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

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der kardiovaskulären Forschung zu beantworten, wie z.B. die Identifizierung früher Schutzmechanismen bei akuten Myokardverletzungen. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass eine fortgeschrittene hämodynamische Charakterisierung in Echtzeit bei Mäusen durchgeführt werden kann, die sich einem Myokardinfarkt mit anschließender Reperfusion erziehen. Die endotracheale Intubation und die Ischämie-Reperfusionschirurgie werden von Pia Stock, Biologin aus unserem Labor, durchgeführt.

Entfernen Sie nach der Betäubung des Tieres die Hals- und Brusthaare mit einer elektrischen Schermaschine. Reinigen Sie anschließend die Haut mit drei abwechselnden Peelings aus Betadin und 70% Alkohol. Machen Sie nun mit einer kleinen chirurgischen Schere einen 10 Millimeter langen Mittelschnitt fünf Millimeter unter der Unterlippe und in Richtung Brustbein.

Präparieren Sie anschließend den linken und rechten Teil der Unterkieferdrüse mit einer Pinzette. Trennen Sie dann das Muskel- und Fettgewebe in der rechten paratrachealen Region, um Zugang zur richtigen korrodierten Arterie zu erhalten. Präparieren Sie das Gefäß vorsichtig mit einer gebogenen Pinzette, um es zu mobilisieren und fünf bis 10 Millimeter davon zu trennen.

Vermeiden Sie es immer, den Vagusnerv im korrodierten Körper zu bewegen, da dies zu schwerer Hypotonie und Bradykardie führen kann. Führen Sie nach der Gefäßmobilisierung die beiden vorbereiteten 5/0 Seidennähte unter das Gefäß. Ligatieren Sie dann das distale Gefäß mit einem festen Knoten und platzieren Sie einen losen Knoten auf der proximalen Naht, wo der Katheter verlaufen wird.

Platzieren Sie als Nächstes eine hämostatische Gefäßklemme am proximalen Ende des freiliegenden Gefäßes, proximal zur Naht. Dies wird verwendet, um den Blutfluss reversibel zu blockieren. Öffnen Sie nun mit einer Mikroschere das Gefäß mit dem keilförmigen Schnitt einen Millimeter proximal zum Schädelknoten.

Ein kleiner Tropfen Blut sollte zu sehen sein. Dehnen Sie dann den Schnitt und führen Sie den Katheter 10 Millimeter in das Gefäß ein. Beginnen Sie nun mit der Aufzeichnung der von der Kathetersonde gesammelten Daten.

Ziehen Sie als Nächstes die Gefäßklemme heraus und geben Sie dann ein oder zwei Tropfen Kochsalzlösung in den Schnitt, um den Katheter weitere 10 Millimeter durch das Gefäß gleiten zu lassen. Ziehen Sie dann den Knoten fest, um einen Blutrückfluss entlang des Katheters zu verhindern, ohne den Katheter zu verriegeln. Fahren Sie nun vorsichtig mit dem Vorschieben des Katheters fort, bis die Druckanalyse ein arterielles Blutdruckprofil zeigt, wenn der Katheter die Aorta erreicht hat.

An der Aortenklappe sollte auch ein leichter Widerstand und eine zugsynchrone Bewegung zu spüren sein. Beim Versuch, den Katheter durch die Aortenklappe zu schieben, kann es hilfreich sein, ihn fünf Millimeter nach hinten zu ziehen und wieder vorzurücken. Eine ordnungsgemäße linksventrikuläre Katheterisierung wird durch eine Änderung des diastolischen Drucks angezeigt.

Jede Änderung des Volumens ist auch ein Indikator dafür, dass der Sensor in den linken Ventrikel vorgeschoben wird. Sobald Sie sicher sind, dass sich der Katheter in der linken Herzkammer befindet, schließen Sie den proximalen Knoten fester, um zu verhindern, dass er sich bewegt. Bereiten Sie nach der Katheterisierung die 45-minütige Ischämie vor.

Zuerst schneiden Sie die Haut vom kaudalen Brustbein bis zur linken Achselhöhle ein. Fahren Sie dann mit der stumpfen Vorbereitung der beiden Muskelschichten fort, um die Rippen freizulegen. Als nächstes öffnen Sie den Thorax mit einem Schnitt zwischen der dritten und vierten linken Rippe.

Verwenden Sie chirurgische Haken, um Zugang zum Perikard zu erhalten, und resezieren Sie dann das Perikard, das das Herz bedeckt. Bevor Sie mit der Ligatur der linken Koronararterien fortfahren, warten Sie 30 Sekunden, ohne das Tier zu berühren, um Druck- und Volumendaten für eine gültige Analyse aufzuzeichnen. Identifizieren Sie nun die linke Hauptkoronararterie.

Es tritt unter dem linken Orakel hervor und senkt sich an der linken Seite des Herzens zur Spitze hinab. Schlingen Sie dann eine 6/0-Polypropylen-Naht um die Arterie zwei Millimeter unter dem linken Orakel. Legen Sie als nächstes ein kleines Silikonröhrchen unter die Schlaufe und befestigen Sie es mit einem Knoten.

Wenn das distale Myokard anfängt, grau zu werden, dann ist die linke Hauptkoronararterie verschlossen. Um fortzufahren, schneiden Sie die Naht in einem Millimeter Länge ab, lösen Sie dann die chirurgischen Haken und schließen Sie die Muskelschichten über dem Schnitt manuell. Warten Sie dann 45 Minuten, während Sie kontinuierlich Druck- und Volumendaten aufzeichnen.

Öffnen Sie nach 45 Minuten den Schnitt wieder und entfernen Sie den Silikonschlauch, um eine Reperfusion zu induzieren. Nehmen Sie dann weitere 20 Minuten lang Daten auf. Wenn das Herz wieder rot wird, ist die Reperfusion erfolgreich.

Lösen Sie nach der Reperfusionsphase den Knoten und ziehen Sie den Katheter heraus, während Sie den Knoten schnell wieder befestigen, um Blutverlust zu vermeiden, falls Blut für weitere Untersuchungen benötigt wird. Führen Sie nach Abschluss der Kalibrierungsschritte, die im Textprotokoll detailliert beschrieben sind, eine softwaregeführte Datenanalyse durch. Markieren Sie für die Ausgangsdaten mindestens 10 Zyklen, die vor dem Einführen des Katheters in die Aortenklappe durchgeführt wurden.

Schließen Sie bei Bedarf Zyklen mit Abweichungen aufgrund von Belüftung oder Manipulation aus. Analysieren Sie als Nächstes 10 Zyklusblöcke in Fünf-Minuten-Intervallen durch die Ischämie und die Reperfusion. Die verschiedenen Parameter, die durch diese Analyse berechnet werden, sind für die Charakterisierung der linksventrikulären Funktion ausreichend.

Am Ende des Experiments, nachdem der Katheter aus dem linken Ventrikel zurückgezogen wurde, führen Sie eine abschließende Analyse der Druckdaten durch. Nach dem Protokoll wurde nach der linksventrikulären Katheterisierung eine reversible Ligatur der linken Hauptkoronararterien für 45 Minuten durchgeführt, gefolgt von einer 20-minütigen Reperfusion. Die korrekte Platzierung des Volumen- und Druckkatheters wurde durch die Erstellung des charakteristischen linksventrikulären Druck-Volumen-Diagramms bestätigt.

Der erfolgreiche Verschluss der linken Hauptkoronararterie wurde visuell durch Blanchieren des distalen linksventrikulären Myokards bestätigt. Nach dem Verschluss der linken Koronararterien wurden die Druck- und Volumendaten in Fünf-Minuten-Intervallen analysiert. Die Druckdaten zeigten keine Veränderungen des maximalen linksventrikulären systolischen Drucks, was auf eine erhaltene periphere Perfusion und eine stabile Anästhesie hinweist.

Die Analyse des linksventrikulären Volumens zeigte, dass es in der frühen Phase der Ischämie zu einer signifikanten Abnahme der Ejektionsfraktion und des absoluten Schlagvolumens kam. Die maximale Druckänderung, ein Parameter der linksventrikulären Kontraktilität, zeigte eine 30%ige Reduktion bei Mäusen, die sich einer myokardialen Ischämie unterzogen. Die minimale Druckänderung nahm ebenfalls signifikant ab, was auf eine beeinträchtigte linksventrikuläre Compliance hinweist.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie die linksventrikuläre systolische und diastolische Funktion bei Mäusen mit akutem Myokardinfarkt mithilfe der Druck-Volumen-Kathetertechnik charakterisiert werden kann.