ...

<meta charset="utf8"></head><body>מודל עכברים לקרדיומיופתיה סוכרתית באמצעות דיאטה עתירת שומן והזרקת STZ

Modeling and Evaluation of Murine Diabetic Cardiomyopathy Model

The underlying pathophysiological mechanisms of diabetic cardiomyopathy (DbCM), a leading cause of mortality among patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM), remain poorly understood. The myocardial toxicity associated with T2DM is attributed to factors such as lipotoxicity, glucotoxicity, oxidative stress, reduced cardiac efficiency, and lipoapoptosis. Compared to rats, mice offer greater accessibility, cost-effectiveness, and broader applicability for animal experiments. Insulin resistance and impaired insulin secretion are crucial factors in the pathophysiology of T2DM. We introduce a novel nongenetic murine model that replicates the progression of human DbCM induced by a combination of high-fat diet (HFD) feeding and streptozotocin (STZ) injection. In this study, we used wild-type C57BL/6J mice, administering an HFD regimen for 12 weeks, followed by intraperitoneal injections of STZ for an additional 12 weeks to induce characteristic manifestations of T2DM. We conducted oral glucose tolerance tests and measured serum insulin concentrations to confirm the development of insulin resistance and insufficient insulin secretion. Cardiac structure and function were rigorously assessed through noninvasive transthoracic echocardiography. Pathological characteristics were evaluated through Masson's trichrome staining and wheat germ agglutinin (WGA) staining, revealing pathological features related to DbCM. Therefore, we provide a robust and versatile method for establishing a nongenetic murine model of DbCM.

<meta charset="utf8"></head><body>מידול והערכה של מודל קרדיומיופתיה סוכרתית בעכברים

This protocol outlines a method for inducing diabetic cardiomyopathy through a combination of high-fat diet feeding and streptozotocin injection. This approach aims to provide a reliable framework for scientific investigation into diabetic cardiomyopathy and to explore potential avenues for clinical treatment applications.

מידול והערכה של מודל קרדיומיופתיה סוכרתית בעכברים

The underlying pathophysiological mechanisms of diabetic cardiomyopathy (DbCM), a leading cause of mortality among patients with type 2 diabetes mellitus ...