Prueba de la eficacia de los agentes farmacológicos en un modelo de entrega de destino pericárdico en la producción porcina

Resumen

Hemos desarrollado un modelo porcino para la administración dirigida de agentes farmacológicos dentro del espacio/líquido pericárdico. Con este enfoque, se pueden investigar los beneficios relativos de los agentes administrados sobre la fibrilación auricular inducida, los períodos refractarios relativos y/o la protección isquémica.

Resumen

Hasta la fecha, muchos agentes farmacológicos utilizados para tratar o prevenir arritmias en casos de corazón abierto crear efectos secundarios sistémicos no deseados. Por ejemplo, los fármacos antiarrítmicos administrados por vía intravenosa pueden producir descensos en la presión sistémica en el paciente cardíaco ya comprometido. Durante la realización de los procedimientos a corazón abierto, los cirujanos a menudo crean ya sea un pequeño puerto o formar una cuna pericárdica para crear campos adecuados para la operación. Esto da acceso a las oportunidades de destino de la entrega farmacológico (agentes antiarrítmicos de preacondicionamiento o isquémicos) directamente al tejido miocárdico, sin efectos secundarios no deseados.

Hemos desarrollado un modelo porcino para el ensayo de agentes farmacológicos para la entrega de destino dentro del líquido pericárdico. Mientras totalmente anestesiado, cada animal fue equipada con un catéter de Swan-Ganz, así como catéteres de presión del ventrículo izquierdo y derecho, y electrodos de estimulación se colocaron en el apéndice auricular derecho y el derechoventrículo. Después se realizó una esternotomía medial y una cuna pericárdica acceso fue creado; una ventaja de paso de estimulación se colocó en el apéndice auricular izquierdo y un cable de estimulación bipolar se coloca en el ventrículo izquierdo. La utilización de un programador y un sistema de mapeo cardiaco, el período refractario del nodo auriculoventricular (NAV), se determinó aurículas y los ventrículos. Además, la fibrilación auricular (AF) de inducción se produce utilizando un estimulador y el tiempo de la hierba en la FA se observó. Estas mediciones se realizaron antes del tratamiento, así como 30 min y 60 min después del tratamiento pericárdico. Se añadieron los puntos de tiempo adicionales para los estudios seleccionados. entonces el corazón se cardiopleged y reanimó en un modo de trabajo de cuatro cámaras. Las mediciones de presión y la función se registraron durante 1 hora después de la reanimación. Este modelo de estrategia de tratamiento nos ha permitido observar los efectos de los agentes farmacológicos que pueden disminuir la incidencia de arritmias cardiacas y / o daño isquémico, durante y afcirugía a corazón abierto ter.

Introducción

Actualmente en los procedimientos a corazón abierto, los médicos utilizan agentes antiarrítmicos de tratamiento y otros sistémicamente. Sin embargo, esto puede ser problemático para muchos pacientes, especialmente aquellos que ya están comprometidas clínicamente. Por ejemplo, los tratamientos intravenosos pueden dar lugar a gotas sistémicos en la presión arterial o la disfunción renal; Además, pueden crear problemas de administración de anestesia y / o otros efectos secundarios a largo plazo.

Aquí hemos creado un modelo para probar la eficacia de la administración de agentes farmacológicos en el espacio pericárdico. Por ejemplo, este enfoque puede ser utilizado para el ensayo de fármacos antiarrítmicos, el estudio de compuestos que pueden aumentar la función cardíaca y / o promover la recuperación del miocardio después de procedimientos quirúrgicos. Ha habido beneficios observados a la meta de entrega de los tratamientos en el espacio pericárdico frente a la administración intravenosa: por ejemplo, nuestro laboratorio ha demostrado que la entrega localizada de antiarmedicamentos rítmicas, tales como metoprolol, es de protección contra la incidencia de arritmias y reducir al mínimo la reducción en la presión arterial ^1. Esta estrategia de entrega de destino también ofrece la oportunidad para que la administración de concentraciones más altas de actividad y reducir al mínimo los niveles sistémicos. Por ejemplo, altos niveles de concentraciones por vía intravenosa entregados de ácidos grasos pueden resultar en la hemólisis, pero la entrega pericárdico minimiza esta preocupación ^2.

Este paradigma estudio consta de tres objetivos principales para determinar la eficacia de los compuestos de pericardio entregado: 1) la determinación in situ de los períodos refractarios del nodo auriculoventricular, las aurículas y los ventrículos, antes del tratamiento y post-tratamiento 30 y 60 minutos; 2) la relativa in situ carga AF antes del tratamiento y 30 y 60 min de tratamiento post (puntos de tiempo adicionales se agregan a menudo) 3) análisis funcional del corazón después de haber sido reanimados ³ incLuding monitorización hemodinámica, la frecuencia cardiaca, el metabolismo del corazón (lactato y glucosa) en la muestra del seno coronario, la fracción de eyección (EF%) y grosor de la pared ventricular (cm) controla cada 10 minutos después de la reanimación Este modelo estrategia de tratamiento nos permitió observar los efectos de los agentes farmacológicos que pueden disminuir la incidencia de arritmias cardiacas y / o daño isquémico, durante y después de la cirugía a corazón abierto o trasplante.

Protocolo

Este protocolo fue aprobado por la Universidad de Minnesota Institucional Cuidado de Animales y el empleo.

Figura 1. Diagrama de Estudio Paradigma Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

1. Preparación quirúrgica de los cerdos

1. Administrar 5-7mg / kg de tiletamina / zilazipam a los cerdos (70-80 kg) por vía intramuscular. Colocar un catéter de vena de la oreja y administrar 5-7 mg / kg methohexital a través de una vía intravenosa. Intubar al animal con tubo endotraqueal y ventilar.
2. Entregar isoflurano> 1,2% MAC en una mezcla de aire de la casa y el oxígeno para mantener un plano quirúrgico de anestesia. Asegúrese de que el animal se encuentra en un plano profundo de anesthesia antes de cualquier manipulación de la comprobación de la ausencia de tono de la mandíbula y de mantenimiento de la anestesia por encima de la concentración mínima alveolar para cerdos. Comprobar la profundidad anestésica inicial se lleva a cabo, asegurando la ausencia de tono de la mandíbula y los niveles de isoflurano se monitorizan de forma continua durante todo el procedimiento (> 1,5 CAM) para asegurar un plano de profundidad de la anestesia.
3. acceder con cuidado la yugular y la arteria carótida externa derecha con cauterio y disección roma. Colocar un catéter de Swan-Ganz 8.5F en la yugular externa e inflar el globo a 1,5 cc. A continuación, recorrer a través de la aurícula derecha, el ventrículo y por medio de la válvula pulmonar por la arteria pulmonar hasta que se sienta una presión de enclavamiento.
4. Desinflar el globo y dejar el catéter en esta posición. Registrar la presión de la aurícula derecha y la presión arterial pulmonar usando el globo. Además, registrar la presión de enclavamiento o presión en el pulmón (o si los pulmones se consideran normales, entonces también grabar la izquierda unala presión de prueba).
   NOTA: Este catéter también permite la estimación del gasto cardíaco.
5. Colocar un catéter adicional de la presión del globo 5.0f en la yugular externa y en el ventrículo derecho a la continua presión de registro.
6. Colocar un catéter de presión globo 5.0f en la arteria carótida, el prolapso a través de la válvula aórtica y mantener en el ventrículo izquierdo. Se lavan todos los catéteres de presión con 20 unidades / ml de solución salina heparanized conectado a un transductor de presión, y registrar todos los datos de la presión del ventrículo izquierdo, ventrículo derecho (y estima el gasto cardíaco), presión de la arteria pulmonar y la presión de la aurícula derecha.
7. Para la vigilancia periférica, acceder a una rama de la arteria femoral mediante la colocación de un catéter 18F para la presión arterial en tiempo real o un control de gases en sangre. ritmo cardíaco Record y la temperatura durante el procedimiento.
8. acceder con cuidado la yugular externa izquierda con cauterio y disección roma. Coloque dos introductores de hemostasia 11.0F en el jugular y seguro con 0 suturas de seda. Colocar catéteres dirigibles en los introductores.
9. Bajo guía fluoroscópica, lugar de fijación activa lleva en el apéndice auricular derecho y el vértice del ventrículo derecho.
   NOTA: Un cable de fijación es un cable implantado quirúrgicamente que conecta el corazón con un marcapasos implantado.
10. Connectanalyzer cables a los cables de prueba y para la captura utilizando un programador. Establecer los parámetros a 8V, 0,25 mseg de duración, y establecer la frecuencia de estimulación en un mínimo de 10 latidos por minuto más alta que la tasa intrínseca en ese momento. Registrar la impedancia relativa de cada derivación.
11. Hacer una incisión quirúrgica medial de la apófisis xifoides hasta cerca de la inserción de los músculos esternocleidomastoideo. Use una sierra esternal para eliminar el saliente anterior desde el esternón (hueso de la quilla) para permitir la disección medial parcial del esternón. Utilice una cizalla de corte a través de las partes restantes de la estructura ósea del esternón. Diseccionar el ligamento esternal-pericárdico y retraer el sternumetro.
12. Utilice una disección roma para separar el pericardio de los revestimientos pleurales. Hacer una incisión sagital medial (3-5 cm) en el pericardio y crear una cuna pericárdica con cuatro suturas nudo cuadrado en cada esquina (derecha, izquierda, superior y sitios inferiores).
13. Coloque un cable bipolar temporal en la región apical del ventrículo izquierdo y coloque un paso unipolar cable de estimulación temporal en la orejuela auricular izquierda.
14. La eutanasia se logra mediante la eliminación del corazón bajo anestesia profunda.

2. Preparación para la supervisión electrofisiológica

1. Sistema de Mapeo cardiaco.
   1. Seleccione un estudio de la FA en un sistema de mapeo cardiaco Conectar los electrodos de marcapasos ventriculares epicárdicos bipolares y los electrodos epicárdicos en el apéndice auricular con pinzas de cocodrilo a los ajustes apropiados en la caja de conexiones. Conectar un electrocardiograma y terrestres almohadillas para el sistema.
2. Osciloscopio y estimulador Grass.
   1. Conecta elbipolar izquierda cable de estimulación ventricular y auricular plomo unipolar en la caja de conexiones a un estimulador Grass que está conectado a un osciloscopio para la verificación eléctrica.
3. La estimulación programada electrofisiológico.
   1. Asegure los cables de aurícula derecha y ventrículo derecho se conduce en un lugar marcapasos la cabeza programador de telemetría sobre el marcapasos. Seleccione la estimulación del electrodo de estimulación (PSA) estudio y establecer los parámetros de 8V; eliminar todos los parámetros del paciente. Establecer la duración de estimulación se establece en 8 pulsos a 400 ms (o 300 ms).

3. estudio in situ

1. Período refractario: Estudio Paradigma.
   1. Determinar el período refractario efectivo auricular (PREA), el nodo auriculoventricular período refractario (AVNERP) y el período refractario efectivo ventricular (VERP) al inicio del estudio, y a los 30 y 60 minutos después de la entrega de drogas pericárdico tratamiento de control compuesto / /; puntos de tiempo adicionales se pueden añadir como desSoy rojo.
2. Período refractario: Configuración del programador.
   1. Burst inducir el parámetro estudio PES a 8 pasos (400 ms o 300 ms), seguido de un mínimo de 300 mseg de estimulación. Reducir la estimulación hasta los ventrículos / atrio (respectivamente) dejará de contraerse. Esto se nota desde la detección de los cables de estimulación; determinando así el periodo refractario relativo.

Figura 2. EnSiteSystem: PREA, AVNERP y determinación VERP Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. Determinación de la carga de FA Relativa: Parámetros.
   1. Sostener el corazón del animal en la FA, después de 1 min, permitir que permanezca en la FA durante un máximo de 10 minutos:. Es decir, antes de sorprender al aurículas con levas directos a los 5 julios de interrumpir la FA. ElICIT AF inducción de hasta 10 veces en cada punto temporal. Tenga en cuenta, en este estudio. AF se define como un ritmo irregular con una ausencia de la onda P.
4. AF Carga: Hierba estimulador y configuración del osciloscopio.
   1. Optimizar los parámetros para el estimulador Grass para entregar 4 Hz con una duración de impulso 2 segundos para el apéndice auricular izquierdo (LAA) por el cable de caída de estimulación; verificar esto por un osciloscopio estándar. Ofrecer un único pulso a la LAA inducir FA.

4. Corazón explantación y Reanimación (Modelo de Trasplantes)

1. La cánula raíz aórtica.
   1. diseccionar cuidadosamente el tejido pericárdico alrededor de la aorta ascendente y retirar los pericardium.Suture dos puntos (2-3 cm) de distancia de 2.0 sutura Ethibond en la aorta ascendente, y administrar 30.000 unidades de heparina por vía intravenosa.
   2. Colocar la cánula de la raíz aórtica entre los puntos de sutura y asegure la aorta. Con el sistema de suministro de presión, quite tque estilete-bisel y colocar una abrazadera en la cánula que no permite un flujo.
2. Preparación cardioplejía.
   1. Administrar solución cardioplegia St. Thomas frío en la aorta ascendente bajo una presión de 150 mm / Hg a través de una bolsa de presión. Asegurar un catéter de irrigación que está conectado a la cardioplegia a presión con una parada de 3 vías martillo en el extremo distal. Asegure la llave de paso de la cánula de la raíz aórtica, liberar una descarga constante de cardioplejía a través del catéter y asegure a la cánula de la raíz aórtica.
3. Cruz-Clamp.
   1. Abrazadera de la vena cava inferior con un atraumaticclamp 1-2 cm apenas superiores al diafragma. Sujetar la aorta ascendente con un ángulo no traumática campamento de 1-2 cm en la aorta ascendente superior a la cánula de la raíz aórtica.
4. Cruz-Clamp / Cardioplejía.
   1. Retire la abrazadera de la cánula de la raíz aórtica y lavar la cardioplejía a 150 mm / hg hacia la válvula aórtica, el cierre de la válvula aórtica y perfusing las coronarias.
   2. Abrazadera de la vena cava superior y hacer una pequeña incisión en la arteria pulmonar, con el fin de no sobre presurizar el corazón. Una vez que el corazón se detiene (asistolia), para quitar y eliminar el corazón del pecho y colocar en un baño de tampón de Krebs-Henseleit enfriada (~ 3-8 ° C).
5. Reanimación.
   1. Cannulate los grandes vasos y preparar el corazón utilizando metodologías corazón visible (3). Una vez que el corazón perfundido llega a 37 ± 5 ° C, restaurar el ritmo sinusal nativa mediante la entrega de 34 choques J a los ventrículos a través de electrodos de parche epicárdicas.

5. Estudio in vitro Paradigma

1. un seguimiento continuo de la función cardíaca durante 60 minutos después de la reanimación. Un seguimiento continuo de la ecocardiografía en modo 2D con un eje corto: una vista LV justo debajo de la válvula mitral.
2. Calcular el espesor de la pared ventricular y expulsión fracciones cada post reanimación 10 min (véase más adelante).Tomar muestras de seno coronario (1 cc) a -5 min y cada 5 minutos durante el período de evaluación.
3. Supervisión.
   1. Supervisar la hemodinámica, tanto para el ventrículos derecho, incluyendo presiones, flujos y cambios de volumen e izquierdo.
4. Ecocardiografía: fracción de eyección.
   1. Colocar una sonda de eco transtorácico directamente en el corazón, la captura de una vista de eje corto a medio papilar. Calcular la fracción de eyección (EF%) en el modo de trabajo 4 de la cámara de cada 10 min utilizando la ecuación: Volumen LV diastólico final - LV sistólica End Volumen X 100 volumen / LV diastólico final
5. Ecocardiografía: ventricular izquierda ancho de la pared.
   1. Medir el grosor de la pared ventricular (cm) desde una ventana de eje corto a medio papilar a intervalos de 10 minutos durante una hora después de la reanimación. Mide cuatro esquinas del ventrículo izquierdo mediante una pantalla pinzas y tomar la media.
6. El metabolismo del miocardio.
   1. Coloque una steeracatéter ble en el seno coronario (CS). La muestra 1 cc de la CS 5 min antes de la reanimación y cada post reanimación 5 minutos durante 1 hora. Probar las muestras para los niveles de lactato y glucosa; otros gases sanguíneos también pueden ser evaluados.

Resultados

Estos resultados son característicos de los datos que se puede recoger la utilización de este modelo de entrega de destino de agentes farmacológicos en los cerdos. Estos datos demostraron notables aumentos en estos ventrículo períodos refractarios efectivos (VERP) después de una infusión de DHA in situ. Además, los datos establece un aumento de la presión ventricular izquierda de DHA en comparación con el control in vitro. La presión de LV en los corazones DHA tratados fueron significativamente más alt...

Discusión

Aquí, hemos demostrado un enfoque único para ensayar la eficacia potencial de los compuestos entregados objetivo en el espacio pericárdico. Este paradigma estudio se puede utilizar para probar mercado actual lanzado productos farmacéuticos o compuestos experimentales, proporcionando así las aplicaciones de traslación directos a diversos entornos clínicos. Dentro de esta estrategia de tratamiento hay dos principales aplicaciones clínicas para la entrega de productos farmacéuticos al espacio pericárdico: 1) a corazón abie...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
SelectSecure 3830 plomo	Medtronic		Líder de marcapasos
C304 Catéter Deflectable	Medtronic		Catéter orientable para la colocación de electrodos
SelectSecure 3830 derivación	Medtronic		fijación activa derivaciones de estimulación
Césped S48 Estimulador Estimulador			Eléctrico
Estimulación unipolar Premium 6500			Electrodo de estimulación por inmersión para LAA
EnSite Cardiac Mapping			Sistema de mapeo electrofisiológico
CareLink Programer 2092	Medtronic		para electrodos de estimulación
Marcapasos GEM II	Medtronic		puede
Cánula de raíz aórtica DLP Cánula de raíz aórtica	Medtronic		para trasplante
fluoroscopia con arco en C	Ziehm		imágenes fluoroscópicas
Osciliscopio	Tektronix
Introductor de hemostasia 11F	SafeSheath		Introductores de hemostasia
Catéter Swan-Ganz 8.0F	UCI Medical		catéter de dilución térmica
Globo de venograma	Oscor
Ultraview SL	Spacelabs Electrocardiograma		y presión arterial
s/5 Avance	General Electric		Máquina de anestesia
auricular 6492 – Cable de estimulación auricular temporal unipolar Líder	Medtronic
2D VIVID i	General Electric