마우스에서 심부전을 유도하는 이소프로테레놀 미니 펌프 의 이식

요약

이식된 삼투펌프를 통한 이소프로테레놀의 만성 투여는 마우스의 고급 심부전을 모방하기 위해 널리 사용되어 왔다. 여기서, 우리는 성공적인 모델 생성을 위한 심초음파 평가뿐만 아니라 3주 동안 의 지속적인 이소프로테레놀 투여를 위한 수술용 미니 펌프 이식에 대한 상세한 방법을 설명합니다.

초록

이소프로테레놀(ISO)은 비선택적 베타-아드레날린 작용제로서, 마우스에서 심장 손상을 유도하는 데 널리 사용된다. 급성 모델은 스트레스로 인한 심근증을 모방하지만, 삼투성 펌프를 통해 투여되는 만성 모델은 인간의 고급 심부전을 모방합니다. 기재된 프로토콜의 목적은 이식된 미니 펌프를 사용하여 마우스에서 만성 ISO 유도 심부전 모델을 생성하는 것이다. 이 프로토콜은 근친 마우스의 100+ 긴장에서 심부전을 유도하기 위하여 이용되었습니다. 외과 펌프 이식에 기술은 상세히 기술되고 마우스에 있는 심부전 모형을 만들기에 관심이 있는 누군가와 관련있을 지도 모릅니다. 또한, 각 균주에 대한 심초음파 파라미터와 모델 개발에 대한 예상 시간을 기반으로 한 주간 심장 리모델링 변경 사항이 제시됩니다. 요약하면 이 방법은 간단하고 재현 가능합니다. 이식된 미니 펌프를 통해 3~4주 이상 투여된 연속 ISO는 심장 리모델링을 유도하기에 충분하다. 마지막으로, ISO 모델 생성의 성공은 비대, 심실 팽창 및 기능 장애를 보여주는 직렬 심초음파 에 의해 생체 내에서 평가될 수 있습니다.

서문

감소된 배출 분율(HFrEF)을 가진 심부전은 심혈관 항상성을 유지하기 위해 교감 신경계의 잘 인식된 보상 반응을 수반한다^1. 혈역학적 스트레스와 심장과 순환에 해로운 영향은 만성 활성화로 관찰되었다. 이들은 심부전을 위한 현대 약리치료의 초석이 되고 신경 호르몬 시스템의 심부전 그리고 치료 적대성의 진행에 있는 중요한^{기계장치입니다 1.}

여러 마우스 모델은 심부전의 기본 조사에 사용할 수 있습니다. 유전 모형은 분자 치료를 탐구하고 신호 통로를 조사하기를 위해 매력적입니다. 그러나, 이 모형은 심부전의 일반적인 양식과 관련이 없을 지도 모릅니다. 다른 일반적인 모델은 왼쪽 전방 내림차순 (LAD) 동맥 결찰, 경피 수축 (TAC), 및 이소 프로테레놀 (ISO) 각각 다른 병리학^병인2,3,4,5를 목표로 포함합니다. ^,6. LAD 동맥 결찰은 전방 벽 심근 경색을 유도하여 허혈성 심근증에 대한 특정 모델을 생성합니다. TAC는 급성 압력 과부하를 유도하여 심부전의 고혈압 모델을 생성합니다. 압력 구배를 측정할 수 있지만, 비대의 계층화를 허용, 고혈압의 급성 발병은 직접적인 임상 관련성이 부족^4. LAD 및 TAC 모델 모두 실행하려면 높은 수준의 수술 전문 지식이 필요합니다. 심부전의 급성 ISO 모델은 급성 심근 경색을 모방하는 좌심실에서 카테콜아민과 활성이 현저히 증가하는 것을 특징으로 하는 타코츠보 질환으로 알려진 스트레스 유발 심근병증을^{모방7, 8}. 대조적으로, 심부전의 만성 ISO 모형은 카테콜아민의 만성 상승한 수준으로 향상된 심부전의 현상 특성을^{제시합니다 1.} 만성 ISO 모델의 장점은 고급 심부전을 모방하고 상대적으로 쉽게 만들 수 있다는 만성 아드레날린 자극을 제공한다는 것입니다. 조사원은 관심의 병리학을 가장 잘 요약하는 모델을 선택해야합니다.

이 방법의 전반적인 목표는 심장 마비 환자에서 발견되는 만성 교감 활성화를 모방하기 위해 ISO를 지속적으로 방출하는 이식 된 미니 펌프를 사용하여 마우스에서 심부전을 유도하는 것입니다^1. 이 방법은 간단하고 재현 할 수 있습니다. 마우스 균주 중 명확한 변화가 있지만, ISO 이상 관리 3 받는 여자 에 30 mg/kg/일 대부분의 마우스에서 심장 리모델링을 유도 하기에 충분 하다. 구체적으로, ISO는 1주차 동안 친비후보상단계로 이어지며, 그 다음에는 2주와 3주차2에 의한 수축기 기능의 벽숱이, 심실 팽창 및 감소가 뒤따른다. ISO 모델 생성의 성공은 비대, 팽창 및 심실 기능 장애를 입증하는 직렬 심초음파, 그리고 수확된 심장 조직의 조직학적 및 분자 적 평가를 통해 생체내 로 평가될 수 있습니다. 지질 축적, 섬유증, ER 스트레스, 세포자멸 및 유전자 발현^9,10,11,12.

프로토콜

이 프로토콜은 캘리포니아 대학, 로스 앤젤레스 (ARC 프로토콜 #2010-075)의 동물 관리 지침을 준수합니다. 독자는 peri procedure 마우스 배려 및 진통 관리가 기관 특정일 지도 모르기 때문에, 그들의 자신의 IACUC 승인한 프로토콜을 준수하는 것이 좋습니다.

1. 이소프로테레놀 삼투펌프 의 준비

참고: 이 절차는 100개 이상의 근친 마우스 균주뿐만 아니라 균주의 하위 집합에 있는 수컷 마우스에서 18+ g의 무게를 지닌 9주령 암컷 마우스에 성공적으로 적용되었습니다. 이 절차에 대한 최대 체중 제한은 없습니다. 항상 나이 일치 하는 컨트롤을 포함, 그것은 치료의 나이 심장 마비 개발에 이소 프로 테 레 놀 유도 감수성에 영향을 미치는지 여부를 알 수 없는.

1. 각 마우스의 체중을 측정하고 기록합니다.
2. 각 마우스에 대한 이소프로테레놀의 적당량과 농도를 계산한다(표 1 참조; 추가 파일).
   참고: 이 실험에 사용된 삼투성펌프(재료 표)는100 μL의 저장소 부피를 가지며 최대 28일 동안 연속 유량으로 약물을 전달하도록 설계되었습니다. 펌프 로딩 중에 충전 튜브의 부피 손실을 고려하여 펌프당 20 μL의 이소프로테레놀 용액을 추가로 준비합니다.
3. 분석 저울을 사용하여 적당량의 이소프로테레놀(표1)을계량하고 멸균 0.9% NaCl 용액의 120 μL에 용해시다. 파이펫을 힘차게 또는 1분 동안 소용돌이치며 이소프로테레놀을 완전히 용해시되도록 합니다.
   참고: 실험실 생물 안전 캐비닛에 삼투성 펌프를 준비합니다. 펌프는 수술 용 장갑으로 처리해야합니다. 멸균 기술은 삼투성 펌프의 준비와 외과 이식 절차 동안 권장됩니다.
4. 유동 중재자와 함께 빈 삼투압 펌프를 계량하고 기록한 다음 흐름 중재자를 제거합니다.
5. 1.0 mL 주사기에 이소프로테레놀 용액 의 120 μL을 흡인하고 삼투성 펌프와 함께 제공되는 27 게이지 무딘 팁 충전 튜브를 부착합니다.
   참고: 주사기와 충전 튜브에 기포가 없는지 확인하십시오.
6. 펌프를 똑바로 세게 유지하면서 충전 튜브의 끝이 펌프 저장소 의 바닥 근처에 놓일 때까지 상단의 펌프 개구부를 통해 충전 튜브를 삽입하십시오.
7. 이소프로테레놀 용액이 펌프 개구부까지 채워질 때까지 주사기 플런저를 천천히 밀어 삼투펌프를 적재합니다.
8. 조심스럽게 충전 튜브를 제거하고 여분의 용액을 닦아.
9. 흐름 중재자를 다시 삽입하여 펌프를 닫고 여분의 용액을 닦아냅니다.
10. 삼투압 펌프의 무게를 재칭하여 저수지 부피의 90% 이상이 채워졌는지 확인합니다.
    참고: 제어 펌프는 멸균 0.9% NaCl 용액으로 펌프 저장소를 채우는 것과 동일한 방식으로 제조됩니다.

2. 외과 기구의 준비

1. 광섬유 O-링 경현미경 조명기, 2 집게, 바늘 홀더, 핫 비드 멸균기, 유리 구슬 및 가위(재료 표)를포함한 모든 수술 기구를 청소하십시오.
2. 수술 전에 기기를 살균하기 위해 30 분 동안 121 ° C에서 수술 기구를 오토 클레이브하십시오.

3. 이소 프로 테레놀 삼투 펌프 외과 이식

1. 95% O2 및 5% CO2에 3% 이소플루란을 가진 유도 챔버에 마우스를 두어 마취를 유도합니다. 노코콘을 통해 2 %의 이소플루란으로 마취를 유지하십시오.
2. 관리 5 mg/kg carprofen s.c. 진통에 대 한 견갑골 사이 목 덜 미에.
3. 각막 탈수증을 방지하기 위해 눈에 안과 연고를 놓습니다.
4. 호흡 속도, 발가락 핀치 반사 및 점막의 색상을 모니터링하여 마취의 깊이를 확인하십시오.
5. 가열된 패드에 마우스를 소인 위치에 놓습니다. 하복부에서 모발을 제거하고 베타딘 이나 클로르헨시딘으로 피부를 소독하십시오.
   참고: 수술 후 감염을 최소화하려면 수술 장에 인시던트 털이 없는지 확인하십시오.
6. 수술용 가위를 사용하여 1cm 길이의 미드라인 피부 절개를 절단합니다. 무딘 가위를 사용하여 기본 각막에서 피부를 조심스럽게 해부하십시오.
   참고: 펌프 의 크기를 수용하기 위해 복강 내 전달이 선호됩니다.
7. 집게로 기본 창자에서 아래로 peritone 벽을 당기고 미세 수술 가위를 사용하여 각막 벽에 0.8 cm 구멍을 잘라.
8. 먼저 흐름 중재자 끝과 복막 구멍에 삼투펌프를 삽입합니다.
9. 5.0 흡수성 봉합사를 방해한 방식으로 사용하여 각벽의 홀드를 닫습니다. 6.0 개의 흡수할 수 없는 봉합사를 사용하여 중단된 방식으로 피부 절개를 닫습니다.
10. 마우스를 전용 인큐베이터에 놓고 회복 중에 따뜻하고 건조하게 유지합니다. 정상적인 호흡과 움직임의 반환을 위해 처음 2 시간동안 30 분마다 마우스를 모니터링하여 마취에서 회복을 평가하십시오.
11. 일단 마우스가 마취에서 완전히 회복되면, 일상적인 하우징으로 돌려보세요. 동물을 매일 최대 3일까지 모니터링하고 그 후 2~3일마다 실험을 종료합니다.
    참고: 동물은 수술 후 통증이나 감염, 체중 감소의 징후, 기동성 부족, 비정상적인 자세, 신랑 실패, 절개 부위의 과도한 핥기 또는 물림의 증거를 모니터링해야 합니다.
12. 카프로펜 5mg/kg s.c. 매 24 시간마다 최대 48 시간 동안 투여하고 그 후에 필요에 따라 관리하십시오.
13. 투여 0.25 mg/mL 아목시실린을 식수에 5일 동안 투여하여 수술 부위 감염을 예방하십시오.
14. 7-10일 후에 흡수할 수 없는 봉합사를 제거하십시오.

4. 마취하에 심초음파 평가

참고: 심초음파 평가는 몇 주에 걸쳐 연속적인 심장 리모델링을 모니터링하기 위해 반복적으로 수행될 수 있습니다. 우리는 3 주 에 걸쳐 매주 간격으로 심초음파 측정을 수행했습니다.

1. 이소플루란의 1.25 %에서 1.5 %의 유도 챔버에서 마취를 유도하십시오. 일단 적절하게 진정되면, 테이프로 심초음파 플랫폼에 마우스를 고정하여 마우스가 코 콘을 통해 마취를 계속 받을 수 있도록 합니다.
2. 이소플루란을 1%의 유지 용량으로 감소하여 과다 식신분의 부정적인 크로노트로픽 및 이노트로픽 효과를 최소화합니다. 연구 전반에 걸쳐 호흡기와 심박수를 기록하고 필요에 따라 이소플루란 복용량을 조정하십시오.
3. 제모 로션으로 가슴 털을 제거하고 머리카락이없는 가슴을 닦으하십시오.
4. 초음파 젤을 가슴에 놓고 초음파 프로브를 심장을 이미지화합니다.
5. B 모드에서, 좌심실(LV)을 파라스테른 장축 뷰에서 이미지화한다. 초음파 빔의 평면에 대동맥 판막과 LV 정점을 정렬하도록 심초음파 플랫폼을 조정합니다.
6. 심초음파 플랫폼을 기울여 LV 긴 축을 초음파 빔에 90도, LV 최대 직경을 이미지 중앙에 배치합니다.
7. 초음파 프로브를 90도 회전시켜 LV 짧은 축을 이미지화합니다.
8. M 모드에서 LV 벽 두께 및 내부 치수를 측정합니다.
9. 마우스를 케이지에 다시 넣습니다. 정상적인 호흡과 자발적인 신체 움직임의 반환을 모니터링합니다.

결과

우리의 이전에 발표 된 연구에서, 우리는 105 하이브리드 마우스 다양성 패널 (HMDP) 균주에 걸쳐 삼투 펌프를 통해 21 일 동안 30 mg / kg / d의 ISO 복용량을 투여^2,13. 우리는 ISO 처리의 기준선, 주 1, 2 및 3에서 수행된 심초음파를 사용하여 결과를 평가했습니다(그림 1). 저자가 23 마우스 균주¹⁴중 이소 프로 테레놀의 영?...

토론

우리는 만성 베타 아드레날린 자극^2,13때문에 심장 결과를 평가하기 위하여 근친 마우스의 100개 이상의 긴장에 이 방법을 적용했습니다. 이소프로테레놀에 대한 감수성의 현저한 차이는 마우스 균주 들 사이에 존재하는 것으로 알려져 있으며 필요에 따라 관심의 균주에 맞게 사용자 정의될 수 있다^16. 이것은 마우스 긴장^1...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Micro-Osmotic Pump System with Flow Moderator in Place	Alzet	Model 1004	Includes filling tube, flow moderator and pump body
(-)-Isoproterenol hydrochloride	Sigma-Aldrich	16504-1G	(-)-Isoproterenol hydrochloride is a powder that needs to be stored at -20°C.
1 ml sterile syringe	VWR	BD309602
30 W LED Fiber optic O-ring light microscope illuminator	AmScope	SKU: LED-30WR
5-0 COATED VICRYL (polyglactin 910) Suture	Ethicon	J303H	5-0, absorbable
Fine Scissors - Sharp	FST	14060-09
Glass beads	FST	18000-46
Hot bead sterilizers	FST	18000-50
Iris forceps	WPI	15915
Look Sharpoint 6-0, 18" Black Nylon Monofilament Suture	LOOK	AA-2176	6-0, non-absorbable
Needle holder	WPI	15926
Normal Saline, 0.9% NaCl	Fisher	89167-772