压力超载诱发右室肥厚和衰竭的肺动脉扣条柱模型

摘要

我们提出了一种手术方法, 以诱导右心室肥厚和失败的大鼠。

摘要

持续压力过载引起的右心室衰竭是导致几种心肺疾病发病和死亡的主要原因。因此, 有必要建立可靠和可重复的 rv 故障动物模型, 以调查疾病机制和潜在治疗策略的效果。肺干带是一种常见的方法, 以诱导孤立的 rv 肥大, 但一般来说, 前面描述的模型没有成功地创建一个稳定的模型的 rv 肥大和失败。

我们提出了一个大鼠模型的压力超载诱导 rv 肥大引起的肺干带 (ptb), 使不同的表型的 rv 肥大与 rv 失败和没有。我们使用改良的结扎夹贴花将肺主干周围的钛夹压缩到预先设定的内径。我们使用不同的剪辑直径, 以诱导不同阶段的疾病进展, 从轻度 rv 肥大到失代偿 rv 失败。

rv 肥大在接受 ptb 手术的大鼠中持续发展, 根据应用带夹的直径, 我们可以准确地再现不同的疾病严重程度, 从补偿肥大到严重的失代偿性 rv 不等心脏外表现的失败。

所提出的 ptb 模型是压力过载诱导 rv 肥大和失效的有效而稳健的模型, 它对其他带状模型具有多大的优点, 包括高重现性和诱发严重和失代偿的 rv 故障的可能性。

引言

右心室 (rv) 可以适应持续的压力过载。然而, 随着时间的推移, 自适应机制无法维持心脏输出量, rv 扩张, 最终 rv 失效。rv 功能是几种心肺疾病的主要预后因素, 包括肺动脉高压 (pah)、血栓栓塞性肺动脉高压 (cteph) 和各种形式的先天性心脏病, 有压力 (或体积) 超载的 rv。尽管经过了密集的治疗, 但在这些情况下, rv 故障仍然是主要的死亡原因。

由于 rv 的独特特性^1、2和胚胎发育³ , 从左心力衰竭中获得的知识不能简单地推断为右心力衰竭。因此, 右心力衰竭的动物模型是必要的, 以调查 rv 失败的机制和潜在的药理治疗策略。

有 su5416 合并缺氧 (suhx) 4 或单氯他林 (mct)⁵引起肺动脉高压衰竭的实验模型, 可引起肺血管疾病继发的 rv 衰竭。这些模型用于评估针对肺血管的药物的治疗效果。suhx 和 mct 模型都是 rv 失效的非固定后载模型。因此, 无法确定干预后 rv 功能的改善是否继发于后负荷减少肺血管效应, 或者是否由对 rv 的直接影响引起。此外, mct 模型有几个心脏外的影响。

在实验肺干带模型中, 由于肺干的机械收缩, 房车的后负荷是固定的。这允许调查干预对 rv 的直接心脏影响独立于任何肺血管效应^6,7,8,9。通常, 条带是通过沿肺干针进行的。然后在针头和肺干周围放置一个结扎, 并用一个结捆绑, 针头被移除, 将缝合线留在肺干周围。根据针头的规格, 可以应用不同程度的收缩, 但尽管这种方法被广泛使用, 它有一些缺点。首先, 带的直径与针头的外径不完全一样, 因为结扎是绑在针和肺干上的。其次, 结的紧密程度可能会有显著的变化, 很难复制一定程度的条带。这将导致条带直径的变化, 从而更大的分散。最后, 结可能会随着时间的推移而松动。

一项研究应用了肺干10周围的半封闭钽夹。他们将肺干周围的夹子压缩到 1.10 mm 2 的内部区域,并将其与使用 18 g 针缝合的大鼠进行比较。总体而言, 与剪辑的带与较少的围手术并发症和数据差异。

基于 schou 等^人11 所述的原则, 进一步发展和表征了 rv 肥大和衰竭的肺主干条带 (ptb) 模型。在这里, 我们根据以前的研究 12^{、13 的}结果介绍我们使用这个模型^的经验。对于这种模型, 钛夹被压缩在肺干周围到一个精确的预设内径, 这可以调整, 以诱导不同的 rv 失败表型。

研究方案

所有大鼠都是根据丹麦动物实验法和动物实验部长令所述的丹麦国家准则进行治疗的。所有试验都得到了机构道德审查委员会的批准, 并根据丹麦动物研究法 (批准号为 2012-15-294-00384, 丹麦司法部) 进行。

1. 结扎夹的调整

请注意:肺干的条带是用一个有角度的下巴的改良的开放结扎夹贴花进行的。应用程序被修改与可调停止机制, 以停止压缩时, 下巴达到一个确切的距离之间。当一个小的钛结扎夹被压缩与修改后的苹果机, 一个管腔保持之间的剪辑的腿与特定的直径根据停止机构的调整 (图 1)。

1. 选择所需条带的直径, 例如0.6 mm。
2. 调整连接夹贴花器, 直到完全压缩时下颌之间的距离为 1.0 mm。这留下了0.6 毫米的流明, 因为两个夹腿的厚度为0.2 毫米。

图 1: ptb 过程.(a) 用于 ptb 程序的手术器械, 包括结扎夹子苹果 (蓝色箭头)。(b) 结扎夹贴花的可调节停止机构。转动齿轮 (蓝色箭头) 将调整引脚 (黄色箭头) 的位置, 当下颌之间达到一定距离时, 将停止关闭应用程序。当压缩夹子时, 距离相当于夹子腿厚度加上夹子内径的两倍, 可以通过使用已知外径的针头进行校准。(c) 应用程序将钛夹压缩为通过调整应用夹预先指定的精确内径。(d) 可调整压缩夹的内径, 以诱发不同严重的 rv 肥大和失效。对于所提供的数据, 采用 1.0 mm 的内径诱导轻度 rv 肥大, 采用 0.6 mm 的内径诱导中度 rv 失效, 采用 0.5 mm 的内径诱导严重的 rv 衰竭。(e) 在肺躯干附近应用后的夹子。请点击这里查看此图的较大版本.

2. 大鼠的准备工作

注: 可以应用其他止痛药方案。

1. 使用体重约100–120克的 wistar 大鼠断奶。为了在手术过程中保持体温, 使用有盖的加热垫。
2. 对于手术, 使用机械呼吸机设置约1.75 毫升的潮汐体积和呼吸速率75每分钟。
3. 用七氟醚麻醉大鼠 (7% 混合在 1.5 l_{的 o 2}中) 在诱导室中麻醉5分钟。用 17g iv 插管将大鼠插管, 将针头的远端2毫米切断, 以便将软导管覆盖尖端。取下针头, 将插管连接到呼吸机上。
4. 将老鼠背在加热垫上。通过观察胸腔的运动, 确保插管是正确的。这些应该是没有副作用的, 并与呼吸机的速度。
   请注意:没有胸部运动, 腹部收缩和胃膨胀的左上腹部是一个错位管的迹象。取出插管, 将大鼠放回感应室, 重新插管。
5. 正确插管后, 将七氟醚降低到维持浓度 (o 2 中混合的 3.5%_, 1.5 lp min), 并将大鼠的爪子固定在加热垫上。
6. 通过使用钳子挤压大鼠的爪子检查四肢的退出反射来确认探针麻醉。
7. 向大鼠注射丁丙诺非 (0.1 mg/kg) 和 carprofene (5 mgkg. c.), 以减轻术后疼痛。
8. 将胸部沙化, 并用氯己定消毒。

3. 肺动脉的隔离

1. 用一把剪刀, 沿着胸骨中部的皮肤做一个2厘米的切口。识别主要的胸肌, 并减少其胸骨附着。确定下面的^第2个、^第3个和第4个 costa.
2. 或者, 用固定钳抓住第2^圈, 在从第1位肋间空间到第二肋间空间的较低内侧部分的第2层周围放置一个缝合线 (4-0, 多丝, 可吸收).为了连接胸前动脉, 要固定一个牢固的结。
   请注意:如果胸前动脉出血是一个反复出现的问题, 这可能是有用的。
3. 用剪刀将第4条、^第3段和第2^针靠近胸骨, 仔细解剖肋间肌肉, 直到进行了完整的左开胸手术。如果胸前动脉出血, 用豌豆压缩并结扎动脉。
4. 在胸骨和胸花之间插入牵引器, 并打开它以获得良好的操作区域。在领域的顶部是覆盖主动脉和肺干的胸腺。小心地抬起胸腺使用豌豆和翻转它向上, 以暴露主动脉和肺干下面。
5. 引导一个小的外科钩的尖端与85°角通过横向心包窦位于后面的左心房附属物。将其拉回窦腔, 引导耳钩的尖端向上, 直到它出现在上升的主动脉和肺干之间。
   1. 取出用虹膜剪刀覆盖尖端的任何结缔组织, 以便将肺干与上升的主动脉分开。
   2. 使用较大的钩子重复此步骤 (可选)。
6. 引导有角度的肌肉钳在肺躯干周围穿过用钩子做的通道。抓住大约10厘米的结扎 (4-0, 多丝) 的末端, 并通过通道将一半的结扎拉回来。现在肺干与上升主动脉分离, 可以通过周围的结扎来控制。

4. 剪辑的应用

1. 用夹子加载调整后的连接夹。通过肺干周围的通道, 小心地引导其中一个下巴和一条腿的夹子。使用结扎轻轻地将肺干向上拉, 并进入夹子的叉子。
2. 当肺干在夹子的叉子和夹子腿的两个尖端是没有任何结缔组织, 压缩剪辑与应用程序, 以应用条带。
3. 观察房车如何立即扩张, 以响应条带, 并删除结扎。

5. 关闭胸腔

1. 从胸腺中取出豌豆, 将胸腺重新定位到其自然位置。卸下牵引器。
2. 关闭三层胸: 肋间层, 主要胸骨肌肉, 和皮肤缝合 (4-0, 多丝, 可吸收)。注入2毫升盐水, 以取代手术过程中流失的液体。
3. 关闭七氟醚, 并将大鼠放在呼吸机 (1.5 l o2) 上, 直到它开始自发呼吸。然后 , 把老鼠。
4. 在接下来的三天^14天内, 在饮用水中治疗含有丁丙诺非的老鼠, 或应用类似的镇痛方案。三天后, 老鼠已经恢复, 没有不适。
5. 在接下来的几周里, 应每天评估大鼠的健康状况和可能的不利影响。在第一周, 应特别注意开胸手术的伤口愈合, 以发现任何感染或瘢痕不足的迹象。如果老鼠表现出不能茁壮成长的迹象, 包括毛茸茸的皮毛、活动不便、呼吸问题和体重减轻, 如果它们的体重下降了20% 以上或出现暴发呼吸, 就应该密切监测和安乐死不足。

6. 深部手术

1. 按照上述所有步骤执行假手术, 但剪辑的应用除外 (步骤 4)。

结果

使用我们^{第12、13 组}先前研究中描述的 ptb 程序, 我们通过带 1.0 mm 夹、中等程度的 rv 失效 (ptb) 和 0.6 mm 夹的带状和严重程度来诱发 rv 肥大 (ptb 轻度)rv 故障 (ptb 严重) 的带与0.5 毫米剪辑。受严重条带的大鼠出现心脏外 rv 衰竭的表现, 包括肝功能衰竭和腹水 (图 5e)。所有大鼠在 ptb 后7周后都接受了评估, 假老?...

讨论

我们描述了一种方便和高度重现的方法肺躯干条带使用修改结扎夹苹果压缩肺干圈周围的钛夹。通过调整应用程序将夹子压缩到不同的内径, 可以诱导不同的 rv 肥大表型和失败, 包括严重的 rv 衰竭和心脏外失代偿表现。

虽然很简单, 但该协议包含几个关键步骤。重要的是, 老鼠在接受 ptb 手术时不能太大。根据我们的经验, 体重100–120克的 wistar 大鼠断奶者适用于该程序。在较?...

材料

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