في منصة احتشاء عضلة القلب ex vivo، تم تقييم بروتوكولين لإحداث نقص التروية في قلب فأر معزول. أدى نقص التروية الشامل، والذي استُخدم على نطاق واسع في دراسات احتشاء عضلة القلب ex vivo، إلى إصابة نقص تروية غير متجانسة في جميع أنحاء القلب. وباستخدام نهج كشف مجهري عالي الدقة وموثوق يعتمد على صبغة TTC12، ثبت أن عضلة القلب الأذينية والمنطقة القمية كانت مقاومة نسبياً لنقص التروية وظلت حيوية بعد 45 min من نقص التروية الشامل بانعدام التدفق (الشكل 2A، اللوحة العلوية). في المقابل، أدى احتشاء عضلة القلب الإقليمي إلى إحداث إصابة نقص تروية موضعية في عضلة القلب البعيدة عن موقع ربط الشريان التاجي الأيسر الأمامي (LAD). وتحت هذه الظروف، ظلت أجزاء من عضلة القلب تحت النخاب موجبة لصبغة TTC، مما يشير إلى الحفاظ على الأنسجة الحيوية (الشكل 2A، اللوحة السفلية). تكشف هذه النتائج عن أنماط متميزة لبقاء عضلة القلب بين بروتوكولي نقص التروية.
تم إجراء مزيد من البحث حول الحد الأدنى من مدة نقص التروية وإعادة التروية المطلوبة لتحفيز احتشاء عضلة القلب بشكل موثوق وقابل للتكرار في قلب فأر معزول. زادت إصابة عضلة القلب تدريجياً مع تمديد مدة نقص التروية من 30 min إلى 120 min (الشكل 3A). والجدير بالذكر أن حجم الاحتشاء تضاعف أكثر من مرتين بين 30 min (n = 3) و 45 min (n = 5) من نقص التروية، ويبدو أنه وصل إلى مرحلة من الثبات مع تمديد مدة نقص التروية إلى 60 min (n = 5)، و 90 min (n = 4)، و 120 min (n = 3) (الشكل 3B). وتشير هذه النتائج إلى أن حيوية عضلة القلب حساسة للغاية لمدة نقص التروية التي تتجاوز 30 min. ومقارنة بنموذج الاحتشاء العضلي القلبي in vivo (ivMI, n = 5)، أنتج نموذج الاحتشاء العضلي القلبي ex vivo (evMI, n = 8) أحجام احتشاء متطابقة تقريباً تحت مدد مماثلة من نقص التروية وإعادة التروية (36.88% ± 3.91% مقابل 37.8% ± 2.17%، p = 0.27)، مما يشير إلى أن إصابة عضلة القلب لم تتأثر بشكل جوهري بالتروية بالبلورات (crystalloid perfusion). ومع ذلك، أظهرت قلوب evMI جدران بطينية أكثر سمكاً وتجويفاً بطينياً مختزلاً، ويرجح أن يكون ذلك بسبب وذمة عضلة القلب المرتبطة بالتروية بالبلورات (الشكل 3C).
بالاستفادة من البيئة التي تخضع لسيطرة نسبية، والخالية من التأثيرات الخارجة عن القلب، تم تقييم التأثيرات الواقية للقلب الناتجة عن إيصال IL-6 داخل عضلة القلب. في القلوب الضابطة المعالجة بـ PBS، ظلت هناك خلايا عضلية قلبية حية مبعثرة ولكن يمكن قياسها (viable CMs؛ باللون الأحمر الداكن) قابلة للكشف ضمن المنطقة المحتشية/النخرية (اللون البيج)، حتى بعد 45 min من نقص التروية (الشكل 4؛ 1.05% ± 0.44%، SEM, n = 4). والجدير بالذكر أن إيصال IL-6 داخل عضلة القلب (i.m.؛ الأسهم) أدى إلى زيادة كبيرة في كمية الخلايا العضلية القلبية الحية، والتي تركزت بشكل أساسي حول موقع الحقن ضمن المنطقة المستهدفة (ROI؛ 4.08% ± 0.99%، SEM, n = 6؛ p = 0.005، Student’s t-test). وتشير هذه النتائج إلى أن IL-6 قد يعزز بقاء الخلايا العضلية القلبية بعد الإصابة بنقص التروية.
أخيرًا، ينطوي نموذج احتشاء عضلة القلب ex vivo الحالي على عدة عوائق محتملة قد تؤثر على إمكانية تكرار النتائج التجريبية. وكما هو موضح في الشكل 5، قد يؤدي انزلاق الرباط إلى انسداد غير كافٍ للشريان التاجي الأيسر النازل (LAD) وبقاء جزء كبير من عضلة القلب على قيد الحياة (4/168)، وفي الوقت نفسه، قد يحدث إعادة تروية غير مكتملة عند تضرر فروع الشريان LAD (12/168). بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يسبب الانصمام الهوائي أثناء قسطرة الأبهر إصابة في عضلة القلب (الأسهم، 7/168)، مما يجعل من الصعب التمييز بين الإصابة الإقفارية والإصابة الانصمامية لغرض التكميم. وأخيرًا، قد يحدث صبغ غير كافٍ بـ TTC عندما يتم تروية القلب بشكل مفرط (11/168)، مما يعيق بشكل كبير تحديد منطقة الاحتشاء.

الشكل 1مخطط للتجهيزات التجريبية. صُمم نظام لانجندورف (Langendorff) ذو الضغط الثابت الذي يعمل بالجاذبية وبدون إعادة تدوير لتقديم محلول كريبس-هينسليت (KHB) المنظم الغني بالمغذيات والمؤكسج عند ضغط هيدروستاتيكي ثابت قدره 110 سم مائي.₂تم تسخين محلول KHB مسبقاً في البداية إلى 37 °C في خزان ثم يتم تزويده لعمود ضغط ذي غلاف مائي، حيث يوجد ضغط هيدروستاتيكي ثابت قدره 110 cmH2تم الحفاظ على O عن طريق منظم ضغط. غُمر القلب الذي يتم ترويته في حمام أعضاء ذي غلاف مائي وقابل للتعديل من حيث الارتفاع للحفاظ على درجة حرارة ثابتة تبلغ 37 °C طوال فترة التجربة (Aتم تحفيز احتشاء عضلة القلب عن طريق الربط المؤقت للشريان التاجي الأمامي النازل (LAD)، وذلك بعد إيقاف القلب باستخدام محلول شلل القلب على وسادة قطنية داخل طبق معدني مبرد مسبقاً (Bأُجريت العملية تحت مجهر ستيريو. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: مقارنة بين احتشاء عضلة القلب (MI) الإقليمي والعالمي وتحديد حجم الاحتشاء. يؤدي احتشاء عضلة القلب العالمي إلى إصابة نقص تروية في جميع أنحاء القلب، كما يتضح من الصبغ الأصفر في صور TTC المجهرية. وبدت عضلة القلب الأذينية والمنطقة القمية أكثر مقاومة لنقص التروية وظلت حيوية بعد 45 min من نقص التروية العالمي الناتج عن انعدام التدفق (اللوحة العلوية في A). أما احتشاء عضلة القلب الإقليمي فيؤدي إلى إصابة نقص تروية في عضلة القلب البعيدة عن موقع ربط الشريان التاجي الأمامي النازل (LAD). وفي هذه الحالة، تُصبغ أجزاء من عضلة القلب تحت النخاب باللون الأحمر، مما يشير إلى الحفاظ على الأنسجة الحيوية (اللوحة السفلية في A). تم قياس حجم الاحتشاء باستخدام برنامج ImageJ، حيث تم تحديد المنطقة المحتشية/النخرية وعضلة القلب الحيوية بناءً على ألوان صبغهما المتميزة (B). وتم حساب بقاء الخلايا العضلية القلبية ضمن المنطقة المحددة (ROI) عن طريق تحديد النسبة المئوية للصبغ الأحمر الداكن في المنطقة المحددة المختارة (C). أشرطة المقياس: 1 mm. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: تأثير مدة نقص التروية على حجم الاحتشاء. تفاقمت إصابة عضلة القلب تدريجياً مع زيادة مدة نقص التروية من 30 min إلى 120 min (A). تضاعف حجم الاحتشاء أكثر من مرتين بين 30 min (n = 3) و 45 min (n = 5) من نقص التروية، ويبدو أنه وصل إلى حالة من الاستقرار عند تمديد مدة نقص التروية إلى 60 min (n = 5)، و 90 min (n = 4)، و 120 min (n = 3) (B). ومقارنة بنموذج احتشاء عضلة القلب in vivo (ivMI, n = 5)، أنتج نموذج احتشاء عضلة القلب ex vivo (evMI, n = 8) أحجام احتشاء متطابقة تقريباً تحت مدد نقص تروية مماثلة (36.88% ± 3.91% مقابل 37.8% ± 2.17%، p = 0.27، وفق اختبار Student’s t-Test). وأظهرت قلوب evMI جداراً بطينياً أكثر سمكاً وتجويفاً بطينياً منخفضاً، ويرجح أن يكون ذلك بسبب وذمة عضلة القلب المرتبطة بتروية المحاليل البلورية (C). تمثل أشرطة الخطأ الانحراف المعياري للمتوسط (SDM). مقياس الرسم: 1 mm. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4: عزز IL-6 بقاء الخلايا العضلية القلبية بعد الإصابة الإقفارية. أدى إيصال IL-6 داخل عضلة القلب (i.m.) في نموذج evMI إلى ظهور عدد ملموس من الخلايا العضلية القلبية القابلة للحياة (viable CMs؛ باللون الأحمر الداكن) داخل المنطقة المحتشية/النخرية (باللون البيج)، والتي تركزت بشكل أساسي حول موقع حقن IL-6 (الأسهم، اللوحة اليسرى). وكشف التكميم للخلايا العضلية القلبية القابلة للحياة ضمن المنطقة المحددة (ROI، المشار إليها بخطوط متقطعة) أن حقن PBS أدى إلى وجود جزء صغير فقط من عضلة القلب القابلة للحياة (1.05% ± 0.44%، SEM، n = 4)، بينما أدى حقن IL-6 إلى زيادة كبيرة في كمية الخلايا العضلية القلبية القابلة للحياة ضمن المنطقة المحددة (4.08% ± 0.99%، SEM، n = 6؛ p = 0.005، اختبار Student’s t-test). تمثل أشرطة الخطأ الانحراف المعياري للمتوسط (SDM). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 5: نتائج غير مرضية أو غير ناجحة ناجمة عن فشل تقني. كما هو موضح في الإصابة النموذجية لعضلة القلب في نموذج احتشاء عضلة القلب ex vivo (يساراً)، يمكن عموماً التمييز بوضوح بين عضلة القلب الحية والنخرية في صبغ TTC النموذجي. ومع ذلك، قد تؤدي عدة إخفاقات تقنية إلى نتائج غير مرضية أو غير قابلة للتفسير. فقد يؤدي الربط غير الكافي للشريان LAD بسبب انزلاق الخيط الجراحي إلى بقاء جزء كبير من عضلة القلب على قيد الحياة رغم نقص التروية المطول. وقد يحدث نقص في إعادة التروية عندما تتضرر فروع الشريان LAD أثناء عملية الربط وتصبح بعد ذلك ضعيفة التروية، مما ينتج نمطاً يشبه ظاهرة "عدم تدفق الدم" الملحوظة سريرياً. وقد تظهر هذه المناطق تلوناً وردياً (الأسهم). كما يمكن أن يتسبب الانصمام الوعائي الدقيق الناتج عن فقاعات الهواء التي تدخل الدورة التاجية أثناء عملية القسطرة في إصابة عضلة القلب (الأسهم)، مما يجعل من الصعب التمييز بين الإصابة الإقفارية والإصابة الانصمامية لغرض القياس الكمي. وأخيراً، قد يحدث صبغ غير كافٍ بـ TTC عندما يتم تروية القلب بشكل مفرط، مما قد يسبب إصابة في عضلة القلب بعيداً عن نقص التروية. أشرطة القياس: 1 mm. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| ذروة القوة F (العدد = 19) | F-steady (العدد = 19) | ذروة التردد الراديوي (n = 19) | RF-steady (العدد = 19) |
| المتوسطات (مل/دقيقة) | 2.54 | 0.78 | 2 | 0.99 |
| الانحراف المعياري | 0.59 | 0.29 | 0.56 | 0.53 |
الجدول 1: التدفق التاجي عند المستويات القصوى (F-peak) ومستويات الحالة المستقرة (F-steady) أثناء نقص التروية وإعادة التروية (RF-peak و RF-steady).