Summary

Sterile Perikarditis bei Aachener Minipigs als Modell für Vorhofmyopathie und Vorhofflimmern

Published: September 24, 2021
doi:

Summary

Wir beschreiben ein steriles Perikarditis-Modell bei Minischweinen, um Vorhofmyopathie und Vorhofflimmern (AF) zu untersuchen. Wir präsentieren chirurgische und anästhetische Techniken, Strategien für den Gefäßzugang und ein Protokoll zur Untersuchung der Induktibilität von Vorhofflimmern.

Abstract

Vorhofflimmern (AF) ist die häufigste Arrhythmie, die durch strukturelle Umgestaltung der Vorhöfe, auch Vorhofmyopathie genannt, verursacht wird. Aktuelle Therapien zielen nur auf die elektrischen Anomalien und nicht auf die zugrunde liegende Vorhofmyopathie ab. Für die Entwicklung neuartiger Therapien ist ein reproduzierbares Großtiermodell der Vorhofmyopathie notwendig. Dieses Papier präsentiert ein Modell der sterilen perikarditis-induzierten atrialen Myopathie bei Aachener-Minischweinen. Sterile Perikarditis wurde durch Sprühen von sterilem Talkum und Hinterlassen einer Schicht steriler Gaze über der vorhofepikardialen Oberfläche induziert. Dies führte zu Entzündungen und Fibrose, zwei entscheidenden Komponenten der Pathophysiologie der Vorhofmyopathie, wodurch die Vorhöfe anfällig für die Induktion von Vorhofflimmern wurden. Zwei Herzschrittmacherelektroden wurden epikardial auf jedem Vorhof positioniert und mit zwei Herzschrittmachern verschiedener Hersteller verbunden. Diese Strategie ermöglichte eine wiederholte nicht-invasive atriale programmierte Stimulation, um die Induzierbarkeit von Vorhofflimmern zu bestimmten Zeitpunkten nach der Operation zu bestimmen. Verschiedene Protokolle zum Testen der AF-Induzierbarkeit wurden verwendet. Die Vorteile dieses Modells sind seine klinische Relevanz mit AF-Induktibilität und der schnellen Induktion von Entzündungen und Fibrosen – beide bei Vorhofmyopathie vorhanden – und seine Reproduzierbarkeit. Das Modell wird bei der Entwicklung neuartiger Therapien gegen Vorhofmyopathie und Vorhofflimmern nützlich sein.

Introduction

Vorhofflimmern (AF) ist die häufigste Herzrhythmusstörung, die zu erheblichen Morbiditäts-, Mortalitäts- und Gesundheitskosten führt1. In vielen Fällen ist AF lediglich das elektrische Symptom der zugrunde liegenden Vorhofmyopathie, die durch strukturelle, elektrische, autonome und kontraktile Umgestaltung der Vorhöfe definiert wird. Diese Vorhofmyopathie kann zu Vorhofflimmern und Schlaganfall 2,3 führen. Die meisten Therapien zielen nur auf den elektrischen Umbau ab, aber nicht auf die zugrunde liegenden strukturellen Veränderungen in den Vorhöfen (Entzündung und Fibrose)4,5,6,7. Dies ist wahrscheinlich einer der Gründe, warum aktuelle Therapien nur marginal wirksam sind, insbesondere bei fortgeschrittener Vorhofmyopathie8.

Ein reproduzierbares Tiermodell ist entscheidend, um die Entzündung und Fibrose bei der Vorhofmyopathie zu bekämpfen. Atriale Tachypacing-Modelle wurden in mehreren großen Tierarten 9,10,11,12 entwickelt. In diesen Modellen wird das Vorhofgewebe über lange Zeiträume kontinuierlich gesteuert, um elektrische und schließlich strukturelle Veränderungen zu induzieren. Die Hauptnachteile von Tachypacing-Modellen sind die lange Dauer, bevor strukturelle Anzeichen einer atrialen Myopathie auftreten und ihre Relevanz nur für klinische Syndrome, bei denen sich elektrische Anomalien vor der Vorhofmyopathie entwickeln. Ein theoretisches Risiko ist das Pacing-Lead-Versagen aufgrund von Fibrose während der langen Nachbeobachtung9.

In Modellen steriler Perikarditis wird steriles Talkum über die epikardiale Oberfläche der Vorhöfe gesprüht, um eine akute entzündliche und fibrotische Reaktion auszulösen, die zu einer Vorhofmyopathie führt13,14. Schweine haben eine Herzanatomie und -physiologie, die der des Menschen ähnlich ist, und daher haben Schweinemodelle eine hohe translationale Relevanz. Die Vorteile der Verwendung von Minipigs bestehen darin, dass sie aufgrund ihrer geringeren Größe einfacher zu handhaben sind als herkömmliche Schweinestämme und über einen langen Zeitraum ohne signifikante Erhöhung des Körpergewichts gehalten werdenkönnen 10. All diese Gründe machen die sterile Perikarditis bei Minischweinen zu einem ausgezeichneten Modell für die Untersuchung von Vorhofmyopathie und Fibrillation. Dieses Protokoll und Video zielen darauf ab, die Einrichtung dieses Modells in verschiedenen Forschungseinrichtungen zu erleichtern und Protokolle zu standardisieren, um die Induktibilität von AF zu untersuchen.

Protocol

Dieses Protokoll wurde von der Ethikkommission für Tierversuche der Universität Antwerpen (Fallnummer 2019-29) genehmigt und folgt den Tierpflegerichtlinien der Universität Antwerpen. Siebzehn 6 Monate alte Aachener-Minischweine (männlich, kastriert) mit einem Gewicht von ~ 20 kg wurden für diese Studie ausgewählt. 1. Medikamente und Anästhesie Prämedikation Stellen Sie sicher, dass die Schweine 12 Stunden lang nüchtern sind, aber mit unbegrenztem Zugang zu Wasser.</…

Representative Results

Morbidität und Mortalität:Als wir mit der Entwicklung dieses Modells der sterilen Perikarditis bei Aachener-Minischweinen begannen, stellten wir eine perioperative Mortalität von 4 von 17 Schweinen (23,5%) fest: 3 von 4 Todesfällen traten in den ersten 6 Operationen aufgrund eines “Lernkurveneffekts” auf. Die Ätiologien waren die folgenden: 2 Schweine starben an postoperativem Atemstillstand; Dieses Problem wurde gelöst, indem die Dosis von Alfentanil reduziert wurde. Ein Schwein starb an Kamme…

Discussion

Ein zuverlässiges Großtiermodell ist ein wichtiger Vorteil für die Erforschung der atrialen Myopathie und des Vorhofflimmerns und die Entwicklung neuartiger Therapien für Vorhofflimmern. Die Implantation von Herzschrittmacherleitungen auf dem Vorhofepikard ermöglichte eine Längsverfolgung und wiederholte elektrophysiologische Tests, was bei Kleintieren schwierig ist. Minipigs sind einfach zu handhaben, und ihre Herzen sind strukturell und physiologisch dem menschlichen Herzenähnlich 10.

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch ein Forschungsstipendium des Industrieel OnderzoeksFonds/Strategisch Basisonderzoek (IOF/SBO) (PID34923) und ein Geconcerteerde Onderzoeksactie (GOA) Stipendium (PID36444) der Universität Antwerpen unterstützt; durch ein Senior Clinical Investigator Fellowship (an VFS) und Forschungsstipendien des Fonds für wissenschaftliche Forschung Flandern (Antragsnummern 1842219N, G021019N, G0D0520N und G021420N); durch ein Forschungsstipendium von ERA.Net RUS Plus (2018, Project Consortium 278); durch ein Stipendium des Vlaamse Interuniversitaire Raad/Interuniversitair Bijzonder OnderzoeksFonds (VLIR/iBOF) (20-VLIR-iBOF-027). Wir danken den Firmen Abbott und Boston Scientific für das Sponsoring eines großen Teils der Schrittmacherleitungen und den Firmen Medtronic und Biotronik für die Ausleihe eines Schrittmacherprogrammierers. Wir danken den Tiermitarbeitern der Tiereinrichtung der Universität Antwerpen für ihre hervorragende Betreuung der Tiere.

Materials

Aachener minipig, 6-months old, male, castrated, weight 15-25 kg Carfil
Anesthesia and preparation
ECG electrodes
Endotracheal tube 6.5 mm ID Covidien 115-65OR
External cardioverter-defibrillator Innomed Cardio-aid 200B
Heating pad OK. OUB 60321
Intravenous catheter 22 GA, 1 Inch BD 381323
Laryngoscope blade size 4 Miller SUS426601
Monitor GE Medical systems 2600040-003
Respirator Datex-Ohmeda 1009-9000-000
Shaver Aesculap GT 104 / REF 985203
Syringe driver pump Fresenius Kabi 082470
Arterial and central venous line placement
3-lumen central venous catheterization set, 7 French, 16 cm, 0.032 Inch guide Arrow medical EU-22703-EN
Arteral catheter 3 French, 8 cm Vygon 1,15,090
Caresite Luer access device B. Braun 415122-01
Fluids: IV bags of Plasmalyte, Glucose 5%, NaCl 0.9% (500 mL or 1000 mL)
heparinized saline
Needles: 18 Ga / 40 mm and 22 Ga / 40 mm
Pressure monitoring set, 195 cm Edwards Lifesciences T005021M
Pressure tubing 180 cm Edwards Lifesciences 50P172
suture with needle
Syringes Luerlok: 2 mL, 5 mL, 10 mL, 20 mL, 50 mL
Ultrasound gel Zealand coating 446-1
Ultrasound with vascular probe Philips healthcare EPIQ 7C / REF BZE1723
Surgical set
Blunt-tip surgical scissors Martin 11-934-25
60 degrees curved Debakey forceps Aesculap FB403
Anatomical forceps AS 13-102-16
Debakey forceps Geister 10-0634
Electrocautery module Alsa Alsatom SU 140/D MPC
Holders for stainless steel wire COBE 013-123
Mosquito Leibinger 32-01008
Needledriver, fine Delacroix-Chevalier 50302-21
Needledriver, normal Aesculap BM 77
Rib spreader Martin 24-178-01
Scalpel Swann-Morton 0511 no. 24
Scissors for stainless steel wire Jakobi 411830
Spreaders AS 16-058-00
Sternum saw Eure-Power 5000020
Sternum saw blade MicroAire ZR-032M
Surgical consumables
Disinfectant: iodine, chlorhexidine
Electrocautery pencil with push button, cable 5 m Dongguan QueenMed Equipment ESPB4001LQ
Gastric tube Vygon 390.12
Mersilene-0, 75 cm Ethicon F2505H
Monocryl 3-0, 70 cm Ethicon Y423H
Mouth masks, hair nets
Oriflex-4 vacuum flask for surgical draining Oriplast Krayer VK00352
Prolene 6-0, 75 cm Ethicon 8711H
Stainless steel monofilament non-absorbable suture Ethicon W995
Sterile drapes 3M 9010
Sterile gauze 20 x 10 cm Stella 35921
Sterile gloves
Sterile surgical gown
Steritalc PF3 Novatech 16863
Vicryl-0, 75 cm Ethicon V324H
Cardiac pacing
Bipolar pacing lead Fineline II Sterox EZ 58 cm Boston Scientific 4474
Bipolar pacing lead Tendril STS 58 cm Abbott 2088TC
Ellegaard Göttingen Minipig Frame 3 Lomir DF H1PU
Ellegaard Göttingen Minipig Sling Cover Lomir SS CEG1
Micropace cardiac stimulator Boston Scientific EPS 320
Pacemaker for pacing Medtronic Azure XT DR MRI SureScan
Pacemaker for sensing Biotronik Eluna 8 DR-T
Pacemaker programmer for pacing Medtronic CareLink Encore 29901A
Pacemaker programmer for sensing Biotronik ICS 3000 DS CD-W US
Medication
Adrenaline 1 mg/mL, 1 mL Sterop
Atropine 0.5 mg/mL, 1 mL Sterop
Catapressan 150 µg/mL, 1 ml clonidine Boehringer Ingelheim BE021402
Cefazoline 2 g powder Mylan BE319794
Cordarone 50 mg/mL, 3 mL amiodarone Sanofi
Durogesic 50 µg/h fentanyl patches Janssen-Cilag
Glucose 5%, 500 mL Baxter AE0063
Ketalar 50 mg/mL, 10 mL Pfizer 804101
Lanoxin 0.25 mg/mL, 2 mL digoxine Aspen
Marcaine 0.5% + adrenaline 1:200,000 Aspen
Midazolam 5 mg/ml, 3 mL B. Braun 3521740
Morfine 10 mg/mL, 1 mL Sterop
NaCl 0.9%, 500 mL Baxter AKE1323
Nitro Pohl 1 mg/mL, 5 mL nitroglycerine Pohl Boskamp
Noradrenaline 1 mg/mL, 4 mL Aguettant
Plasmalyte 1000 mL Baxter AKE0324
Propofol 10 mg/mL, 20 mL B. Braun 3521810
Protamine 1400 IU/mL, 5 mL Leo pharma
Rapifen 0.5 mg/mL, 2 mL Janssen-Cilag 95103
Seloken 1 mg/mL, 5 mL metoprolol AstraZeneca
Sevorane Quick Fill 100% sevoflurane, 250 mL Abbvie 1283-415
Tracrium 10 mg/mL, 5 mL atracurium Aspen

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Tubeeckx, M. R. L., Laga, S., Jacobs, C., Stroe, M., Van Cruchten, S., Goovaerts, B., Van fraeyenhove, J., Miljoen, H., De Meyer, G. R. Y., De Keulenaer, G. W., Heidbuchel, H., Segers, V. F. M. Sterile Pericarditis in Aachener Minipigs As a Model for Atrial Myopathy and Atrial Fibrillation. J. Vis. Exp. (175), e63094, doi:10.3791/63094 (2021).

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