Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse eines akuten Myokardinfarkts bei Mäusen

Summary

Akutem Myokardinfarkt bei Mäusen induziert akute aber unvollständig zeichnet sich Veränderungen in der linken Herzkammer (LV) Funktion. LV-Katheterisierung bei Mäusen in der koronaren Okklusion dient als eine neuartige Methode für eine Echtzeit-Auswertung der LV-Funktion.

Abstract

Akutem Myokardinfarkt kann zu akutem Herzversagen und kardiogenen Schock führen. Die Evaluierung der Hämodynamik ist entscheidend für die Bewertung von jeder möglicher Therapieansatz gegen akute linksventrikulärer (LV) Dysfunktion. Aktuelle bildgebende Modalitäten (zB., Echokardiographie und Magnet-Resonanz-Tomographie) haben mehrere Einschränkungen, da Daten über LV Druck nicht direkt gemessen werden können. LV-Katheterisierung bei Mäusen in der koronaren Okklusion könnte als eine neuartige Methode für eine Echtzeit-Auswertung der LV-Funktion dienen.

Zu Beginn des Verfahrens wurden Mäuse betäubt gefolgt von endotracheale Intubation. Für LV Katheterisierung war die rechten Halsschlagader ausgesetzt über Mitte Hals Schnitt. Der Katheter wurde eingeführt und in den LV-Hohlraum platziert. Linken Thorakotomie erfolgte und der wichtigsten linken Koronararterie (LCA) war ligiert. Reperfusion induzieren, erschien die Naht nach 45 min. Druck-Volumen-Daten zu allen Zeiten aufgezeichnet wurde.

Unterbindung der LC-a verursacht eine Abnahme der LV systolischen Funktion wie eine Ermäßigung von 30 % belegt in Schlagvolumen, LV Auswurffraktion (EF) und Herzleistung. Maximale dP/dt als Parameter für LV Kontraktilität wurde auch deutlich reduziert und diastolische Funktion stark beeinträchtigt wurde (minimale dP/dt-40 %). Reperfusion über einen Zeitraum von 20 min führte nicht zu einer vollständigen Erholung der LV-Funktion.

Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse diente als ein gültiges Verfahren zur Überwachung der Herzfunktion bei akutem Myokardinfarkt bei Mäusen. Aufrechterhaltung stabiler Anästhesie und einen standardisierten chirurgischen Ansatz war entscheidend, um valide Ergebnisse zu gewährleisten. Die frühe Phase der akuten Myokardinfarkt ist kritisch für Morbidität und Mortalität, könnte die abgegrenzte Methode für präklinische Evaluierung neuer Strategien für Cardioprotection Vorteil sein.

Introduction

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in der westlichen Zivilisation¹. Akutem Myokardinfarkt ist ein kritisches Ereignis, das welches hohe akute und chronische Mortalität²zugeordnet ist. Auch wenn Revaskularisation erzielte per Notfall perkutane Koronarintervention (PCI) ist, bleibt Sterblichkeit hoch, besonders innerhalb der ersten 48 Stunden nach Auftreten der Symptome bei Patienten mit akutem Myokardinfarkt³. Kardiogener Schock durch akute Rückgang der linken Herzkammer (LV) Funktion ist eine der Hauptursachen für die im Krankenhaus-Mortalität in dieser Patienten-³. Diese frühen Verringerung der LV-Funktion wird durch myokardialen Schädigung verursacht nach Ischämie und Reperfusion. Diese sogenannten Ischämie/Reperfusion (ich / R) Verletzungen wird durch Veränderungen im zellulären Metabolom wie übertriebene Generation von reaktiven Sauerstoff-Spezies^4,5vermittelt.

Um mögliche Schutzmechanismen führt zu einem Rückgang der myokardialen Beschädigung in einer präklinischen Umgebung zu erkunden, sind zuverlässige Maus-Modellen einschließlich der Methoden zur Bewertung der Post-I/R LV Funktion⁶. In dieser Einstellung transthorakalen Echokardiographie⁷ und Magnetresonanz-Bildgebung (MRI)⁶ für funktionale Phänotypisierung^8,9verbreitet. Doch diese Methoden eignen sich nicht für die Beurteilung der schwere LV-Dysfunktion und kardiogenem Schock bei einer laufenden akutem Myokardinfarkt und können nicht direkt Daten auf LV Druck anzeigen. Die Langendorff-Apparat mit isolierte Herz in ein ex-Vivo -Test informiert über die zugrunde liegenden Pathomechanismen der frühen Phase ich / R Verletzungen¹⁰. Diese Methode ist aufgrund seiner Unfähigkeit, in Vivo Anpassungsmechanismen wie Regulierung des autonomen Nervensystems oder hormonelle Regulation und Säure-Basen-Homöostase zu reproduzieren. Es gibt derzeit keine Methode für eine komplette funktionale Phänotypisierung von Kardiogener Schock und linksventrikulärer Dysfunktion während einer laufenden myokardialen ich / R Verletzungen.

Ein synchronisierter Ansatz mit Kombination von Druck-Volumen (PV) Katheterisierung und transiente chirurgische linken Haupt Koronararterie (LCA) Okklusion wäre vorteilhaft, aber technisch herausfordernd. Stabile Klappendysplasie Hämodynamik während I / R Verletzungen sind Voraussetzung für gültige Ergebnisse, da instabile Anästhesie oder Blut Verlust stark die Ergebnisse beeinflussen könnten. Eine neuartige Ansatz zur hämodynamischen Phänotypisierung von I / R Verletzungen über LV PV Katheterisierung und Transient LCA Okklusion konnte bringen neue Erkenntnisse auf Kardiogener Schock und LV-Dysfunktion bei akutem Myokardinfarkt und dienen als eine Methode zur späteren Analyse auf Herzschutz.

Protocol

Alle Experimente wurden in Übereinstimmung und die Einhaltung aller einschlägigen Vorschriften abgeschlossen ("Europäische Konvention für den Schutz von Wirbeltieren für Versuchs- und andere wissenschaftliche Zwecke (Richtlinie 2010/63/EU) und Tierbetreuung verwendet wurde, nach institutionellen Richtlinien. Alle Experimente wurden mit männlichen Mäusen C57BL/6JRj im Alter von 6 Monaten durchgeführt.

1. Vorbereitung

1. Bereiten Sie ein Operationsmikroskop und ein Heizkissen sowie eine rektale Sonde, die Körpertemperatur zu überwachen. Reinigen Sie und Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente.
2. Bereiten Sie 2 Stück von 10 cm 5-0 Seidenfaden Schiff Ligation, 5 cm von 6-0 Polypropylen Faden und 2 mm Silikonschlauch für die Unterbindung der LC-a.
3. Bereiten Sie die PV-Katheter-Kalibrierung-Küvette, indem es auf 37 ° C vorheizen und bereiten Sie eine 100 µL Hamilton-Spritze gefüllt mit 15 % Natriumchlorid (NaCl) in H₂O für saline Kalibrierung.
4. Ort der PV-Katheter (3 cm, 1,4 F) bei 37 ° C vorgewärmte 0,9 % NaCl in H₂O (Kochsalzlösung) mindestens 30 Minuten vor der Messung. Verbinden Sie den Katheter mit dem Datenerfassungsgerät und schließen Sie das Gerät an eine Analog/Digital-Wandler. Beide Geräte an einen Computer anschließen.
5. Richten Sie die Software. Führen Sie Software-gesteuerten druckkalibrierung und Leitwert Kalibrierung wie Software-gesteuerten Workflow⁸gefordert.

(2) Anästhesie und Analgesie

1. Die Maus mit Ketamin 100 mg/kg Körpergewicht und Xylazin Hydrochlorid 10 mg/kg Körpergewicht durch intraperitoneale Injektion zu betäuben. Am Anfang von I / R Chirurgie, Verwalten von 0,05 mg/kg Körper Gewicht Buprenorphin intraperitoneal um Analgesie erhalten.
2. Führen Sie nach 10 min eine endotracheale Intubation mit einem 20 G intravenöse (iv) Katheter und lüften Sie die Maus mit 40 % Sauerstoff (O₂) und 2 % (V) Isofluran. Legen Sie geeignete Belüftung Parameter (z. B. 220 µL Schlagvolumen, 150/min für eine 25-30 g C57BL/6JRj-Maus).
3. Körper-Temperatur über rektale Sonde kontinuierlich zu überwachen. Befestigen Sie Maus mit dem Kopf in Richtung des Prüfers auf die beheizte Platte. Normale Körpertemperatur Maus ist 36,5-38 ° C. Körpertemperatur innerhalb 1 Grad durch Anpassung der beheizte Platte Temperatur beizubehalten.

3. linke ventrikuläre Katheterisierung

1. Brust und Hals mit drei wechselnden Peelings Betadine und 70 % Alkohol zu desinfizieren.  Haut-Desinfektionsmittel zum Trocknen warten. Entfernen Sie die Brustbehaarung mithilfe einer kleinen tierischen Rasiersystem.
2. Führen Sie einen 10 mm längs Median Schnitt 5 mm unterhalb der Unterlippe in Richtung Brustbein mit kleine Chirurgische Schere.
3. Die linken und rechten Teil der mandibulären Drüse über stumpfe Vorbereitung mit einer Pinzette zu sezieren. Separate Muskel- und Fettgewebe in der richtigen Paratracheal Region, die richtige Gemeinde Halsschlagader verfügbar zu machen. Mobilisieren und Bindegewebe über stumpfe sorgfältiger neben das Schiff mit einer gebogenen Pinzette das Schiff auf einer Gesamtlänge von ca. 5-10 mm trennen.
   Hinweis: Vermeiden Sie mechanische Manipulation des Nervus Vagus oder des Glomus caroticum zu jeder Zeit, da dies schwere Hypotonie und Bradykardie verursachen kann.
4. Das Schiff unterqueren Sie der beiden vorbereiteten Seidenfäden. Verbinden Sie das distale Schiff mit einem festen Knoten und einen losen Knoten auf der proximalen exponierten Region, die noch des Katheters ermöglicht.
5. Befestigen Sie das Gewinde des kranialen (festen) Knoten neben dem Kopf der Mäuse, eine leichte Spannung auf dem Schiff anzuwenden, da dies die Einführung des Katheters erleichtern wird. Platzieren einer Gefäßklemme vaskulären Klemme auf dem proximalen Schiff proximal der losen Knoten reversibel Blutfluss blockieren.
6. Führen Sie einen keilförmigen Einschnitt 1 mm proximal zu den kranialen Knoten, das Schiff mit Mikro Schere zu öffnen.
   Hinweis: Ein kleiner Bluttropfen wird ordnungsgemäße Durchführung dieses Schrittes angezeigt.
7. Legen Sie den Katheter vorsichtig für 10 mm. Aufnahme der Katheter Daten.
   Hinweis: Dehnung des Schnittes mit einer Pinzette kann diesen Prozess erleichtern.
8. Extrahieren Sie die vaskuläre Klemme. Der Einschnitt Erleichterung des Katheters fügen Sie 1-2 Tropfen Kochsalzlösung hinzu. Einführung des Katheters für etwa weitere 10 mm weiter. Nach dem passieren des proximalen Knotens mit der Sensorspitze, befestigen Sie den Knoten vorsichtig gerade genug, um zu verhindern, dass Blut Reflux neben die dünneren Teile des Katheters ohne Beeinträchtigung der Katheter Bewegung.
   Hinweis: Die Größe des Sensors an der Spitze des Katheters verhindert Rückfluss von Blut beim vaskulären Klemme zu extrahieren.
9. Sanft weiter einführen des Katheters bis Druck Analyse zeigt arteriellen Blutdruck Profil angibt, dass der Katheter in der Aorta (Abbildung 3A) platziert wird.
   Hinweis: Der Katheter erreichen die Aortenklappe wird durch Lichtbeständigkeit und Puls-synchronisierte Bewegung des Katheters angezeigt.
10. Bei Widerstand versuchen, durch die Aortenklappe zu gelangen, ziehen Sie den Katheter 5 mm und Fortschritt wieder zurück bis LV Katheterisierung eine Änderung der PV Analyse angegeben wird, wie diastolischer Druck 0 - zu erreichen 20 MmHg (Abb. 3 b). Beachten Sie die Volumenänderungen Überwachung zur weiteren Bestätigung Links ventrikulären Platzierung der Sensorspitze (Abbildung 3). Befestigen Sie den proximalen Knoten enger um Katheter Bewegung zu verhindern.

(4) Ischämie/Reperfusion Chirurgie

1. Führen Sie Hautschnitt vom kaudalen Brustbein in Richtung der linken Achselhöhle auf einer Gesamtlänge von 15 mm. gehen Sie mit stumpfen Vorbereitung von zwei Muskelschichten, bis die Rippen visualisiert werden können.
2. Öffnen Sie den Brustkorb über Schnitt zwischen dem dritten und vierten linken Rippe. Zugriff auf das Perikard chirurgische Haken verwendet. Das Perikard oberhalb des Herzens zu resezieren. Bevor Sie fortfahren mit LCA Ligation, warten 30 s ohne das Tier zu PV-Eintragsdaten für gültige Analyse.
3. Lokalisieren der Ökobilanz unter der linken Ohrmuschel Schwellen- und absteigend auf der linken Seite des Herzens in Richtung der Spitze. Verwenden Sie eine 6: 0-Polypropylen-Naht die Arterie mit einer Schleife 2 mm unterhalb der linken Ohrmuschel einzukreisen. Einen kleinen Silikonschlauch unter der Schleife legen Sie und einen festen Knoten oben.
   Hinweis: Distale Myokard grau dient als Positivkontrolle für LCA Okklusion⁶. Ich / R Operation sollte innerhalb von 5 Minuten unabhängig von der operativen Prüfer durchgeführt werden.
4. Schneiden Sie die Naht bei 1 mm Länge. Lassen Sie die chirurgische Haken und manuell schließen Sie die Muskelschichten oberhalb der Schnitt. Kontinuierliche Datenaufzeichnung PV 45 min zu warten.
5. Öffnen Sie nach 45 min erneut die Inzision und entfernen Sie der Silikonschlauch Reperfusion induzieren. Daten für weitere 20 Minuten.
   Hinweis: Eine Änderung an einer roten Farbe als Ischämie gesehen zeigt erfolgreiche Reperfusion.

(5) Kalibrierung

Hinweis: Die Kalibrierung des kathetersystems PV besteht aus 4 verbindliche Schritte, von denen zwei nach der Messung durchgeführt werden müssen. Nach jedem Versuch um valide Ergebnisse zu gewährleisten sollten Kalibrierung wiederholt werden.

1. Durchführen Sie druckkalibrierung und Leitwert Kalibrierung vor dem Experiment wie in Schritt 1.5 beschrieben.
2. Durchführen Sie Kochsalzlösung Kalibrierung, wenn der Katheter noch in der linken Herzkammer platziert wird, nachdem das Experiment selbst abgeschlossen ist. Lokalisieren der rechten Halsschlagader Lateral der Halsschlagader im Bereich bereit. Injizieren 10 µL 25 % NaCl in H₂O über eine Hamilton Spritze während der Aufzeichnung von Daten.
3. Berechnen Sie die Kalibrierung mit Hilfe der Software zur Datenerfassung durch Hervorhebung der aufsteigenden Phase in Volumen-Kurve (Abbildung 5). Wiederholen Sie diesen Vorgang für insgesamt 3 Mal. Vermeiden Sie Blutverlust nach der Spritze Extraktion mithilfe einer vaskulären Klemme schnell die Punktion zu komprimieren.
4. Führen Sie Volumen Kalibrierung um Volumen-Datenerfassung durch Analyse der standardisierten Volumina zu kalibrieren. Herzpunktion ca. 500 µL Maus Blut mit einer leicht heparinisierten 1 mL Spritze (z.B. 5 µL pro 200 IE Heparin) einzuholen. Zurückziehen des Katheters PV 10-15 mm zur Vermeidung von Schäden des Katheters.
5. Füllen Sie das gewonnene Blut in die 37 ° C vorgewärmte Kalibrierung Küvette (Abb. 5A). Vermeiden Sie Luftblasen, wie es die Ergebnisse beeinträchtigen. Fügen Sie die Katheterspitze in jedem gut und erfassen Daten. Erhalten Sie eine Standardkurve durch Software-geführte Analyse (Abb. 5 b). Wiederholen Sie den Vorgang für insgesamt 3 Mal.
6. Einschläfern Sie Mäuse durch Entbluten oder Zervikale Dislokation, während ausreichend Isofluran-Narkose zu jeder Zeit eingehalten wird.

(6) Datenanalyse

1. Nach Abschluss der Kalibrierung-Schritte, Datenanalyse-Software geführt. Daher markieren Sie den entsprechenden Abschnitt (mindestens zehn Zyklen) im Bereich " analysieren " des PV-Workflow und durchführen Sie Baseline-Analyse. Zyklen mit Abweichungen durch Lüftung oder Manipulation auszuschließen, falls erforderlich (Abbildung 3D).
2. Durchführen Sie PV-Baseline-Analyse vor dem Durchgang der Aortenklappe (arterielle Druck nur), unmittelbar vor und nach LCA Okklusion Fahren Sie durch die Durchführung von PV-Baseline-Analyse und in Abständen von 5 min. während Ischämie und Reperfusion. Am Ende des Experiments durchführen Sie Analyse von Druckdaten nach zurückziehen des Katheters aus dem linken Ventrikel (Blutdruck).
3. Analysieren Sie mindestens 10 aufeinander folgenden Zyklen um Abtastfehler zu vermeiden. Wann erleben starke Interferenzen von erhalten Werte mit der Lüftung, vorübergehende Unterbrechung der Belüftung für maximal 5 s betrachtet werden kann.
4. Verwenden Sie die folgenden Parameter, die in der Baseline-Analyse (Abbildung 3D) zur Charakterisierung der LV-Funktion berechnet werden:
   1. Schlagvolumen (µL)
   2. Auswurffraktion: Stroke Volume / End-diastolischen Volumen (%)
   3. HZV: Stroke Volume * Herzfrequenz (µL/min)
   4. Herzindex: Cardiac output / Fläche (µL/(min*cm²) body
   5. Arbeit zu streicheln: innere Bereich der PV-Kurve (MmHg * µL)
   6. Maximaler Druck (Pmax); Mitteldruck (Pmtl)
   7. Max. dP/dt (MmHg/s) als Parameter der systolischen LV-Funktion
   8. min dP/dt (MmHg/s) als Parameter für die LV-compliance
   9. Zeitkonstante des Isovolumetric Entspannung: Tau (ms)

Results

Nach LV Katheterisierung wurde für 45 min, gefolgt von 10 min der Reperfusion reversible LCA-Ligatur durchgeführt. PV-Daten wurde zu allen Zeiten (Abbildung 1) aufgenommen.

Korrekte Platzierung des Katheters PV wurde bestätigt durch den Erhalt der charakteristischen LV PV-Diagramm (Abbildung 2A). LV-Katheter-Platzierung zeigte die typische ventrikuläre Druckbereich mit ...

Discussion

PV monitoring der LV Hämodynamik bei akutem Myokardinfarkt dient als eine neuartige Methode zur Echtzeit- in Vivo Beurteilung von Kardiogener Schock und eingeschränkter LV-Funktion i / R Verletzungen. PV-Katheterisierung bieten ein breites Spektrum an Parameter in Bezug auf LV systolischen und diastolischen Funktion. Neben der LV Volumetrische Parameter in der Regel durch Echokardiographie oder MRT (Kammer Bände, EF, Schlagvolumen und Herzzeitvolumen) erhalten ergibt PV-Analyse ein vollständigeres Profil der LV-...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Betaisodona Loesung	Mundipharma	4162-1606/89x30mm	Povidon-Iod
Kalibrierküvette	Millar Instrumente	910-1049	Kalibrierküvette
Contura Profi-Haarschneider	Wella	HS-60	Schersystem für Kleintiere
Eclipse Nadel 27G	BD	REF 305770	27G Nadel
Pinzette	FST	11203-25, 11069-08, 11616-15, 11506-12, 11051-10	Chirurgische Zange
	Zange Aesculap Braun	BN731R, BD 311R	Chirurgische Zange
Foris FS2434	Eizo	0FTD2033	Monitor
Hamilton Spritze 100 & Mikro; l Nadel	Hamilton	80621	100µ l Spritze mit Nadel
Beheizter OP-Tisch für Kleintiere	Harvard Apparatus	15001	Beheizter OP-Tisch
Heparin-Natrium 25000	Ratiopharm	N68542.04	Heparin
Ketamin 10% 100 mg/ml	Bela-Pharm	FS1670041	Ketamin
Labchart Pro 8 + Pro Module	AD Instruments	MLS260/8	PV Datenanalysesoftware
LAS EZ	Leica	LAS EZ	Mikroskop Kamerasoftware
Leica IC80 HD	Leica	IC80 HD	Mikroskopkamera
Leica M80	Leica	M80	Mikroskop
Mikrospitzen-Katheterwandler	Millar instruments	SPR-839	PV Katheter
MiniVent	Harvard Apparatus	845	Beatmung
MPVS Ultra	Millar Instrumente	PL3508B48/M	PV-Katheter-Datenerfassungsgerät
Octenisept	Schü lke	20000832-A	Desinfektionsmittel
Plastipak 1ml	PD	REF 303172	1ml Spritze
PowerLab 8/35	AD Instruments	PL3508	Analog/Digital-Wandler
Prolene 6-0	Ethicon	XNEH7814. P31	Polypropylen-Naht-Retraktionsset
	FST	18200-20	Retraktion des chirurgischen Situs
Seraflex 5-0	Naila	IC108000	Seidennaht
Klein- und Mikroschere	FST Essen	14059-11, 15007-08, 14064-11	Chirurgische Schere
Kleines Silikonröhrchen	Reichelt Chemietechnik		Röhrchen für LCA-Okklusion
Natrium Chlorid	Sigma-Aldrich	S7653	Natriumchlorid
testo 108	testo	5631080	Rektalthermometer
Thinkcentre Desktop-Computer	Lenovo	PC0EJS2V	Computer
Vasofix Safety 20G	Braun	4269110S-01	Intubationskatheter
Windows 10	Microsoft	KW9-00240	Betriebssystem
Xylazin 2%	Ceva	6324464.00.00	Xylazinhydrochlorid