Die linke Pneumonektomie kombiniert mit Monocrotaline oder Sugen als Modell der pulmonalen Hypertonie bei Ratten
Summary
Das Nagetier linken Pneumonektomie ist eine wertvolle Technik in der pulmonalen Hypertonie-Forschung. Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur Beschreibung der Ratte Pneumonektomie Verfahren und Nachsorge zu minimalen Morbidität und Mortalität zu gewährleisten.
Abstract
In diesem Protokoll wir ausführlich die richtige Verfahrensschritte und die notwendigen Vorkehrungen, um erfolgreich durchführen einer linken Pneumonektomie und induzieren PAH in Ratten mit die zusätzliche Gabe von Monocrotaline (MCT) oder SU5416 (Sugen). Wir vergleichen auch diese beiden Modelle zu anderen PAH-Modelle, die häufig in der Forschung eingesetzt. In den letzten Jahren hat der Fokus von Tiermodellen PAH verschoben in Richtung Studium des Mechanismus der Angioproliferation von plexiformen Läsionen, in denen die Rolle der erhöhten pulmonalen Blutfluss als ein wichtiger Auslöser in der Entwicklung der schweren pulmonalen gilt vaskuläre remodeling. Eines der vielversprechendsten Nager-Modelle von erhöhten pulmonalen Fluss ist die einseitige linke Pneumonektomie, kombiniert mit einem “zweiten Hit” MCT oder Sugen. Die Entfernung von der linken Lunge führt zu erhöhten und turbulenten pulmonalen Blutfluss und vaskuläre remodeling. Derzeit gibt es keine Einzelheiten des Verfahrens der Pneumonektomie Chirurgie bei Ratten. Dieser Artikel beschreibt Schritt für Schritt Protokoll der Pneumonektomie chirurgischen Eingriff und Nachsorge bei männlichen Sprague-Dawley Ratten. Kurz gesagt, das Tier betäubt und die Truhe geöffnet. Sobald die linke Lungenarterie Pulmonalvene und Bronchus visualisiert werden, sie sind ligiert und die linke Lunge entfernt. Die Brust dann geschlossen und das Tier erholt. Blut ist gezwungen, nur auf der rechten Lunge zirkulieren. Diese erhöhte vaskuläre Druck führt zu einer progressiven Umbau und Verschluss der kleinen Lungenarterien. Der zweite Treffer der MCT oder Sugen ist verwendete eine Woche nach der Operation, endothelialen Dysfunktion zu induzieren. Die Kombination von erhöht den Blutfluss in der Lunge und der endothelialen Dysfunktion produziert schwere Pak. Die größte Einschränkung dieses Verfahrens ist, dass es allgemeine chirurgische Fähigkeiten erfordert.
Introduction
Pulmonaler arterieller Hypertonie (PAH) ist eine progressive und tödliche Krankheit, gekennzeichnet durch eine Zunahme der pulmonalen Blutfluss, erhöhten Gefäßwiderstand, Entzündungen und Umbau des kleinen Lungengefäße Blut1. Dieser Umbau in der Regel führt zu vaskulären Läsionen, die behindern und kleine Pulmonalarterien, verursacht Vasokonstriktion und Erhöhung der rechten Herzkammer Nachlast2zu verwischen. Einige erfolgreiche pharmakologische Behandlungen von Pak vorhanden sind; als Folge, PAH-Mortalität nach wie vor hoch. Vor kurzem hat sich der Schwerpunkt der Forschung auf der Pathobiologie der pulmonalen Hypertonie auf einen Mechanismus der Angio-Proliferation bewegt in dem die Rolle der erhöhten pulmonalen Blutfluss als ein wichtiger Auslöser in der Entwicklung der pulmonalen vaskulären gilt Umbau3,4.
Tiermodelle der pulmonalen Hypertonie haben entscheidende Einblicke zur Verfügung gestellt, die helfen, die Pathophysiologie der Erkrankung zu erklären und als Plattform für Drogen, Zelle, Gene und Protein Lieferung gedient haben. Traditionell wurden die chronische Hypoxie-induzierten pulmonalen Hypertonie und dem MCT Lunge Verletzungen Modell die wichtigsten Modelle zur Untersuchung der PAH Pathophysiologie5. Sie sind jedoch nicht ausreichend, um erhöhten pulmonalen Blut fließen und Neointimal Muster der Umgestaltung im Vergleich zu Veränderungen bei menschlichen Patienten beschrieben zu erzeugen. Die chronische Hypoxie-Modell bei Nagetieren führt zu Verdickung der Gefäßwände mit hypoxischen Vasokonstriktion ohne Angio-Auslöschung der kleinen Lungengefäße6. Darüber hinaus ist die Hypoxie Zustand reversibel. Somit ist das Hypoxie-Modell auch nicht ausreichen, um schwere Pak zu produzieren. MCT Lunge Verletzungen Modell einige endothelialen Dysfunktion zu entlocken, aber die komplexe obliterans Gefäßläsionen findet man bei Menschen mit schweren primären Pak entstehen nicht in den Ratten2. Darüber hinaus neigen MCT-behandelten Ratten von MCT-induzierte Lunge Toxizität, Veno-okklusive Lebererkrankung und Herzmuskelentzündung (Myokarditis) anstatt von PAH2sterben. Schließlich ist die Pneumonektomie allein nicht ausreicht, um Neointimal Läsionen in die kleinen Lungengefäße in kurzer Zeit zu produzieren. Nach der Pneumonektomie gibt es minimale Höhe in pulmonalen arteriellen Drucks7. Beim Menschen ist die Pneumonektomie gut verträglich, wenn die kontralaterale Lunge gesund7ist.
Das linke Pneumonektomie Verfahren kombiniert mit MCT oder Sugen ist jedoch vorteilhaft, da es erhöhten pulmonalen Blutfluss imitiert und pulmonalen vaskulären Umbau vergleichbar mit schweren klinischen Pak führt. Die Pneumonektomie erfolgt auf der linken Lunge, die nur 1 Lappen hat, anstatt auf der rechten Seite, die vier Lappen hat. Wenn die rechte Lunge entfernt wurde, wäre das Tier nicht kompensieren die respiratorische Insuffizienz. Im Pneumonektomie-MCT-Modell entwickelt sich Neointimal Muster der Umgestaltung in über 90 % der behandelten mit betrieben Tiere7. Ebenso führt die Kombination von Sugen und Pneumonektomie schwere Pak, gekennzeichnet durch Angio-obliterans vaskulären Läsionen, Proliferation, Apoptose und RV-Dysfunktion-8. Die linke Pneumonektomie Vorgehensweise ist auch vorteilhaft im Vergleich zu anderen chirurgischen Eingriffen, PAH zu induzieren. Bisher gehören beschriebenen Modelle bei Ratten zu pulmonalen Blutfluss in die Lunge zu erhöhen Aorto-Caval Shunt oder subclavia-pulmonale Arterie Anastomose. Diese Modelle sind äußerst kompliziert7,9,10,11. Um ein Aorto-Caval Shunt durchzuführen, muss das Tier Bauch geöffnet werden. Der Shunt befindet sich in der abdominalen Aorta, die Durchblutung aller Bauchorgane statt nur die Lunge erhöht, somit PAH dauert wesentlich länger, zu entwickeln. Darüber hinaus ist es schwierig zu bestimmen, den Blutfluss durch den Shunt, während mit der Pneumonektomie der Blutfluss zu den verbleibenden Lunge Doppel. Die Anastomose subclavia-pulmonale Arterie hat auch viele Komplikationen. Der arteriellen Blutfluss in der Vene kann zur Thrombose der Anastomose und Blutungen führen. Wie die Aorto-Caval Shunt ist es schwierig zu bestimmen, den Blutfluss durch die Anastomose. Darüber hinaus ist es eine teure und schwierige Technik, die vaskuläre chirurgische Fähigkeiten erfordert. Die einseitige linke Pneumonektomie verdoppelt Blutfluss und Schubspannung in der kontralateralen Lunge und in Kombination mit MCT oder Sugen, verursacht die typischen hämodynamischen und histopathologischen Befunde der PAH der Endothelzellen Schaden8, 12.
Die Neuheit dieser Handschrift ist in das sehr detaillierte und umfassende chirurgische Protokoll von der linken Pneumonektomie bei Ratten und in der Diskussion über die technischen und physiologischen Anforderungen dieser Modelle vorgestellt. Da dieses Protokoll nicht verfügbar ist, halte viele Forscher das Modell schwer Verwendung. Ermittler, die die linke Pneumonektomie durchgeführt haben hohe Mortalität und Morbidität verbunden mit den unnötigen Verlust von Tieren, Kompromisse bei der wissenschaftlichen Bewertung konfrontiert. Stattdessen verwenden viele klassische Modelle wie MCT-Injektion, chronische Hypoxie oder nur die Pneumonektomie Pak zu erstellen. Diese Modelle sind jedoch weit weniger effizient als die Kombination von MCT oder Sugen mit der linken Pneumonektomie. Der primäre Zweck dieses Artikels ist es, zunächst detailliert und reproduzierbar chirurgischen Protokolls für die linken einseitige Pneumonektomie bei Ratten und bieten die beste chirurgische Modell von Pak. Dieses Protokoll für linken einseitige Pneumonektomie mit MCT oder SU5416 kombinieren ermöglicht Ermittler zum Erstellen eines sehr viel effektiveren und klinisch relevanten Modells von schweren Pak, die Pathogenese von dieser tödlichen Krankheit zu studieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
In Pak-betroffenen Lungen, vaskuläre Proliferation mit Neointimal Bildung und Auslöschung der Lungenarterien führen zu schweren hämodynamischen Veränderungen, rechtsventrikuläre scheitern und frühe Sterblichkeit7,8. Die Änderungen an den Gefäßwänden erhöhen Widerstandsfähigkeit gegen Blutfluss, arterielle und rechtsventrikulärer Druck. In der Regel in den frühen Stadien der PAH entwickelt das 3 Wochen nach der Verabreichung MCT oder Sugen, Ratten u…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dieses Manuskript wurde von NIH unterstützt gewähren 7R01 HL083078-10 Stipendien von der American Heart Association AHA-17SDG33370112 und von den nationalen Instituten der Gesundheit NIH K01 HL135474, ys und von den nationalen Instituten der Gesundheit R01 HL133554, L.H
Materials
| Surgical Blade | Bard-Parker | 371215 | Incision |
| Forane (Isoflurane, USP) | Baxter | NDC 10019-360-40 | anesthesia |
| BD Angiocath 16 G | BD | 381157 | intubation tube, chest tube |
| BD 1 mL Insulin Syringe | BD | 329652 | administer buprinex post-operatively |
| Biogel Surgeons Surgical Gloves | Biogel | 30460-01 | sterile surgical gloves |
| Wahl BravMini+ Trimmer | Braintree Scientific | CLP-41590 P | shave surgical site |
| SU5416 | Cayman Chemical | 13342 | Sugen |
| Fiber Optic Illuminator | Cole-Parmer | EW-41723-02 | light for intubation |
| Surgipro II 4-0 Suture | Covidien | VP831X | Closing intercostal muscles |
| Polysorb 5-0 Suture | Covidien | GL-885 | Closing skin |
| Medium Slide Top Induction Chamber | DRE Veterinary | 12570 | oxygen & isoflurane delivery |
| DRE Compact 150 Rodent Anesthesia Machine | DRE Veterinary | 373 | oxygen & isoflurane delivery |
| Small Vessel Cauterizer Kit | Fine Science Tools | 18000-00 | cauterizer to minimize bleeding |
| VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | ventilator |
| MouseSTAT Jr | Kent Scientific | MSTAT-JR | pulse oximeter & heart rate monitor |
| Mouse Paw Pulse Oximeter Sensor | Kent Scientific | SPO2-MSE | pulse oximeter & heart rate paw sensor |
| PhysioSuite RightTemp | Kent Scientific | PS-02 | temperature pad |
| PVP Prep Solution | Medline | MDS093944 | Cleaning surgical site |
| Poly-lined Drape | Medline | NON21002Z | cover animal |
| 3 mL syringe | Medline | SYR103010 | administer fluids post-operatively |
| Microsurgical Kits, Integra | Miltex | 95042-540 | surgical tools: plain wire speculum, double-ended probe, McPherson-Vannas Iris scissors straight, straight iris scissors |
| Hemostatic forceps – Micro-Jacobson-Mosquito | Miltex | 17-2602 | mosquito |
| Buprenorphrine HCl 0.3 mg/mL | Par Pharmaceutical | NDC 42023-179-01 | Pain relief |
| Cooley-Mayo curved scissors | Pilling | 352090 | Large scissors |
| Gerald Tissue forceps | Pilling | 351900 | forceps |
| Wangesnsteen Tissue Forceps | Pilling | 342929 | atraumatic forceps |
| Pilling Thin Vascular Needle Holder | Pilling | 354962DG | needle holder |
| Crotaline | Sigma-Aldrich | C2401-1G | MCT |
| Surflash 20 G IV Catheter | Terumo | SR*FF2051 | For pressure reading during organ harvest |
| ADVantage PV System with 1.2 Fr Catheter | Transonic Inc | ADV500 | Record pulmonary artery and right ventricle pressure |
| Medium Hemoclip | Weck | 523700 | ligate vessels |
| Open Ligating Clip Applicator; Medium, curved | Weck Horizon | 237081 | hemoclip applicator |
| Surgical Microscope | Zeiss OPMI MD | 1808 | magnification |
References
- Leopold, J., Maron, B. Molecular Mechanisms of Pulmonary Vascular Remodeling in Pulmonary Arterial Hypertension. International Journal of Molecular Sciences. 17 (5), 761 (2016).
- Gomez-Arroyo, J. G., et al. The monocrotaline model of pulmonary hypertension in perspective. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 302 (4), L363-L369 (2012).
- van Albada, M. E., et al. The role of increased pulmonary blood flow in pulmonary arterial hypertension. European Respiratory Journal. 26 (3), 487-493 (2005).
- Dickinson, M. G., Bartelds, B., Borgdorff, M. A. J., Berger, R. M. F. The role of disturbed blood flow in the development of pulmonary arterial hypertension: lessons from preclinical animal models. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 305 (1), L1-L14 (2013).
- Stenmark, K. R., Meyrick, B., Galie, N., Mooi, W. J., McMurtry, I. F. Animal models of pulmonary arterial hypertension: the hope for etiological discovery and pharmacological cure. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 297 (6), L1013-L1032 (2009).
- Cahill, E., et al. The pathophysiological basis of chronic hypoxic pulmonary hypertension in the mouse: vasoconstrictor and structural mechanisms contribute equally. Experimental Physiology. 97 (6), 796-806 (2012).
- Okada, K., et al. Pulmonary hemodynamics modify the rat pulmonary artery response to injury. A neointimal model of pulmonary hypertension. American Journal of Pathology. 151 (4), 1019-1025 (1997).
- Happé, C. M., et al. Pneumonectomy combined with SU5416 induces severe pulmonary hypertension in rats. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 310 (11), L1088-L1097 (2016).
- Tanaka, Y., Schuster, D. P., Davis, E. C., Patterson, G. A., Botney, M. D. The role of vascular injury and hemodynamics in rat pulmonary artery remodeling. Journal of Clinical Investigation. 98 (2), 434-442 (1996).
- Nishimura, T., Faul, J. L., Berry, G. J., Kao, P. N., Pearl, R. G. Effect of a surgical aortocaval fistula on monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Critical Care Medicine. 31 (4), 1213-1218 (2003).
- Linardi, D., et al. Ventricular and pulmonary vascular remodeling induced by pulmonary overflow in a chronic model of pretricuspid shunt. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (6), 2609-2617 (2014).
- White, R. J., et al. Plexiform-like lesions and increased tissue factor expression in a rat model of severe pulmonary arterial hypertension. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 293 (3), L583-L590 (2007).
- Samson, N., Paulin, R. Epigenetics, inflammation and metabolism in right heart failure associated with pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 7 (3), 572-587 (2017).
