Ein neonatales heterotopes Rattenherztransplantationsmodell zur Untersuchung des Übergangs von Endothel zu Mesenchym

Zusammenfassung

In dieser Arbeit wird ein Tiermodell der endothelial-mesenchymalen Transitions-induzierten Fibrose vorgestellt, wie sie bei angeborenen Herzfehlern wie der kritischen Aortenstenose oder dem hypoplastischen Linksherzsyndrom auftritt, das eine detaillierte histologische Gewebebewertung, die Identifizierung regulatorischer Signalwege und die Erprobung von Behandlungsoptionen ermöglicht.

Zusammenfassung

Die endokardiale Fibroelastose (EFE), definiert durch subendokardiale Gewebeakkumulation, hat große Auswirkungen auf die Entwicklung des linken Ventrikels (LV) und schließt Patienten mit angeborener kritischer Aortenstenose und hypoplastischem Linksherzsyndrom (HLHS) von einer kurativen anatomischen biventrikulären chirurgischen Reparatur aus. Die chirurgische Resektion ist derzeit die einzige verfügbare Therapieoption, aber die EFE kommt häufig wieder vor, manchmal mit einem noch infiltrativeren Wachstumsmuster in das angrenzende Myokard.

Um die zugrundeliegenden Mechanismen der EFE besser zu verstehen und therapeutische Strategien zu erforschen, wurde ein für präklinische Tests geeignetes Tiermodell entwickelt. Das Tiermodell berücksichtigt, dass es sich bei EFE um eine Erkrankung des unreifen Herzens handelt, die mit Strömungsstörungen einhergeht, was durch klinische Beobachtungen belegt wird. Somit ist die heterotope Herztransplantation von neonatalen Rattenspenderherzen die Grundlage für dieses Modell.

Ein neugeborenes Rattenherz wird in den Bauch einer jugendlichen Ratte transplantiert und mit der Nebennierenaorta und der unteren Hohlvene des Empfängers verbunden. Während die Perfusion der Koronararterien die Lebensfähigkeit des Spenderherzens erhält, induziert die Stagnation des Flusses innerhalb des LV ein EFE-Wachstum im sehr unreifen Herzen. Der zugrundeliegende Mechanismus der EFE-Bildung ist der Übergang von endokardialen Endothelzellen zu mesenchymalen Zellen (EndMT), der ein gut beschriebener Mechanismus der frühen embryonalen Entwicklung der Klappen und Septen ist, aber auch die Hauptursache für Fibrose bei Herzinsuffizienz. Die EFE-Bildung kann innerhalb von Tagen nach der Transplantation makroskopisch beobachtet werden. Die transabdominelle Echokardiographie wird verwendet, um die Lebensfähigkeit, Kontraktilität und Durchgängigkeit der Anastomosen zu überwachen. Nach der Euthanasie wird das EFE-Gewebe entnommen und weist die gleichen histopathologischen Merkmale auf wie menschliches EFE-Gewebe von HLHS-Patienten.

Dieses In-vivo-Modell ermöglicht es, die Mechanismen der EFE-Entwicklung im Herzen zu untersuchen und Behandlungsoptionen zu testen, um diese pathologische Gewebebildung zu verhindern, und bietet die Möglichkeit für eine allgemeinere Untersuchung der EndMT-induzierten Fibrose.

Einleitung

Die endokardiale Fibroelastose (EFE), die durch die Ansammlung von Kollagen und elastischen Fasern im subendokardialen Gewebe definiert ist, zeigt sich als perlmuttartiges oder undurchsichtiges verdicktes Endokard; EFE durchläuft das aktivste Wachstum während der fetalen Periode und im frühen Säuglingsalter¹. In einer Autopsiestudie waren 70% der Fälle mit hypoplastischem Linksherzsyndrom (HLHS) mit dem Vorhandensein von EFE² assoziiert.

Zellen, die Marker für Fibroblasten exprimieren, sind die Hauptzellpopulation bei EFE, aber diese Zellen exprimieren gleichzeitig auch endokardiale Endothelma....

Protokoll

Alle Tierversuche wurden in Übereinstimmung mit dem Nationalen Forschungsrat durchgeführt. 2011. Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren: Achte Auflage. Die Tierprotokolle wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee am Boston Children's Hospital geprüft und genehmigt.

Vor der Operation werden alle chirurgischen Instrumente dampfautoklaviert und modifizierter Krebs-Henseleit-Puffer mit einer Endkonzentration von 22 mmol/L KCl als kardioplegikerische Lösung hergestellt (Tabelle 1). Die Lösung wird filtersterilisiert und über Nacht bei 4 °C gelagert. Ein Operationsmikroskop (12,5x) ist für die het....

Diskussion

Dieses Tiermodell der heterotopen Transplantation eines neonatalen Spenderrattenherzens in den Bauch des Empfängers schafft die Möglichkeit, die EndMT-abgeleitete Fibrose durch detaillierte histologische Gewebeauswertung zu untersuchen, regulatorische Signalwege zu identifizieren und Behandlungsoptionen zu testen. Da EndMT der zugrundeliegende Mechanismus für fibrotische Erkrankungen des Herzens ist, hat dieses Modell einen großen Wert im Bereich der pädiatrischen Herzchirurgie und darüber hinaus. In diesem Modell .......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Advanced Ventilator System For Rodents, SAR-1000	CWE, Inc.	12-03100	small animal ventilator
aSMA	Sigma	A2547	Antibody for Immunohistochemistry
Axio observer Z1	Carl Zeiss		inverted microscope
Betadine Solution	Avrio Health L.P.	367618150092
CD31	Invitrogen	MA1-80069	Antibody for Immunohistochemistry
DAPI	Invitrogen	D1306	Antibody for Immunohistochemistry
DemeLON Nylon black 10-0	DemeTECH	NL76100065F0P	10-0 Nylon suture
ETFE IV Catheter, 18G x 2	TERUMO SURFLO	SR-OX1851CA	intubation cannula
Micro Clip 8mm	Roboz Surgical Instrument Co.	RS-6471	microvascular clamps
Nylon black monofilament 11-0	SURGICAL SPECIALTIES CORP	AA0130	11-0 Nylon
O.C.T. Compound	Tissue-Tek	4583	Embedding medium for frozen tissue specimen
p-SMAD2/3	Invitrogen	PA5-110155	Antibody for Immunohistochemistry
Rodent, Tilting WorkStand	Hallowell EMC.	000A3467	oblique shelf for intubation
Silk Sutures, Non-absorbable, 7-0	Braintree Scientific	NC9201231	Silk suture
Slug/Snail	Abcam	ab180714	Antibody for Immunohistochemistry
Undyed Coated Vicryl 5-0 P-3 18"	Ethicon	J493G	5-0 Vicryl
Undyed Coated Vicryl 6-0 P-3 18"	Ethicon	J492G	6-0 Vicryl
VE-Cadherin	Abcam	ab231227	Antibody for Immunohistochemistry
Zeiss OPMI 6-SFR	Zeiss		Surgical microscope
Zen, Blue Edition, 3.6	Zen		inverted microscope software