慢性心肌缺血大型动物模型的终末收获程序与血流动力学表征和灌注分析

Summary

以下手术方案代表了在猪模型中成功诱导慢性心肌缺血后彻底可靠地表征心脏功能和心肌灌注的第二个也是最后一个程序，以研究新疗法。

Abstract

可重复性和研究完整性是科学发现的基本原则，这些原则是利用成熟的、经过验证的原则和协议产生的。此外，随着心血管疾病 （CVD） 的患病率和对个人和整个社会造成的负担不断增加，因此认为培养强大且经过验证的调查模型至关重要。我们的小组在猪模型中使用了一种双手术方案，该方案在过去 20 年中得到了逐步完善，其中我们首先通过放置模拟人类冠状动脉疾病 （CAD） 病理生理学的 Ameroid 收缩器来诱发慢性心肌缺血。第二个也是最终的手术是全面而周到地收集心脏血流动力学参数以及区域冠状动脉灌注，然后是跳动心脏安乐死和详细的心脏切片。我们的实验室使用同位素标记的微球来分析流向缺血区域的心肌血流量，作为量化实验性治疗药物引起的侧支化的有力方法。此外，我们利用左心室压力容积 （PV） 袢导管插入术来测量广泛的血流动力学参数，这可能是最重要的可测量心血管结果。我们希望通过详细介绍我们的慢性心肌缺血猪模型的综合心脏分析，其他研究人员可以改进和培养自己的方案和治疗研究，以消除心血管疾病。

Introduction

在美国，近一半的人至少患有一种 CVD 成分，包括心脏和血管的一大类疾病状态¹。到 2060 年，预计与 2025 年相比，包括 CVD 在内的多种诊断的患病率将大幅增加。例如，心肌梗塞预计将增加 30%，缺血性心脏病 （IHD） 将增加 31.3%，心力衰竭将增加 33%²。当与心血管危险因素的类似预测相结合时，这些惊人的统计数据更加令人担忧，其中糖尿病患者人数估计增加 39.3%，血脂异常增加 27.5%，高血压增加 27.2%²。总而言之，这凸显了对可靠和可重复的研究模型的迫切需求，以有效研究 CVD 的创新疗法及其风险因素。我们已经在猪³ 中展示了我们的 CAD 生理相似模型。猪的使用有助于实现我们的研究模型在准确表示人类 CAD 状况方面的有效性，其中临床前研究此前曾因可翻译性而受到批评。猪的冠状动脉解剖结构、心脏生理学、心肌蛋白质组和代谢与人类相似⁴。此外，我们模型的一个关键组成部分是准确地解释由于研究疗法导致的后续生理、心肌和分子结果。

通常，临床试验用于实施新的药物或手术疗法，以研究任何有益的心血管结果，这些结果仅通过观察发现。这在几种新型抗糖尿病药物的里程....

Protocol

以下外科手术已获得罗德岛医院和布朗大学机构动物护理和使用委员会的批准（协议 #23-08-0005）。

1.动物模型

1. 选择之前在近端左回旋冠状动脉 （LCx） 周围放置过美洲体收缩肌的约克夏猪，从而诱发慢性心肌缺血，随后使用实验性治疗剂进行治疗。在第一次进行阿美罗德放置手术和随后的终端收获之间保持~7周。允许 2 周的阿美罗德闭合时间，并确保猪在之后接受实验性治疗。确保猪在最终收获时为 ~18 周龄，体重为 ~40 公斤，并且实验组和对照组按性别匹配。
   注意：一个代表性图展示了我们正在采集的心脏的解剖结构，其中包括之前放置阿美罗德的位置和缺血性心肌的预期面积（图1）。

2. 术前程序

1. 手术当天早上不进食。
2. 使用肌肉注射地拉唑（4.4mg / kg）和甲苯噻嗪（2.2mg / kg）麻醉猪，并用带套囊的气管插管插管。
3. 使用 0.03 mg/kg 丁丙诺啡开始镇痛。
4. 将静脉内 （IV） 导管 （20-22 G） 置于其中一条耳大静脉中，并开始以 ~5-10 cc∙^kg-1∙^h....

Results

首先，通过将同位素标记的微球注射到左心耳中，测量区域心肌灌注。为了计算心肌血流量，当使用6.67 mL / min的恒定抽血速率时，可以应用以下公式：心肌血流量=（参考抽血[6.67 mL / min]/组织重量）（定量组织微球计数/定量血液参考微球计数）。简而言之，特定心肌切片中测量的微球与以特定速率收集时在血液中量化的微球的比率得出了随后流向该心肌部分的血流速率。一旦组织和血液干燥，BioPAL 就会计算微球的量。镥用于静息心率，钐用于起搏时。心脏起搏时使用钐在方案中至关重要，因为先前的研究发现，在 7 周的时间过程中发育的侧支脉管系统可能足以恢复静息时的血流;但是，当压力¹⁰ 时可能不够稳健。这是一个重要的生理标志物，因为它表明人类心绞痛的发作。结合第一次手术期间使用金微球的心肌灌注图谱，流向最缺血区域的相对心肌血流量描绘了研究性疗法产生的侧支形成的重要特征。心肌内小动脉和毛细血管密度的组织学评估进一步增强了这一点。 表1 说明了镥，钐和金的每个片段中微球定量的原始数据收集，以及随后的.......

Discussion

该外科手术有四个关键步骤：心脏暴露、股骨导管插入术、用于灌注分析的微球注射和压力-容积环采集。关于暴露心脏，一个重要的考虑因素应该是由于第一次外科手术而遇到严重粘连的可能性。进行正中胸骨切开术时，心包可能粘附在胸壁上，在开始胸骨切开术之前应钝扫胸壁。当接近胸骨的后三分之一时，它会变得明显变厚并急剧向下倾斜。一个有用的作可能是在胸骨的这一部分下方放置纱布，以在 Lebsche 刀与下面的大血管和无名静脉之间建立更多的分离。如果在此过程中无名静脉被剪切，请先施加压力和抽吸以清理场地。一旦确定损伤，可以用聚丙烯缝合线修复侧壁，或者可以用丝线缝合血管结扎。此外，可能很难同时暴露心耳和左心室心尖。仔细解剖，通常使用 Metzenbaum 剪刀、Allis 夹上的花生海绵和手指扫过，应降低心脏医源性损伤的风险。

在股骨导管插入术期间，用针进入血管会导致血管立即夹层。通过创建假管腔，几乎不可能使用 Seldinger 技术进入血管。如果发生这种情况，我们发现最简单的选择是夹住股动脉的远端部分，锐利地切开血管的正常部分，同时保持对.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
#10 手术刀	医疗线	MDS15310
0.9% 生理盐水	Dechra/香根草	17033-492-50	速率：病例期间 5-10 mL/kg
18G 针头	帕特森兽医	78032793	用于绘制药物/微球
2% 利多卡因	凤凰	57319-533-05	剂量：2-5mg/kg
4-0 聚丙烯缝合线	新冠肺炎	D9H0436Y	用于钱包带子
所有手术器械	Steris 和 Medline	需要销售代表	医院手术室常见
镇痛：丁丙诺啡	霍斯皮拉	品牌名称：丁普瑞定	剂量：0.03 mg/kg
麻醉：Telazol	佐蒂斯	（替他明和唑拉西泮）	剂量：4.4 毫克/千克
麻醉：甲苯噻嗪（Rompun）	德克拉	不适用	剂量：2.2 mg/kg
Arterial Sheath	康得思	401-711米	6F或7F;需要两个
蝴蝶针输液器	瑟夫洛	SV-25BLK型	用于微球注射;通常为 23-25G
洗必泰 4%	BD E-Z 磨砂膏	371073	手术准备（如果愿意）
套囊气管插管	鲁施	通常为 7-0	根据猪的大小和体重，可能需要不同的尺寸
心电图监测系统	中标记	不适用	多参数监测器
电灼	Bovie 专家专业版	1250秒	如果可能，通常设置 2 个
异氟醚，USP	德克拉		剂量：0.75%-3.0%
笔记本	惠普 Microsoft	不适用	可以使用个人喜欢的任何笔记本电脑
Lebsche Knife	积分	300-425	不适用
镥 STERIspheres	BioPAL公司	C-15E20型	用量：每次手术 5cc
迷你白色血管环（可 X 射线检测）	德罗亚尔	30-711	隔离股动脉和下腔静脉
多个 5cc 注射器	Terumo	SS-05L	用于冲洗和微球注射
起搏器	奥西普卡医疗	2428001	临时起搏器
PV 环导管	跨 音速	型号：FDH-5018B-E3450 和 S/N：50-679	用于光伏环路采集
光伏回路计算机程序	Transonic Scisense	ADV500软件	在笔记本电脑上编程
光伏环路数据采集系统	Transonic 和 ADInstruments	型号：FY097B 和 PowerLab 8/35	连接导管和计算机
钐 STERIspheres	BioPAL公司	C-15A20型	用量：每次手术 5cc
小木槌	积分	410-335	不适用
无菌手套	曲	820955	仍然会推荐无菌手套和长袍
无菌盐水	巴克斯特	G171328	稀释以使肝盐水冲洗
抽吸系统	GOMCO	4042	如果自有设施的墙壁吸力更好
吸头：扬考尔	医疗线	DYND50130	切除心脏时保持区域清晰很重要
全身性肝素	科维特鲁斯	82496	剂量：80 IU/kg
三通旋塞阀	Jorgensen Laboratories， Inc.	200820	用于微球注射
温水浴	渔夫		使用前加热导管
抽水泵	Harvard Apparatus	70-2002	以恒定速率抽取外周血
Yorkshire Swine	CBSET公司	不适用	猪已经接受了最初的外科手术