Animální modely
v experimentální kardiologii
MUDr. Tibor Stračina, Ph.D. (stracina@med.muni.cz)
Laboratoř experimentální kardiologie, Fyziologický ústav LF MU
Animální model
̶ Celotělové modely
̶ Izolované orgány a tkáně
̶ Izolované buňky (primární buněčné kultury)
̶ Pokus na zvířeti
Pokusná zvířata a jejich ochrana
̶ Princip 3R (1959, W.M.S. Russell a R.L. Burch)
̶ Reduction
̶ Replacement
̶ Refinement
̶ Evropská legislativa
̶ Zákon č. 246/1992 Sb., na ochranu zvířat proti týrání,
ve znění pozdějších předpisů
Snižování počtu zvířat využitých ve výzkumu
(Reduction)
̶ Nejnižší možný počet zvířat v experimentálních skupinách
potřebný pro statistickou analýzu (důkaz rozdílu)
̶ Vhodný design, přesné plánování
̶ Randomizace
̶ Precizní metodika
̶ Pokročilé statistické metody
Design animálního experimentu
̶ Vše od hypotézy po interpretaci
výsledků
̶ Experimental Design Assistant
(NC3Rs)
Plánování pokusu na zvířatech
̶ PREPARE Guidelines (norecopa)
̶ Definice studie
̶ Dialog mezi vědci a chovateli zvířat
̶ Kontrola kvality jednotlivých částí
studie
Nahrazování zvířat využitých ve výzkumu
(Replacement)
̶ Využití jiných metod výzkumu
̶ Alternativní metody – např. buněčné modely, matematické
modelování
̶ Nahrazení méně přesných metod přesnějšími
Zmírňování dopadů pokusů na zvířata
(Refinement)
̶ Zajištění dobrých životných podmínek zvířat (welfare)
̶ Ustájení, krmení, napájení, čistota prostředí, teplota, vlhkost vzduchu
̶ Obohacení životního prostředí (enrichment)
̶ Pravidelné monitorování zdravotního stavu zvířat
̶ Vhodné experimentální metody nezpůsobující bolest a utrpení
̶ Analgezie, anestezie
̶ End-point, eutanazie
Pokusná zvířata a jejich ochrana
̶ Návrh projektu pokusů a NSPP
̶ Odborná komise pro zajišťování dobrých životních podmínek
pokusných zvířat LF MU
̶ Příslušná ministerstva (MZ, MŠMT)
̶ Evropská komise, Odborné společnosti
Pokusy na zvířatech a Open Science
Universiteit Utrecht
https://ivd-utrecht.nl/en/infocentre/infographic/better-
animal-research-through-open-science-image
Publikování výsledků pokusů na zvířatech
̶ ARRIVE Guidelines (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)
Experimentální
kardiologie
Animální modely
v experimentální kardiologii
̶ Izolované kardiomyocyty
̶ Izolované srdce
̶ Izolovaná céva
̶ Celotělové modely
Pokusná zvířata
v experimentální kardiologii
̶ malé hlodavce
̶ myš (Mus musculus)
̶ potkan (Rattus norvegicus)
̶ morče (Cavia aperea)
̶ králík (Oryctolagus cuniculus f. domesticus)
̶ pes, prase
̶ dánio pruhované (Brachydanio rerio)
Izolované srdce
̶ Langendorffův model
̶ pracující srdce podle Neelyho
Izolované srdce podle Langendorffa
̶ výživný roztok je kanylou aplikován do aorty
̶ semilunární chlopně se tlakem roztoku uzavírají
̶ plní se koronární artérie
̶ komory zůstávají prázdné
̶ srdce „nepracuje“ (nečerpá)
Olejníčková et. al. MBEC 2015
Pracující srdce podle Neelyho
̶ výživný roztok je kanylou aplikován do levé síně
̶ levá komora se plní
̶ srdce „pracuje“ (čerpá) – roztok je stahem komory čerpán do
aorty a následně prochází i do koronárního systému
Olejníčková et. al. MBEC 2015
Izolovaná céva
̶ Cévní preparát z různých lokací
̶ Měření izometrické síly stahu
̶ Testování léčiv, vazoaktivních látek
Celotělové modely
̶ Intaktní zvířata
̶ Indukované modely
̶ Transgenní zvířata
Metody měření EKG
̶ Neinvazivní
̶ Semi-invazivní
̶ Telemetrické
Metody měření arteriálního tlaku krve
̶ Neinvazivní
̶ Přímé měření (katetrizace)
Srdeční katetrizace
̶ Levostranná
̶ Pravostranná
̶ Tlak a objem
Echokardiografie
Magnetická rezonance
Aktuálně řešená témata
̶ Schizofrenie a remodelace myokardu
̶ Cévní toxicita doxorubicinu a možnosti její ovlivnění
Schizofrenie a kardiovaskulární nemoci
̶ Schizofrenie je chronické psychotické onemocnění
̶ Schizofrenici mají až o 15 let kratší dožití
̶ Riziko úmrtí na KVS je u schizofreniků až 2x vyšší
Neurovývojové modely
̶ Prenatální expozice methylazoxymethanol acetátu (MAM)
̶ Časná sociální izolace (PWSI)
MAM model
Schizophrenia-like phenotype in 100% of the offspring
Pregnant female
Sprague-Dawley rat
Gestational day 17:
methylazoxymethanol
acetate (MAM)
Časná sociální izolace (PWSI)
̶ sociální izolace ve věku 21 dní
(v den odstavu)
̶ ztráta sociální interakce ovlivní
dozrávání CNS
Remodelace myokardu
̶ Přestavba srdečního svalu
̶ Adaptační
̶ Patologická
̶ Hypertrofie
̶ Ztráta kardiomyocytů
̶ Fibróza
̶ Změny metabolismu
Zdroj: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.113.001879
DOCA model remodelace myokardu u potkana
̶ Unilaterální nefrektomie (UNX)
̶ Deoxykortikosteron acetát (DOCA)
̶ Hypertenze
̶ Remodelace myokardu (fibróza)
̶ Rychlý progres srdečního selhání
Remodelace levé komory
̶ cMRI (9,4 T)
̶ ÚPT AV ČR, Brno
̶ T1 mapování myokardu u potkana
Akceleruje časná sociální
izolace u potkana rozvoj
srdečního selhání v DOCA
modelu?
PWSI
DOCA
Srdeční
selhání?
Experimentální design
PWSI
potkan SD, ♂
věk 3 t
• I (n=8)
• S (n=8)
DOCA/věk
10 t
EKG
UNX
DOCA
(20mg/7d)
Terminace
věk 13 t
EKG
PV LK
histologie
Výhled do budoucna
̶ Mezipohlavní rozdíly
̶ Molekulární mechanismy, vliv sigma 1 receptorů
Možný vliv sigma 1 receptoru?
̶ molekulární chaperon na membráně ER asociované s
mitochondrií
̶ ovlivňuje vápníkovou signalizaci v buňce
̶ potenciální kardioprotektivní účinek
̶ ovlivněním klíčových neurotransmiterů (dopamin, glutamát,
GABA) v CNS může přispět k patogenezi schizofrenie