Die Autoren danken Department für Biotechnologie der indischen Regierung für die finanzielle Unterstützung dieses Projektes. Ajith Kumar GS wurde mit hochrangigen Forschungsstipendium Rat für wissenschaftliche und industrielle Forschung, Regierung von Indien und Binil Raj mit hochrangigen Forschungsstipendium Indian Council of Medical Research, Regierung von Indien unterstützt.

In Tierversuchen wurden nach Einholung der Bewilligung der Institutional Animal Ethikkommission durchgeführt. Wistar-Ratten wurden unter einem 12-Stunden-Zyklus dunkel zu hell, konstante Raumtemperatur (24 ± 2 ° C) mit Futter und Wasser ad libitum (nach den Richtlinien CPCSEA) untergebracht. 1) Pre-operative Pflege und Anästhesie <ol><li> Halten Ratte (ca. 200 g Körpergewicht) unter antibiotischer Dach 24 Stunden vor der Operation durch die Gabe von Amoxicillin oral (Dosis: 500 mg / L Wasser). </li><li> Sterilisieren aller chirurgischen Instrumente (wie Scheren, Zangen, Clip-Applikator, Nähnadeln und Nadelhalter) durch Autoklavieren bei 121 ° C für 15 min. </li><li> Verwenden Sie ein Heizkissen, um die Tierkörpertemperatur um 37 ° C zu halten, um eine rasche Abnahme der Herzfrequenz zu vermeiden. </li><li> Achten Sie darauf, um Austrocknung des Tieres vor und während der Operation zu vermeiden. </li><li> Anesthetize die Ratte in einem Induktionskammer mit 3% Isofluran gemischt mit0,5 bis 1,0 l / min 100% Sauerstoff; Aufrechterhaltung einer Narkose mit Isofluran 1,5%. </li><li> Überprüfen Sie das Pedal Reflex auf erfolgreiche Anästhesie bestätigen. </li></ol> 2) Herstellung der Operationsstelle <ol><li> Halten Sie die Ratte auf einem temperaturgesteuerten Heizkissen in der Rückenlage. </li><li> Positionieren Sie ein Gummiband über Vorderzähne der Ratte, das Tier in Position zu halten, während der Anästhesie mit einer Nase Kegel. </li><li> Entfernen Sie das Fell auf dem Ausschnitt und der linken Brustbereich der Ratte (vorzugsweise unter Verwendung eines Elektrorasierer). </li><li> Desinfizieren Operationsstelle mit Povidon-Jod-Lösung und dann mit 70% igem Alkohol. </li><li> Verwenden Sie eine sterile Abdeckung, um nur die Operationsstelle während des operativen Eingriffs aus. Hinweis: Als zusätzliche Option für die Pflege der Tiere, können 0,25% Bupivicain ID (2,5 mg / kg) vor dem Einschneiden an jedem Einschnitt Website für lokale Anästhesie / Analgesie integriert werden. </li></ol> 3) Trachealintubation im Rat <ol><li> Einen kleinen Einschnitt an der Haut parallel zu der Luftröhre mit einem sterilen Skalpell vorsichtig getrennt und das darunter liegende Gewebe, um die Luftröhre freizulegen. </li><li> Tragen Sie eine Krawatte aus Seide 4-0 Faden unterhalb der Luftröhre und hebe die Krawatte nach oben. </li><li> Einen halben Weg Einschnitt zwischen zwei Knorpelspangen und legen Sie die Trachealkanüle in die Luftröhre der Ratte. </li><li> Schließen Sie die Trachealkanüle zu einem Nagetier Ventilator für die Aufrechterhaltung einer Atemfrequenz von 50 Atemzüge / min, Atemvolumen von 1,70 ml und Inspirationszeit von 0,60 sec (für Ratten mit 200 g Körpergewicht). </li></ol> 4) Verengung der Aorta ascendens <ol><li> Nach dem Erfassen der Position der Rippen mit den Fingern, einen Hautschnitt von etwa 2 cm auf der linken Brustwand zwischen der zweiten und dritten Rippe. </li><li> Trennen Sie die Zwischenrippenmuskeln und Schicht für Schicht einen Einschnitt etwa 1,5 cm lang zwischen der zweiten und dritten Rippe. (Pflege nehmen sollten, um Verletzungen an der Lunge zu vermeiden und gleichzeitig Einschnitt zwischen den Rippen) </li><li> Fahren Sie die Rippen und suchen Sie den aufsteigenden Teil der Aorta. </li><li> Eine kleine Größe Titan-Clip auf der aufsteigenden Aorta mit Hilfe eines Applikators, wobei genden die Aorta auf 50-60% des ursprünglichen Durchmessers. </li><li> Nach der Aortakonstriktion ungefähr den zweiten und dritten Rippen mit 3,0 Prolene in einem unterbrochenen Naht Muster. Gleichzeitig halten Sie den Ventilator für etwa 2-4 Sekunden, um wieder aufgehen, in die Lunge. </li><li> Aufdach die Muskelschichten mit 3,0 Prolene Nahtmaterial und Haut mit 4,0 Seidenfäden in einer unterbrochenen Naht Muster. Synthetische, nicht absorbierbare Nahtmaterialien können anstelle von Seide zum Vernähen der Haut verwendet werden. </li><li> Entfernen Trachealkanüle aus der Ratte einmal die Spontanatmung wieder hergestellt. </li><li> Schließen Sie die Luftröhrenöffnung mit 3,0 Prolene Nahtmaterial und die Hautschicht mit 4,0 Seidenfäden. </li><li> Lassen Sie das Tier auf T erholener Heizungsauflage durch die schrittweise Senkung der Anästhesie-und Beatmungsgerät unterstützt die Atmung. </li><li> In altersgleichen Scheinkontrolltiere, führen Tracheotomie und Thorakotomie ohne Verengung der aufsteigenden Aorta. </li></ol> 5) Postoperative Pflege <ol><li> Desinfizieren OP-Bereich mit PVP-Jod-Lösung. </li><li> Als postoperative Analgesie, injizieren Tramadol intraperitoneal (10 mg / kg Körpergewicht / Tag) für 1 Woche. </li><li> Inject sterile physiologische Kochsalzlösung intraperitoneal, wenn Anzeichen von Austrocknung nach der Operation (ca. 1 ml) angezeigt. </li><li> Amoxicillin oral verabreichen, gemischt mit Trinkwasser, für sieben Tage (Dosis: 500 mg / L Wasser). </li><li> Nehmen Sie die restlichen Seidenfäden von der Haut nach 10 Tagen nach der Operation unter Inhalationsnarkose. </li></ol> 6) Bestätigung der erfolgreichen Verengung der Aorta ascendens <ol><li> Führen Sie eine transthorakale zweidimensionale Doppler-Echokardiographie, um die Absicht zu bestimmensität der durch die Verengung der aufsteigenden Aorta erzeugte Drucklast. </li><li> Anesthetize die Ratten eine Woche nach der Operation, wie oben beschrieben (Schritt 1.5) </li><li> Platzieren des Ultraschallwandlers an der suprasternalen Lage, den Druckgradienten über dem verengten Abschnitt der aufsteigenden Aorta aufzunehmen. Hinweis: Ratten, die mit einem Druckgefälle von etwa 60 mm Hg an der Aorta verengte Website wird schwerer kardialer Hypertrophie von ca. 8-10 Wochen nach der Operation zu entwickeln. </li></ol>

<ol>
	<li>Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+models+of+heart+failure:+development+of+novel+therapies,+past+and+present.">Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present.</a> Circ Heart Fail. 2, 138-144 (2009).</li><li>Weinberg, E. O., 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=Angiotensin-converting+enzyme+inhibition+prolongs+survival+and+modifies+the+transition+to+heart+failure+in+rats+with+pressure+overload+hypertrophy+due+to+ascending+aortic+stenosis.">Angiotensin-converting enzyme inhibition prolongs survival and modifies the transition to heart failure in rats with pressure overload hypertrophy due to ascending aortic stenosis.</a> Circulation. 90, 1410-1422 (1994).</li><li>Schunkert, 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=Increased+rat+cardiac+angiotensin+converting+enzyme+activity+and+mRNA+expression+in+pressure+overload+left+ventricular+hypertrophy.+Effects+on+coronary+resistance,+contractility,+and+relaxation.">Increased rat cardiac angiotensin converting enzyme activity and mRNA expression in pressure overload left ventricular hypertrophy. Effects on coronary resistance, contractility, and relaxation.</a> J Clin Invest. 86, 1913-1920 (1990).</li><li>Hasenfuss, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+human+cardiovascular+disease,+heart+failure+and+hypertrophy.">Animal models of human cardiovascular disease, heart failure and hypertrophy.</a> Cardiovasc Res. 39, 60-76 (1998).</li><li>Litwin, S. E., 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=Serial+echocardiographic-Doppler+assessment+of+left+ventricular+geometry+and+function+in+rats+with+pressure-overload+hypertrophy.+Chronic+angiotensin-converting+enzyme+inhibition+attenuates+the+transition+to+heart+failure.">Serial echocardiographic-Doppler assessment of left ventricular geometry and function in rats with pressure-overload hypertrophy. Chronic angiotensin-converting enzyme inhibition attenuates the transition to heart failure.</a> Circulation. 91, 2642-2654 (1995).</li><li>Miyamoto, M. I., 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=Adenoviral+gene+transfer+of+SERCA2a+improves+left-ventricular+function+in+aortic-banded+rats+in+transition+to+heart+failure.">Adenoviral gene transfer of SERCA2a improves left-ventricular function in aortic-banded rats in transition to heart failure.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 97, 793-798 (2000).</li><li>Kagaya, Y., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K., Barry, W. H., Lorell, B. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+technique+of+aortic+banding+followed+by+gene+transfer+during+hypertrophy+and+heart+failure.">Novel technique of aortic banding followed by gene transfer during hypertrophy and heart failure.</a> Physiol Genomics. 9, 49-56 (2002).</li><li>Turcani, M., Rupp, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+failure+development+in+rats+with+ascending+aortic+constriction+and+angiotensin-converting+enzyme+inhibition.">Heart failure development in rats with ascending aortic constriction and angiotensin-converting enzyme inhibition.</a> Br J Pharmacol. 130, 1671-1677 (2000).</li><li>Kerem, 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=Lung+endothelial+dysfunction+in+congestive+heart+failure:+role+of+impaired+Ca2++signaling+and+cytoskeletal+reorganization.">Lung endothelial dysfunction in congestive heart failure: role of impaired Ca2+ signaling and cytoskeletal reorganization.</a> Circ Res. 106, 1103-1116 (2010).</li><li>Almeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transverse+aortic+constriction+in+mice.">Transverse aortic constriction in mice.</a> J Vis Exp. (38), (2010).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Es gibt mehrere chirurgische Modelle für die Induktion von Drucküberlastung sowie Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz. In Kleintiere, Lorell und Kollegen entwickelten das Modell haben wir hier beschrieben, und sie berichtet, das Auftreten von kompensierten Herzhypertrophie 8 Wochen nach Aortenbandierung 5. Herz Änderungen allmählich zu einer dekompensierten Zustand Fortschritt und dann bei Herzinsuffizienz führen. Der Hauptvorteil dieses Modells ist der schrittweise Beginn der Zunahme der linksventriku...

Kleintiermodelle sind die am meisten bevorzugten Werkzeuge für die Untersuchung der chronischen Veränderungen in der Entwicklung von Herzhypertrophie und seiner Progression von Herzinsuffizienz. Herzinsuffizienz Modelle von chirurgischen Methoden wurden ursprünglich entwickelt, wie bei Ratten diese Tiere sind am besten geeignet für die offene Brust chirurgische Verfahren, Echokardiographie und Bewertung der hämodynamischen Parameter. Sie bieten auch ausreichende post mortem Gewebeproben für die, zellulärer und molekularer Ebene Studien ein. Verengung der aufsteigenden Aorta ist eine der häufigsten und erfolgreiche chirurgische Modelle für die Erstellung von Drucküberlastung Herzinsuffizienz 2, 3. Dieses Modell ist gut geeignet, um die zellulären und subzellulären Umbau Veranstaltungen und kontraktilen Eigenschaften des Herzens während des Übergangs von Hypertrophie zur Herzinsuffizienz 4 studieren. Ein großer Vorteil dieses Modells ist der schrittweise Beginn der Druckbelastung auf das Herz 5, &lt;/ Sup&gt; 6. Dieses Modell ist aufgrund seiner langsamen, aber stetigen Fortschritt von Herzhypertrophie ausgeglichen zu dekompensierten Phase und schließlich zum Herzversagen Stadium klinisch relevant. Die Dauer für die Progression der Herzhypertrophie zu Herzversagen und den damit verbundenen physiologischen Veränderungen werden vor allem durch den Grad der Stenose beeinflußt 7 hergestellt. Aufsteigend Aortakonstriktion kann auf zwei Arten entweder mit Nähten oder durch Aufbringen von Metallklammern 8, 9 durchgeführt werden. Der Hauptvorteil der Verwendung einer metallischen Klammer für Aortakonstriktion ist, dass die chirurgische Verfahren weniger kompliziert. In diesem Verfahren muss man den überKlappenaufsteigenden Aorta zu lokalisieren und legen Sie den Clip um die Aorta, um gewünschte Niveau der Verengung zu erhalten. Eine Brust Retraktor ist nicht notwendig in dieser Prozedur. Aortenbandierung durch Vernähen benötigt mehrere chirurgische Manipulationen zum Platzieren der Nadel neben dem aufsteigenden Aorta und Vernähen um esproduzieren das gewünschte Niveau der Aortakonstriktion. Die letztere Technik ist zeitaufwendig, wenn sie mit der Verwendung von metallischen Clips für Aortakonstriktion verglichen. Die in diesem Video beschriebenen Methode veranschaulicht, die chirurgische Verfahren für die aufsteigenden Aorta Verengung in Ratten, die Bildung von Drucklastet linksventrikuläre Hypertrophie-Modell ermöglicht.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="742">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Wistar rats</td>
			<td style="width:149px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:220px;">Maintained at ARF, RGCB</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Inhalation anaesthesia systems&#160;</td>
			<td style="width:149px;">VetEquip</td>
			<td style="width:119px;">AB19276</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Rodent ventilator</td>
			<td style="width:149px;">CWE Inc</td>
			<td style="width:119px;">SAR- 830/AP&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Rat tracheal cannula</td>
			<td style="width:149px;">CWE Inc</td>
			<td style="width:119px;">13-21032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Ultrasound system</td>
			<td style="width:149px;">Philips</td>
			<td style="width:119px;">HD7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Ultrasound transducer</td>
			<td style="width:149px;">Philips</td>
			<td style="width:119px;">S 12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Titanium clip (small)</td>
			<td style="width:149px;">Horizon</td>
			<td style="width:119px;">1204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Clip applicator</td>
			<td style="width:149px;">Weck</td>
			<td style="width:119px;">137081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Electric shaver</td>
			<td style="width:149px;">Vinverth</td>
			<td style="width:119px;">VBT0817</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">BP blade (size:11)</td>
			<td style="width:149px;">Surgeon</td>
			<td style="width:119px;">REF10111</td>
			<td>Preparation of surgical site</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Tramadol</td>
			<td style="width:149px;">Orchid health care</td>
			<td style="width:119px;">OCH043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Amoxycillin Hydrochloride</td>
			<td style="width:149px;">Ranbaxy</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:149px;">Piramal health care</td>
			<td style="width:119px;">A23M10A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Syringes</td>
			<td style="width:149px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">2015-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">4-0 braided silk</td>
			<td style="width:149px;">Diamond</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">3-0 prolene</td>
			<td style="width:149px;">Johnson&#38;Johnson</td>
			<td style="width:119px;">NW018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Surgical tape</td>
			<td style="width:149px;">Romsons</td>
			<td style="width:119px;">SH 6301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Povidone iodine</td>
			<td style="width:149px;">Win Medicare</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Temp. controlled heating pad</td>
			<td style="width:149px;">Flamingo</td>
			<td style="width:119px;">HC1003</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ascending aortic constriction in rats for creation of pressure overload cardiac hypertrophy model

Aufsteigend Aortakonstriktion ist die häufigste und erfolgreiche chirurgische Modell für die Erstellung von Drucküberlastung induzierte Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz. Hier beschreiben wir eine detaillierte chirurgisches Verfahren zum Bilden von Drucklast und Herzhypertrophie bei Ratten durch Verengung der aufsteigenden Aorta unter Verwendung einer kleinen Metallclips. Nach der Anästhesie wird die Luftröhre durch Einführen einer Kanüle durch einen Einschnitt auf halbem Weg zwischen zwei Knorpelspangen der Luftröhre intubiert. Dann wird ein Hautschnitt in der Ebene der zweiten Zwischenrippenraum an der linken Brustwand gemacht und Muskelschichten werden gelöscht, um den aufsteigenden Teil der Aorta zu lokalisieren. Die aufsteigenden Aorta wird auf 50-60% des ursprünglichen Durchmessers durch Anwendung einer kleinen Größe Titanclip verengt. Aortakonstriktion folgenden werden die zweiten und dritten Rippen mit Prolene Fäden angenähert. Die Trachealkanüle wird entfernt, sobald die Spontanatmung wieder hergestellt. Das Tier darf o erholenn die Heizkissen durch die schrittweise Senkung der Anästhesie. Die Intensität der Druckbelastung die durch Verengung der aufsteigenden Aorta wird durch die Aufnahme der Druckgefälle unter Verwendung von trans-Thorax zweidimensionalen Doppler-Echokardiographie bestimmt. Insgesamt ist dieses Protokoll ist sinnvoll, die Umgestaltung Veranstaltungen und kontraktilen Eigenschaften des Herzens während der allmählichen Entstehung und Progression von kompensierten Herzhypertrophie zu Herzversagen Bühne zu studieren.

In unseren Experimenten können wir mehr als 80% Überlebensraten zu erzielen. Die Wirksamkeit der Aortakonstriktion wurde, indem Doppler-Echokardiographie bestätigt. Ratten (n = 6) mit einem Druckgefälle von etwa 60 mm Hg bei der Aorta verengten Stelle wurden für 8 Wochen beobachtet und getötet, um die Entwicklung von Herzhypertrophie (Fig. 1) zu analysieren. Nach 8 Wochen nach der Operation Echokardiographie zeigte einen signifikanten Anstieg der linksventrikulären sind Parameter wie Ventrikelsep...

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Ascending Aortic Constriction in Rats for Creation of Pressure Overload Cardiac Hypertrophy Model

Wir beschreiben einen schrittweisen Verfahren zum Bilden von Drucklast und der linksventrikulären Hypertrophie in Wistar-Ratten durch Verengung der aufsteigenden Aorta unter Verwendung einer kleinen Metallclips. Dieses Modell wird weitgehend für das Studium Umbau Veränderungen während der Herzhypertrophie und zur Identifizierung und Bewertung von Strategien für die Regression von solchen Änderungen verwendet.

Aufsteigend Aortakonstriktion bei Ratten zur Erstellung von Drucküberlast Herzhypertrophie Modell

Ascending aortic constriction is the most common and successful surgical model for creating pressure overload induced cardiac hypertrophy and heart ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

17.0K Aufrufe.  Rajiv Gandhi Centre for Biotechnology.  Wir beschreiben einen schrittweisen Verfahren zum Bilden von Drucklast und der linksventrikulären Hypertrophie in Wistar-Ratten durch Verengung der aufsteigenden Aorta unter Verwendung einer kleinen Metallclips. Dieses Modell wird weitgehend für das Studium Umbau Veränderungen während der Herzhypertrophie und zur Identifizierung und Bewertung von Strategien für die Regression von solchen Änderungen verwendet. 

Serie: Ascending Aortic Constriction in Rats for Creation of Pressure Overload Cardiac Hypertrophy Model

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

Ultraschall Basierend Beurteilung der koronaren Herzfluss und koronare Flussreserve Mit der Drucküberlastung Modell an der Maus

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

Forschung

Medizin

Assessment of Cardiac Morphological and Functional Changes in Mouse Model of Transverse Aortic Constriction by Echocardiographic Imaging

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable noninvasive method is essential to assess real-time cardiac morphological and functional changes in animal models of heart disease. Transthoracic echocardiography represents an important tool for noninvasive assessment of cardiac structure and function2. Here we used a high-resolution ultrasound imaging system to monitor myocardial remodeling and heart failure progression over time in a mouse model of TAC. B-mode, M-mode, and Doppler imaging were used to precisely assess cardiac hypertrophy, ventricular dilatation, and functional deterioration in mice following TAC. Color and pulse wave (PW) Doppler imaging was used to noninvasively measure pressure gradient across the aortic constriction created by TAC and to assess transmitral blood flow in mice. Thus transthoracic echocardiographic imaging provides comprehensive noninvasive measurements of cardiac dimensions and function in mouse models of heart disease.

The goal of this protocol is to noninvasively assess cardiac structural and functional changes in a mouse model of heart disease created by transverse aortic constriction, using B- and M-mode echocardiography and color/pulse wave Doppler imaging.

Beurteilung der Herz Morphologische und funktionelle Veränderungen in Maus-Modell der Quer Aortakonstriktion durch Echokardiographie

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable ...

A Model of Cardiac Remodeling Through Constriction of the Abdominal Aorta in Rats

Heart failure is one of the leading causes of death worldwide. It is a complex clinical syndromethat includes fatigue, dyspnea, exercise intolerance, and fluid retention. Changes in myocardial structure, electrical conduction, and energy metabolism develop with heart failure, leading to contractile dysfunction, increased risk of arrhythmias, and sudden death. Hypertensive heart disease is one of the key contributing factors of cardiac remodeling associated with heart failure. The most commonly-used animal model mimicking hypertensive heart disease is created via surgical interventions, such as by narrowing the aorta. Abdominal aortic constriction is a useful experimental technique to induce a pressure overload, which leads to heart failure. The surgery can be easily performed, without the need for chest opening or mechanical ventilation. Abdominal aortic constriction-induced cardiac pathology progresses gradually, making this model relevant to clinical hypertensive heart failure. Cardiac injury and remodeling can be observed 10 weeks after the surgery. The method described here provides a simple and effective approach to produce a hypertensive heart disease animal model that is suitable for studying disease mechanisms and for testing novel therapeutics.

A rat model of abdominal aortic constriction that induces cardiac hypertrophy and remodeling is described. An efficient, highly-reproducible, and minimally-invasive method is used to provide a simple yet useful platform for research in myocardial hypertrophy and dysfunction.

Ein Modell der kardialen Remodeling Durch Zusammenziehen der Bauchaorta bei Ratten

Heart failure is one of the leading causes of death worldwide. It is a complex clinical syndromethat includes fatigue, dyspnea, exercise intolerance, and ...

Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) is a more desirable method for the constriction of the transverse aorta in mice than standard open-chest transverse aortic constriction (TAC). Although transverse aortic constriction is a highly functional method for the induction of high pressure in the left ventricle, it is a more difficult and lengthy procedure due to its use of artificial ventilation with tracheal intubation. TAC is oftentimes also less survivable, as the newer method, MTAC, neither requires the cutting of the ribs and intercostal muscles nor tracheal intubation with a ventilation setup. In MTAC, as opposed to a thoracotomy to access to the chest cavity, the aortic arch is reached through a midline incision in the anterior neck. The thyroid is pulled back to reveal the sternal notch. The sternum is subsequently cut down to the second rib level, and the aortic arch is reached simply by separating the connective tissues and thymus. From there, a suture can be wrapped around the arch and tied with a spacer, and then the sternal cut and skin can be closed. MTAC is a much faster and less invasive way to induce left ventricular hypertension and enables the possibility for high-throughput studies. The success of the constriction can be verified using high-frequency trans-thoracic echocardiography, particularly color Doppler and pulsed-wave Doppler, to determine the flow velocities of the aortic arch and left and right carotid arteries, the dimension of the blood vessels, and the left ventricular function and morphology. A successful constriction will also trigger significant histopathological changes, such as cardiac muscle cell hypertrophy with interstitial and perivascular fibrosis. Here, the procedure of MTAC is described, demonstrating how the resulting flow changes in the carotid arteries can be examined with echocardiography, gross morphology, and histopathological changes in the heart.

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) conserves the essentials of regular transverse aortic constriction (TAC) while eliminating the use of a ventilator with tracheal intubation. It proves to be a highly desirable method for high-throughput studies on left ventricular overload, particularly in translational studies.

Minimal Invasive Quer Aortakonstriktion bei Mäusen

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) is a more desirable method for the constriction of the transverse aorta in mice than standard ...

Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure overload-induced left ventricular hypertrophy (LVH) and its progression to heart failure. In the majority of the reported investigations, this procedure is performed with intubation and ventilation of the animal which renders it demanding and time-consuming and adds to the surgical burden to the animal. The aim of this protocol is to describe a simplified technique of minimally invasive TAC without intubation and ventilation of mice. Critical steps of the technique are emphasized in order to achieve low mortality and high efficiency in inducing LVH.
Male C57BL/6 mice (10-week-old, 25-30 g, n=60) were anesthetized with a single intraperitoneal injection of a mixture of ketamine and xylazine. In a spontaneously breathing animal following a 3-4 mm upper partial sternotomy, a segment of 6/0 silk suture threaded through the eye of a ligation aid was passed under the aortic arch and tied over a blunted 27-gauge needle. Sham-operated animals underwent the same surgical preparation but without aortic constriction. The efficacy of the procedure in inducing LVH is attested by a significant increase in the heart/body weight ratio. This ratio is obtained at days 3, 7, 14 and 28 after surgery (n = 6 - 10 in each group and each time point). Using our technique, LVH is observed in TAC compared to sham animals from day 7 through day 28. Operative and late (over 28 days) mortalities are both very low at 1.7%.
In conclusion, our cost-effective technique of minimally invasive TAC in mice carries very low operative and post-operative mortalities and is highly efficient in inducing LVH. It simplifies the operative procedure and reduces the strain put on the animal. It can be easily performed by following the critical steps described in this protocol.

The aim of this protocol is to describe step-by-step the technique of minimally invasive transverse aortic constriction (TAC) in mice. By elimination of intubation and ventilation which are mandatory for the commonly used standard procedure, minimally invasive TAC simplifies the operative procedure and reduces the strain put on the animal.

Technik der minimal-invasiven quer Aortenstenose Verengung bei Mäusen für Induktion der linken Ventricular Hypertrophie

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure ...

A Closed-chest Model to Induce Transverse Aortic Constriction in Mice

Research on cardiac hypertrophy and heart failure is frequently based on pressure overload mouse models induced by TAC. The standard procedure is to perform a partial thoracotomy to visualize the transverse aortic arch. However, the surgical trauma caused by the thoracotomy in open-chest models changes the respiratory physiology as the ribs are dissected and left unattached after chest closure. To prevent this, we established a minimally invasive, closed chest approach via lateral thoracotomy. Herein we approach the aortic arch via the 2nd intercostal space without entering the chest cavities, leaving the mouse with a less traumatic injury to recover from. We perform this operation using standard laboratory settings for open chest TAC procedures with equal survival rates. Apart from maintaining physiological breathing patterns due to the closed chest approach, the mice seem to benefit by showing rapid recovery, as the less invasive technique appears to facilitate a fast healing process and to reduce immune response after trauma.

Here, we present a protocol of Transverse Aortic constriction (TAC) via a lateral thoracotomy. This technique is a minimally invasive, closed chest surgical procedure aiming to simulate pressure overload and heart failure in mice utilizing standard TAC laboratory settings.

Eine geschlossen Kasten Modell quer Aortenstenose Verengung bei Mäusen zu induzieren

Research on cardiac hypertrophy and heart failure is frequently based on pressure overload mouse models induced by TAC. The standard procedure is to ...

A Pulmonary Trunk Banding Model of Pressure Overload Induced Right Ventricular Hypertrophy and Failure

Right ventricular (RV) failure induced by sustained pressure overload is a major contributor to morbidity and mortality in several cardiopulmonary disorders. Reliable and reproducible animal models of RV failure are therefore warranted in order to investigate disease mechanisms and effects of potential therapeutic strategies. Banding of the pulmonary trunk is a common method to induce isolated RV hypertrophy but in general, previously described models have not succeeded in creating a stable model of RV hypertrophy and failure.
We present a rat model of pressure overload induced RV hypertrophy caused by pulmonary trunk banding (PTB) that enables different phenotypes of RV hypertrophy with and without RV failure. We use a modified ligating clip applier to compress a titanium clip around the pulmonary trunk to a pre-set inner diameter. We use different clip diameters to induce different stages of disease progression from mild RV hypertrophy to decompensated RV failure.
RV hypertrophy develops consistently in rats subjected to the PTB procedure and depending on the diameter of the applied banding clip, we can accurately reproduce different disease severities ranging from compensated hypertrophy to severe decompensated RV failure with extra-cardiac manifestations.
The presented PTB model is a valid and robust model of pressure overload induced RV hypertrophy and failure that has several advantages to other banding models including high reproducibility and the possibility of inducing severe and decompensated RV failure.

We present a surgical method to induce right ventricular hypertrophy and failure in rats.

Ein pulmonaler Stamm Streifenbildung Modell der Drucküberlastung induzierte rechtsventrikuläre Hypertrophie und Versagen

Right ventricular (RV) failure induced by sustained pressure overload is a major contributor to morbidity and mortality in several cardiopulmonary ...

Operating Transverse Aortic Constriction with Absorbable Suture to Obtain Transient Myocardial Hypertrophy

Based on twice transverse aortic constrictions (TACs) in mice, it is proved that myocardial hypertrophic preconditioning (MHP) could attenuate cardiomyocyte hypertrophy and slow down progression to heart failure. For novices, however, the MHP model is usually quite difficult to establish because of the technical obstacles in ventilator operation, opening the chest repeatedly, and bleeding caused by debanding. To facilitate this model, to increase the surgical success rate and to reduce the incidence of bleeding, we switched to absorbable sutures for the first TAC combing with a ventilator-free technique. Using a 2-week absorbable suture, we demonstrated that this procedure could cause significant myocardial hypertrophy in 2 weeks; and 4 weeks after surgery, myocardial hypertrophy was almost completely regressed to the baseline. Using this protocol, the operators could master the MHP model easily with a lower operation mortality.

This protocol presents an improved method to obtain transient myocardial hypertrophy with absorbable suture, simulating left ventricular hypertrophy decrease after removing pressure overload. It could be valuable for the studies on myocardial hypertrophic preconditioning.

Betrieb der transversalen Aortenverengung mit resorbierbarer Naht zur Erlangung einer transienten Myokardhypertrophie

Based on twice transverse aortic constrictions (TACs) in mice, it is proved that myocardial hypertrophic preconditioning (MHP) could attenuate ...

O-Ring Aortic Banding Versus Traditional Transverse Aortic Constriction for Modeling Pressure Overload-Induced Cardiac Hypertrophy

Aortic banding in mice is one of the most commonly used experimental models for cardiac pressure overload-induced cardiac hypertrophy and the induction of heart failure. The previously used technique is based on a threaded suture around the aortic arch tied over a blunted 27 G needle to create stenosis. This method depends on the surgeon manually tightening the thread and, thus, leads to high variance in the diameter size. A newly refined method described by Melleby et al. promises less variance and more reproducibility after surgery. The new technique, o-ring- aortic banding (ORAB), uses a non-slip rubber ring instead of a suture with a thread, resulting in reduced variation in pressure overload and reproducible phenotypes of cardiac hypertrophy. During surgery, the o-ring is placed between the brachiocephalic and left carotid arteries. Successful constriction is confirmed by echocardiography. After 1 day, correct placement of the ring results in an increased flow velocity in the transverse aorta over the o-ring-induced stenosis. After 2 weeks, impaired cardiac function is proven by decreased ejection fraction and increased wall thickness. Importantly, besides less variance in the diameter size, ORAB is associated with lower intra- and post-operative mortality rates compared with transverse aortic constriction (TAC). Thus, ORAB represents a superior method to the commonly used TAC surgery, resulting in more reproducible results and a possible reduction in the number of animals needed.

The present protocol describes a new technique of aortic banding in mice to induce pressure overload cardiac hypertrophy. For banding, a rubber ring with a fixed inner diameter is used. This new technique promises less variance and more reproducible data for future experiments.

O-Ring-Aortenband versus traditionelle transversale Aortenverengung zur Modellierung von Drucküberlastung-induzierter Herzhypertrophie

Aortic banding in mice is one of the most commonly used experimental models for cardiac pressure overload-induced cardiac hypertrophy and the induction of ...

Modified Heterotopic Abdominal Heart Transplantation and a Novel Aortic Regurgitation Model in Rats

Over the past 50 years, many researchers have reported heterotopic abdominal heart transplantation in mice and rats, with some variations in the surgical technique. Modifying the transplantation procedure to strengthen the myocardial protection could prolong the ischemia time while preserving the donor&#39;s cardiac function. This technique&#39;s key points are as follows: transecting the donor&#39;s abdominal aorta before harvesting to unload the donor&#39;s heart; perfusing the donor&#39;s coronary arteries with a cold cardioplegic solution; and topical cooling of the donor&#39;s heart during the anastomosis procedure. Consequently, since this procedure prolongs the acceptable ischemia time, beginners can easily perform it and achieve a high success rate.
Moreover, a new aortic regurgitation (AR) model was established in this work using a technique different from the existing one,&#160;which is created by inserting a catheter from the right carotid artery and puncturing the native aortic valve under continuous echocardiographic guidance. A heterotopic abdominal heart transplantation was performed using the novel AR model. In the protocol, after the donor&#39;s heart is harvested, a stiff guidewire is inserted into the donor&#39;s brachiocephalic artery and advanced toward the aortic root. The aortic valve is punctured by pushing the guidewire further even after the resistance is felt, thus inducing AR. It is easier to damage the aortic valve using this method than with the procedure described in the conventional AR model. Additionally, this novel AR model does not contribute to the recipient&#39;s circulation; therefore, this method is expected to produce a more severe AR model than the conventional procedure.

This study demonstrates a reproducible heterotopic abdominal heart transplantation technique in rats that beginners can learn and perform. Additionally, a novel aortic regurgitation model in rats is generated by performing heterotopic abdominal heart transplantation and damaging the donor's aortic valve using a guidewire after harvesting.

Modifizierte heterotope abdominale Herztransplantation und ein neuartiges Aorteninsuffizienzmodell bei Ratten

Over the past 50 years, many researchers have reported heterotopic abdominal heart transplantation in mice and rats, with some variations in the surgical ...