本文展示了一种标准化急性心肌梗死猪模型采样流程的实验方案,旨在提高该模型在理解心肌缺血/再灌注损伤病理生理机制方面的转化价值,并用于测试新型候选药物。
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本文展示了一种标准化急性心肌梗死猪模型采样流程的实验方案,旨在提高该模型在理解心肌缺血/再灌注损伤病理生理机制方面的转化价值,并用于测试新型候选药物。
心肌缺血再灌注(I/R)损伤几乎占心肌梗死后坏死区域的一半。迄今为止,尚无获批药物可用于预防或减轻心肌I/R损伤。研究并深入理解心肌I/R损伤的病理生理机制,对于开发有效的治疗方法至关重要。大型动物实验是转化医学研究中的重要环节。急性心肌梗死的猪模型已被我们及其他研究者建立并详细描述。本研究旨在通过重点关注适用于未来实验的取样技术,进一步提升该模型的应用价值。此外,我们强调了一些看似微小但可能影响最终结果质量的关键步骤。为模拟临床中心肌I/R损伤的情况,将经皮冠状动脉介入治疗(PCI)导管插入麻醉猪的左前降支冠状动脉(LAD)。°°°该模型可模拟人类急性心肌梗死及其PCI治疗过程,并能够准确定位风险区域以及坏死组织和存活的缺血组织。本研究利用该模型探讨了一种环状肽类FXIIa抑制剂的作用效果。该模型亦可进行调整,以延长再灌注时间,用于研究心肌梗死后更晚期的病理变化。
缺血性心脏病,尤其是急性心肌梗死(MI),是发达国家死亡的主要原因1。目前,急性心肌梗死的标准治疗方法是经皮冠状动脉介入治疗(PCI),即球囊导管治疗。影响PCI治疗后患者生活质量和预后的关键因素之一是梗死面积。减小梗死面积可显著改善患者的生存率和预后2。心肌缺血/再灌注(I/R)损伤对梗死面积具有显著影响,因此心血管研究的主要目标之一是预防或减轻心肌I/R损伤3。I/R损伤的确切机制仍在研究之中4。血浆级联反应和内皮细胞的激活是I/R损伤的标志性特征5,其中凝血系统的激活起着明确作用6,7。最近,在脑I/R损伤的FXII基因敲除大鼠模型中已证实,FXII作为凝血级联接触相激活的早期上游肽段发挥了作用8。在猪模型中验证这些结果是实现临床转化的重要一步。因此,我们正在一项初步研究中测试一种新型双环(80 kDa蛋白酶)FXIIa抑制剂在心肌I/R损伤中的作用。
动物模型能够模拟急性心肌梗死(MI)及经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的临床情况,对于深入理解心肌缺血/再灌注(I/R)损伤的病理生理机制以及测试新型治疗方案至关重要。猪是研究临床心肌I/R损伤的理想动物模型,不仅因为其心脏在解剖结构和冠状动脉循环方面与人类心脏非常相似,而且在心肌缺血与再灌注过程中表现出与人类相近的病理生理反应9,10。而其他模型如大鼠和小鼠则不符合这些标准,与人类心脏相比存在显著差异11,12;例如,犬类的冠状动脉侧支血管数量远多于人类13。
猪急性心肌梗死模型已广泛应用于心血管研究,以探讨缺血性心脏病,包括心肌缺血/再灌注(I/R)损伤14,15,16,17。后者是一种炎性状态,因此,尽量减少与开胸手术中使用的胸骨切开术或开胸术相关的炎症反应至关重要。采用临床C型臂血管造影设备的闭胸模型可克服这一问题。此外,本研究最关键的要点之一是,我们的方案能够准确区分左心室的缺血区域(风险区域,AAR)与非缺血区域(非风险区域,ANR),从而可精确测定梗死面积(坏死性缺血组织,NIT)。本文旨在明确定义一种可重复的猪心肌I/R损伤模型方法学,特别是关于心肌组织取样的操作流程,以实现对I/R损伤分子机制的更精确分析,并更清晰地评估新型药物治疗的效果。
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1. 动物:
所有动物均按照瑞士国家法律的指导原则进行处理。本研究已获得伯尔尼州当地动物实验委员会的批准(许可编号:BE 25/16)。
选用两种性别的大型白色猪(约30 ± 5 kg)。将动物随机分为两组,一组接受双环(80 kDa蛋白酶)FXIIa抑制剂或所选治疗,另一组接受无活性对照处理。
2. 手术步骤(图1)
3. 取样技术
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一只动物因技术错误(在给予FXIIa抑制剂或对照肽之前,缺血期间出现血压突然下降)而提前死亡。一只动物被排除在FXIIa抑制剂组之外,原因是其左前降支动脉(LAD)解剖结构异常,未观察到缺血/再灌注损伤。该动物的左心室大部分区域(包括心尖)由回旋支动脉供血。最终纳入分析的动物数量为:双环FXIIa肽抑制剂组n = 2(平均体重27.5 ± 2.5 kg),接受无活性双环对照肽的组n = 3(平均体重29 ± 0.8 kg)。
通过猪心脏的X射线视频成像/冠状动脉造影来观察压力导管的位置,并确定在左前降支(LAD)的哪个位置进行阻断(图3A)。图3B 显示导管位置,阻断第二对角支远端的血流。比较 图3A 与 图3B 还可估算出LAD供血心肌中将...
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心肌缺血/再灌注(I/R)损伤对最终梗死面积具有显著影响,这直接关系到急性心肌梗死患者预后3。了解心肌I/R损伤的病理生理机制是减少或预防该损伤的第一步。心肌I/R损伤是一种急性状态,发生在阻塞血管再灌注后即刻。I/R损伤可激活固有免疫反应,并在再灌注部位及周围组织引起细胞损伤20。最近一项研究显示,在脑I/R损伤的大鼠模型中,使用FXIIa抑制剂可改善神经功能预后8。然而,在本项初步研究中,我们未发现双环FXIIa抑制剂对心肌I/R损伤产生作用。所用的FXIIa抑制剂为新型药物,其在猪体内的药代动力学尚不明确。因此,观察到的无效结果可能是由于给药剂量或给药方式不当所致。这需要在后续研究中进一步探讨。
建立标准化的动物模型对于深入研究心肌缺血/再灌注(I/R)损伤的病理生理机制,并将合适的治疗方案转化为临床应用至关重要。要研究心肌I/R损伤的病理生理机制,必须获取良好且具有代表性的样本,以便深入探讨其潜在的细胞机制。猪的闭胸式心肌I/R损伤...
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作者声明无利益冲突。
作者谨此感谢 Christian Heinis 教授提供 FXIIa 抑制剂及其相应的对照物。我们还衷心感谢伯尔尼大学生物医学研究系实验外科部门的 Olgica Beslac、Daniel Mettler 博士和 Kay Nettelbeck 在技术方面提供的支持。伯尔尼大学医院(Inselspital)诊断、介入与儿科放射科的 Celine Guillod 和 Matthias Rausch 在 X 射线设备与技术方面提供了协助。本项目由瑞士国家科学基金会资助,项目编号 320030_156193。 我们还要感谢伯尔尼大学医院(Inselspital)传播与市场部的 Reto Haenni 先生为我们实验的视频录制工作提供支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| ABL 90 Flex,血气分析仪 | Radiometer | - | 血气分析(BGA) |
| ACT Plus | Medtronic | - | 活化凝血时间 |
| 阿托品 | Sintetica | - | 硫酸阿托品,0.5 mg/ml |
| 电子秤(20-500 kg) | NAGATA Scale,中国台湾 | HTB/HTR | 可使用替代产品 |
| 电子秤(21-4200 g) | Mettler Toledo,瑞士 | MS4002SDR | 可使用替代产品 |
| 采血管:EDTA、枸橼酸盐和血清管 | S-Monovette,Nümbrecht,德国 | 05.1167.001, 05.1071.001 和 05.1557.001 分别对应 | 可使用替代产品 |
| BV Pulsera 移动C型臂 | Philips | - | 可使用替代产品 |
| 离心机 | Labcare,英国 | ALC PK120R | 可使用替代产品 |
| 除颤仪 Lifepak 12 | Medtronic | - | 可使用替代产品 |
| 右旋糖酐(来源于 Leuconostoc mesenteroides) | Sigma-Aldrich,德国 | D3759 | 平均分子量 48000-90000 |
| 数码单反相机 | Sony,泰国 | DSLR-A500/A550 | 可使用替代产品 |
| 解剖镊 | 可使用替代产品 | ||
| EMPIRA RX PCI 扩张导管 | Cordis,Johnson&Johnson,美国 | 85R15300S | 直径 3 mm,长度 15 mm,可使用替代产品 |
| EMPIRA RX PCI 扩张导管 | Cordis,Johnson&Johnson,美国 | 85R15350S | 直径 3.5 mm,长度 15 mm,可使用替代产品 |
| 伊文思蓝 | Sigma-Aldrich,德国 | E2129 | 有毒 |
| Fabius GS premium 呼吸机 | Dräger,Lübeck,德国 | - | 麻醉工作站,可使用替代产品 |
| 芬太尼 | Inselspital ISPI | - | 芬太尼 2500 mcg/50 ml |
| 甲醛 | 伯尔尼大学病理研究所 | SI148701 | 可使用替代产品 |
| FXIIa 抑制剂 | 由洛桑联邦理工学院 Christian Heinis 教授实验室提供 | 新型双环肽 | |
| Galeo 冠状动脉导引导丝 | Biotronik,德国 | 125497 | 可使用替代产品 |
| 导引导管 | Boston Scientific,佛罗里达,美国 | 34356-06 | 6F(100 cm,EB3.75),可使用替代产品 |
| 肝素钠 | Drossapharm,巴塞尔,瑞士 | - | Liquemin,25000 U.I./5 ml |
| 高端电外科设备 | BOWA,德国 | ARC 400 | 用于血液吸引的电源,可使用替代产品 |
| Hydro-Guardmini 呼吸过滤器 | Intersurgical,立陶宛 | 1745000 | 过滤器 |
| Image J | 美国国立卫生研究院,美国 | 1.47v | 可使用替代产品 |
| 充盈装置 Atrion QL2530 | Atrion 医疗产品,阿拉巴马,美国 | 96402 | 可使用替代产品 |
| IntelliVue MP 70 | Philips,博宾根,德国 | - | 监护仪(心电图、心率、血压和体温),可使用替代产品 |
| KCl | Sintetica SA | - | 氯化钾 15% |
| 氯胺酮 | Vetoquinol | - | Narketan,1 ml/100 mg |
| LR-ACT | Medtronic | 402-01 | ACT 专用注射器 |
| 咪达唑仑 | Roche | - | Dormicum,5 mg/ml |
| 单极电刀 | 可使用替代产品 | ||
| 持针器 | 可使用替代产品 | ||
| 高分辨率相机,PathStand 大体标本成像支架 | Spotimaging,美国 | 1080 p 高清分辨率,可使用替代产品 | |
| PBS | 本单位自制 | - | 可使用替代产品 |
| 外周静脉套管针,18 G | 可使用替代产品 | ||
| PowerLab 4/35 数据采集系统 | Adinstruments,Spechbach,德国 | - | |
| Rotamax120T | Heidolph,德国 | 544-41200-00 | 摇床,可使用替代产品 |
| Rüschelit-Super Safety Clear Tube | Teleflex,都柏林,爱尔兰 | 112480 | 气道导管,可使用替代产品 |
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| 生理盐水 | Sintetica Bioren | - | NaCl 0.9%,可使用替代产品 |
| 七氟烷 1.5% | AbbVie AG | - | 七氟烷 250 ml 100% |
| 鞘管 | Cordis,Johnson&Johnson,美国 | 504-607 A | AVANTI + / 7 F,可使用替代产品 |
| Space 输液泵 | B.Braun Medical AG,德国 | - | 用于输注芬太尼,可使用替代产品 |
| SPR-350(Millar 导管) | Adinstruments,德克萨斯,美国 | 840-8166 | MIKRO-TIP,5F,120 cm |
| 胸骨锯 | 可使用替代产品 | ||
| 缝合线 | ETHICON,Johnson&Johnson,美国 | Y3110H | Monocryl 3-0 SH-1 Plus,可使用替代产品 |
| 注射器(20、10 和 5 mL) | CODAN,Baar,瑞士 | 62.7602, 62.6616, 62.5607 分别对应 | 用于肌肉注射或直接注入中心静脉通路注射麻醉药物,也可用于注射肝素、FXIIa 或相应对照。可使用替代产品 |
| 胸廓牵开器 | 可使用替代产品 | ||
| Tissue-tek | SAKURA,荷兰 | 4583 | O.C.T. 包埋剂 |
| 血管钳 | 可使用替代产品 | ||
| Xenetix 300 造影剂 | Guerbet,Zürich,瑞士 | - | 碘帕醇,300 mg 碘/ml |
| 赛拉嗪 | Vetoquinol | - | Xylapan,20 mg/1 mL |
| 2,3,5-三苯基氯化四氮唑 | Sigma-Aldrich,奥地利 | T8877 | |
| 500 μL 离心管(Eppendorf) | Trefflab,瑞士 | 96.08185.9.03 | 可使用替代产品 |
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