心肌梗死和功能预后评估的猪
April 25th, 2014
本协议描述了猪心肌梗死（MI）模型中使用的左前降支（LAD）的90分钟闭胸冠状动脉球囊闭塞，再灌注。此外，该协议对于几个结果的参数，如心脏功能，血液动力学，微血管性和梗塞的大小，也被提出。
以下实验的总体目标是评估缺血性心脏病新治疗策略的疗效。在 PIG 模型中，第一步是左前降支闭塞，将颈内动脉插管以便动脉通路。然后将导管穿过主动脉并放置在左冠状动脉主干的骨上，这允许将较小的导丝定位在左前降支或 LAD 动脉中。
接下来，使用 G 线将冠状动脉内球囊导管引导至 LAD，并将球囊充气 90 分钟以阻止所有血流。在第二对角支之后，结果显示心脏收缩功能下降，随后左心室出现不良重塑，梗死有大量瘢痕组织。在这里，心脏病学系，我们汇集了不同的学科、工程师和工业合作伙伴，创造创新疗法，以真正推进我们患者的治疗。
可重复的心肌梗死大型动物模型使我们能够验证新的研究疗法，例如心脏干细胞疗法，并在与人类心脏非常相似的猪中测试其安全性和有效性。在大小和血流动力学方面，我们开发的模型将帮助我们解决心脏再生医学领域的关键问题。通过在大型动物模型中测试新化合物，我们将弥合基础研究和临床实践之间的差距。
转化研究对于获得新的机制见解和带来新的有前途的疗法至关重要。离临床应用更近一步 镇静和麻醉后，将猪放在呼吸机上，并按照文本方案中的描述准备动物。要获得基线超声心动图，请将动物置于右侧卧位。
在 2D 模式下定向并获得胸骨旁长轴视图，并确定舒张末期和收缩末期的左心室尺寸。在 M 模式下，将回声探头顺时针旋转 90 度，同时保持其胸骨位置，以获得二尖瓣的左心室短轴视图，并倾斜探头以获得肌和心尖水平的视图。或者，在用 2% 碘消毒手术区域后，将回声探头放在较低的一个或两个肋间隙，用无菌手术单覆盖非无菌区域。
从颈部 15 厘米的内侧切口开始手术，沿线状白线切割并超出线性白线。为了尽量减少肌肉损伤，请钝地接近气管旁边的颈动脉和颈内静脉。小心隔离颈动脉和颈内静脉。
小心不要损伤迷走神经。在两个血管周围放置两个 OTT 缝合线以获得血管控制。然后用 9 French 鞘插管颈静脉。
使用 Seldinger 技术，确保在固定护套之前结扎静脉。接下来，用 8 French 鞘插管颈内动脉。此外，使用 Seldinger 技术将鞘固定在动脉上，确保动脉没有被缝合线完全阻塞。
下一步是通过先前放置的护套将 Swan gans 导管插入颈内静脉。然后将心输出量装置连接到天鹅甘的部分，该部分最终位于近端管腔。现在将 5 毫升 0.9% 盐水注射到 swan gans 的近端管腔中，并测量心输出量。
再重复此作两次，并对指数进行平均。接下来，使用先前确定的心输出量校准压力体积环系统。在透视引导下。
将 7 French 电导导管经颈动脉插入左心室。容量校准完成后，通过关闭呼吸器诱发呼吸暂停，并在呼吸暂停下记录 10 至 15 次心跳。然后重新打开呼吸器并取下天鹅甘。
接下来，使用透视引导将球囊导管放置在隔膜水平的下腔静脉中。关闭呼吸器后，再次给气球充气并记录相应的压力体积回路以执行预负荷降低。完成后，再次打开呼吸器。
对于内部冠状动脉测量，将一根 8 French 引导导管放置在左冠状动脉的骨中。在冠状动脉中注入 200 微克硝酸甘油，以防止冠状动脉痉挛。接下来，将组合式压力流线放置在左冠状动脉的近端部分。
然后将电线推进到 LAD 的中部。此时，开始测量基线压力和流量。然后通过冠状动脉内给予 60 μg 腺苷来诱发充血。
然后用 2 毫升生理盐水冲洗并开始测量充血压力和流量。让流返回到基线值并重复测量两次。完成测量后，作为预防措施，请从 LAD 上取下压力流线。
在诱发心肌梗死之前，使用静脉鞘将心内除颤导管插入右心室。将远端电极置于右心室的心尖，将近端电极置于心房。然后将导管连接到除颤器并将其设置为 50 焦耳。
接下来，在 AP 和 LAO 30 度视图中测量从第二对角线或 D 两个分支远端的 LAD 直径。选择直径与 D 2 位置远端 LAD 直径相同或略大于直径的血管成形术球囊。导丝穿过 LAD 中远端的引导导管，将球囊导管推进到 G 丝上，将球囊放置在 D 二的远端。
在每公斤肝素施用 30 IE 后，给球囊充气，直到压力与 LAD 的正确直径相匹配。接下来，使用血管造影检查 LAD 是否完全闭塞。用无菌窗帘覆盖无菌工作区域和颈部伤口。
将胸部从任何覆盖物中解放出来，以便在需要时可用于胸外按压或经胸除颤。90 分钟后，通过血管造影检查以确保 LAD 仍完全闭塞。然后每公斤肝素再注射 30 IE 并给球囊放气。
验证再灌注后，从颈动脉鞘中取出放气的球囊和引导导管。按照文本方案中的说明进行术后护理和 MRI 成像和分析。LAD 的 90 分钟球囊闭塞导致广泛的心肌损伤和疤痕形成，如 TTC 染色在一个月随访中可视化的白色所示。
梗死分布示意图显示，梗死位于前间隔，并在这些短轴和长轴上推断心脏的间隔段。晚期钆增强 CMR 图像，黑色箭头指示的白色信号显示位于心脏前隔间的广泛梗死瘢痕，并推断出心脏的间隔段。舒张末期和收缩期的这些 CMR 电影环图像显示梗死瘢痕段的功能损害。
2D 胸骨旁长轴的超声心动图 M 模式图像显示心肌梗死后 1 个月左心室扩张，如下图中较长的蓝线所示 功能障碍表现为没有间隔增厚，使用组合线的冠状动脉内压和流速记录显示心肌梗死前对充血的高反应。心肌梗死后 1 个月，梗死相关动脉冠状动脉血流速度充血反应降低。因此，与基线相比，压力和流速衍生参数以及流速储备降低。
在尝试此程序时，避免 Airbus 被困在导管和注射器内尤为重要，因为一旦注射到其中一条冠状动脉中，它们就会充当空气栓塞，导致永久闭塞。根据我们的经验，如果您想研究慢性 MI 和进行性不良重塑，您应该在梗死后至少等待 4 周。该协议为研究人员在与人类情况非常相似的模型中探索缺血性心脏病领域的新干预措施和治疗方法铺平了道路。
该方案中使用的技术提供了有关心脏功能、梗塞中胶原蛋白含量、疤痕、冠状动脉血流和微血管阻力的基本信息。我们今天向您展示的技术可以用作单独的构建块来设计您自己的研究设计，例如，您可以使用功能终点、组织学甚至微血管阻力作为研究的单独终点。此外，通过安排治疗时间，您可以在急性心肌梗死环境中使用这些问题。
例如，查看再灌注损伤或查看长期感染。使用干细胞疗法的慢性心肌梗死模型。
概述
该协议概述了一个涉及左前降动脉（LAD）90分钟闭胸冠状动脉球囊阻塞，随后进行再灌注的猪心肌梗死模型。它详细说明了各种结果参数，包括心脏功能、血液动力学、微血管阻力和梗死大小。
关键研究组成部分
科学领域
- 心脏病学
- 心肌梗死
- 转化研究
背景
- 心肌梗死（MI）是一种需要有效治疗策略的严重情况。
- 猪等大型动物模型与人类心脏生理学非常相似。
- 该模型允许在受控环境中验证新疗法。
- 理解MI后的心脏功能对于开发治疗方法至关重要。
研究目的
- 评估缺血性心脏病的新治疗策略。
- 创建一个可重复的心肌梗死研究模型。
- 弥合基础研究与临床应用之间的差距。
使用的方法
- 闭胸冠状动脉球囊阻塞LAD 90分钟。
- 使用超声心动图和压力-体积回路测量心脏功能和血液动力学。
- 使用swan-ganz导管测量心输出量。
- 诱导心肌梗死，随后评估心脏重塑。
主要结果
- 阻塞后心脏收缩功能下降。
- 观察到左心室的不良重塑。
- 从梗死中发现大量瘢痕组织形成。
- 该模型有效模拟人类心脏条件进行研究。
结论
- 猪MI模型对测试新的心脏治疗方法非常有价值。
- 它提供了对心肌梗死机制的洞察。
- 该研究有助于推进缺血性心脏病治疗。
常见问题
Executive Industry Relevance
This protocol establishes a reproducible porcine model of myocardial infarction that closely mirrors human cardiac anatomy and hemodynamics, enabling preclinical validation of cardioregenerative therapeutics. By quantifying infarct size, functional impairment, and adverse remodeling, the model supports mechanistic de-risking and predictive confidence in target validation for ischemic heart disease programs. Its adaptability across acute, subacute, and chronic phases allows alignment with diverse discovery-stage decision points in cardiovascular R&D pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by linking LAD occlusion to measurable infarct formation and functional decline.
- Operational Value: Provides a standardized ischemia-reperfusion paradigm for consistent target engagement assessment across study cohorts.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative endpoints such as coronary flow velocity reserve and pressure-volume loop-derived metrics for compound screening.
- Operational Value: Supports assay standardization through reproducible infarct sizing via TTC staining and late gadolinium-enhanced CMR.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates evaluation of adverse remodeling and scar maturation, informing dose timing and therapeutic window for regenerative interventions.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring via echocardiography and CMR to assess therapeutic impact on ventricular function over time.
Pipeline & Workflow Integration
The model integrates into cardiovascular discovery workflows from target validation through lead optimization, providing pathophysiologically relevant readouts that bridge in vitro findings to preclinical efficacy assessment.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by enabling measurement of infarct-related microvascular resistance and hemodynamic changes post-occlusion.
- Screening: Delivers quantitative functional outputs like ejection fraction and wall motion abnormalities for compound prioritization.
- Analytics: Yields derived parameters such as coronary flow reserve and diastolic dysfunction indices that support cross-condition comparison.
- Translational Research: Connects to biomarker development through serial imaging and histologic correlation of infarct evolution.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable large-animal platform for iterative testing of cardioprotective, angiogenic, and anti-remodeling agents.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by correlating infarct location with functional impairment in a clinically relevant model.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized balloon occlusion duration and reperfusion confirmation via angiography.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing efficacy and safety data in a model predictive of human cardiac response.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of cardioregenerative candidates based on infarct size reduction and functional recovery.
Implementation Considerations
- Requires expertise in interventional cardiology, surgical vascular access, and hemodynamic monitoring in large animals.
- Depends on fluoroscopy-capable labs, pressure-volume loop systems, and echocardiography equipment with strain imaging capability.
- Necessitates standardized protocols for heparinization, balloon sizing, and occlusion verification to minimize variability.
- Involves adaptation considerations when extending to chronic MI models due to evolving infarct border zone and remodeling dynamics.
- Limited by the need for post-procedural critical care infrastructure to support animal survival through reperfusion and recovery phases.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:02
Transthoracic Echocardiography
2:56
Surgical Preparation and Vascular Access
4:23
Invasive Pressure Volume Loop Analysis
5:56
Intracoronary Pressure and Flow Measurement
7:00
Induction of Myocardial Infarction
8:58
Results: Infarct Size, Cardiac Remodeling, and Cardiac Function
10:39
Conclusion
