无菌性心包炎在亚琛迷你猪中作为心房心肌病和心房颤动模型的研究

摘要

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。

摘要

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。

引言

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....

方案

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

1. 术前给药
   1. 确保猪术前禁食12小时，但可自由饮水。
   2. 镇静时，通过一次肌肉注射给予以下药物：阿托品 0.05 mg/kg、氯胺酮 10 mg/kg、咪达唑仑 0.5 mg/kg。
   3. 在猪失去意识后（给药后约10分钟）确定其准确体重。将猪转运至手术室。
   4. 将猪放置在加热垫上。
   5. 应用心电图监测、脉搏血氧仪，并进行初始体温测量。
   6. 将套管针（22 G）插入耳缘静脉或外侧隐静脉。
2. 麻醉
   1. 为诱导麻醉，在开始插管前静脉注射一剂丙泊酚（1-4 mg/kg）。若发现浅麻醉迹象，静脉追加一剂咪达唑仑 0.2 mg/kg，约 5 分钟后继续进行插管。
   2. 插管
      1. 将猪置于俯卧位。
      2. 请助手使用两根纱带和/或开口器将动物的口腔撑开。用2 mL无针注射器向喉部喷洒1 mL（10 mg）利多卡因，等待30–60秒以使喉部脱敏，然后继续操作。
      3. 使用喉镜插入内径为6.5 mm的气管插管（ETT）。使用喉镜....

结果

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.......

讨论

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.......

材料

本文使用的材料清单

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