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Method Article
우리는 폐동맥 밴딩에 의해 유발된 우심실 압력 과부하의 쥐 모델을 설명합니다. 삽관, 수술 및 심장 초음파에 의한 표현형에 대한 자세한 프로토콜이 논문에 포함되어 있습니다. 삽관 및 수술에는 맞춤형 기구가 사용되어 모델을 빠르고 저렴하게 복제할 수 있습니다.
압력 과부하로 인한 우심실(RV) 부전은 여러 심혈관 및 폐 질환의 이환율 및 사망률과 밀접한 관련이 있습니다. RV 고장의 발병 기전은 복잡하며 충분히 이해되지 않고 있습니다. RV 고장 치료를 위한 새로운 치료 전략을 식별하려면 견고하고 재현 가능한 동물 모델이 필수적입니다. 폐동맥 밴딩(PTB) 모델은 RV 기능이 폐 혈관의 변화와 독립적으로 평가될 수 있기 때문에 인기를 얻고 있습니다.
이 논문에서는 5주 된 마우스에서 PTB에 의해 유도된 RV 압력 과부하의 쥐 모델을 제시합니다. 이 모델은 경미한 RV 비대에서 비보상 RV 고장에 이르기까지 다양한 수준의 RV 병리를 유도하는 데 사용할 수 있습니다. 삽관, PTB 수술 및 심장 초음파에 의한 표현형에 대한 자세한 프로토콜이 논문에 포함되어 있습니다. 또한 삽관 및 PTB 수술을 위한 기구를 맞춤화하는 방법에 대한 지침이 제공되어 PTB 모델을 빠르고 저렴하게 복제할 수 있습니다.
티타늄 결찰 클립을 사용하여 폐 줄기를 수축시켜 재현성이 높고 작업자와 무관한 폐 줄기 수축 정도를 보장했습니다. PTB의 중증도는 다양한 내부 결찰 클립 직경(경증: 450μm 및 중증: 250μm)을 사용하여 등급을 매겼습니다. 그 결과 RV 기능이 보존된 비대부터 심박출량 감소 및 심외 증상을 동반한 비대상성 RV 실패에 이르기까지 다양한 RV 병리학이 발생했습니다. RV 기능은 수술 후 1주 및 3주에 심장 초음파로 평가되었습니다. 심장 초음파 이미지 및 결과의 예가 여기에 나와 있습니다. 또한 우측 심장 카테터 삽입 및 심장 조직의 조직학적 분석 결과를 보여줍니다.
우심실(RV) 부전은 심부전의 증상과 RV 기능 장애로 인한 전신 울혈의 징후를 가진 임상 증후군입니다 1. RV 기능 장애는 여러 심혈관 및 폐 질환의 이환율 및 사망률과 밀접한 관련이 있습니다2. RV 기능 장애의 원인은 복잡하며, 근본적인 신호 전달 경로와 조절은 여전히 충분히 밝혀지지 않았습니다.
현재 치료법의 관찰에 따르면 RV 기능 개선은 후부하 감소와 밀접한 관련이 있으며, 이는 폐혈관 구조를 주요 치료 목표로 제시한다3. 이는 현재의 치료법이 RV 기능에 미치는 직접적인 영향은 미미하며, 폐혈관 저항이 개선된 후에도 악화될 수 있음을 시사한다3. 따라서 후하중 감소와 무관하게 RV 기능을 개선하기 위한 추가 연구가 매우 필요합니다.
견고하고 재현 가능한 동물 모델은 새로운 치료제를 찾는 데 필수적입니다. 대부분의 만성 RV 부전 모델에서 근본적인 원인은 폐 혈관 구조의 구조적 변화에 의해 유발된 폐 고혈압입니다 4,5,6. 잘 특성화 된 모델에는 만성 저산소증 모델 7,8, Sugen-저산소증 모델 9,10,11 및 모노크로탈린 모델12,13이 포함됩니다. 이러한 모델에서 RV 실패는 폐고혈압에 이차적으로 발생하기 때문에 폐혈관 조직에 대한 중재의 효과를 RV6에 대한 직접적인 영향과 구별하는 것은 불가능하다.
RV를 폐혈관구조와 독립적으로 연구하기 위해, 폐간간선딩(PTB) 모델이 인기를 얻고 있으며, 마우스, 랫트, 토끼, 개, 양, 및 돼지를 포함한 여러 동물 종에서 설명되었다 6,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26,27. PTB 모델에서는 폐 줄기의 수축이 외과적으로 이루어지며 RV 압력이 증가합니다6. PTB의 적용에 대한 다양한 접근 방식이 존재하며, 여기에는 합자 또는 금속 결찰 클립18,28을 사용한 용기의 수축이 포함됩니다. 합자를 사용하는 모델에서는 폐 줄기가 바늘에 묶여 있고 바늘이 수축되어 합자가 제자리에 남아 있습니다. 이로 인해 바늘 크기와 매듭18,29의 장력에 따라 혈관이 수축됩니다. 금속 결찰 클립을 사용하는 모델에서는 폐 몸통 수축 정도가 더 재현 가능할 수 있습니다. 수정된 결찰 클립 애플리어는 결찰 클립을 사전 정의되고 일정한 직경으로 닫는 데 사용됩니다. 이는 분석법을 운영자에 독립적으로 만들고 질병 표현형 15,27,28에서 PTB 관련 변동성을 줄입니다.
Murine PTB 모델은 RV 비대 및 고장을 유발하는 것으로 나타났습니다18,28. PTB 모델을 사용할 때 한 가지 주요 과제는 원하는 RV 병리학 정도를 달성하기 위해 적절한 PTB 직경을 선택하는 것입니다. 이는 비보상 RV 고장을 모델링하려고 할 때 특히 까다롭습니다. 이를 위해서는 수술 직후 급성 RV 고장 및 사망으로 이어지지 않으면서 만성 RV 고장을 유발할 수 있을 만큼 수축력이 충분히 단단해야 한다6. 이 문제를 해결하기 위한 한 가지 접근법은 젖을 뗀 새끼 또는 어린 동물을 사용하는 것이다 6,15. PTB 모델은 Wistar rat weanlings15,30을 사용하여 RV 실패의 여러 단계를 연구하는 데 성공적으로 사용되었습니다. 이를 위해 성장 잠재력이 남아 있는 어린 쥐는 티타늄 결찰 클립을 적용하여 PTB 수술을 받았습니다. 쥐가 성장함에 따라 폐 협착증은 점차 심해졌고 PTB15,30의 중증도에 따라 RV 비대 또는 만성 RV 실패를 초래했습니다. 이 모델에서 영감을 얻어 우리는 어린 쥐를 사용하여 쥐 PTB 모델에서 RV 병리학의 다양한 단계를 생성할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 경증에서 중증 질환에 이르기까지 광범위한 RV 병리학을 연구하면 질병 진행과 RV 비대에서 RV 실패로의 전환에 대한 이해를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
여기에서는 어린 마우스에서 PTB에 의해 유도된 RV 압력 과부하의 쥐 모델을 제시합니다. 이 모델을 사용하면 RV 비대에서 비보상 RV 고장에 이르기까지 다양한 수준의 RV 병리학을 생성할 수 있습니다. 이 연구에는 삽관, PTB 수술 및 심장 초음파에 의한 표현형에 대한 자세한 프로토콜이 포함되어 있습니다.
이 연구는 덴마크 동물실험검사관(승인번호: 2021-15-0201-00928)의 승인을 받았으며 국가 실험동물법규에 따라 수행되었습니다. 이 연구는 5주 된 수컷 C57BL/6N 마우스를 사용했습니다.
1. 삽관 및 수술을 위한 기구의 맞춤화(그림 1)
참고: 이 섹션에서는 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 재료로 삽관 및 PTB 수술을 위한 맞춤형 기구를 준비하는 가장 중요한 단계에 대해 자세히 설명합니다.
그림 1: 삽관 및 PTB 수술을 위한 기구. (A) IV 카테터로 만든 기관내관. (B) 흉부 견인기. (C) 삽관 스탠드와 삽관 스탠드에 놓인 마우스가 비강관에서 마취를 받고 있습니다. (D) PTB 수술에 사용되는 수술 기구 및 수정된 결찰 클립 부착기. (E) 안내 캐뉼라. (F) 맞춤형 조정 가능한 정지 메커니즘. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 결찰 클립 부착자의 조정
3. 수술 준비
4. PTB 수술
5. 심장 초음파
그림 2: Parasternal 장축 보기(PLAX). (A-D) 초음파 프로브의 위치. (E, F) PLAX의 정상적인 쥐 심장. (지, H) PTB 후 RV 확장 및 비대. 약어: LV: 좌심실, RV: 우심실, PV: 폐동맥 판막, PT: 폐동맥 간선, AO: 대동맥. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: Parasternal short axis view(PSAX). (A-D) 초음파 프로브의 위치. (E, F) PSAX의 정상적인 쥐 심장. (지, H) PTB 이후의 PSAX. 약어: LV: 좌심실, RV: 우심실, PM: 유두근. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 정점 4-챔버 보기(A4CH). (A-D) 초음파 프로브의 위치. (E, F) A4CH 보기의 정상적인 쥐 심장. (지, H) PTB 후 RV 및 RA 확장. 약어: LV: 좌심실, RV: 우심실, RA: 우심방, LA: 좌심방. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: A4CH 뷰에서 컬러 도플러로 시각화된 삼첨판 역류 . (A) 이완기에서는 RA에서 RV로의 흐름이 관찰됩니다(화살표). (B) 수축기 중에는 RV에서 RA로의 얇은 흐름 제트가 보입니다(화살표). 약어: LV: 좌심실, RV: 우심실, RA: 우심방, LA: 좌심방. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
6. 데이터 분석
7. 우심 카테터 삽입
C57BL/6N 마우스(수컷, 5주령, 17-20g)는 중증 PTB(sPTB, 250μm, n=12), 경증 PTB(mPTB, 450μm, n=9) 또는 가짜 수술(가짜, n=15)로 무작위 배정되었습니다. 심장 기능 평가는 수술 1주일 후와 3주 후에 심장 초음파로 수행했습니다. 우측 심장 카테터 삽입과 후속 안락사는 수술 3주 후에 수행되었습니다. 장기의 무게를 측정하고 조직학적 분석을 위해 심장 조직을 준비했습니다.
수술 1주일 후 심?...
이 논문에서는 압력 과부하로 인한 RV 비대 및 고장의 쥐 모델을 제시합니다. 우리는 다음을 입증합니다: (i) 어린 마우스의 PTB는 경미한 RV 비대에서 심외 보상 부전 징후 및 조직학적으로 확인된 RV 섬유증을 동반한 RV 실패에 이르기까지 다양한 정도의 RV 병리를 유발할 수 있습니다. (ii) RV 기능 장애의 징후는 PTB 수술 후 1주 및 3주에 심장 초음파로 관찰하고 정량화할 수 있습니다. (iii) RV 비대의 정...
저자는 밝힐 것이 없습니다.
이 작업은 Snedkermester Sophus Jacobsen og Hustru Astrid Jacobsens Fond, Helge Peetz og Verner Peetz og hustru Vilma Peetz Legat, Grosserer A.V. Lykfeldt og Hustrus Legat의 지원을 받았습니다. 또한, 저자들은 실험 작업을 수행하는 동안 도움을 준 오르후스 대학교 임상 의학과의 동물 시설 직원들에게 감사를 표하고자 합니다.
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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