我们描述了一种用于研究心房肌病和心房颤动(AF)的迷你猪无菌性心包炎模型。本文介绍了外科手术和麻醉技术、血管通路建立策略,以及研究AF可诱导性的实验方案。
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我们描述了一种用于研究心房肌病和心房颤动(AF)的迷你猪无菌性心包炎模型。本文介绍了外科手术和麻醉技术、血管通路建立策略,以及研究AF可诱导性的实验方案。
心房颤动(AF)是最常见的心律失常,由心房结构重构引起,也称为心房心肌病。目前的治疗方法仅针对电生理异常,而未针对潜在的心房心肌病。为了开发新的治疗方法,需要一种可重复的大动物心房心肌病模型。本文介绍了一种在亚琛迷你猪中通过无菌性心包炎诱导心房心肌病的模型。通过喷洒无菌滑石粉并在心房心外膜表面覆盖一层无菌纱布,诱导产生无菌性心包炎。该方法导致炎症和纤维化——这两种均为心房心肌病病理生理学的关键组成部分,从而使心房易于诱发心房颤动。在每个心房的心外膜上放置两个起搏电极,并连接至两家不同厂商的起搏器。该策略允许在术后特定时间点通过重复的无创心房程序性刺激来评估心房颤动的可诱发性。采用了多种不同方案测试心房颤动的可诱发性。该模型的优势在于其临床相关性,能够实现心房颤动的可诱发性,并快速诱导出心房心肌病中常见的炎症与纤维化,且具有良好的可重复性。该模型将有助于针对心房心肌病及心房颤动的新型治疗方法的开发。
心房颤动(AF)是最常见的心律失常,可导致显著的发病率、死亡率以及高昂的医疗费用1。在许多情况下,AF 仅仅是潜在心房心肌病的电生理表现,而心房心肌病的特征是心房发生结构性、电生理、自主神经及收缩功能的重构。这种心房心肌病可导致心房颤动和卒中2,3。目前大多数治疗方法仅针对电生理重构,而未针对心房的潜在结构改变(如炎症和纤维化)4,5,6,7。这可能是当前疗法疗效有限、尤其是在更严重的心房心肌病中效果不佳的原因之一8。
可重复的动物模型对于靶向心房心肌病中的炎症和纤维化至关重要。目前已在多种大型动物物种中建立了心房快速起搏模型9,10,11,12。在这些模型中,心房组织被持续起搏较长时间,以诱导电生理改变,并最终导致结构变化。快速起搏模型的主要缺点是心房心肌病的结构征象出现所需时间较长,且仅适用于电异常先于心房心肌病发生的临床综合征。理论上还存在起搏导线因长期随访过程中发生纤维化而失效的风险9。
在无菌性心包炎模型中,将无菌滑石粉喷洒于心房的心外膜表面,以诱导急性炎症和纤维化反应,从而导致心房心肌病13,14。猪的心脏解剖结构和生理特征与人类相似,因此猪模型具有较高的转化研究价值。使用小型猪的优势在于,其体型较常规猪种更小,更易于操作,且可在较长时间内维持稳定的体重,不会显著增加10。上述因素使得小型猪的无菌性心包炎成为研究心房心肌病及心房颤动的理想模型。本实验方案及视频旨在促进该模型在不同研究机构中的建立,并标准化研究心房颤动(AF)可诱导性的实验流程。
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本方案已获得安特卫普大学动物实验伦理委员会批准(编号 2019-29),并遵循安特卫普大学的动物护理指南。本研究选取了17只6月龄的亚琛迷你猪(雄性,已阉割),体重约为20 kg。
1. 药物与麻醉
2. 手术
3. 术后护理
4. 心房快速起搏诱导心房颤动
5. 安乐死
6. 假手术
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发病率和死亡率:
当我们开始在亚琛迷你猪中建立无菌性心包炎模型时,观察到17头猪中有4头发生围手术期死亡(23.5%):其中4例死亡中的3例发生在前6次手术期间,归因于“学习曲线效应”。具体病因为:2头猪因术后呼吸骤停死亡;该问题通过减少阿芬太尼剂量得以解决。1头猪在首次起搏过程中因心室颤动死亡,另1头在测试起搏导线时死亡;其原因为心室过度捕获,系左心房导线放置位置过于靠近心室所致。在随访期间,所有动物均存活至被处死。此外,术后24小时后不适症状均消失。若在此时间之后仍持续存在任何不适症状,研究者应警惕并发症的可能性。
起搏特性:
实验期间观察到左心房导线的电压阈值和阻抗逐渐升高(图 2A)。然而,该变化在不同动物之间存在差异,且从未导致失夺获。心房颤动(AF)的可诱导性在术后两周开始增加,平均达到约 25%。采用“AERP + 30 ms”方案时效果最差,AF 可诱导性约为 10%。递减性起搏和 50 Hz 短阵快速起搏可使 AF 可诱导...
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可靠的大型动物模型对于心房心肌病和房颤(AF)的研究以及新型AF疗法的开发具有重要意义。在心房心外膜植入起搏导线可实现长期随访和重复电生理检测,而这一点在小型动物中难以实现。小型猪易于操作,其心脏在结构和生理上与人类心脏相似10。
与持续性心房快速起搏相比,无菌性心包炎模型相对简单,因为无需使用定制的编程起搏器。该模型所诱导的病理生理变化也更接近人类中常观察到的情况,因为房颤(AF)的发生之前通常会出现炎症和纤维化2。其他一些模型中,房颤继发于心室功能障碍或二尖瓣反流,这类模型的建立通常更为复杂,且由于存在非心房原发性疾病,会干扰对治疗干预效果的解读。
据我们所知,Schwartzman 等人14是唯一另一组在猪中诱导无菌性心包炎的研究团队。在该研究中,术后即刻房颤(AF)的可诱导性较高(10%),并在术后1周上升至80%。相比之下,在我们的模型中,房颤的可诱导性仅在术后2周才开始上升...
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所有作者均无任何利益冲突需要披露。
本工作由以下资助项目支持: 工业研究基金/战略基础研究 (IOF/SBO)研究基金(PID34923)以及 协同研究行动 安特卫普大学GOA资助(项目编号PID36444);佛兰德斯科学研究基金的高级临床研究员奖学金(授予VFS)及研究资助(申请编号1842219N、G021019N、G0D0520N和G021420N);ERA.Net RUS Plus研究资助(2018年,项目联盟278);一项研究资助 弗拉芒大学间理事会/大学间特别研究基金 (VLIR/iBOF)资助项目(20-VLIR-iBOF-027)。我们感谢Abbott公司和Boston Scientific公司为大部分起搏器电极提供了赞助,感谢Medtronic公司和Biotronik公司出借起搏器程控仪。我们感谢安特卫普大学动物实验中心的动物饲养人员对实验动物的精心照料。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Aachener 小型猪,6 月龄,雄性,去势,体重 15–25 kg | 卡非尔 | ||
| 麻醉与准备 | |||
| 心电图电极 | |||
| 6.5 mm 内径气管插管 | Covidien | 115-65OR | |
| 体外除颤器 | Innomed | Cardio-aid 200B | |
| 加热垫 | 好的。 | OUB 60321 | |
| 22号静脉导管,1英寸 | BD | 381323 | |
| 喉镜片尺寸 4 | Miller | SUS426601 | |
| 监测 | GE 医疗系统 | 2600040-003 | |
| 呼吸机 | Datex-Ohmeda | 1009-9000-000 | |
| Shaver | Aesculap | GT 104 / REF 985203 | |
| 注射泵 | Fresenius Kabi | 082470 | |
| 动脉和中心静脉置管 | |||
| 3腔中心静脉导管套件,7 法国,16 厘米,0.032 英寸导丝 | Arrow 医疗 | EU-22703-EN | |
| 动脉导管 3 法规,8 cm | Vygon | 1,15,090 | |
| Caresite Luer 接头装置 | B. Braun | 415122-01 | |
| 液体:Plasmalyte、5%葡萄糖、0.9%氯化钠(500 mL 或 1000 mL)的静脉输液袋 | |||
| 肝素化生理盐水 | |||
| 针头:18 G / 40 mm 和 22 G / 40 mm | |||
| 压力监测套装,195 厘米 | 爱德华生命科学 | T005021M | |
| 压力管 180 cm | Edwards Lifesciences | 50P172 | |
| 缝合针与缝线 | |||
| 螺口注射器:2 mL、5 mL、10 mL、20 mL、50 mL | |||
| 超声耦合剂 | Zealand 涂层 | 446-1 | |
| 血管探头超声 | 飞利浦医疗 | EPIQ 7C / 型号 BZE1723 | |
| 手术器械套装 | |||
| 钝头手术剪 | Martin | 11-934-25 | |
| 60度弯曲的Debakey镊子 | Aesculap | FB403 | |
| 解剖镊 | AS | 13-102-16 | |
| 德巴克钳 | 盖斯特 | 10-0634 | |
| 电凝模块 | 阿尔萨 | Alsatom SU 140/D MPC | |
| 不锈钢丝固定夹 | COBE | 013-123 | |
| 蚊子 | Leibinger | 32-01008 | |
| 持针器,精细 | Delacroix-Chevalier | 50302-21 | |
| 持针器,正常 | Aesculap | BM 77 | |
| 肋骨牵开器 | Martin | 24-178-01 | |
| 手术刀 | Swann-Morton | 0511 | 24号 |
| 不锈钢丝用剪刀 | Jakobi | 411830 | |
| 扩张器 | AS | 16-058-00 | |
| 胸骨锯 | Eure-Power | 5000020 | |
| 胸骨锯刀片 | MicroAire | ZR-032M | |
| 外科耗材 | |||
| 消毒剂:碘、氯己定 | |||
| 带按钮电凝笔,5米电缆 | 东莞QueenMed设备 | ESPB4001LQ | |
| 胃管 | Vygon | 390.12 | |
| Mersilene-0,75 cm | Ethicon | F2505H | |
| Monocryl 3-0,70 cm | Ethicon | Y423H | |
| 口罩,发网 | |||
| Oriflex-4 外科引流真空瓶 | Oriplast Krayer | VK00352 | |
| Prolene 6-0,75 cm | Ethicon | 8711H | |
| 不锈钢单丝不可吸收缝线 | Ethicon | W995 | |
| 无菌巾 | 3M | 9010 | |
| 无菌纱布 20 x 10 cm | Stella | 35921 | |
| 无菌手套 | |||
| 无菌手术衣 | |||
| Steritalc PF3 | 诺瓦泰克 | 16863 | |
| Vicryl-0,75 cm | Ethicon | V324H | |
| 心脏起搏 | |||
| 双极起搏电极 Fineline II Sterox EZ 58 cm | Boston Scientific | 4474 | |
| 双极起搏导线 Tendril STS 58 cm | 雅培 | 2088TC | |
| Ellegaard Gö廷根小型猪支架 3 | Lomir | DF H1PU | |
| Ellegaard Gö廷根小型猪吊带罩 | Lomir | SS CEG1 | |
| Micropace 心脏刺激器 | Boston Scientific | EPS 320 | |
| 起搏用起搏器 | 美敦力 | Azure XT DR MRI SureScan | |
| 用于感知的心脏起搏器 | Biotronik | Eluna 8 DR-T | |
| 用于起搏的起搏器程控仪 | 美敦力 | CareLink Encore 29901A | |
| 用于感知的起搏器程控仪 | Biotronik | ICS 3000 DS CD-W US | |
| 药物治疗 | |||
| 肾上腺素 1 mg/mL,1 mL | Sterop | ||
| 阿托品 0.5 mg/mL,1 mL | 立体定位 | ||
| 卡塔普利桑 150 µg/mL,1 ml 可乐定 | Boehringer Ingelheim | BE021402 | |
| 头孢唑啉 2 g 粉末 | Mylan | BE319794 | |
| Cordarone 50 mg/mL,3 mL 胺碘酮 | Sanofi | ||
| 多瑞吉 50 µg/h 芬太尼透皮贴剂 | 扬森-西拉格 | ||
| 葡萄糖 5%,500 mL | Baxter | AE0063 | |
| Ketalar 50 mg/mL,10 mL | Pfizer | 804101 | |
| Lanoxin 0.25 mg/mL,2 mL 地高辛 | Aspen | ||
| Marcaine 0.5% + 肾上腺素 1:200,000 | Aspen | ||
| 咪达唑仑 5 mg/ml,3 mL | B. Braun | 3521740 | |
| 吗啡 10 mg/mL,1 mL | Sterop | ||
| 0.9% NaCl,500 mL | Baxter | AKE1323 | |
| 硝酸甘油 Pohl 1 mg/mL,5 mL 硝酸甘油 | Pohl Boskamp | ||
| 去甲肾上腺素 1 mg/mL,4 mL | Aguettant | ||
| Plasmalyte 1000 mL | Baxter | AKE0324 | |
| 丙泊酚 10 mg/mL,20 mL | B. Braun | 3521810 | |
| 鱼精蛋白 1400 IU/mL,5 mL | Leo Pharma | ||
| Rapifen 0.5 mg/mL,2 mL | 扬森-西拉格 | 95103 | |
| Seloken 1 mg/mL,5 mL 美托洛尔 | 阿斯利康 | ||
| Sevorane Quick Fill 100% 七氟烷,250 mL | 艾伯维 | 1283-415 | |
| Tracrium 10 mg/mL,5 mL 阿曲库铵 | 阿斯彭 |
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