Ein chirurgisches Modell der Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion bei tibetischen Minischweinen

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll beschreibt ein schrittweises Verfahren zur Etablierung eines Minipig-Modells der Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion unter Verwendung absteigender Aortenkonstriktion. Die Methoden zur Beurteilung der Herzmorphologie, Histologie und Funktion dieses Krankheitsmodells werden ebenfalls vorgestellt.

Zusammenfassung

Mehr als die Hälfte der Fälle von Herzinsuffizienz (HF) werden weltweit als Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) klassifiziert. Großtiermodelle sind nur begrenzt geeignet, um die grundlegenden Mechanismen der HFpEF zu untersuchen und potenzielle therapeutische Ziele zu identifizieren. Diese Arbeit bietet eine detaillierte Beschreibung des chirurgischen Vorgehens der absteigenden Aortenkonstriktion (DAC) bei tibetischen Minischweinen, um ein Großtiermodell der HFpEF zu etablieren. Dieses Modell nutzte eine präzise kontrollierte Verengung der absteigenden Aorta, um eine chronische Drucküberlastung in der linken Herzkammer zu induzieren. Mittels Echokardiographie wurden die morphologischen und funktionellen Veränderungen des Herzens beurteilt. Nach 12 Wochen DAC-Stress war das Ventrikelseptum hypertroph, aber die Dicke der Hinterwand war signifikant reduziert, begleitet von einer Dilatation des linken Ventrikels. Die LV-Ejektionsfraktion der Modellherzen wurde jedoch während des 12-wöchigen Zeitraums bei >50 % gehalten. Darüber hinaus zeigte das DAC-Modell Herzschäden, einschließlich Fibrose, Entzündung und Kardiomyozytenhypertrophie. Die Markerwerte für Herzinsuffizienz waren in der DAC-Gruppe signifikant erhöht. Diese DAC-induzierte HFpEF bei Minischweinen ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung molekularer Mechanismen dieser Krankheit und für präklinische Tests.

Einleitung

Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) macht mehr als die Hälfte der Herzinsuffizienzfälle aus und ist zu einem^{weltweiten Problem der} öffentlichen Gesundheit geworden1. Klinische Beobachtungen haben auf mehrere kritische Merkmale der HFpEF hingewiesen: (1) ventrikuläre diastolische Dysfunktion, begleitet von erhöhter systolischer Steifigkeit, (2) normale Ejektionsfraktion in Ruhe mit beeinträchtigter Trainingsleistung und (3) kardiales Remodeling². Zu den vorgeschlagenen Mechanismen gehören hormonelle Dysregulation, systemische mikrovaskuläre Entzündungen, Stoffwechselstörungen und Anomalien in sarkome....

Protokoll

Alle Tierversuche wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee des Guangdong Laboratory Animals Monitoring Institute genehmigt (Zulassungs-Nr. IACUC2017009). Alle Tierversuche wurden nach dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren (8. Aufl., 2011, The National Academies, USA) durchgeführt. Die Tiere wurden in einer AAALAC-akkreditierten Einrichtung des Guangdong Laboratory Animals Monitoring Institute untergebracht (Lizenz-Nr. SYXK (YUE) 2016-0122, China). Sechs männliche tibetische Minischweine (n = je 3 für die Scheingruppe und die DAC-Gruppe, 25-30 kg Gewicht) wurden verwendet, um das HFpEF-Modell zu entwickeln.

....

Ergebnisse

Echokardiographie
Die Herzstruktur und -funktion wurden in den Wochen 0, 2, 4, 6, 8, 10 und 12 bewertet. Die B-Mode- und M-Mode-Aufzeichnungen der parasternalen Kurzachsenansicht sind in Abbildung 4A dargestellt. Die echokardiographische Messung umfasste die Dicke des Ventrikelseptums (VST), die Dicke der hinteren Wand (PWT) und die linksventrikuläre Innendimension (LVID). Die VST an der Enddiastole nahm in den DAC-Herzen zu, während die PWT an der Enddiastole während .......

Diskussion

In dieser Studie wurden DAC-Techniken verwendet, um ein HFpEF-Modell für tibetische Minischweine zu entwickeln. Hier wird ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Vorbereitung von Tieren und Instrumenten vorgestellt, einschließlich Sedierung, trachealer Intubation, Venenkanülierung, chirurgischem Eingriff und postoperativer Versorgung. Die Aufnahmetechniken für echokardiographische B-Mode- und M-Mode-Herzbilder werden ebenfalls vorgestellt. Nach der DAC erlitt das Herz in den Wochen 4 und 6 eine linksventrikuläre Hype.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Absorbable surgical suture	Putong Jinhua Medical Co. Ltd, China	4-0
Aesthesia ventilator station	Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd, China	WATO EX-35vet
Aspirator	Shanghai Baojia Medical Apparatus Co., Ltd, China	YX930D
Benzylpenicillin	Sichuan Pharmaceutical. INC, China	H5021738
Disposal endotracheal tube with cuff	Shenzhen Verybio Co., Ltd, China	20 cm, ID 0.9
Disposal transducer	Guangdong Baihe Medical Technology Co., Ltd, China
Dissection blade	Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd, China
Electrocautery	Shanghai Hutong Medical Instruments (Group) Co., Ltd, China	GD350-B
Enzyme-linked immunosorbent assay ELISA kit	Cusabio Biotech Co., Ltd, China	CSB-E08594r
Eosin	Sigma-Aldrich Corp.	E4009
Flunixin meglumine	Shanghai Tongren Pharmaceutical Co., Ltd., China	Shouyaozi(2012)-090242103
Forceps	Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China
Hematoxylin	Sigma-Aldrich Corp.	H3136
Isoflurane	RWD Life Science Co., Ltd, China	Veteasy for animals
Laryngoscope	Taixing Simeite Medical Apparatus and Instruments Limited Co., Ltd, China	For adults
LED surgical lights	Mingtai Medical Group, China	ZF700
Microplate reader	Thermo Fisher Scientific, USA	Multiskan FC
Microscope	Leica, Germany	DM2500
Mobile restraint unit	Customized	N/A	A mobile restraint unit, made by metal frame and wheels, with a canvas cover
Oxygen	Local suppliers, Guangzhou, China
Paraformaldehyde	Sigma-Aldrich Corp.	V900894
Patient monitor	Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, China	Beneview T5
Peripheral Intravenous (IV) Catheter	Shenzhen Yima Pet Industry Development Co., Ltd., China	26G X 16 mm
Propofol	Guangdong Jiabo Phamaceutical Co., Ltd.	H20051842
Rib retractor	Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China
Ruler	Deli Manufacturing Company, China
Scalpel handles	Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China
Scissors (g)	Shanghai Medical Instruments (Group) Co., Ltd.,China
Suture	Medtronic-Coviden Corp.	3-0, 4-0
Ultrasonic gel	Tianjin Xiyuansi Production Institute, China	TM-100
Veterinary monitor	Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, China	ePM12M Vet
Veterinary ultrasound system	Esatoe, Italy	MyLab30	Equiped with phased array transducer (3-8 Hz)
Xylazine hydrochloride injection	Shenda Animal Phamarceutical Co., Ltd., China	Shouyaozi(2016)-07003
Zoletil injection	Virbac, France	Zoletil 50	Tiletamine and zolazepam for injection