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Descriviamo un modello murino di sovraccarico di pressione ventricolare destra indotto dal banding polmonare del tronco. Nel documento sono inclusi protocolli dettagliati per l'intubazione, la chirurgia e la fenotipizzazione mediante ecocardiografia. Per l'intubazione e la chirurgia vengono utilizzati strumenti su misura, che consentono una riproduzione rapida ed economica del modello.
L'insufficienza ventricolare destra (RV) causata da un sovraccarico di pressione è fortemente associata a morbilità e mortalità in una serie di malattie cardiovascolari e polmonari. La patogenesi dell'insufficienza ventricolare sinistra è complessa e rimane inadeguatamente compresa. Per identificare nuove strategie terapeutiche per il trattamento dell'insufficienza ventricolare destra, sono essenziali modelli animali robusti e riproducibili. I modelli di bendaggio del tronco polmonare (PTB) hanno guadagnato popolarità, poiché la funzione del ventricolo destro può essere valutata indipendentemente dai cambiamenti nella vascolarizzazione polmonare.
In questo articolo, presentiamo un modello murino di sovraccarico di pressione del ventricolo destro indotto da PTB in topi di 5 settimane. Il modello può essere utilizzato per indurre diversi gradi di patologia del ventricolo destro, che vanno dalla lieve ipertrofia del ventricolo destro al fallimento del ventricolo destro scompensato. Nel documento sono inclusi protocolli dettagliati per l'intubazione, la chirurgia PTB e la fenotipizzazione mediante ecocardiografia. Inoltre, vengono fornite le istruzioni per la personalizzazione degli strumenti per l'intubazione e la chirurgia PTB, consentendo una riproduzione rapida ed economica del modello PTB.
Sono state utilizzate clip di legatura in titanio per restringere il tronco polmonare, garantendo un grado di costrizione del tronco polmonare altamente riproducibile e indipendente dall'operatore. La gravità del PTB è stata classificata utilizzando diversi diametri della clip di legatura interna (lieve: 450 μm e grave: 250 μm). Ciò ha portato a una patologia del ventricolo destro che va dall'ipertrofia con funzione del ventricolo destro conservata all'insufficienza del ventricolo destro scompensata con ridotta gittata cardiaca e manifestazioni extracardiache. La funzione del ventricolo destro è stata valutata mediante ecocardiografia a 1 settimana e 3 settimane dopo l'intervento chirurgico. Esempi di immagini ecocardiografiche e risultati sono presentati qui. Inoltre, vengono mostrati i risultati del cateterismo cardiaco destro e le analisi istologiche del tessuto cardiaco.
L'insufficienza ventricolare destra (RV) è una sindrome clinica con sintomi di insufficienza cardiaca e segni di congestione sistemica derivanti da disfunzione RV1. La disfunzione del ventricolo destro è fortemente associata alla morbilità e alla mortalità in un certo numero di malattie cardiovascolari e polmonari2. L'eziologia della disfunzione del ventricolo destro è complessa e le sue vie di segnalazione e regolazione sottostanti rimangono inadeguatamente chiarite.
Le osservazioni delle terapie attuali mostrano che il miglioramento della funzione del ventricolo destro è strettamente correlato alla riduzione del postcarico, suggerendo che la vascolarizzazione polmonare sia l'obiettivo primariodel trattamento 3. Ciò indica che le terapie attuali hanno solo un effetto diretto minimo sulla funzione del ventricolo destro, che può deteriorarsi anche dopo il miglioramento della resistenza vascolare polmonare3. Sono quindi estremamente necessarie ulteriori ricerche per migliorare la funzione del ventricolo destro indipendentemente dalla riduzione del postcarico.
Modelli animali robusti e riproducibili sono essenziali nella ricerca di nuovi agenti terapeutici. Nella maggior parte dei modelli di insufficienza cronica del ventricolo destro, la causa sottostante è l'ipertensione polmonare indotta da un'alterazione strutturale del sistema vascolarepolmonare 4,5,6. Modelli ben caratterizzati includono il modello di ipossia cronica 7,8, il modello di ipossia di Sugen 9,10,11 e il modello monocrotalina 12,13. Poiché in questi modelli l'insufficienza del ventricolo destro è secondaria all'ipertensione polmonare, è impossibile differenziare gli effetti degli interventi sul sistema vascolare polmonare dagli effetti diretti sul ventricolodestro 6.
Per studiare il RV indipendentemente dalla vascolarizzazione polmonare, il modello di banding del tronco polmonare (PTB) ha guadagnato popolarità ed è stato descritto in diverse specie animali, tra cui topi, ratti, conigli, cani, pecore e maiali 6,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26,27. Nei modelli PTB, la costrizione del tronco polmonare si ottiene chirurgicamente, causando un aumento della pressione del ventricolo destro6. Esistono diversi approcci all'applicazione del PTB, tra cui la costrizione del vaso con una legatura o con una clip di legatura metallica18,28. Nei modelli che utilizzano legature, il tronco polmonare è legato a un ago e l'ago viene retratto, lasciando la legatura in posizione. Ciò si traduce in una costrizione del vaso che dipende dalla dimensione dell'ago e dalla tensione del nodo18,29. Nei modelli che utilizzano clip di legatura metalliche, il grado di costrizione del tronco polmonare può essere più riproducibile. Gli applicatori di clip di legatura modificati vengono utilizzati per chiudere le clip di legatura a un diametro predefinito e costante. Ciò rende il metodo indipendente dall'operatore e riduce la variabilità correlata al PTB nel fenotipo della malattia 15,27,28.
È stato dimostrato che i modelli di PTB murino inducono ipertrofia e fallimento del ventricolo destro18,28. Una delle principali sfide quando si utilizza il modello PTB è la scelta del diametro PTB appropriato per ottenere il grado desiderato di patologia del ventricolo destro. Ciò è particolarmente impegnativo quando si tenta di modellare il guasto di un camper scompensato. Per questo, la costrizione deve essere abbastanza stretta da indurre l'insufficienza cronica del ventricolo destro senza portare all'insufficienza acuta del ventricolo destro e alla morte poco dopo l'intervento chirurgico6. Un approccio per risolvere questa sfida consiste nell'utilizzare animali svezzati o giovani 6,15. Un modello PTB è stato utilizzato con successo per studiare diversi stadi di cedimento del RV utilizzando svezzati di ratto Wistar15,30. Per raggiungere questo obiettivo, i ratti giovani con potenziale di crescita residuo sono stati sottoposti a chirurgia PTB con l'applicazione di clip di legatura in titanio. Quando i ratti sono cresciuti, la stenosi polmonare è diventata gradualmente più grave e ha provocato ipertrofia del ventricolo destro o insufficienza cronica del ventricolo destro, a seconda della gravità del PTB15,30. Ispirati da questo modello, abbiamo ipotizzato che diversi stadi della patologia del ventricolo destro potessero essere prodotti in un modello di PTB murino utilizzando topi giovani. Lo studio di un ampio spettro di patologie del ventricolo destro, dalla malattia lieve a quella grave, può aiutare a chiarire la nostra comprensione della progressione della malattia e la transizione dall'ipertrofia del ventricolo destro al fallimento del ventricolo destro.
Qui, presentiamo un modello murino di sovraccarico di pressione RV indotto da PTB in topi giovani. Con questo modello è possibile produrre diversi gradi di patologia del ventricolo destro, che vanno dall'ipertrofia del ventricolo destro al fallimento del ventricolo destro scompensato. Questo studio include protocolli dettagliati per l'intubazione, la chirurgia PTB e la fenotipizzazione mediante ecocardiografia.
Lo studio è stato approvato dall'Ispettorato danese per gli esperimenti sugli animali (numero di autorizzazione: 2021-15-0201-00928) ed è stato eseguito in conformità con la legislazione nazionale sugli animali da laboratorio. Questo studio ha utilizzato topi maschi C57BL/6N di 5 settimane.
1. Personalizzazione degli strumenti per l'intubazione e la chirurgia (Figura 1)
NOTA: Questa sezione descrive in dettaglio le fasi più importanti nella preparazione di strumenti su misura per l'intubazione e la chirurgia PTB con materiali economici e facilmente reperibili.
Figura 1: Strumenti per l'intubazione e la chirurgia PTB. (A) Tubo endotracheale costituito da un catetere IV. (B) Divaricatore toracico. (C) Supporto per intubazione e topo posizionato nel supporto per intubazione che riceve anestesia su un tubo nasale. (D) Strumenti chirurgici e applicatore di clip di legatura modificato utilizzati per la chirurgia PTB. (E) Cannula di guida. (F) Meccanismo di arresto regolabile su misura. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
2. Regolazione dell'applicatore di clip di legatura
3. Preparativi per l'intervento chirurgico
4. Chirurgia PTB
5. Ecocardiografia
Figura 2: Vista parasternale dell'asse lungo (PLAX). (A-D) Posizionamento della sonda ad ultrasuoni. (E, F) Il cuore murino normale in PLAX. (G, H) Dilatazione e ipertrofia del ventricolo destro dopo PTB. Abbreviazioni: LV: ventricolo sinistro, RV: ventricolo destro, PV: valvola polmonare, PT: tronco polmonare, Ao: aorta. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Vista dell'asse corto parasternale (PSAX). (A-D) Posizionamento della sonda ad ultrasuoni. (E, F) Il normale cuore murino in PSAX. (G, H) PSAX dopo PTB. Abbreviazioni: LV: ventricolo sinistro, RV: ventricolo destro, PM: muscolo papillare. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Vista apicale a 4 camere (A4CH). (A-D) Posizionamento della sonda a ultrasuoni. (E, F) Il normale cuore murino nella vista A4CH. (G, H) Dilatazione del ventricolo destro e dell'artrite reumatoide dopo PTB. Abbreviazioni: LV: ventricolo sinistro, RV: ventricolo destro, RA: atrio destro, LA: atrio sinistro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Rigurgito tricuspidale visualizzato dal color Doppler nella vista A4CH. (A) Nella diastole, si osserva il flusso dall'AR al ventricolo destro (freccia). (B) Durante la sistole, è visibile un sottile getto di flusso dal ventricolo destro all'artrite reumatoide (freccia). Abbreviazioni: LV: ventricolo sinistro, RV: ventricolo destro, RA: atrio destro, LA: atrio sinistro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
6. Analisi dei dati
7. Cateterismo cardiaco destro
I topi C57BL/6N (maschi, 5 settimane, 17-20 g) sono stati randomizzati a PTB grave (sPTB, 250 μm, n = 12), PTB lieve (mPTB, 450 μm, n = 9) o chirurgia fittizia (sham, n = 15). La valutazione della funzione cardiaca è stata eseguita mediante ecocardiografia 1 settimana e 3 settimane dopo l'intervento chirurgico. Il cateterismo cardiaco destro con successiva eutanasia è stato eseguito 3 settimane dopo l'intervento. Gli organi sono stati pesati e il tessuto cardiaco è stato preparato per le analisi istologiche.
In questo articolo, presentiamo un modello murino di ipertrofia e fallimento del ventricolo destro indotto da sovraccarico di pressione. Dimostriamo che: (i) il PTB nei topi giovani può indurre vari gradi di patologia del ventricolo destro, che vanno da una lieve ipertrofia del ventricolo destro all'insufficienza del ventricolo destro con segni extracardiaci di scompenso e fibrosi del ventricolo destro istologicamente confermata. (ii) I segni di disfunzione del ventricolo destro possono essere osservati e quantificati m...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato sostenuto da Snedkermester Sophus Jacobsen og Hustru Astrid Jacobsens Fond, Helge Peetz og Verner Peetz og hustru Vilma Peetz Legat, Grosserer A.V. Lykfeldt og Hustrus Legat. Inoltre, gli autori desiderano ringraziare il personale delle strutture per animali presso il Dipartimento di Medicina Clinica dell'Università di Aarhus, per il loro supporto durante l'esecuzione del lavoro sperimentale.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Biosyn 6-0, monofilament, absorbable suture | Covidien | UM-986 | |
Blunt cannula, 27G 0.4x0.25, | Sterican | 292832 | |
Bupaq Multidose vet 0,3 mg/ml (Buprenorphinum) | Salfarm Danmark | VNR 472318 | |
C57BL/6NTac mice | Taconic Biosciences | C57BL/6NTac | |
Dagrofil 1, braided, non-absorbable suture | B Braun | C0842273 | |
Depilatory cream | Veet | 3132000 | |
Disinfection Swabs (82% Ethanol + 0.5% Chlorhexidine) | Mediq | 3340122 | |
Disposable scalpels, size 11 | Swann-Morton | 11708353 | |
Dräger Vapor 2000 Sevoflurane | Dräger | M35054 | |
Eye oinment neutral, "Ophta" | Actavis | MTnr.: 07586 Vnr: 53 96 68 | |
Horizon ligating clips | Teleflex Medical | 5200 (IPN914931) | |
Horizon Open Ligating Clips applier, curved, 6" (15 cm) | Teleflex Medical | 537061 | |
Kitchen roll holder | n.a. | n.a. | |
Metal wire of different thickness | n.a. | n.a. | |
Microsurgical instruments set | Thompson | n.a. | |
MiniVent Ventilator | Hugo Sachs | Type 845 | |
MS505S transducer | Visual sonics | n.a. | |
Rimadyl Bovis vet. 50 mg/ml (Carprofen) | Zoetis | MTnr: 34547, Vnr: 10 27 99, | |
Sevoflurane Baxter 100 % | Baxter Medical | MTnr: 35015 | |
Silicone tubing | n.a. | n.a. | |
Soft plastic sheet | n.a. | n.a. | |
Stereomicroscope, "Opmi Pico" | Carl Zeiss Surgicals GmbH | n.a. | |
Ultrasonic probe holder/rail | Visual Sonics | 11277 | |
Varming plate | Visual sonics | 11437 | |
Venflon ProSafety, 22G, 0,9 x 25mm | Becton Dickinson | 393222 |
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