Análisis en tiempo real de presión-volumen del infarto agudo de miocardio en ratones

Resumen

Infarto agudo de miocardio en ratones induce cambios agudos pero incompletamente caracterizados en función del ventrículo izquierda (VI). Cateterismo de LV en ratones sometidos a oclusión coronaria sirve como un método novedoso para una evaluación en tiempo real de la función del LV.

Resumen

Infarto agudo de miocardio puede llevar a insuficiencia cardiaca aguda y shock cardiogénico. La evaluación de la hemodinámica es crítica para la evaluación de cualquier enfoque terapéutico potencial contra la disfunción ventricular izquierda aguda (LV). Actuales modalidades de la proyección de imagen (por ej., ecocardiografía y la proyección de imagen de resonancia magnética) tienen varias limitaciones, ya que datos sobre presión de LV no pueden medirse directamente. Cateterismo de LV en ratones sometidos a oclusión coronaria podría servir como un método novedoso para una evaluación en tiempo real de la función del LV.

Al principio del procedimiento, ratones fueron anestesiados seguida de intubación endotraqueal. Para la cateterización de LV, la arteria carótida derecha fue expuesta mediante incisión media del cuello. El catéter fue introducido y colocado en la cavidad del LV. Se realizó toracotomía izquierda y la arteria coronaria principal izquierda (LCA) fue ligada. Para inducir la reperfusión, la sutura fue lanzada después de 45 min Pressure-volume de datos se registraron en todo momento.

Ligadura del ACV causó una disminución en la función sistólica del LV que se manifiesta en una reducción del 30% en cardiaco, volumen sistólico y fracción de eyección del LV (EF). DP/dt máxima como un parámetro para la contractilidad del LV se redujo también significativamente y función diastólica fue severamente deteriorada (dP/dt mínima -40%). Reperfusión en un período de 20 minutos no condujo a una recuperación completa de función del VI.

Análisis en tiempo real de presión-volumen sirven como un procedimiento válido para supervisar la función cardiaca durante el infarto agudo de miocardio en los ratones. Mantenimiento de la anestesia estable y un enfoque quirúrgico estandarizado fue crucial para garantizar resultados válidos. Como la fase temprana del infarto agudo de miocardio es crítica para la morbilidad y mortalidad, el método de delineado podría ser beneficioso para la evaluación preclínica de nuevas estrategias de cardioprotección.

Introducción

La enfermedad cardiovascular es la causa más común de muerte en la civilización occidental¹. Infarto agudo de miocardio es un evento crítico, que se asocia con alta mortalidad aguda y crónica². Aunque la revascularización es alcanzado vía emergencia intervención coronaria percutánea (PCI), la mortalidad sigue siendo alta, particularmente dentro de las primeras 48 h después del inicio de los síntomas en pacientes con infarto agudo de miocardio³. Shock cardiogénico causado por la reducción aguda de la función del ventrículo izquierda (VI) es una causa importante de mortalidad hospitalaria en estos pacientes³. Esta reducción temprana en función del VI es causada por daño miocárdico después de isquemia y reperfusión. Este supuesto la isquemia/reperfusión (me / R) lesión está mediada por cambios en el metaboloma celular como la exagerada generación de especies de oxígeno reactivo^4,5.

Para explorar posibles mecanismos de protección conduce a una disminución en el daño miocárdico en un entorno de preclínico, modelos de ratón confiables son esenciales incluyendo los métodos para la evaluación del post-/ R LV función⁶. En este contexto, la ecocardiografía transtorácica⁷ y la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI)⁶ son ampliamente utilizados para fenotipado funcional^8,9. Sin embargo, estos métodos no son adecuados para la evaluación de la disfunción ventricular severa y shock cardiogénico en el infarto de miocardio agudo constante y directamente no muestran datos sobre la presión del LV. El aparato Langendorff en corazón aislado de un ensayo ex vivo proporciona información acerca de los pathomechanisms subyacentes de la temprano-fase I / R lesión¹⁰. Este método es limitado debido a su incapacidad para reproducir en vivo mecanismos adaptativos tales como la regulación del sistema nervioso autónomo o de regulación hormonal y homeostasis acido-base. No hay actualmente ningún método para un fenotipo funcional completa de shock cardiogénico y la disfunción ventricular izquierda durante un curso del miocardio I / lesiones R.

Forma sincronizada con la combinación de cateterismo de presión-volumen (PV) y oclusión transitoria quirúrgica principal arteria coronaria izquierda (LCA) puede ser beneficioso pero técnicamente desafiantes. Estable hemodinámica extracardiaca durante mi lesión R son esenciales para obtener resultados válidos desde inestable pérdida de anestesia o de la sangre podría influir fuertemente los resultados. Una novela enfoque hemodinámico phenotyping de I / R lesiones via PV LV cateterismo transitorio ACV oclusión y podría traer nuevas perspectivas en el shock cardiogénico y disfunción ventricular en infarto agudo de miocardio y servir como un método para análisis futuros sobre cardioprotección.

Protocolo

Todos los experimentos se realizaron en conformidad y cumplimiento con todas las regulaciones relevantes ("Convenio Europeo para la protección de los animales vertebrados utilizados para experimentales y otros fines científicos (Directiva 2010/63/UE) y cuidado de los animales fue en conformidad con las directrices. Todos los experimentos se han realizado con ratones C57BL/6JRj machos a la edad de 6 meses.

1. preparación

1. Preparar un microscopio quirúrgico y una almohadilla de calefacción así como una sonda rectal para monitorear la temperatura del cuerpo. Limpiar y esterilizar todos los instrumentos quirúrgicos.
2. Preparar 2 piezas de 10 cm hilo de seda 5-0 para ligadura de vasos, 5 cm de hilo de polipropileno 6-0 y tubo de silicona de 2 mm para la ligadura de la LCA.
3. Preparar la cubeta de calibración del catéter de PV por calentar previamente a 37 º C y preparar un 100 μl jeringa Hamilton llena con 15% de cloruro de sodio (NaCl) en H₂O para la calibración de solución salina.
4. Catéter de lugar el PV (3 cm, F 1,4) en 37 º C precalentado 0.9% NaCl en H₂O (solución salina) por lo menos 30 min antes de la medición. Conectar el catéter al dispositivo de adquisición de datos y conectar el dispositivo a un convertidor analógico/digital. Conectar ambos dispositivos a una computadora.
5. Configurar el software. Realizar presión guiada por el software de calibración y calibración de conductancia según lo exigido por el flujo de trabajo guiado por el software⁸.

2. anestesia y Analgesia

1. Anestesiar el ratón utilizando ketamina 100 mg/kg de peso corporal y xilacina clorhidrato 10 mg/kg de peso corporal por inyección intraperitoneal. Al principio de I / cirugía R, administre buprenorfina de peso cuerpo de 0,05 mg/kg por vía intraperitoneal para mantener la analgesia.
2. Después de 10 min, realizar una intubación endotraqueal con un catéter de 20 G intravenoso (iv) y ventilar el ratón con 40% de oxígeno (O₂) y (v) el 2% de isoflurano. Definir los parámetros de ventilación adecuada (por ejemplo, 220 μl volumen de movimiento, 150/min para un ratón C57BL/6JRj de 25-30 g).
3. Continuamente monitor cuerpo via rectal sonda de temperatura. Sujete el ratón sobre la placa caliente con la cabeza apuntando hacia el investigador. Temperatura corporal normal de ratón es 36.5-38 ° C. Mantener la temperatura corporal en 1 grado de ajuste de temperatura de la placa caliente.

3. izquierda cateterismo Ventricular

1. Desinfectar el pecho y el cuello con tres peelings alternas de betadine y 70% de alcohol.  Espere a desinfectante de la piel se seque. Quitar el pelo en el pecho mediante un pequeño sistema animal.
2. Realizar una incisión mediana longitudinal 10 mm 5 mm debajo del labio inferior hacia el esternón con pequeñas tijeras quirúrgicas.
3. Disecar la parte izquierda y derecha de la glándula submaxilar vía contundente preparación usando un fórceps. Separar el tejido muscular y grasa en la región paratraqueal derecha para exponer la arteria carótida derecha comuna. Movilizar y separar el vaso para una longitud total de 5-10 mm de tejido conectivo a través de una cuidadosa preparación contundente junto a la nave con un fórceps curvado.
   Nota: Evite la manipulación mecánica del nervio vago o del cuerpo carótida en todo momento ya que esto puede causar bradicardia e hipotensión severa.
4. Pasar los dos hilos de seda dispuestos bajo el buque. Ligar el vaso distal con un nudo apretado y un nudo flojo en la región proximal de expuestos que todavía permite el paso del catéter.
5. Fijar los hilos del nudo (apretado) craneal al lado de la cabeza de los ratones al aplicar una tensión ligera sobre el buque, Esto facilitará la introducción del catéter. Coloque una pinza vascular de pinza sobre el vaso proximal proximal del nudo suelto reversible bloquear el flujo de sangre.
6. Realizar una incisión en forma de cuña 1 mm proximal al nudo craneal para abrir el vaso con micro tijeras.
   Nota: Una pequeña gota de sangre indica la correcta ejecución de este paso.
7. Inserte el catéter cuidadosamente para 10 mm. comienzo de grabación de datos de la sonda.
   Nota: Que se extiende la incisión con unas pinzas puede facilitar este proceso.
8. Extraer la pinza vascular. Añadir 1-2 gotas de solución salina a la incisión para facilitar el movimiento del catéter. Seguir introduciendo el catéter por aproximadamente otro 10 mm. Después de pasar el nudo proximal con la punta del sensor, sujete el nudo cuidadosamente justo lo suficiente para prevenir reflujo junto con las partes más delgadas del catéter la sangre sin afectar el movimiento del catéter.
   Nota: El tamaño del sensor en la punta del catéter evita el reflujo de sangre al extraer la pinza vascular.
9. Suavemente seguir introduciendo el catéter hasta análisis de presión muestran la presión arterial perfil indicando que el catéter se coloca en la aorta (Figura 3A).
   Nota: El catéter alcanza la válvula aórtica se indicará por resistencia a la luz y el movimiento sincronizado de pulso del catéter.
10. Al experimentar resistencia tratando de avanzar a través de la válvula aórtica, tire el catéter nuevamente 5 mm y avance hasta la cateterización del LV se indicarán en un cambio en el análisis de PV como presión diastólica llegará a 0 - 20 mmHg (figura 3B). Tenga en cuenta cambios en el volumen de control para confirmar más lejos colocación ventricular izquierda de la punta del sensor (figura 3). Sujetar más firmemente el nudo proximal para evitar el movimiento del catéter.

4. isquemia/reperfusión cirugía

1. Realizar incisión de la piel del esternón caudal hacia la axila izquierda para una longitud total de 15 mm. proceder con contundente preparación de las capas dos musculares hasta que las costillas pueden ser visualizadas.
2. Abrir el tórax a través de incisión entre la tercera y cuarta costilla izquierda. Use los ganchos quirúrgicos para acceder al pericardio. Resecar el pericardio por encima del corazón. Antes de continuar con la ligadura de la LCA, esperar 30 s sin tocar el animal para registrar datos de PV para análisis válido.
3. Localizar el ACV emergentes bajo la aurícula izquierda y descendente en el lado izquierdo del corazón hacia el ápice. Utilizar una sutura de polipropileno 6-0 para rodear a la arteria con un lazo de 2 mm por debajo de la aurícula izquierda. Colocar un tubo de silicona pequeño debajo del lazo y un nudo apretado arriba.
   Nota: Gris que da vuelta miocardio Distal sirve como control positivo para ACV oclusión⁶. I / cirugía de R debe realizarse dentro de 5 minutos independientemente del investigador operativo.
4. Cortar la sutura en 1 mm de longitud. Los ganchos quirúrgicos y cerrar manualmente las capas de músculo por encima de la incisión. Esperar 45 minutos mientras se graban continuamente datos de PV.
5. Después de 45 minutos, vuelva a abrir la incisión y retire el tubo de silicona para inducir a la reperfusión. Datos de registro para otro 20 minutos.
   Nota: Un cambio a un color rojo como se ve antes de isquemia indica reperfusión exitosa.

5. calibración

Nota: La calibración de la instalación de catéter de fotovoltaica consta de 4 pasos obligatorios, dos de los cuales tienen que realizarse después de la medición. Calibración debe repetirse después de cada experimento para garantizar resultados válidos.

1. Realizar la calibración de presión y calibración de conductancia antes del experimento tal como se describe en paso 1.5.
2. Realizar la calibración a salina cuando todavía se coloca el catéter en el ventrículo izquierdo después de que termine el experimento sí mismo. Localizar la vena yugular derecha lateral de la arteria carótida en la zona preparada. Inyectar 10 μl 25% NaCl en H₂O a través de un Hamilton jeringa mientras que los datos de grabación.
3. Calcular la calibración mediante el software de adquisición, destacando la fase ascendente en la curva de volumen (figura 5). Repita este proceso para un total de 3 veces. Evitar la pérdida de sangre después de la extracción de la jeringa utilizando una pinza vascular para comprimir rápidamente la punción.
4. Realizar la calibración de volumen para calibrar la adquisición de datos de volumen por el análisis de volúmenes estandarizados. Obtener sangre de ratón de aproximadamente 500 μl de punción cardiaca con una jeringa de 1 mL heparinizada ligeramente (por ejemplo, 5 μl heparina 200 de IE). Tire hacia atrás el catéter PV 10-15 mm para evitar dañar el catéter.
5. Llene la sangre obtenida en la cubeta de calibración previamente calentadas de 37 ° C (figura 5A). Evite las burbujas ya que puede interferir con los resultados. Añadir la punta del catéter en cada pozos y registro datos. Obtener una curva estándar mediante el análisis guiado por el software (figura 5B). Repita el proceso para un total de 3 veces.
6. Eutanasia a ratones por exsanguinación o dislocación cervical mientras que suficiente anestesia isoflurano se mantiene en todo momento.

6. Análisis de datos

1. Después de completar los pasos de calibración, realice análisis de datos guiado por software. Por lo tanto, destacar la sección correspondiente (por lo menos diez ciclos) dentro de la sección de análisis de Flujo de trabajo de PV y realizar análisis de línea de base. Excluir los ciclos con desviaciones por ventilación o manipulación si es necesario (figura 3D).
2. Realizar análisis de línea de base de PV antes de paso de la válvula aórtica (sólo la presión arterial), inmediatamente antes y después de la obstrucción de la LCA. Continuar realizando análisis de línea de base de PV y en intervalos de 5 minutos mientras que la isquemia y después de la reperfusión. Al final del experimento, realizar análisis de datos de presión después de la retracción del catéter desde el ventrículo izquierdo (presión arterial).
3. Analizar por lo menos 10 ciclos consecutivos para evitar el error de muestreo. Cuando está experimentando fuerte interferencia de obtener valores con la ventilación, interrupción transitoria de la ventilación para un máximo de 5 s pueden considerarse.
4. Utilice los siguientes parámetros que son calculados en el Análisis de línea de base (figura 3D) para caracterizar la función del VI:
   1. Volumen (μL) de la carrera
   2. Fracción de eyección: volumen de movimiento / diastólica final volumen (%)
   3. Gasto cardiaco: volumen de movimiento * frecuencia cardíaca (μL/min)
   4. Índice cardiaco: salida cardíaca / área de superficie (µL/(min*cm²) del cuerpo
   5. Movimiento de trabajo: la zona de la curva PV (mmHg * μL)
   6. Presión máxima (PMÁX); Presión media (Pmean)
   7. dP/dt máxima (mmHg/s) como un parámetro de función sistólica del VI
   8. min dP/dt (mmHg/s) como un parámetro para el cumplimiento de la LV
   9. Constante de tiempo de relajación isovolumétrica: Tau (ms)

Resultados

Después de la cateterización del LV, ligadura reversible de ACV fue realizada por 45 minutos seguido de 10 minutos de la reperfusión. Datos de PV se registran en todos tiempos (figura 1).

Correcta colocación del catéter de PV fue confirmada mediante la obtención de la característica gráfica de PV LV (figura 2A). Colocación del catéter del LV demostró la gama de presión ...

Discusión

PV monitorización de la hemodinámica del LV en infarto agudo de miocardio sirve como un método novedoso para la evaluación en tiempo real en vivo de shock cardiogénico y deterioro de la función del LV en I / lesiones R. Cateterización de la PV puede proporcionar un amplio espectro de parámetros con respecto a la función sistólica y diastólica del VI. Además de los parámetros volumétricos de LV típicamente obtenidos por ecocardiografía o resonancia magnética (volúmenes de cámara, EF, volumen sistólico y gasto car...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Betaisodona Loesung	Mundipharma	4162-1606/89x30mm	Povidon-Iod
Cubeta de calibración	Millar instruments	910-1049	Cubeta de calibración
Recortadora de pelo profesional Contura	Wella	HS-60 Sistema de	afeitado para animales pequeños
Aguja Eclipse 27G	BD	REF 305770	Pinza de aguja 27G
Pinzas	FST	11203-25, 11069-08, 11616-15, 11506-12, 11051-10	Pinzas quirúrgicas
Pinzas	Aesculap Braun	BN731R, BD 311R	Pinzas quirúrgicas
Foris FS2434	Eizo	0FTD2033	Monitor
Jeringa Hamilton 100 µ l aguja	Hamilton	80621	100µ l jeringa con aguja
Mesa OP para animales pequeños calentada	Harvard Apparatus	15001	Mesa OP calefactada
Heparina-Natrio 25000	Ratiopharm	N68542.04	Heparina
Ketamina 10% 100 mg/ml	Bela-Pharm	FS1670041	Ketamin Labchart
Pro 8 + Pro	AD Instruments	MLS260/8	PV software de análisis de datos
LAS EZ	Leica	LAS EZ	Software de la cámara microscópica
Leica IC80 HD	Leica	IC80 HD	Cámara microscópica
Leica M80	Microscopio	Leica	M80
Transductor de catéter de micropunta	Millar Instruments	SPR-839	Catéter PV
MiniVent	Harvard Apparatus	845	de ventilación
MPVS Ultra	Millar instruments	Dispositivo de adquisición de datos para catéter PV	PL3508B48/M
Octenisept	Schü lke	20000832-A
desinfectante Plastipak 1ml	PD	REF	303172 1ml jeringa
PowerLab 8/35	AD Instruments	PL3508	convertidor analógico/digital
Prolene 6-0	Ethicon	XNEH7814. P31	retracción de sutura de polipropileno
	FST	18200-20	retracción del situs quirúrgico
Seraflex 5-0	Naila	IC108000	sutura de seda
Tijeras pequeñas y microtijeras	FST Essen	14059-11, 15007-08, 14064-11	Tijeras quirúrgicas Tubo pequeño de
silicona Tubo	Reichelt Chemietechnik		para la oclusión del LCA
Sodio Cloruro	Sigma-Aldrich	S7653	Cloruro de sodio
testo 108	testo	Termómetro rectal	5631080
Thinkcentre Ordenador de sobremesa	Lenovo		PC0EJS2V Ordenador
Vasofix Safety 20G	Braun	4269110S-01	catéter de intubación
Windows 10	Microsoft	KW9-00240	Sistema operativo
Xilacina 2%	Ceva	6324464.00.00	Clorhidrato de xilacina