Summary
Aqui, apresentamos um protocolo para produzir cardiomiopatia induzida por taquicardia em suínos. Este modelo representa uma forma potente para estudar a hemodinâmica da falha de coração crônica progressiva e os efeitos do tratamento aplicado.
Abstract
Um modelo estável e confiável de insuficiência cardíaca crônica é necessário muitas experiências para entender hemodinâmica ou para testar os efeitos dos novos métodos de tratamento. Aqui, apresentamos um modelo por cardiomiopatia induzida por taquicardia, que pode ser produzida por cardíaco rápido ritmo em suínos.
Uma única pista de estimulação é transvenously introduzido em suínos saudáveis totalmente anestesiados, ao ápice do ventrículo direito e fixado. Sua outra extremidade é então encapsulada dorsalmente à região paravertebral. Lá, ele é conectado a uma unidade de marcapasso do coração modificado internamente que então é implantada em uma bolsa subcutânea.
Depois de 4-8 semanas de estimulação ventricular rápida em taxas de 200 a 240 batimentos/min, o exame físico revelou sinais de grave insuficiência cardíaca - taquipneia, taquicardia sinusal espontânea e fadiga. Ecocardiografia e raio-x mostraram dilatação de câmaras cardíacas, derrames e disfunção sistólica grave. Esses achados correspondem bem à cardiomiopatia dilatada descompensada e conservam-se, também, após a cessação de estimulação.
Este modelo de cardiomiopatia induzida por taquicardia pode ser usado para estudar a fisiopatologia da progressiva insuficiência cardíaca crônica, especialmente alterações hemodinâmicas causadas por novas modalidades de tratamento como suporte circulatório mecânico. Esta metodologia é fácil de executar e os resultados são robustos e reprodutíveis.
Introduction
A variedade de novos métodos de tratamento para insuficiência cardíaca (HF), especialmente o uso mundial crescente de suporte circulatório mecânico e oxigenação de membrana extracorpórea (ECMO) na prática clínica, está refletindo em testes pré-clínicos. O foco principal tem sido na alterações hemodinâmicas causadas pelas modalidades de tratamento examinado, nomeadamente na pressão arterial sistêmica1, contratilidade miocárdica, pressão e mudanças de volume nas câmaras cardíacas e coração trabalho2,3, fluxo de sangue arterial sistêmica e periféricos artérias, juntamente com compensação metabólica4 - saturação do tecido regional, perfusão pulmonar e gasometria arterial. Destinam-se a outros estudos sobre os efeitos a longo prazo do suporte circulatório5, inflamação concomitante ou ocorrência de hemólise. Todos esses tipos de estudo precisam de um estável biomodel de HF congestiva.
A maioria das experiências publicadas sobre deixou o desempenho do ventrículo (LV) e hemodinâmica de suporte circulatório mecânico foram realizados em modelos experimentais de aguda HF2,6,7,8 , 9 , 10, ou até mesmo em corações completamente intactas. Por outro lado, na prática clínica, suporte circulatório mecânico é frequentemente sendo aplicado em um status de descompensação circulatória que se desenvolve por razões anteriormente presente doença crônica. Em tais situações, os mecanismos de adaptação estão totalmente desenvolvidos em pode desempenhar um papel importante na inconsistência dos resultados observados de acordo com a "acuidade ou cronicidade" subjacente doença cardíaca11. Portanto, um modelo estável de HF crônica pode oferecer novos insights sobre mecanismos fisiopatológicos e hemodinâmica. Embora existam razões por que o uso de modelos de HF crônicos é escasso - preparação demorada, instabilidade do ritmo cardíaco, questões éticas e taxa de mortalidade - suas vantagens são claras, como eles oferecem presença de longo prazo da ativação neurohumoral, adaptação geral sistêmica, alterações funcionais dos cardiomyocytes e alterações estruturais do coração músculo e válvulas12,13.
Em geral, a disponibilidade e a variedade de modelos animais utilizados para estudos hemodinâmicos é amplo e oferece a escolha para muitas necessidades específicas. Para estas experiências, principalmente de suínas, caninas, ovinos, ou com menor murino configurações modelos, estão sendo escolhidos e oferta uma boa simulação de reações corporais humanos esperados14. Além disso, formas de experimentos de único órgão estão se tornando mais frequentes15. Para imitar confiantemente a fisiopatologia do HF, circulação está sendo artificialmente deteriorada. Dano ao coração pode ser causado por vários métodos, muitas vezes por isquemia, arritmia, sobrecarga de pressão ou efeitos cardiotóxicos de drogas, com qualquer um destes, levando a deterioração hemodinâmica do modelo. Para produzir um verdadeiro modelo de crônica HF, tempo tem de ser fornecido para desenvolver a adaptação a longo prazo de todo o organismo. Tal modelo confiável e estável é representado bem por cardiomiopatia induzida por taquicardia (TIC), que pode ser produzida por cardíaco rápido ritmo em animais experimentais.
Ficou demonstrado que, em corações predispostas, taquiarritmias incessantes de longa duração podem levar à disfunção sistólica e dilatação com débito cardíaco reduzido. A condição referida como TIC foi primeiro descrito em 191316, amplamente utilizada em experimentos desde 196217e agora é um distúrbio bem reconhecido. Sua origem pode estar em vários tipos de arritmias - ambos supraventricular e taquicardia ventricular podem levar a deterioração progressiva da função sistólica e dilatação biventricular sinais clínicos progressivos de HF, incluindo ascite, edemas, letargia e finalmente cardíaca descompensação levando a HF terminal e, se não for tratada, morte.
Efeitos similares de supressão circulatório foram observados por introdução de alta taxa cardíacos andando em modelos animais. Em um modelo de suínos, batimento cardíaco batimentos atrial ou ventricular mais de 200 batimentos por minuto é potente o suficiente para induzir a HF estágio final de um período de 3-5 semanas (fase progressiva) com características de TIC, embora existem diferenças interindividuais18, 19. estes resultados correspondem bem a cardiomiopatia descompensada e está, importante, também preservado após a cessação de estimulação (fase crônica)19,20,21,22, 23.
Modelos TIC de ovinos, suínos ou caninos repetidamente foram preparados para estudar a fisiopatologia da HF14, como as alterações para o LV imitam as características da cardiomiopatia dilatada24. As características hemodinâmicas são bem descritas - aumentada ventriculares diastólica final pressões, cardíaca diminuição da saída, aumentaram da resistência vascular sistêmica e dilatação de ambos os ventrículos. Em contraste, hipertrofia da parede não é observada consistentemente e afinamento da parede mesmo foi descrito por alguns pesquisadores25,26. Com a progressão de dimensões ventriculares, regurgitação válvulas atrioventricular desenvolve26.
Nesta publicação, apresentamos um protocolo para produzir um tique pelo ritmo cardíaco rápido a longo prazo em suínos. Este biomodel representa potentes meios para estudar a cardiomiopatia dilatada descompensada, hemodinâmica de HF crônica progressiva com baixo débito cardíaco e os efeitos do tratamento aplicado.
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Protocol
Este protocolo experimental foi revisado e aprovado pelo Comité de peritos do Animal institucional primeira faculdade de medicina, Universidade de Charles e foi realizada na Universidade experimental laboratório, departamento de Fisiologia, primeira faculdade de Medicina, Universidade de Charles em Praga, na República Checa, em conformidade com a lei n. º 246/1992 Col, relativa à protecção dos animais contra a crueldade. Todos os animais foram tratados e cuidados de acordo com o guia para o cuidado e uso de animais de laboratório, 8ª edição, publicado pela imprensa nacional de academias, 2011. Todos os procedimentos foram realizados de acordo com as convenções padrão de veterinárias e na conclusão de cada estudo, o animal foi sacrificado e realizada uma necropsia. Devido à anatomia adequada, cinco saudável mestiços fêmea suína (Sus scrofa domestica) até 6 meses de idade foram incluídos neste experimento. Seu peso médio foi de 66 ± 20 kg no dia da coleta de dados.
1. anestesia geral
- Depois de 1 dia de jejum, inicie a anestesia por administração intramuscular de midazolam (0,3 mg/kg) e cloridrato de cetamina (15-20 mg/kg) para a região glútea.
- Inserir a cânula periférica na veia marginal da orelha para aplicações de uso de drogas injetáveis.
- Administre bolus intravenosa de propofol (2 mg/kg) e morfina (0,1 - 0,2 mg/kg).
- Fornece animais com oxigênio através de uma máscara facial e intubação orotraqueal de avanço com um tubo endotraqueal algemado, com um diâmetro de 6,5-7,5 mm.
- Continuar a anestesia venosa total por combinação de propofol (6-12 mg/kg/h), midazolam (0,1 - 0,2 mg/kg/h) e a morfina (0,1 - 0,2 mg/kg/h), ajuste das doses de acordo com as respostas individuais - suprimir respirações espontâneas, reflexos da córnea, e resposta motora. Protege os olhos do animal com pomada para evitar ressecamento.
- Opere a ventilação mecânica por um dispositivo automático de circuito fechado, definido como ventilação adaptável da sustentação para manter o alvo final-tidal CO2 de 38-42 mmHg e a saturação de hemoglobina adequados de 95-99%. Monitore todas as funções vitais, especialmente a frequência cardíaca e a temperatura do corpo.
- Anexe o animal fixando suas pernas suavemente para a mesa de operação na posição supina.
- Administre antibióticos de amplo espectro - 1 g de cefazolina intravenosa através da cânula de veia do ouvido.
2. implantação de chumbo ventricular
- Localizar sites cirúrgicas e raspar a pele corretamente, usando uma lâmina de barbear (1) a jugular região acima do músculo esternocleidomastoideo e (2) a região paravertebral unilateral na parte posterior do pescoço do animal.
- Com a sonda de ultra-som vascular, Visualizar a veia jugular externa e marcar sua localização na pele. Localize a artéria carótida, bem como para evitar sua lesão.
- Após a desinfecção da pele larga usando iodopovidona, cubra com um pano cirúrgico estéril com o furo sobre a região marcada na jugular.
- Preparar todas as ferramentas necessárias para implantação de marca-passo e mantê-las estéreis. É crucial manter um ambiente estéril durante todo o procedimento.
- Cortar a pele paralela acima da veia jugular externa, formar uma bolsa subcutânea superficial em tecidos moles, não mais do que 10 mm de profundidade. Não exponha qualquer grandes vasos.
- Do fundo do bolso pré-formadas, insira uma bainha na veia jugular externa, usando a técnica de Seldinger padrão. Primeiro, insira um ponta macia do fio-guia através de uma agulha de punção 12G e então sobre o fio-guia, introduzir uma lágrima de plástico 7-francês introdutor afastado com um dilatador.
- Sob orientação fluoroscópica, introduzir um ritmo chumbo através desta bainha 58cm e posicione sua ponta até o ápice do ventrículo direito. Em seguida, retire a bainha e fixar a ponta ativa do eletrodo para o miocárdio, enroscando-se para fora de sua hélice.
- Testar os parâmetros de estimulação - o sinal de sensoriamento de chumbo de eletrocardiograma ventricular e impedância deve ser estável, o limiar de estimulação deve estar abaixo de uma amplitude de 1 V com 0,4 ms de duração do pulso.
- Puxe uma luva de borracha na ponta de estimulação e corrigir os dois juntos ao fundo da bolsa subcutânea jugular pré-formadas por dois pontos de fio de sutura não absorvível trançado. Importante, comprimento suficiente de chumbo a estimulação deve ser inserido, considerando o crescimento futuro possível do animal.
3. subcutânea de encapsulamento de chumbo
- Entregar o animal de lado e desinfectar a pele previamente depilada região lateral à coluna vertebral e, em seguida, cubra com um pano cirúrgico estéril com um buraco. Certifique-se que da bolsa subcutânea a jugular e a liderança permanecem esterilizados.
- Cortar a pele lateral à coluna vertebral e formar um bolso profundo, espaçoso, subcutâneo. Use a preparação maçante e estancar qualquer possível sangramento.
- Pegar um tubo de extensão de borracha macia de uma infusão estéril definido e corte ambas suas extremidades. Usando uma ferramenta de encapsulamento, pré-forma um túnel subcutâneo direto conectando os bolsos subcutâneos dorsais e jugular com esse tubo de extensão.
- Conecte a extremidade livre do tubo para o chumbo ventricular puxando-o no seu conector IS-1 e desenhar o chumbo através do túnel pré-formada para a bolsa subcutânea dorsal, puxando o tubo dorsalmente. Pode ser útil proteger a conexão com um laço de seda.
- Remova a ferramenta de encapsulamento e o tubo de extensão, expondo o chumbo ventricular do bolso subcutâneo dorsal.
4. implante de marca-passo
- Configurar a unidade de marcapasso cardíaco implantável de duplo-câmara com o "Y" conectando a parte. A conexão "Y" permite uma conexão convergente de ambos marcapasso saídas para ser se juntou e ligados entre si para o ritmo único chumbo (Figura 1 e Figura 2). Essa configuração mais tarde irá fornecer uma ampla gama de frequências de estimulação.
- Depois de conectar a liderança de marca-passo, aperte todos os parafusos de conexão IS-1 na unidade de cabeçalho de marcapasso e a conexão de chumbo "Y".
- Esconda todo o sistema no bolso dorsal profunda de estimulação. Deve haver espaço suficiente para acomodar confortavelmente a unidade de marcapasso e chumbo redundante.
- Verifique os parâmetros de estimulação finais. Certifique-se que a estimulação ventricular cardíaca é possível de ambas as saídas de marcapasso.
- Lave com iodopovidona e fechar os dois bolsos subcutâneos. Uso absorvível trançado fio para sutura de camadas de tecido fibroso e sutura não absorvível para adaptação de pele.
5. pós-operatório cuidados
- Observe o animal cuidadosamente até que recupere a consciência suficiente.
- Continuar em um regime de antibióticos intravenosos de amplo espectro, até que as feridas são curadas - cefazolina 1G analgésicos de administrar cada 12 h. em caso de dosagem, por exemplo, morfina 0,2 mg/kg cada 6-12 h por 3 dias por via subcutânea. Se necessário, fazer ajustes de dose para prevenir adequadamente a dor.
- Coloque o animal em uma instalação confortável, calma, à temperatura ambiente. Permita o livre acesso à água e alimentação adequada.
- Vesti as feridas com avental estéril regularmente para preservar a cura limpo.
- Para proporcionar descanso após o procedimento cirúrgico, manter o marcapasso inibido pelo ritmo cardíaco nativo pelo menos 3 dias.
- Remova as suturas não absorvíveis de pele quando completamente curado, aproximadamente 10-14 dias após o procedimento.
6. protocolo de estimulação
- Inicie o protocolo de estimulação após um período de descanso adequado. Inicialmente, aumenta o ritmo ventricular coração de 200 batimentos/min, definindo o marcapasso dupla-câmara para o modo D00, 100 batimentos/min e concomitantemente, ajustando o atraso de AV de 300 ms (para coincidir exatamente com o ritmo para ritmo intervalo, ver tabela 1). Selecione o ritmo unipolar em ambas as saídas.
- Aumente espaços a taxa de coração passeada a 220 batimentos/min após 1 semana e a 240 batimentos/min após 2 semanas (Figura 3). Manter contínua estimulação nesta frequência, a não ser que não é tolerado hemodinamicamente. Se o HF progride muito rapidamente, reduza a taxa de coração passeada antes aumentá-la novamente depois de uma semana.
- Use a ausculta do batimento cardíaco, ECG e interrogatório de marcapasso diariamente para verificar o ritmo cardíaco e a constante estimulação parâmetros, incluindo a vida útil da bateria.
7. insuficiência cardíaca indução e monitorização
- Garantir atendimento regular por um veterinário especializado e monitorar o status de saúde geral do animal. Observações clínicas de crescente coração nativa e as taxas respiratórias, avaliação de oximetria de pulso periférico e redução na atividade física espontânea ou apetite fornecem informações sobre a progressão de HF.
- Usar a vantagem de interrogatório sem fio marcapasso transcutâneo e, se possível, gravação contínua do ECG - taquicardias ventriculares não-sustentadas frequentes (VT) são um sinal de progressão de HF grave.
- Use as avaliações ecocardiográficas para revelar as alterações estruturais e funcionais do coração. Preste atenção para encontrar uma janela de imagem ideal de acordo com a anatomia dos suínos e dilatação do coração - para uma vista típica de 4 câmara, coloque o transdutor para a direita, logo abaixo do xifoide e direcione-o para apontar para o pescoço ou ombro esquerdo. Para vistas de eixo curto, use windows intercostais. Redução da fração de ejeção ventricular no ritmo do coração nativo e regurgitações atrioventricular deve ser visível após algumas semanas.
Nota: Existem diferenças interindividuais significativas de tolerância de estimulação ventricular alta taxa. Portanto, a monitorização frequente e ajuste individualmente adaptado do protocolo de estimulação são necessários.
Figura 1: esquema de unidade ritmo do coração. O marcapasso dupla-câmara (1), um "Y" em forma de adaptador (2) realização de convergently as duas saídas de marcapasso juntos a um ritmo único chumbo (3). A ponta do chumbo é fixada na parte apical da cavidade de RV (4). Essa configuração fornece uma ampla gama de altas frequências de estimulação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2 : Unidade de estimulação do coração Raio-x (A) e fotografia (B) do marcapasso dupla-câmara (1), um "Y" em forma de adaptador (2), e o ritmo ventricular frente (3). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| HR desejada | Taxa de marcapasso conjunto | Passo a passo o intervalo |
| batimentos/min | batimentos/min | MS |
| 200 | 100 | 300 |
| 220 | 110 | 270 |
| 240 | 120 | 250 |
| 250 | 125 | 240 |
Tabela 1: parâmetros do Pacemaker. Para permitir alta taxa cardíaca, estimulação com a unidade de marcapasso de dupla-câmara modificado internamente implantado, a tabela mostra a taxa de coração passeada desejada (HR) e ritmo correspondente para valores de intervalo de ritmo. O marcapasso deve ser definido para o modo de operação D00 a uma taxa de metade do ar desejada, e o atraso AV definido como o ritmo correspondente ao ritmo de intervalo em milissegundos.
Figura 3 : Protocolo de estimulação. A fase progressiva da indução TIC começa após um período de descanso de 3 dias. Em seguida, o marcapasso é definido como modo D00 com uma frequência de estimulação de 50% da frequência desejada passeada e atraso AV é definido como o ritmo correspondente ao intervalo de ritmo (ver tabela 1). Graças o "Y" em forma de adaptador, as duas saídas de marcapasso são conduzidas para uma única pista de estimulação. BPM = batimentos por minuto. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Representative Results
o modelo do teste: Depois de sinais de HF crônica descompensada tornou-se proeminente, anestesia e ventilação artificial foram administrados novamente, seguindo os princípios descritos acima, mas a dosagem foi ajustado devido à baixa cardíaca saída27. Devido cardiodepressive possíveis efeitos dos anestésicos, cuidadoso acompanhamento intensivo das funções vitais é necessário.
O animal estava ligado na posição supina e aproxima-se muito invasiva iniciou. A veia femoral e a artéria e a veia jugular estavam perfuradas e intravasculares abordagens asseguradas por bainhas padrão intraluminal percutânea. Certa artérias carótidas e subclávia foram cirurgicamente expostas e sondas de fluxo circunjacentes ultra-som de tamanhos adequados foram anexadas, permitindo a obtenção de de medições de fluxo contínuo de sangue28.
Pressão venosa central (CVP) foi medida através da veia jugular, usando um método invasivo padrão com um transdutor de pressão cheio de fluido, mas um cateter equipados sensor de pressão de alta sensibilidade na aorta torácica foi usado para pressão arterial sistêmica medições. Oxigenação dos tecidos regional foi monitorada por espectroscopia de infravermelho próximo com sensores colocados sobre a cabeça e o antebraço direito, representando o cérebro e o tecido periférico saturação de oxigênio níveis (OSR2)29. Uma sonda ecocardiográfica transtorácica foi usada para 2D e Doppler imagem de cor. Dados de ECG, frequência cardíaca, oximetria de pulso, pressão arterial, capnometry e temperatura retal foram centralizados em um monitor de cabeceira para controle imediato. Um cateter de Swan-Ganz balão foi introduzido através de uma veia femoral bainha à artéria pulmonar, permitindo leituras de termodiluição derivada contínua débito cardíaco (CO)30 e saturação de hemoglobina venosa mista (SvO2). Através da válvula aórtica, um cateter de pressão-volume (PV) foi introduzido em retrogradely para a cavidade de LV. Este cateter de condutância PV habilitado o registro de volume instantâneo e pressão na câmara a LV31,32,33,34, e sua posição estável foi guiada por fluoroscopia e ecocardiografia para obter a morfologia de laço PV ideal (Figura 4 e Figura 5). Parâmetros medidos LV incluíam final-diastólica e volume (EDP e EDV), o volume final-sistólica (ESV), pressão de pico de LV (LV PP) e uma mudança positiva máxima de pressão de LV, definiram como a primeira derivada do tempo de pressão LV normalizada para EDV (dP/dtmáximo / EDV), que representa um índice independente pré-carga de LV contratilidade35,36. Adicionais calculados parâmetros foram volume de curso (SV = EDV - ESV), fração de ejeção do ventrículo esquerdo (EF = SV / EDV), e a média de fluxo arterial nas artérias carótidas e subclávia. Orientação fluoroscópica e imagem de raio x foram conduzidos por um C-braço em todo o protocolo. Após a conclusão das medições experimentais, realizaram-se eutanásia por overdose de potássio por via venosa e autópsia. O coração foi exposto, arrancar do peito, esvaziado de sangue, pesava e investigado por anormalidades estruturais.
Todos os dados foram adquiridos em ritmo sinusal nativo após a estimulação ventricular rápida tinha sido parado abruptamente e tempo foram fornecido para a estabilização a condições de estado estacionário. Parâmetros foram então registrados e conjuntos de dados em média de três pontos de tempo expiratória final. Se estiver presente, os prematuros foram omitidos das análises. Todos os valores estão expressos como média ± desvio-padrão.
Medido resultados: O exame físico revelou sinais clínicos severos de HF crônica em todos os animais depois de 4-8 semanas de protocolo de estimulação. Os resultados detalhados estão resumidos na tabela 2.
Frequência cardíaca média inicial de ritmo sinusal foi 100 ± 38 batimentos/min, a pressão de sangue da aorta média atingiu 47 ± 38 mmHg e CVP 14 ± 4 mmHg. Radiografia de tórax mostrou dilatação da sombra do coração, com um rácio cardiotorácico 0,64 ± 0,04 (Figura 5A). Isto está em concordância com as conclusões de ecocardiografia transtorácica. Dilatação de todas as câmaras cardíacas, disfunção sistólica grave dos dois ventrículos e regurgitações mitral e tricúspide significativas eram aparentes na ecocardiografia. Fração de ejeção média do ventrículo esquerdo foi abaixo de 30% em todos os animais, a parede de LV foi julgada não-hipertrófica com uma espessura de 7-10 mm e Dessincronia de contração LV foi óbvio (Figura 6).
Termodiluição medido débito cardíaco no repouso estado foi de 2,9 ± 0,8 L/min e o sangue venoso misto saturação 62 ± 18% correspondem-se com a entrega de oxigênio tissular inadequada neste modelo. Fluxo de sangue arterial média na artéria carótida foi 211 ± 144 mL/min e na artéria subclávia 103 ± 108 mL/min. Da mesma forma, saturação do tecido regional transcutaneously gravada na cabeça só foi 57 ± 13%, e foi ainda menor no antebraço direito, com 37 ± 13%.
O loop de volume de pressão obtido a partir do cateter PV ilustra as medidas hemodinâmicas detalhadas e trabalhos produzidos pela atividade mecânica do ventrículo esquerdo durante cada ciclo cardíaco (Figura 4). Máxima pressão de pico de LV foi reduzida de 49 ± 32 mmHg, mas a EDP manteve-se baixo em 7 ± 4 mmHg. Os volumes medidos da câmara ventricular esquerda eram reflexivos de sua dilatação e disfunção sistólica. EDV foi aumentada para 189 ± 59 mL e ESV para 139 ± 37 mL. SV em média foi de 51 ± 45 mL e a fração de ejeção média LV foi calculado para ser 25 ± 16%. Além disso, um índice independente pré-carga da contratilidade LV pode ser representado por um dP/dtmáxima / relação EDV, que foi em média de 2,2 ± 1,7 mmHg/s/mL.
Uma autópsia confirmou cardiomegalia (Figura 7), com um peso de coração média de 471 ± 127 g, que formou a 0,7% do peso corporal. Dilatação de todas as câmaras cardíacas e afinamento de parede de LV foram enunciados, e fluidas coleções foram descritas em espaços pericárdicos e peritoneais. Sem derivação ou outra anomalia cardíaca foi encontrada em qualquer um dos animais.
Figura 4: medições de pressão-volume. Amostras de direto esquerdo ventriculares loops de PV (A-D) e a planta média de loop de PV de todas as disciplinas TIC (E). LV PP = pressão de pico de LV, EDP = pressão diastólica final, EDV = volume final-diastólica e SV = volume de curso. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5 : Raios-x. Ampliado a sombra do coração (seta vermelha) e maior proporção cardiotorácica (A). Nota o principal ritmo introduzido para o ápice do ventrículo direito (1), cateter de Swan-Ganz colocado na artéria pulmonar (2), e deixou de cateter PV com 5 eletrodos na câmara ventricular (3). Para comparação, um raio-x do coração normal desde o dia da implantação de marca-passo (B). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6 : Ecocardiografia transtorácica. Representante de cardiomiopatia induzida por taquicardia com dilatação severa de todas as câmaras do coração (A) e uma vista similar obtido antes o marcapasso foi implantado (B), para comparação. Ambas as aquisições foram tiradas no fim-diástole. Observe a ponta visível do ritmo chumbo no ápice de RV no (A). RV = ventrículo direito e LV = ventrículo esquerdo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7 : Fotografias de coração exposta. Cardiomegalia (A) após a indução de TIC. Amostra de coração de suíno normal para comparação de tamanho (B) (escalas em cm). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Parâmetro | Valor TIC | Unidades | ||
| Imagem latente | ||||
| CTR | 0.64 | ± | 0,04 | |
| LV EF | < 30 | % | ||
| LV EDD | 66 | ± | 3 | mm |
| RV EDD | 40 | ± | 6 | mm |
| Regurgitações de AV | grave | |||
| Parâmetros de circulação | ||||
| HR | 100 | ± | 38 | batimentos/min |
| MAPA | 47 | ± | 38 | mmHg |
| CO | 2.9 | ± | 0.8 | L/min |
| SvO2 | 62 | ± | 18 | % |
| rSO2 cabeça | 57 | ± | 13 | % |
| rSO2 antebraço direito | 37 | ± | 13 | % |
| Fluxo da carótida | 211 | ± | 144 | mL/min |
| Fluxo de subclávio | 103 | ± | 108 | mL/min |
| CVP | 14 | ± | 4 | mmHg |
| Aquisição de pressão-volume | ||||
| LV PP | 49 | ± | 32 | mmHg |
| LV EDP | 7 | ± | 4 | mmHg |
| LV EDV | 189 | ± | 59 | mL |
| LV ESV | 139 | ± | 37 | mL |
| SV | 51 | ± | 45 | mL |
| LV EF | 25 | ± | 16 | % |
| dP/dtmáxima / relação de EDV | 2.2 | ± | 1.7 | mmHg/s/mL |
| Autópsia | ||||
| peso do coração | 471 | ± | 127 | g |
| cardiomegalia, dilatação das câmaras cardíacas, LV parede desbaste, coleções de líquido pericárdicas | ||||
Tabela 2: resultados numéricos das TIC modelo após a cessação do protocolo de estimulação. Todos os valores expressados em média ± desvio-padrão. CTR = Proporτπo cardiotorácico, LV EF = fração de ejeção de LV, EDD LV / RV EDD = LV / diâmetro final-diastólica RV, regurgitações AV = regurgitações válvula atrioventricular, HR = frequência cardíaca, mapa = pressão média da aorta, CO = débito cardíaco, SvO2 = misturado venosa saturação de hemoglobina, rSO2 = saturação do tecido regional, PVC = pressão venosa central, LV PP = pressão de pico de LV, LV EDP / LV EDV = pressão diastólica final LV/volume, LV ESV = volume sistólico final LV e SV = volume de curso.
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Discussion
HF crônica é um problema de saúde que contribui grandemente para a morbidade e mortalidade. A patogênese e progressão de HF em seres humanos é complexa, então um modelo animal apropriado é fundamental para investigar os mecanismos subjacentes e testar novela terapêutica que visam interferir na progressão da doença grave nativo. Para estudar a sua patogênese, modelos animais grandes estão sendo usados para o teste experimental.
Em geral, modelos cirúrgicos de HF crônica estreitamente imitam esta doença. Quando comparado aos modelos de HF aguda, crônicos modelos HF oferecem mais conhecimento em fisiopatologia, mas ao custo de preparação experimental demorada ou maior taxa de mortalidade. Partir de uma variedade de modelos de HF crônicas conhecidas, estamos nos referindo a um modelo apropriado e facilmente gerenciável, aqui representado pelo HF crônica descompensada, induzido por taquicardia ritmo.
Cardiomiopatia induzida por taquicardia como uma forma de cardiomiopatia dilatada é inducible por cardíaco rápido ritmo. O eletrodo de estimulação pode ser localizado nos ventrículos ou átrios19,24. Omitíssemos a supraventricular estimulação local para evitar problemas, possivelmente causados pelo bloqueio atrioventricular durante altas frequências de estimulação. A posição ventricular também melhorou a estabilidade do chumbo estimulação fixado no ápice ventricular em comparação com a posição atrial e reduziu a ocorrência da sua deslocação. A metodologia apresentada é especificamente projetada para fácil desempenho, uso de equipamento amplamente disponível e a prevenção de complicações. Outro objetivo deste método era facilmente controlar a progressão de HF crônica por titulação do protocolo de estimulação.
Complicações de infecção bacteriana são um grande problema de implantes em configurações experimentais. Infecções de bolso do gerador e endocardite infecciosa são ambos associados com prognóstico pobre e faria com que o experimento fútil. Devido à anatomia dos suínos, a região jugular é exposta e se um gerador de marcapasso foi colocado aqui, cura e evitando a contaminação seria uma tarefa difícil em experimentos de longa sobrevivência. O uso do túnel subcutâneo que permite a localização do bolso de gerador de marcapasso à região dorsal, que é acessível e pode ser mantido em um estado de higiene. O marca-passo não é também ao alcance do animal, o que melhora consideravelmente a cura. Uma abordagem alternativa seria o uso de um gerador de pacemaker extracorpórea anexado à superfície da pele, mas esta tática foi mostrada para ser mecanicamente vulnerável, se destinava a sobrevivência a longo prazo do animal.
Todo o equipamento necessário para o protocolo descrito estão amplamente disponíveis, e esse método é reprodutível com habilidades básicas de cateterismo e cirúrgicas. O objetivo da unidade de conexão em forma de "Y" é usar um marcapasso dupla-câmara regular, como que converge ambos de suas saídas (atrial e ventriculares) à ponta do chumbo ritmo único. Essas configurações permitem que uma vasta gama de alta taxa de estimulação frequências (200-300 batimentos/min, Figura 1 e tabela 1).
O passo mais crítico é a titulação de frequências de estimulação. Também alta desde o início poderia causar descompensação aguda sem tempo para os mecanismos de adaptação evolutiva; por outro lado, titulada o ritmo muito baixo seria bem tolerada e iria prolongar a indução de HF.
De acordo com publicações anteriores22,25,37 e experiência dos autores, o protocolo de estimulação foi definido e começou com ritmo taxa de 200 batimentos/min, que está acima da taxa fisiológica dos suínos saudáveis no exercício ou stress. Posteriormente, a frequência foi escalada e titulada entre 200 e 240 batimentos/min com respeito individual HF progressão13,19. Devido às diferenças interindividuais na resposta ao ritmo rápido, o tempo necessário para produzir HF crônica com sinais profundos de descompensação variou de 4 a 8 semanas. Uma questão aqui pode se tornar a vida da bateria, como tal alta taxa de estimulação aumenta as demandas de energia. Especialmente quando o limiar de estimulação é elevado, os interrogatórios regulares são importantes.
Após o protocolo de estimulação, sintomas de HF crônica foram proeminentes consistentemente em todos os animais - taquipneia, fadiga, taquicardia espontânea de > 150 batimentos/min e sopros sistólico. Depois de mais investigações clínicas, ascite, derrames pericárdicos e pleurais, taquicardias ventriculares não-sustentadas, dilatação de todas as câmaras cardíacas e regurgitações mitral e tricúspide significativas foram descritos. Falhando a hemodinâmica foi indicado pela hipotensão arterial, pobre contratilidade miocárdica, golpe baixo volume e débito cardíaco reduzido para cerca de 50% de um animal saudável esperado valor normal38. Este modelo desenvolvido de taquicardia induzida por cardiomiopatia correspondido bem ao mal compensado cardiomiopatia dilatada e também foi preservado após a cessação do andar21,39,40.
O fato de que a função sistólica continua a ser severamente deteriorou-se após a cessação da estimulação faz o modelo uma excelente escolha para examinar HF em ritmo sinusal nativo. Tem sido anteriormente demonstrado que taquicardia induzida por disfunção sistólica é pelo menos parcialmente reversível na fase de recuperação chamado, mas o tempo necessário para que possa melhorar ou normalizar varia consideravelmente entre indivíduos. A duração do protocolo estimulação e agressividade da titulação de taxa podem ser um contribuinte significativo também, como permanentes alterações isquêmicas e fibróticas são produzidas no miocárdio22,39,40,41 . A persistência da disfunção sistólica grave no modelo apresentado foi testada pelo menos para 12 h após o ritmo tinha sido cessou4 e as qualidades do modelo preparado inclusive neurohumoral dinâmica, anormalidades vasculares periféricas e cardíaco disfunção era reflexivo de HF crônica humana14.
Os resultados apresentados demonstram hemodinâmica gravemente deteriorada, ambas as investigações clínicas e valores medidos indicam a indução de síndrome de HF. Cardiomegalia foi consistentemente observada por autópsia, imagem e exame clínico. O ritmo cardíaco do ritmo sinusal após a cessação de ritmo rápido foi elevado da frequência normal de repouso, mas supomos que a influência de cardiodepressive efeitos de anestésicos pode limitar esta taquicardia espontânea. Pressões aórtica mostram hipotensão profunda42 e CVP foi elevada.
Reflexo funcional é então a circulação falhar e hipoperfusão tecidual. Estes são principalmente causados pela contração miocárdica prejudicada, conforme indicado pela fração baixa de ejeção do ventrículo esquerdo. Ambos os ventrículos estavam dilatados sem extensão na espessura da parede, e este coração de remodelação foi motivos de regurgitações atrioventricular progressivas e, consequentemente, baixo débito cardíaco. Como não derivações anatômicas foram encontradas após a morte, o débito cardíaco foi igualmente baixo em sistêmica, bem como na circulação pulmonar, e então a termodiluição derivado medidas do débito cardíaco em artéria pulmonar foram utilizados para calibrar o volume de laço de PV características.
A saturação de oxigênio do tecido regional braquial e cérebro, bem como o regional sangue fluir em subclávia e artéria carótida sugere a centralização da circulação sanguínea. Seus valores baixos mostram a perfusão do tecido severamente reduzida no periférico, bem como em órgãos vitais, o que foi confirmado pela baixa SvO2 quando comparado com o valor normal esperado de pelo menos 65%42. A perfusão do tecido de baixo geral estava em concordância com as medições de baixo débito cardíaco.
Hemodinâmica e trabalho mecânico durante cada ciclo cardíaco do ventrículo esquerdo foi bem documentada pelo diagrama PV obtido de medições instantâneas de cateter de PV. Pobre força miocárdica foi indicada por pressão máxima de pico de LV durante a sístole e a dP/dtmáxima / relação de EDV, um índice independente pré-carga da contratilidade LV. LV câmara volumes foram ampliadas durante todo o ciclo, assim, a imagem de cardiomiopatia dilatada. A final-LV diastólica não foi aumentada tão elevado como seria de esperar em choque cardiogênico. A pressão de enchimento LV permanece baixa, provavelmente devido à alta conformidade do fino da parede miocárdica de LV43.
Na grande maioria dos estudos anteriores de TIC, suínos e caninos modelos foram usados19. No entanto, o ritmo rápido pode ser usado para induzir cardiomiopatia em outras espécies, mesmo em pequenos animais. Alguns estudos têm demonstrado efeitos metabólicos de TIC aguda em ratos44 ou comprometimento da contratilidade miocárdica após longo prazo andando rápido em coelhos45.
Embora este modelo seja suficientemente confiável, tem várias limitações. Taquicardias ventriculares não-sustentadas são um sinal de sucesso da indução do HF, mas duradouro VT produzir riscos de morte cardíaca súbita. Durante a anestesia, um dos animais necessário ressuscitação e desfibrilação. A grande dispersão dos resultados foi em parte devido a diferenças no peso do corpo animal. Também, a necessidade de anestesia tem que ser tomado em consideração quando relatando os resultados, especialmente sua influência no ritmo cardíaco e pressão arterial. Os níveis sanguíneos de marcadores específicos de suínos podem ser útil para avaliação do grau de remodelação cardíaca, mas as provas nesta frente é ainda insuficiente. Como a maioria desses métodos de medição eram invasivas e, portanto, irrepetível, nós não forneceu uma linha de base ou sham medição de assunto.
Um modelo de progressiva insuficiência cardíaca crônica pode ser produzido pela metodologia apresentada. Esta técnica é fácil de realizar com equipamento amplamente disponível, e os resultados são robustos e reprodutíveis. Este cardiomiopatia induzida por taquicardia oferece um valioso objeto estudos experimentais na hemodinâmica, a investigação dos mecanismos da doença e os efeitos dos tratamentos aplicados.
| positivos | negativos |
| Síndrome de insuficiência cardíaca crônica com adaptação sistêmica | preparação do modelo demorado |
| fácil controle da progressão da doença | fechar acompanhamento necessário |
| chumbo de encapsulamento evita complicações infecciosas | risco de luxação de chumbo |
| feito com basic cirúrgica e habilidades cathetrization | risco de arritmia maligna |
| potencialmente transferíveis para diferentes espécies animais |
Tabela 3: Visão geral, resumindo os pontos positivos e negativos da metodologia apresentada por cardiomiopatia induzida por taquicardia em suínos como um modelo de insuficiência cardíaca crônica.
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Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Este trabalho foi apoiado por bolsas de investigação da Universidade Charles GA UK no. 538216 e GA UK n º 1114213.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Medication | |||
| midazolam | Roche | Dormicum | anesthetic |
| ketamine hydrochloride | Richter Gedeon | Calypsol | anesthetic |
| propofol | B.Braun | Propofol | anesthetic |
| cefazolin | Medochemie | Azepo | antibiotic |
| Silver Aluminium Aerosol | Henry Schein | 9003273 | tincture |
| povidone iodine | Egis Praha | Betadine | disinfection |
| morphine | Biotika Bohemia | Morphin 1% inj | analgetic |
| Tools | |||
| Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver | basic surgical equipment | ||
| cauterizer | |||
| 2-0 Vicryl | Ethicon | V323H | absorbable braided suture |
| 2-0 Perma-Hand Silk | Ethicon | A185H | silk tie suture |
| 2-0 Prolene | Ethicon | 8433H | non-absorbable suture |
| Diagnostic devices | |||
| ESP C-arm | GE Healthcare | ESP | X-ray fluoro C-arm |
| Acuson x300 | Siemens Healthcare | ultrasound system | |
| Acuson P5-1 | Siemens Healthcare | echocardiographic probe | |
| Acuson VF10-5 | Siemens Healthcare | sonographic vascular probe | |
| 3PSB, 4PSB and 6PSB | Transonic Systems | perivascular flow probes | |
| TS420 | Transonic Systems | perivascular flow module | |
| TruWave | Edwards Lifesciences | T001660A | fluid-filled pressure transducer |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure sensor catheter | |
| INVOS 5100C Cerebral/Somatic Oximeter | Somanetics/Medtronic | near infrared spectroscopy | |
| CCO Combo Catheter | Edwards Lifesciences | 744F75 | Swan-Ganz pulmonary artery catheter |
| Vigillace II | Edwards Lifesciences | VIG2E | cardiac output monitor |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure-volume catheter | |
| ADV500 | Transonic Systems | pressure-volume system | |
| LabChart and PowerLab | ADInstruments | data acquisition and analysis system | |
| Prism 6 | GraphPad | statistical analysis software | |
| Pacing devices | |||
| ICS 3000 | Biotronic | 349528 | pacemaker programmer |
| ERA 3000 | Biotronic | 128828 | external pacemaker |
| Effecta DR | Biotronic | 371199 | dual-chamber pacemaker |
| Tendril STS | St. Jude Medical | 2088TC/58 | ventricular pacing lead |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53422 | convergent "Y" connecting part |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53904 | convergent "Y" connecting part |
| Tear-Away Introducer 7F | B.Braun | 5210593 | tear away introducer sheath |
| Split Cath Tunneler | medComp | AST-L | tunneling tool |
| infusion line | MPH Medical Devices | 2200045 | connecting line |
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