Summary
Le modèle de rat d'infarctus aigu du myocarde (IAM) est utile d'étudier la conséquence d'un MI sur la fonction physiopathologiques et physiologiques cardiaque.
Abstract
Avec l'insuffisance cardiaque menant la cause du décès aux Etats-Unis (Hunt), la recherche biomédicale est fondamental pour faire progresser les traitements médicaux pour les maladies cardiovasculaires. Les modèles animaux qui imitent les maladies cardiaques humaines, telles que l'infarctus du myocarde (IM) et l'ischémie-reperfusion (IR) qui induit une insuffisance cardiaque ainsi que la pression de surcharge (constriction aortique transverse) qui induit l'hypertrophie cardiaque et insuffisance cardiaque (Goldman et Tarnavski), sont des modèles utiles pour étudier les maladies cardiovasculaires. En particulier, l'ischémie du myocarde (IM) est une cause majeure de morbidité et de mortalité cardiovasculaires en dépit contrôlant certains facteurs de risque tels que l'artériosclérose et les traitements par intervention chirurgicale (Thygesen). Par ailleurs, une perte aiguë du myocarde après l'ischémie myocardique (IM) entraîne une augmentation des conditions de chargement qui induit le remodelage ventriculaire de la zone frontalière infarcie et la télécommande non myocarde infarci. L'apoptose des myocytes, la nécrose et la résultante de charge hémodynamique d'activer plusieurs de signalisation biochimique intracellulaire qui déclenche une dilatation BT, l'hypertrophie, la déformation du ventricule, et la formation de cicatrices collagène. Ce remodelage pathologique et l'échec de normaliser la paroi accrue souligne les résultats de la dilatation progressive, le recrutement de la frontière une zone du myocarde dans la cicatrice, et éventuellement la détérioration de la fonction contractile du myocarde (insuffisance cardiaque par exemple). La progression de la dysfonction VG et d'insuffisance cardiaque chez le rat est similaire à celle observée chez les patients qui subissent un infarctus du myocarde grande, survivre et se développe ensuite l'insuffisance cardiaque (Goldman). L'infarctus aigu du myocarde (IAM) de modèle chez le rat a été utilisé pour imiter humaine des maladies cardiovasculaires; spécifiquement utilisées pour étudier les mécanismes de signalisation cardiaques associés à une insuffisance cardiaque ainsi que d'évaluer la contribution des stratégies thérapeutiques pour le traitement de l'insuffisance cardiaque. La méthode décrite dans le présent rapport est le modèle de rat d'infarctus aigu du myocarde (IAM). Ce modèle est aussi appelé une cardiomyopathie ischémique aiguë ou d'une ischémie suivie de reperfusion (IR), ce qui est induite par une infection aiguë période de 30 minutes d'ischémie par ligature de l'artère interventriculaire antérieure (AIA) suivie d'une reperfusion du tissu par libérant la ligature DAL (Vassiliev et McConnell). Ce protocole mettra l'accent sur l'évaluation de la taille de l'infarctus et la zone à risque (AAR) par le colorant bleu Evans et le chlorure de triphényl tétrazolium (TTC) après 4 heures de reperfusion; des commentaires supplémentaires vers l'évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage en modifiant la durée de la reperfusion, est également présentée. Globalement, ce modèle AMI animaux rat est utile pour étudier la conséquence d'un infarctus du myocarde sur la fonction physiopathologiques et physiologiques cardiaque.
Protocol
1. Préparation de la zone d'exploitation
- La surface d'exploitation est d'abord préparé en désinfectant la zone avec 70% d'éthanol.
- Tous les instruments chirurgicaux doivent être stérilisés avec un stérilisateur à chaud perles avant la chirurgie (et entre cabinets individuels chez le rat). Ces instruments comprennent: ciseaux chirurgicaux (2), une pince (1), une pince incurvée (1), porte-aiguille (2), et un rectractor poitrine.
- Gaze de coton et les applicateurs doivent être disponibles afin de maîtriser les saignements.
- Réglez la température d'un système de couverture homéothermes (coussin chauffant), d'être utilisé pour maintenir la température du corps de l'animal à 37 ± 1 ° C, afin d'éviter une chute dramatique de la température corporelle, la taille d'un infarctus dépend la durée de l'occlusion que la température du corps ainsi (Tarnavski et al.).
- Avant l'anesthésie, chaque animal reçoit une dose de buprénorphine (de 0,1 à 2,5 mg / kg SQ) et de comprimés oraux carprofène (Rimadyl, Bioserv comprimé; 1 comprimé) le jour avant la chirurgie. Au moment immédiatement avant la chirurgie, chaque animal recevra à nouveau un dosage de la buprénorphine (0.1 à 2.5 mg / kg SQ).
- Note: Pour les études portant sur l'évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage cardiaque au cours d'une période de temps (7 - 28 jours et au-delà), un dosage de la buprénorphine (0,1 à 2,5 mg / kg SQ) sera administré tous les 6 heures après la chirurgie pendant 24-48 heures après la chirurgie et le carprofène comprimés oraux seront fournis une fois par jour (voir «récupération post-opératoire").
2. Préparation et l'intubation des Rats
- Avant l'induction de l'anesthésie, les animaux seront examinés afin d'identifier toutes les conditions pré-existantes qui peuvent compliquer résultats de la chirurgie; examen physique comprendra une inspection visuelle et la mesure de la fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, et la température corporelle et le poids corporel.
- Si les animaux sont déterminés à être en bonne santé, 250-300 grammes rats mâles (Sprague-Dawley, par exemple) seront pesés et caractéristiques d'identification sera enregistré.
- Les rats sont ensuite anesthésiés avec 80 mg / kg de pentobarbital; le niveau correct de l'anesthésie est vérifiée par la réponse retrait de la patte en appliquant une pression de l'ongle du rat (tep-pincement réflexe) et périodiquement pendant toute la procédure.
- La buprénorphine (de 0,1 à 2,5 mg / kg; SQ) sera administré au moment de la chirurgie.
- Un rasoir électrique est ensuite utilisée pour raser sous la forme de fourrure du cou et la poitrine. Note: Pour les études portant sur l'évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage cardiaque au cours d'une période de temps (7 - 28 jours et au-delà), la fourrure doit être complètement rasé loin de la zone chirurgicale pour maintenir la stérilité.
- Les zones rasées doivent être nettoyée et désinfectée avec une solution Betadine suivie par essuyer la zone avec de l'alcool à 70%, ce qui bétadine et frotter l'alcool et la procédure de désinfection doit être répétée trois fois.
- L'animal anesthésié est ensuite placé dans une position couchée sur un système de couverture homéothermes (coussin chauffant) en vue de maintenir la température du corps.
- L'intubation endotrachéale est alors effectué par exposer d'abord soigneusement la trachée, pour améliorer la visualisation de l'intubation, en faisant une 5 mm mi-cou incision et la rétraction du tissu musculaire, juste au-dessus de la trachée.
- Cela permet une meilleure visualisation pour l'insertion de la sonde endotrachéale (90 taille de polyéthylène, PE 90), où le tube est biseauté sur le bord pour la facilité d'entrée dans le larynx.
- Le tube endotrachéal est insérée dans la trachée, avec visualisation assistée en utilisant un microscope stéréo chirurgicale, en prenant soin de manipuler la langue lors de la visualisation de la trachée et l'entrée de la sonde endotrachéale.
- La ventilation mécanique est alors réalisée en connectant la sonde endotrachéale à Kent scientifique ventilateur (TOPO Dual Mode) le cyclisme à 80 respirations par minute et un volume courant de 1,2 ml par 100 gramme de poids corporel.
- Un champ stérile est ensuite placé sur le rat, ne laissant que la zone chirurgicale exposée, minimisant ainsi les risques de contamination pendant l'opération.
- Le chirurgien des animaux et des assistants sont à porter un masque, une blouse et des gants; avec des gants étant changé entre chirurgies rats individuels.
3. Transitoire antérieur gauche Ligature Décroissant artère (DAL)
- Une fois la respiration régulière est établie, la poitrine est ouverte à l'espace laissé intercostaux quatrième, en utilisant hémostatiques ou des ciseaux à bout rond d'ouvrir l'espace, mais sans couper le tissu de telle sorte que le risque de saignement peut être réduite.
- Un écarteur thoracique est alors positionnée dans le quatrième espace intercostal; afin de répartir les côtes de sorte que le ventricule gauche (VG) est exposée, en prenant soin maximal à ne pas endommager les poumons.
- Le péricarde est alors ouvert, mais laissé en place si possible.
- La descendante antérieure gauche proximale (DAL) l'artère seront identifiés (figure 1), avec l'utilisation de tantstéréomicroscope urgical, et le DAL est alors transitoirement ligaturé (ou peut être attaché avec un nœud coulant) en utilisant une suture 6-0 prolène pour une période de 30 minutes ischémiques (Figure-1), mais sans extériorisation du cœur.
- Afin de permettre la reperfusion cardiaques, des ciseaux de microchirurgie sont utilisés pour couper le nœud de la ligature (ou en libérant les slipknot), par la suture 6-0 prolène, 30 minutes après la ligature de la LAD.
- Chez les rats de contrôle imposture, la procédure est identique, sauf le DAL n'est pas transitoirement ligaturé.
- La sortie est ensuite brièvement (1-2 secondes) pincé sur le respirateur afin de permettre à nouveau l'inflation des poumons.
- L'écarteur thoracique est alors enlevé et les côtes sont rapprochés à l'aide d'une suture 2-0 prolène avec un modèle de suture interrompue.
- Une fois les côtes sont fermées, les sorties du ventilateur est à nouveau brièvement (1-2 secondes) pincé hors d'assurer la respiration.
- La peau est fermée à l'aide de suture 6-0 prolène avec un motif de surjet.
4. Confirmation de la ligature de l'artère réussie LAD
- Ligature correcte de la DAL sera confirmée par l'observation de blanchiment des tissus du myocarde distal de la suture ainsi que le dysfonctionnement de la paroi antérieure, comme observé durant la ligature LAD transitoire.
- Reperfusion sera vérifiée par le retour de la couleur rouge pour le tissu myocardique et la démonstration d'une certaine reprise du mouvement de la paroi antérieure; observée immédiatement après la ligature LAD transitoire.
- Note: Pour les études portant sur l'évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage cardiaque au cours d'une période de temps (7 - 28 jours et au-delà), un échocardiogramme sera effectuée 24 heures après la ligature des LAD, afin de déterminer l'étendue de l'induit infarctus du myocarde. Tous les animaux avec un raccourcissement du ventricule gauche fractionnaire (LV FS) <20%, tel que déterminé à partir d'un échocardiogramme, ainsi que le dysfonctionnement mouvement de la paroi antérieure compatible avec l'infarctus, seront identifiés et utilisés pour le suivi de la fonction cardiaque et le remodelage des études. Sham rats témoins sont censés avoir une normale LV FS entre 40-45% (del Monte et al.)
5. Récupération post-opératoire
- Une fois l'opération terminée, le champ stérile sur l'animal sera enlevé. La température du corps (par un thermomètre rectal), la fréquence respiratoire (par inspection visuelle), le rythme cardiaque (palpitations par), et des signes anormaux de la douleur doivent être surveillés jusqu'à ce que l'animal devient ambulatoires.
- Le rat sera retiré du respirateur et être ensuite placé dans une cage des animaux et a permis de récupérer de l'anesthésie. Dans cette cage, l'une des extrémités de la cage sera réchauffé par un coussin chauffant pour permettre le rat à rechercher la chaleur. En outre, l'eau sera disponible pour le rat au cours de cette période d'observation.
- Si des signes de déshydratation sont observées après la chirurgie, 0,5 ml de solution saline stérile sera injecté par voie intrapéritonéale (IP).
- La buprénorphine (de 0,1 à 2,5 mg / kg; SQ) sera alors administrée immédiatement après la chirurgie, et au cours de récupération post-opératoire.
- Note: Pour les études portant sur l'évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage cardiaque au cours d'une période de temps (7 - 28 jours et au-delà), un dosage de la buprénorphine (0,1 à 2,5 mg / kg SQ) sera administré tous les 6 heures après la chirurgie pendant 24-48 heures après la chirurgie. Comprimés oraux carprofène (Rimadyl, Bioserv comprimé) seront également fournis (1-comprimé par jour) pendant au moins 48 heures après la chirurgie.
6. Évaluation histologique de l'ischémie-reperfusion
- Après l'achèvement de la période de reperfusion de 4 heures, les rats sont anesthésiés à être à nouveau avec 80 mg / kg de pentobarbital et le DAL est ligaturé à nouveau (ou le nœud coulant peut être renoué) (Huang et al et Kaiser et al.)
- 1 ml de 5% bleu d'Evan (en tampon phosphate salin) est ensuite injecté dans la chambre ventriculaire droite et a permis à perfuser pour 2 minutes.
- Après 2 minutes, 1 ml de solution saturée de chlorure de potassium est ensuite injecté dans la chambre ventriculaire droite afin d'arrêter le coeur de battre.
- Le coeur est alors rapidement excisée, incorporé dans agarose à 2% du tampon phosphate salin, puis sectionnée en 1-2 tranches mm.
- Le myocarde viable est ensuite coloré avec du chlorure de tétrazolium 2% triphényle (TTC) pour 20 minutes et les images de chaque tranche est capturé. Les images sont ensuite quantifiées afin d'identifier la quantité de surface du myocarde: (1) qui n'est pas à risque (sections bleue), (2) Zone à risque (AAR; rouge et blanc, sections), et (3 ) zone qui est infarci (blanc "sans tache" sections) (Figure 2).
7. Les résultats représentatifs
Pour les études impliquant l'évaluation de la taille de l'infarctus et la zone à risque (AAR), par un colorant bleu d'Evan et de chlorure de triphényl tétrazolium (TTC), après quatre heures de reperfusion, la ligature correcte de la DAL peut être confirméen observant le blanchiment des tissus du myocarde distal de la suture ainsi que le dysfonctionnement de la paroi antérieure, comme observé durant la ligature LAD transitoire. Reperfusion peut être vérifiée par le retour de la couleur rouge pour le tissu myocardique et la démonstration d'une certaine reprise du mouvement de la paroi antérieure; observées immédiatement après la ligature LAD transitoire. Pour les études impliquant l'évaluation de la fonction cardiaque et le remodelage cardiaque au cours d'une période de temps (7 - à 28 - jours et au delà), la ligature correcte de l'ischémie suivie de reperfusion peut aussi être confirmé par une décoloration des tissus, un dysfonctionnement de la paroi antérieure et le retour de la couleur rouge avec une certaine reprise du mouvement mur suivant la reperfusion. En outre, les troubles de la fonction cardiaque peut être déterminé par un échocardiogramme être effectué 24 heures de la ligature des LAD poste, afin de déterminer l'étendue de l'infarctus du myocarde induit. Tous les animaux avec un raccourcissement du ventricule gauche fractionnaire (LV FS) <20%, tel que déterminé à partir d'un échocardiogramme, ainsi que le dysfonctionnement mouvement de la paroi antérieure compatible avec l'infarctus, seront identifiés et utilisés pour le suivi de la fonction cardiaque et le remodelage des études. Sham rats témoins sont censés avoir une normale LV FS entre 40-45% (Del Monte).
Figure 1. Schéma d'un infarctus du myocarde et de ligature LAD. Schéma de principe (1) infarctus du myocarde et (2) la ligature de la partie antérieure du ventricule gauche en descente (DAL) l'artère à l'aide d'une suture, utilisé pour imiter l'infarctus du myocarde provoqué par la formation peste.
Figure 2. Image représentative d'un coeur de rat après un IAM. Représentant de l'image le coeur de rat montrant la zone en bleu (non occlus zone perfusion coronaire), la zone en rouge (zone de perfusion coronaire occluse indiquant la zone à risque (AAR) pour un infarctus, et la zone en blanc / jaune (zone infarcie au sein de l'AAR).
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Discussion
Un infarctus aigu du myocarde (IAM) chez les rats, aussi appelée ischémie-reperfusion (IR), est couramment utilisé pour imiter le remodelage ventriculaire humaine menant à l'insuffisance cardiaque. La progression de la dysfonction VG et d'insuffisance cardiaque dans des modèles animaux (rats et souris) est similaire à celle observée chez les humains qui subissent un infarctus du myocarde, de survivre puis se développe ensuite l'insuffisance cardiaque (Goldman). Cette procédure décrit une version de cette technique et contenait également des notes supplémentaires décrivant les variations méthodologiques. Supplémentaires telles variations à l'infarctus aigu du myocarde (IAM) la procédure comprennent la durée de l'ischémie et la durée de la reperfusion. En outre, il ya des variations quant à la procédure chirurgicale utilisée pour accéder et ligaturer le DAL. En ce qui concerne la durée de la période ischémique, le temps de la ligature LAD pour induire un infarctus du myocarde peut être restreint aiguë (30 minutes à 60 minutes; IAM), ou alternativement, restreint chronique (permanente; MI). En ce qui concerne la durée de la reperfusion après cette période initiale ischémique avant l'évaluation du myocarde (c'est à dire la période de reperfusion ultérieure), peut être de courte durée (4 heures à 24 heures) afin d'évaluer la taille d'infarctus et de la zone à risque (AAR ) par un colorant bleu d'Evan et de chlorure de triphényl tétrazolium (TTC), ou alternativement, prolongée (7 jours à 28 jours et au delà) afin d'évaluer la fonction cardiaque et le remodelage. Ce remodelage pathologique cardiaque (apoptose, nécrose et une dysfonction ventriculaire gauche) varie selon la durée choisie de l'ischémie et la reperfusion. Comme une alternative à la procédure chirurgicale minimalement d'exposer le coeur afin de ligaturer l'artère interventriculaire antérieure dans le quatrième espace intercostal et sans extériorisation du cœur (voir Partie 3: Transitoire descendante antérieure gauche ligature de l'artère (DAL)), une incision à travers le sternum , pour créer un plus grand accès et vue sur le coeur, peut être effectuée. En bref, une incision est faite à travers la peau de la poitrine à la mi-ventrale du thorax, après quoi le thorax est ouvert à la mi-sternum. Cette thoracotomie partielle est suivi en rétractant les bords du sternum avec un écarteur. L'artère IVA proximale est alors identifié, avec l'utilisation d'un microscope chirurgical, et soit transitoirement ligaturé (ou peut être attaché avec un nœud coulant) en utilisant une suture 6-0-prolène pour une période de 30 minutes ischémique (IAM) ou de façon permanente ligaturé en utilisant une suture 6-0-Prolène (MI). Pour IAM procédures, des ciseaux de microchirurgie sera utilisé pour couper le nœud de la ligature de 30 minutes après la ligature des LAD. La sortie est ensuite brièvement (1-2 secondes) pincé sur le respirateur afin de permettre à nouveau l'inflation des poumons. L'écarteur est enlevé et les côtes sont rapprochés et suturés en utilisant 2-0 prolène avec un modèle de suture interrompue. Une fois le coffre est fermé, la sortie est brièvement pincé repartir pour assurer la respiration et la peau est fermée à l'aide des sutures 6-0 prolène avec un motif de surjet. Globalement, l'infarctus aigu du myocarde modèle animal (AMI) décrite dans ce protocole imite humaine cardiopathie ischémique et sert comme un outil important pour aider à élucider les mécanismes de signalisation moléculaires impliquées dans le remodelage cardiaque et l'insuffisance cardiaque.
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Disclosures
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Acknowledgments
BKM est soutenu par un Institut national de la santé (NIH) / National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI) subvention (R01-HL085487). MH est soutenu par l'American Heart Association nationale (AHA) Scientist Development Grant (SDG) et la Société de cardiologie gériatrique.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Ventilator | Kent Scientific | TOPO | TOPO Dual Mode |
| Thermostatic Circulator E103 | Harvard Apparatus | 732802 | |
| Homeothermic Blanket System | Harvard Apparatus | 55-7222F | |
| Stereo Microscope | Nikon Instruments | MMA36300 | SMZ-645 Zoom Stereo Microscope |
| Hot Bead Sterilizer | Harvard Apparatus | 610183 | |
| Electric Shaver | GE Healthcare | ||
| Blades and Handles | Welch Allyn | 690047-1 | Standard (Lamp) Laryngoscope Blades |
| Surgical Scissors | Fine Science Tools | 14014-17 | |
| Surgical Scissors | Fine Science Tools | 14072-10 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11028-15 | |
| Curved Forceps | Fine Science Tools | 11001-12 | |
| Needle Holder | Fine Science Tools | 12004-18 | |
| Needle Holder | Fine Science Tools | 91201-13 | |
| Chest Retractor | Fine Science Tools | 17008-07 | |
| Masks | VWR international | 47730-640 | |
| Gauze Sponges | Dermacea | 441205 | |
| Sterile Gloves | Cardinal Health | 2D7203I | |
| PE 90 tubing | BD Biosciences | 427420 | |
| 20 ml Syringe | BD Biosciences | 301625 | |
| 6-0 Prolene Suture | Ethicon Inc. | 8706H | |
| 2-0 Silk Suture | Ethicon Inc. | K873H | |
| Pentobarbital Sodium Injection | OVATION Pharmaceuticals | NDC 67386-501-55 | |
| Povidone-Iodine | NOVAPLUS | V10-8204 | |
| Buprenorphine | Pharmaceuticals Inc. | NDC 12496-0757-1 |
References
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