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Method Article
A insuficiência cardíaca direita (ICD) é caracterizada por dilatação e hipertrofia cardíaca do lado direito, levando a disfunção ventricular e atrial. As condições cardiopulmonares associadas à ICD são acompanhadas por um risco aumentado de arritmias cardíacas. Este artigo descreve um modelo padronizado de FTE induzida por bandagem da artéria pulmonar associada a arritmogênese ventricular e atrial aumentada.
Condições clínicas, incluindo doença pulmonar obstrutiva crônica ou hipertensão arterial pulmonar (HAP), podem levar à sobrecarga crônica da pressão do ventrículo direito e insuficiência cardíaca direita progressiva (ICD). A ICD pode ser identificada por hipertrofia cardíaca direita e dilatação associada à função miocárdica anormal que afeta o VD e o átrio direito (AR). Recentemente, demonstramos que a ICD grave é acompanhada por um risco aumentado de inflamação atrial, fibrose atrial e fibrilação atrial (FA), o tipo mais comum de arritmia cardíaca (AC). Estudos recentes mostraram que a inflamação do VD e da AR desempenha um papel importante na arritmogênese da CA, incluindo a FA. No entanto, o impacto da inflamação no desenvolvimento de AC e FA na ICD é pouco descrito.
Modelos experimentais de ICD são necessários para entender melhor a associação entre inflamação miocárdica direita e AC. O modelo de rato de hipertensão pulmonar (HP) induzida por monocrotalina (MCT) está bem estabelecido para provocar ICD. No entanto, o TCM desencadeia pneumotoxicidade grave e inflamação pulmonar. Portanto, a FTR induzida por TCM não ajuda a distinguir se a inflamação miocárdica subsequente se origina da ICD per se ou de sinais inflamatórios circulantes secretados pelo pulmão lesado.
Neste artigo, um método mecânico envolvendo bandagem do tronco da artéria pulmonar (PAB) foi usado para provocar arritmogênese cardíaca à direita. O PAB consiste na realização de uma sutura permanente do tronco da artéria pulmonar por 3 semanas. Tal abordagem gera maior sobrecarga de pressão do lado direito. No D21 pós-PAB, a sutura resulta em VD e AR hipertrofiados, dilatados e inflamados. A FTD induzida por PAB também é acompanhada por vulnerabilidade a arritmias ventriculares e atriais, incluindo FA.
A insuficiência cardíaca direita (ICD) é caracterizada por hipertrofia e dilatação do ventrículo direito (VD) e do átrio (AR), levando ao mau funcionamento cardíaco do lado direito em resposta à sobrecarga pressórica crônica do VD devido à constrição das artérias pulmonares (AP)1. Assim, as condições que provocam o estreitamento da AF podem ser responsáveis por um risco aumentado de FCR 1,2,3,4. Os dados clínicos revelaram que a ICD é a principal causa de hospitalização (56%) em pacientes com hipertensão arterial (HAP)2. Estudos clínicos mostraram que, independentemente da causa da HAP, incluindo hipertensão pulmonar (HP) tromboembólica e HAP idiopática, os pacientes são frequentemente afetados por ICD e são 20% mais suscetíveis a desenvolver arritmias cardíacas, incluindo taquiarritmias supraventriculares e fibrilação atrial (FA)2,5,6.
Para melhor compreensão da associação entre HAP e ICD, estudos em animais, incluindo o modelo de dose única de monocrotalina (TCM), têm sido utilizados para provocar inflamação pulmonar grave e ICR 7,8. Recentemente, observamos que a ICD induzida por TCM foi associada à inflamação da AR e FA9. No entanto, devido à importância da inflamação pulmonar induzida por TCM e citocinas circulantes, foi difícil descrever se a inflamação da AR induzida por TCM é uma consequência apenas da ICD9. Assim, um novo modelo de arritmia cardíaca induzida por ICD foi necessário para estudar o estado inflamatório da AR.
O modelo experimental de bandagem do tronco do PA (PAB) tem sido utilizado em várias espécies animais para mimetizar doenças obstrutivas do PA e estudar o remodelamento cardíaco patológico associado ao lado direito do coração10. A PAB tem sido relatada como um método eficaz para induzir disfunção e falha do VD direito em vários estudos que mimetizam a sobrecarga do VD 10,11,12,13,14,15,16. Tecnicamente, o PAB é a colocação de uma sutura permanente no tronco do AP, provocando uma redução mecânica do diâmetro do tronco do AP10. O PAB gera uma sobrecarga de pressão aumentada para o VD10. Primeiro, como uma adaptação compensatória ao aumento súbito da pós-carga do VD, a cavidade do VD é dilatada, levando à hipertrofia crônica do VD10,13. A dilatação e hipertrofia do VD acometem as valvas tricúspide, que se tornam permeáveis13. Mais precisamente, a dilatação pronunciada do VD combinada com alta pós-carga do VD tem o efeito de alongamento do anel da valva tricúspide localizado entre o VD e o AR 13,17. Devido à oclusão incompleta da válvula, uma porção do sangue ejetado do VD durante a sístole será direcionada para a cavidade da AR17. O extravasamento da valva tricúspide pode ser observado através do ecocardiograma e é denominado regurgitação tricúspide17. Em seguida, a AR recebe pressão arterial inadequadamente elevada, contribuindo para o aumento da dilatação e hipertrofia da AR13. O remodelamento crônico do VD e da AR é acompanhado por reações inflamatórias miocárdicas locais, levando à fibrose do VD e da AR e perda de função 9,13. A fibrose cardíaca é caracterizada pelo desenvolvimento de zonas de baixa voltagem, menos contráteis e mais suscetíveis a provocar bloqueios de condução e circuitos de reentrada envolvidos no desenvolvimento de arritmias cardíacas, incluindo fibrilação ventricular eFA18,19.
A originalidade deste artigo reside na utilização de um método padronizado de remodelamento cardíaco do lado direito induzido por PAB para provocar e estudar a indutibilidade de arritmias cardíacas em 3 semanas pós-PAB. As principais vantagens dessa abordagem cirúrgica são: i) o controle direto sobre a redução do diâmetro do tronco do AP e ii) a prevenção da inflamação pulmonar para focar na inflamação miocárdica induzida por ICD para estudar arritmias cardíacas, incluindo FA.
A abordagem aqui descrita envolve um procedimento microcirúrgico preciso para criar o PAB, avaliação do aumento da pós-carga do VD, ecocardiografia para observar o remodelamento estrutural e funcional miocárdico induzido pelo PAB e estudo eletrofisiológico para avaliar a vulnerabilidade a arritmias cardíacas, incluindo FA.
Todos os procedimentos descritos abaixo foram aprovados pelo comitê de ética do Montreal Heart Institute (números de protocolo: 2021-2938-2021-47-01 e 2024-3412-2024-48-01) e seguiram rigorosamente as diretrizes do Conselho Canadense de Cuidados com Animais (CCAC). Ratos Wistar machos (225-275 g) com idade entre 6-8 semanas foram utilizados para os procedimentos. Todos os animais foram alojados na unidade de cuidados com animais do Montreal Heart Institute, com acesso gratuito a água e comida.
1. Preparo pré-operatório
2. Indução da anestesia e preparação do animal
NOTA: As análises foram realizadas em ratos Wistar machos (225-275 g) com idade entre 6 e 8 semanas. Use uma almofada de aquecimento durante todas as etapas dos procedimentos a seguir para manter a temperatura corporal do animal em torno de 37 °C. Aplique uma sonda retal para monitorar a temperatura corporal.
3. Intubação
NOTA: A intubação foi realizada conforme descrito anteriormente20.
Figura 1: Principais instrumentos necessários para a preparação do procedimento microcirúrgico de PAB. (A) Agulha modificada de 19 G usada como eletrodo para obtenção de um diâmetro de 1 mm do tronco do AP após PAB. (B) Ferramentas endotraqueais usadas ou intubação bem-sucedida de ratos. 1. A espátula é usada como abaixador de língua em ratos anestesiados para expor a traqueia. 2. O cateter 16G atua como um tubo endotraqueal após embotar a ponta de sua caneta. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
4. Cirurgia PAB (Figura 2)
NOTA: Todos os procedimentos devem ser realizados de acordo com técnicas rigorosas de cirurgia asséptica.
Figura 2: Procedimento PAB e validação da sutura de seda 5.0 versus clipes metálicos. Fotografia do isolamento e ligadura passo a passo do tronco do AP, mostrando (A) a exposição e isolamento do tronco do PA, (B) o posicionamento da sutura (seda 5.0) ao redor do tronco do AP, (C) a ligadura do PA (PAB) (usando uma agulha 19G como eletrodo); (D) a verificação do movimento cardíaco e da sobrecarga da raiz do AP e do VD após o PAB; (E) uma comparação do PAB realizado com sutura de seda versus um clipe de metal; e (F) a validação da escolha da sutura de seda para PAB para criar um diâmetro mais reprodutível de 1 mm ao redor do tronco do PA. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Recuperação pós-operatória
6. Ecocardiografia transtorácica
NOTA: Este trabalho mostra os dados obtidos no 21º dia de pós-operatório, quando os ratos foram submetidos ao ecocardiograma transtorácico. No entanto, dependendo dos objetivos da pesquisa e dos requisitos do desenho do estudo, os pesquisadores podem definir outros pontos de tempo para a ecocardiografia transtorácica pré e pós-PAB.
7. Estudo eletrofisiológico (Figura 3)
Figura 3: Ilustração dos batimentos cardíacos em repouso e a posição apropriada de um cateter transesofágico para estudo eletrofisiológico in vivo . (A) ECG representativo de dois batimentos cardíacos consecutivos em repouso mostrando a onda P, o intervalo PR, o complexo QRS, o intervalo QT e o intervalo RR. (B) Esquema de uma seção longitudinal do coração (1) e do esôfago (2) em que um cateter quadripolar (3) é introduzido para estimular e adquirir ECG atrial. (C) Sinais de ECG representativos mostrando a posição preferida do cateter transesofágico quando o sinal atrial (linha vermelha) do ECG de superfície (traços superiores) coincide com o sinal atrial do ECG do cateter (traços inferiores). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
8. Análise de ECG
NOTA: Os registros e estímulos de ECG foram realizados usando um software de aquisição de ECG. As análises foram realizadas por meio de um software de análise de ECG (Figura 3A).
9. Análises histológicas
10. Análises estatísticas
Confirmação visual da ligadura adequada do tronco PA durante a cirurgia
Durante o procedimento de PAB, uma indicação de bom posicionamento da sutura é um aumento imediato da pressão arterial e dilatação imediata do VD e da raiz do tronco do PA na junção com o VD. A sutura não deve se mover para garantir uma sobrecarga de pressão constante e permanente por 3 semanas. Neste estudo, o uso de um Silk 5-0 foi validado como mais estável do que um clipe de metal...
O desempenho bem-sucedido do PAB é a parte mais crucial deste protocolo. É importante distinguir adequadamente a aorta e o tronco da AP. O isolamento do PA deve ser realizado meticulosamente para evitar lacrimejamento, sangramento e morte durante o procedimento. A aplicação da sutura ao redor do eletrodo 19G deve ser realizada rapidamente e seguida pela remoção imediata do eletrodo, para evitar "obstrução completa" do AP por muito tempo devido à presença do eletrodo.
Os autores não têm nada a divulgar.
Os autores agradecem a Colombe Roy, YanFen Shi, Sandra Querry e Josiane Deslandes pelo desempenho técnico da ecocardiografia transtorácica e a Nathalie L'Heureux pela assistência técnica preliminar durante a padronização do método PAB. Somos gratos aos membros do centro de cuidados com animais do Montreal Heart Institute.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% Sodium Chlorine Injection USB (100 ml) | Baxter | JB1302P | Solution used for drugs (analgesic and anti-inflammatory) dilution and for preparing saline water syringes dedicated to rehydrating the animal after the surgery |
19 G x 1 1/2 PrecisionGlide Needle | BD | 305187 | Needle modified (bent and blunted) to be used as a spacer during for the partial constriction of the pulmonary trunk |
2" x 2" Non Woven Non-Sterile Ritmed Gauze Sponge, 4-Ply | AMD-Ritmed | A2101-CH | Gauze sponges used to absorb blood from the wound or to gently push organs (ex: thymus) aside. |
4" x 4" Non Woven Non-Sterile Ritmed Gauze Sponge, 4-Ply (x200) | AMD-Ritmed | A2100-CH | Gauze sponges used to absorb blood from the wound or to gently push organs (ex: thymus) aside. |
5-0 Vicryl Violet Suture RB-1 1/2 Circle Needle 17mm 27" | Ethicon | J303H | Synthetic absorbable sterile surgical suture with a taperpoint needle used for muscle and skin wounds closure. |
Anafen (100 mg/mL) | Merial Canada, Inc. | 1938126 | Diluted injectable solution of ketoprofen administered as a nonsteroidal anti-inflammatory, analgesic and antipyretic drug. |
AutoClip System | FST | 12020-00 | Can be used to close the skin wound. Includes a clip applier, wound clips (9 mm) and a clip remover. |
Dumont #5/45 Forceps | FST | 11251-35 | Dumoxel forceps with tips angled at 45°. Used to tighten the knots around the spacer placed on the pulmonary trunk. |
Fine Scissors - Sharp | FST | 14060-10 | Stainless steel iris scissors dedicated to intercostal muscles incision and suture cutting. |
Forane (Isoflurane) 100 mL | Baxter Canada | BAXCA2L9100 | Inhalation anesthetic used for rodents during their PAB surgery. |
IV Catheter 16 G x 1.77 " (Straight) | BD Insyte | 381257 | Catheter used as an endotracheal tube with its metal stylet blunted. |
Light LED 130 F - DrMach | Eickemeyer | M130300 | LED wall mounted light. |
Magnetic Fixator Retraction System: Base plate | FST | 18200-50 | Metal plate on which the associated fixtures are installed. It is placed around the heating plate. |
Magnetic Fixator Retraction System: Elastomer (2 m Roll) | FST | 18200-07 | Used to attach the retractors to the fixators. |
Magnetic Fixator Retraction System: Fixators | FST | 18200-02 | Movable anchors that can be placed on the base plate. |
Magnetic Fixator Retraction System: Retractors | FST | 18200-11 | Retractors allowing to maintain the surgical wound with the desired opening |
Metzenbaum Scissors (Curved) | FST | 14017-14 | Stainless steel blunt scissors used for blunt dissection of the skin and muscles. |
Micro-Adson Forceps | FST | 11018-12 | Stainless steel serrated forceps used to grasp skin and other tissues. |
Oster Golden A5 2-Speed Clipper | Oster Professional | 34264416949 | Pet grooming clipper used to prepare the surgical field. Since it's meant to be used with large animals, the user needs to be careful with rats. |
Rodent heating plate or warming system | Custom made | N/A | Plate connected to a unit equipped with a LED screen displaying the temperature detected by the rectal probe as well as the target temperature. |
Rodent Ventilator Model 683 | Harvard Apparatus | 74240-2 | Mechanical ventilator used for small laboratory animals (max 5 kg). |
Semken Forceps with Serrations (Curved) | FST | 11009-13 | Stainless steel forceps used for tissue dissection. |
Semken Forceps with Serrations (Straight) | FST | 11008-13 | Stainless steel forceps used for tissue dissection. |
Silky Fresh Hair removal Cream | Veet | 62200825036 | Hair removal product used to prepare the surgical site after shaving. |
Soluprep | 3M | 103.26 | Bottled antiseptic solution tinted with 2% chlorhexidine and 70 % alcohol 225 mL. |
Stainless steel spatula 195 mm | Heathrow Scientific | HS15907 | Spatula used as a tongue depressor during rat intubation. |
Stereomicroscope System SZ61TR | Olympus | 88-126 | Microscope equipped with binoculars and a built-in camera allowing for video filming. |
Sterile Sodium Chloride 0.9% Irrigation Bottle (60 mL) | Saline H2O | 25-6048SA-L | Solution used to keep the wound moist throughout the surgery. |
Surgical Scissors - Sharp-Blunt (Straight) | FST | 14001-12 | Stainless steel scissors used to make the initial skin incision. |
Suture 5-0 Silk No Needle | Henry Schein | 102-6344 | Silk thread used to do the constriction of the pulmonary trunk |
Systane Ointment | Alcon | 2444062 | Eyes lubricant providing a temporary relief of burning and irritation caused by the dryness of the eyes during surgery. |
SZ2-STU2 stereomicroscope stand | Olympus | N1198900 | The arm attached to the base provides a great freedom of movement to the microscope head. |
Tissue forceps - 1X2 Teeth | FST | 11021-15 | Stainless steel forceps allowing to grasp, hold and manipulate tissues (skin and muscles). |
Transpore Surgical Tape | 3M | 1527-1 | Medical tape used to immobilized the rats' forelimbs and hindlimbs. |
Vetbond Tissue Adhesive (3 mL) | 3M | 1469SB | Surgical glue that can be applied in small amounts on the skin It can be used as a complement to subcutaneous sutures. |
Vetergesic Multidose (0.3 mg/mL) 10 mL | Ceva Canada | 2342510 | Diluted injectable solution of buprenorphine administered as an analgesic drug. |
Veterinary anesthesia evaporator Tec 4 | Dispomed | 34001 Iso | Enables vaporization of isoflurane and concentration at 0–5%. |
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