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Apresentamos um método cirúrgico para induzir hipertrofia ventricular direita e falha em ratos.
Ventrículo direito (RV) falha, que induzido pela sobrecarga de pressão sustentada é dos principais contribuintes para a morbidade e mortalidade em várias doenças cardiopulmonares. Confiáveis e reprodutíveis de modelos animais de falha de RV são garantidos, portanto, a fim de investigar os mecanismos da doença e os efeitos dos potenciais estratégias terapêuticas. Bandagem do tronco pulmonar é um método comum para induzir hipertrofia isolada de RV, mas em geral, modelos descritos anteriormente não conseguiram criar um modelo estável de hipertrofia de RV e falha.
Apresentamos um modelo do rato de pressão sobrecarga induzida RV hipertrofia causada pelo tronco pulmonar bandagem (PTB) que permite que diferentes fenótipos de hipertrofia RV com e sem falha de RV. Nós usamos um modificado ligating aplicador de clips para comprimir um clipe de titânio em torno do tronco pulmonar com um diâmetro interno pré-estabelecidos. Utilizamos diâmetros diferentes clip para induzir diferentes estágios de progressão da doença de leve hipertrofia RV descompensada de RV.
Hipertrofia de RV consistentemente desenvolve em ratos submetidos ao procedimento PTB e dependendo do diâmetro do clipe de bandas aplicado, pode com precisão reproduzimos gravidades diferentes da doença variando de hipertrofia compensada a RV descompensada grave falha com manifestações extra-cardíaca.
O modelo PTB apresentado é um modelo válido e robusto de sobrecarga de pressão induzida por hipertrofia de RV e falha que tem várias vantagens para outros modelos de bandas incluindo alta reprodutibilidade e a possibilidade de induzir a falha de RV grave e descompensada.
Ventrículo direito (RV) pode se adaptar a uma sobrecarga de pressão persistente. Em tempo, no entanto, mecanismos adaptativos falharem sustentar o débito cardíaco, dilata o RV e eventualmente falha o RV. Função de RV é o principal fator prognóstico de vários distúrbios cardiopulmonares, incluindo hipertensão arterial pulmonar (HAP), hipertensão pulmonar tromboembólica (CP) e várias formas de cardiopatia congênita com uma sobrecarga de pressão (ou volume) da caravana. Apesar do intenso tratamento, falha de RV continua a ser uma causa predominante de morte nestas condições.
Como consequência as propriedades únicas de1,2 e desenvolvimento embriológico3 do VD, conhecimento derivado da falha de coração esquerda simplesmente não pode ser extrapolado para certa insuficiência cardíaca. Modelos animais de certa insuficiência cardíaca, portanto, são necessários a fim de investigar os mecanismos de falha de RV e potenciais estratégias de tratamento farmacológico.
Existem experimental modelos de hipertensão pulmonar induzida pela SU5416 combinado com hipóxia (SuHx)4 ou monocrotaline (MCT)5, que induzem a RV falha devido à doença na vasculatura pulmonar. Estes modelos são usados para avaliar os efeitos terapêuticos de drogas que visam a vasculatura pulmonar. Tanto o SuHx e o modelo do MCT são modelos de pós-carga não fixa de falha de RV. Por conseguinte, não é possível concluir se uma melhoria na função de RV, após uma intervenção é secundária a pós-carga, reduzindo efeitos vasculares pulmonares ou se é causada por efeitos directos sobre a caravana. Além disso, o modelo MCT tem vários efeitos extra-cardíaca.
Em modelos de faixas de tronco pulmonar experimental, a pós-carga do VD é fixo devido a uma obstrução mecânica do tronco pulmonar. Isto permite a investigação de efeitos cardíacos directos de uma intervenção do trailer independente de quaisquer efeitos vascular pulmonar6,7,8,9. Geralmente, a borda é realizada colocando uma agulha ao longo do tronco pulmonar. Em seguida, uma ligadura é colocada ao redor da agulha e o tronco pulmonar e amarrada com um nó, e a agulha é removida, deixando a sutura em torno do tronco pulmonar. Dependendo do calibre da agulha, diferentes graus de constrições podem ser aplicadas, mas apesar dessa abordagem ser amplamente utilizada, tem algumas desvantagens. Primeiro, o diâmetro da borda não é exatamente o mesmo como o diâmetro exterior da agulha como a ligadura é amarrada ao redor tanto a agulha e o tronco pulmonar. Em segundo lugar, pode haver variação significativa como firmemente o nó é amarrada, tornando-se difícil de reproduzir um certo grau de bandas. Isto levará a uma variação no diâmetro de bandas e, assim, uma maior dispersão. Enfim, o nó pode vir solta ao longo do tempo.
Um estudo aplica-se um clipe de tântalo entreabertos em torno do tronco pulmonar10. Eles comprimido o clipe em torno do tronco pulmonar para uma área interna de 1,10 mm2 e comparou-a com ratos submetidos a borda com uma sutura usando uma agulha de 18 G. Em geral, faixas com o clipe foi associado com menos complicações peri-cirúrgicas e a variância de dados.
Baseada nos princípios descritos por Schou et al.11, estamos ainda mais desenvolvido e caracterizado o tronco pulmonar (PTB) modelo de hipertrofia de RV e falha de borda. Aqui, apresentamos nossa experiência usando este modelo, com base nos resultados de anteriores estudos12,13. Para este modelo, um clipe de titânio é compactado em torno do tronco pulmonar com um diâmetro interno exato predefinido, que pode ser regulado para induzir diferentes fenótipos de falha de RV.
Todos os ratos foram tratados de acordo com diretrizes nacionais dinamarquês, descritas na lei dinamarquesa em experiências com animais e Portaria Ministerial em experiências com animais. Todos os experimentos foram aprovados pelo Conselho de revisão institucional ética e conduzidos de acordo com a legislação dinamarquesa para pesquisas com animais (número de autorização de 2012-15-2934-00384, Ministério da justiça dinamarquês).
1. ajuste de Ligating aplicador de clips
Nota: A bandagem do tronco pulmonar é realizada com um modificado aberto ligating aplicador de clips com uma mandíbula em ângulo. O aplicador é modificado com um mecanismo ajustável parar para parar a compressão, quando as mandíbulas alcançar uma distância exata do outro. Quando um pequeno titânio ligando clip é compactado com o aplicador modificado, um lúmen persiste entre as pernas do clipe com um diâmetro específico de acordo com o ajuste do mecanismo de paragem (Figura 1).
Figura 1: procedimento do PTB o. (A) o cirúrgico instrumentos utilizados para o procedimento PTB, incluindo ligating aplicador de clips (seta azul). Aplicador de clip-mecanismo (B) o batente ajustável do ligar. Girando a roda dentada (seta azul) irá ajustar a posição do pino (seta amarela), que impede o fechamento do aplicador quando as mandíbulas chegar a uma certa distância um do outro. A distância corresponde a duas vezes a espessura das pernas do clipe, além disso, o diâmetro interno do clipe, quando o clipe é comprimido e pode ser calibrado, usando por exemplo uma agulha com um diâmetro exterior conhecido. (C) o aplicador comprime um clip de titânio para um diâmetro interno exato previamente especificado pelo ajuste do aplicador. Diâmetro (D), o interior do clipe compactado pode ser ajustado para induzir diferentes severidades de hipertrofia de RV e falha. Para os dados apresentados, um diâmetro interno de 1,0 mm foi usado para induzir a hipertrofia suave de RV, um diâmetro interno de 0,6 mm foi usado para induzir moderada insuficiência de RV e um diâmetro interno de 0,5 mm foi usado para induzir insuficiência severa do RV. (E) o clipe após aplicação em torno do tronco pulmonar. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. preparação do rato
Nota: Outros regimes de analgésicos podem ser aplicadas.
3. isolamento do tronco pulmonar
4. aplicação do clipe
5. fechamento do tórax
6. sham cirurgia
Usando o procedimento descrito do PTB em estudos anteriores de nosso grupo12,13, induzimos hipertrofia RV (PTB suave) por bandas com um clipe de 1,0 mm, um grau moderado de falha de RV (PTB moderado) por bandas com um clipe de 0,6 mm e um grau severo de falha de RV (PTB grave) por bandas com um clipe de 0,5 mm. Os ratos submetidos a severas manifestações bandas desenvolvidas extra-cardíaca da falha de RV, incluindo insuficiência hepática e ascite (Figura 5E). Todos os ratos foram avaliados sete semanas depois do PTB e ratos de Souza sofreu o mesmo procedimento só que sem a aplicação do clipe. Mortalidade perioperatória era menos de 1 em cada 6. Sete semanas a taxa de sobrevivência foi de 80% de ratos submetidos a um severo de borda e perto de 100% em ratos submetidos a borda ligeira ou moderada ou cirurgia de Souza.
Para avaliação dos efeitos do procedimento de PTB, usamos ecocardiografia juntamente com a cardíaca ressonância magnética (RM) para avaliar volumes de RV e débito cardíaco. Excursão de avião anulares tricúspide sistólica (TAPSE) foi medido como a distância do avião anular tricúspide com a contração de RV na exibição apical de quatro câmaras. Uma média de três ciclos de respiração era usada como um valor representativo. RV diastólica final volume (EDV) e volume sistólico final (ESV) foram avaliados pelo desenho do endocárdio em uma série de imagens de eixo curto através da RV obtidas por ressonância magnética para cada rato e a fração de ejeção de RV (EF) calculado como EF = (EDV-ESV) / EDV. Débito cardíaco foi medido entre as válvulas pulmonares e o clipe usando uma sequência de MRI de contraste de fase. Gravações digitais de pressões de RV foram obtidas através de um cateter de ponta micro instalado no trailer antes de eutanásia. Mais detalhes sobre os métodos têm sido descritos anteriormente12. Hipertrofia de RV foi avaliada como a relação entre o peso de RV dividida pelo peso do ventrículo esquerdo (LV) Além do septo e o peso do VD dividido pelo comprimento da tíbia para corrigir para o tamanho do rato. Todos os métodos foram aplicados conforme descrito anteriormente,12.
Em uma semana, pressões elevadas de RV e RV disfunção evidente por uma diminuição no débito cardíaco e TAPSE tinham desenvolvido nos ratos PTB em comparação comparados o sham operados de ratos. Nesse sentido, intervenções ou tratamentos farmacológicos podem ser iniciados já neste ponto do tempo se um visa investigar efeitos em caso de falha de RV estabelecida. Adicionais seis semanas depois, pressão RV tinha aumentado ainda mais. As diferenças do fenótipo falha vs moderada a severa RV eram ainda mais pronunciadas mostrada por uma progressiva diminuição no débito cardíaco e TAPSE com maior gravidade da borda (Figura 2 e Figura 3). Detalhadas diferenças hemodinâmicas entre PTB suaves ratos e ratos graves PTB 4 semanas após a cirurgia foram publicadas por nosso grupo previousely15.
O procedimento do PTB também causou dilatação RV evidente por um aumento no EDV RV e RV ESV nos ratos PTB moderados em comparação comparados o sham operados ratos e nos ratos PTB graves comparados ao PTB moderada e sham. Uma diminuição gradual na RV EF também foi visto (Figura 4).
O desenvolvimento da hipertrofia RV foi associado à magnitude da sobrecarga de pressão aplicada pelo clipe. A relação do VD acima do peso LV além de septo aumentado stepwise de ratos com uma borda suave com um clipe de 1,0 mm para ratos, atado com um clipe de moderada 0.6 mm para ratos, atado com um clipe de grave 0,5 mm. Resultados semelhantes foram vistos para o RV peso corrigido para o tamanho do rato, dividindo com o comprimento da tíbia. A hipertrofia também era vista como um aumento em casos Cruz área seccional nos ratos PTB em comparação com o sham operados de ratos. Além de hipertrofia do cardiomyocytes, a sobrecarga de pressão induzida também outras alterações morfológicas do VD associado com falha de RV, incluindo fibrose de RV. Em ratos submetidos a severas de borda, descompensada RV foi induzida. Este fenótipo foi caracterizado por sinais de falha com versões anteriores, incluindo congestão hepática, visto como uma descoloração escura do fígado. Congestão hepática foi acompanhada de ascite (Figura 5).
Figura 2: efeitos do PTB uma semana e sete semanas após o procedimento. (A) bem ventricular (RV) pressão sistólica (B) débito cardíaco e (C) excursão sistólica tricúspide avião anulares (TAPSE) medido uma semana depois da farsa ou operação do PTB com uma moderada ou uma borda grave respectivamente. (D, E e F) O mesmo mede sete semanas após os procedimentos e o desenvolvimento da RV falha12. Dados apresentados como média ± SEM. One-Way ANOVA com análise post-hoc de Bonferroni. * * p < 0,01, * * * p < 0,001, e * * * p < 0,0001 PTB vs sham e moderada PTB PTB vs severa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: efeitos do procedimento PTB avaliados pela ecocardiografia. Vista de câmara representante quatro (A) A e (B) medições de integral do tempo de velocidade (VTI) no tronco pulmonar (painel superior) e excursão sistólica tricúspide avião anulares (TAPSE) (painel inferior) em um rato de Souza operado. Imagens semelhantes (C e D) para um rato do PTB submetido a borda moderada. Todas as imagens são sete semanas após a operação de farsa ou de borda. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: ressonância magnética de ratos PTB. Cardíaca ressonância magnética (RM) do PTB e sham operados ratos. (A) representante quatro imagens de câmara (painel superior) e vistas de eixo curto (painel inferior) de ratos de Souza (à esquerda) e PTB ratos com um grau moderado de falha de RV (à direita). O rato do PTB, as altas pressões de RV causaram septo abaulamento (azul asterisco). (B) o PTB procedimento induzido RV dilatação evidente por um aumento no volume diastólico de RV final (EDV) e volume sistólico de RV final (ESV). (C) RV fração de ejeção (EF) diminuiu12. Os dados apresentados como média ± SEM. One-Way ANOVA com post hoc de Bonferroni análise. * p < 0.05, * * p < 0,01, e * * * p < 0,0001 PTB vs sham e moderada PTB PTB vs severa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: dados de anatomia e histologia. Hipertrofia de RV, medida como RV (A) dividida pelo peso RV LV além de septo e (B) dividido pelo comprimento da tíbia de ratos com leve hipertrofia de RV, falha de RV moderada e grave falha de RV sete semanas após o procedimento do PTB. (C) imagens representativas de cortes histológicos corados com hematoxyline eosine para medição de casos cruzam área seccional e (D) picrosirius vermelho analisados sob luz polarizada para fibrose de ratos de Souza (à esquerda) e ratos PTB com insuficiência moderada RV (à direita). (E) A fígado saudável (à esquerda) e um fígado descolorido com congestão (à direita) de um rato do PTB com RV grave falha de12,13. Dados apresentados como média ± SEM. One-Way ANOVA com análise post-hoc de Bonferroni. * * p < 0,01 e * * * p < 0,0001 PTB vs sham, vs moderados do PTB PTB leve e moderada PTB PTB vs severa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Nós descrevemos um método acessível e altamente reprodutível do tronco pulmonar de borda usando um aplicador de clip ligating modificados para comprimir um clipe de titânio em torno do tronco pulmonar. Ajustando o aplicador para comprimir a mola para diferentes diâmetros internos, fenótipos distintos de hipertrofia de RV e falha podem ser induzidos incluindo insuficiência severa da RV com manifestação extra-cardíaca de descompensação.
Apesar de simples, o protocolo contém alguns passos críticos. Importante, os ratos não podem ser muito grandes quando passam o procedimento do PTB. Em nossa experiência, weanlings de rato Wistar pesando 100 – 120 g são adequados para o procedimento. Em ratos maiores, a aplicação de uma severa de borda pode conduzir a aguda falha de RV e morte. Outros estudos6,7,8,9,10,16 utilizaram principalmente ratos maiores (160 – 260 g), mas também maiores diâmetros de suas respectivas fitas (1.27 – 1,65 mm).
A aplicação das faixas de menor gravidade pode também explicar que o relativo modesto aumenta nas pressões de RV, relatadas por outros grupos. Borda com 18 G de um agulha (1,27 mm) leva a pressões sistólica de RV na faixa de 70-90 mmHg6,7,8,9. Em um estudo6, isso não foi suficiente para causar fibrose RV ou reduzir o débito cardíaco. Aqui, nós relatamos RV as pressões de aproximadamente 90 mmHg para uma borda moderada e 110 mmHg para uma severa de borda. Com uma borda severa, também fomos capazes de criar um fenótipo de descompensada RV com manifestações extra-cardíaca, incluindo hepática congestionamento e ascite12. Tronco pulmonar de borda pela ligadura usando uma agulha 20g (0,902 mm) causou fibrose hepática, congestão hepática, como noz-moscada e ascite no de ratos Sprague Dawley16 apesar da constrição relativamente suave em relação ao nosso estudo. Isso pode ser explicado por cepas de rato diferentes respondem de forma diferente para a borda. Existem diferenças significativas em relação ao metabolismo17, adrenérgico Tom e ritmo cardíaco18 entre estirpes de rato. Mesmo dentro da mesma linhagem de rato, várias características, incluindo a taxa de crescimento podem variar com diferentes fornecedores19. Isto deve sempre ser tidas em conta. Para a cepa de rato específico usada, portanto é fundamental que estudos-piloto bem desenhados são realizados para determinar o diâmetro da borda e o tempo de seguimento necessário para o fenótipo desejado de falha de RV desenvolver. O modelo de clipe potencialmente pode ser usado em recém-nascidos de rato em oposição a técnica utilizada anteriormente ligating20, mas nós não temos nenhuma experiência com isso e as mesmas considerações como mencionado acima aplica-se antes de iniciar um estudo.
O modelo do PTB tem algumas limitações. Em primeiro lugar, a oclusão proximal muito pelo clipe em torno do tronco pulmonar representa as condições de estenose pulmonar ou CP mais do que a distal estreitamento das artérias pulmonares menores vistas em PAH. A adaptação do VD para a pós-carga aumentada pode variar dependendo da localização da obstruction(s)21. Em segundo lugar, a aplicação do clipe durante a cirurgia causa um aumento repentino na pós-carga RV diferente do aumento gradual da resistência vascular pulmonar em PAH. O procedimento é, no entanto, realizado em weanlings de rato (100-120g) dando origem a uma pós-carga RV progressivamente aumentada em relação ao peso corporal, com o crescimento dos animais. Durante o período de sete semanas após a cirurgia, o peso corporal dos ratos aumenta aproximadamente quatro vezes e, portanto, relativa pós-carga RV aumenta proporcionalmente, induzindo uma doença progressiva de desenvolvimento6.
Usando um aplicador de clip ligating modificados e um clip de titânio para bandagem do tronco pulmonar, fomos capazes de induzir a falha do RV. O método tem várias vantagens, incluindo a alta reprodutibilidade e a possibilidade de criação de gravidades diferentes da doença de leve hipertrofia de RV para descompensada RV ajustando o diâmetro do clipe de bandas. Alterar o diâmetro de 0,1 mm resultou em distintos fenótipos de falha de RV que variam de moderada e compensado a falha de RV para grave e descompensada insuficiência de RV, demonstrando a exatidão deste tronco pulmonar método de borda.
Os autores não têm nada a divulgar
Este trabalho foi apoiado pelo Conselho dinamarquês de investigação independente [11e108410], o dinamarquês Heart Foundation [12e04-R90-A3852 e 12e04-R90-A3907] e a Novo Nordisk Foundation [NNF16OC0023244].
Name | Company | Catalog Number | Comments |
17 G IV Venflon Cannula | Becton Dickinson, US | 393228 | Distal 2 mm of the needle have been cut off |
1 mL syringe + 26 G needle | Becton Dickinson, US | 303172 & 303800 | |
4-0 absorbable multifilament suture | Covidien, US | GL-46-MG | Polysorb, violet, 5x18" |
4-0 multifilament ligature | Covidien, US | LL-221 | Polysorb, violet, 98" |
Buprenorphine | Indivior UK Limited | Local procurement, Temgesic 0.3 mg/mL | |
Carprofene | ScanVet, DK | 27693 | Norodyl 50 mg/mL |
Chlorhexidine | Faaborg Pharma, DK | Local procurement | |
Contractor | Aesculap, Germany | BV010R | Blunt, self retaining, 70 mm |
Ear Hooklet | Lawton, Germany | 66-0261 | Small, 14 cm, tip modified to an angle of 85° |
Eye gel | Decra, UK | Lubrithal, Local procurement | |
Forceps, Delicate Tissue | Lawton, Germany | 09-0020 | |
Forceps, Dissecting | Lawton, Germany | 09-0013 | 1 regular, 1 with tip modified to an angle of 100° |
Gas Anesthesia System | Penlon Limited, UK | SD0217SL | Sigma Delta Vaporizer |
Hair trimmer | Oster | 76998-320-051 | |
Horizon Open Ligating Clip Applier | Teleflex, US | 137085 | Modified with adjustable stop mechanism |
Horizon Titanium Clips | Teleflex, US | 001200 | Small |
Induction chamber | N/A | ||
Iris Scissor | Lawton, Germany | 05-1450 | |
Iris Scissor | Aesculap, Germany | BC060R | |
Mechanical ventilator | Ugo Basile, Italy | 7025 | |
Microscissor | Lawton, Germany | 63-1406 | |
Microscope | Carl Zeiss, Germany | 303294-9903 | |
Needle Holder | Lawton, Germany | 08-0011 | TITEGRIP |
Pean | Lawton, Germany | 06-0100 | Halsted-Mosquito, straight |
Pro-Optha | Lohmann & Rauscher, Germany | 16515 | Tampon |
Saline 9 mg/mL | Fresenius Kabi, DK | 209319 | |
Sevoflurane | AbbVie, US | Sevorane, Local procurement | |
Surgical hook | Lawton, Germany | 51-0665 | Cushing, 19 cm, tip modified to an angle of 90° |
Surgical Tape | 3M, US | 1530-0 | Micropore |
Temperature Controller | CMA Microdialysis; Sweden | 8003760 | CMA 450 |
Weighing machine | VWR, US | ||
Wistar rat weanlings | Janvier Labs, France | RjHan:WI, 100-120 g |
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