Test de l'efficacité des agents pharmacologiques dans un modèle de prestation péricardique cible dans la Swine

Résumé

Nous avons développé un modèle porcin pour l’administration ciblée d’agents pharmacologiques dans l’espace/liquide péricardique. En utilisant cette approche, les avantages relatifs des agents administrés sur la fibrillation auriculaire induite, les périodes réfractaires relatives et/ou la protection ischémique peuvent être étudiés.

Résumé

À ce jour, de nombreux agents pharmacologiques utilisés pour traiter ou prévenir les arythmies dans les cas à cœur ouvert de créer des effets indésirables systémiques. Par exemple, les médicaments antiarythmiques administrés par voie intraveineuse peuvent produire des gouttes de la pression systémique chez le patient cardiaque déjà compromise. Lors de l'exécution des procédures à cœur ouvert, les chirurgiens vont souvent soit créer un petit port ou former un berceau péricardique pour créer des champs appropriés pour le fonctionnement. Cet accès donne des possibilités de prestation cible pharmacologique (agents de préconditionnement antiarythmiques ou ischémiques) directement au tissu myocardique sans effets secondaires indésirables.

Nous avons développé un modèle porcin pour tester des agents pharmacologiques pour la livraison cible dans le liquide péricardique. Bien que totalement anesthésié, chaque animal a été instrumenté avec un cathéter de Swan-Ganz, ainsi que des cathéters gauche et droite pression ventricule, et conduit de stimulation ont été placés dans l'appendice auriculaire droit et le droitventricule. Une sternotomie médiane a ensuite été réalisée et un berceau d'accès péricardique a été créé; une avance de saut de stimulation a été placée dans l'auricule cardiaque gauche et une sonde de stimulation bipolaire a été placé dans le ventricule gauche. L'utilisation d'un programmateur et un système de cartographie cardiaque, la période réfractaire du noeud auriculo-ventriculaire (AVN), oreillettes et les ventricules ont été déterminées. En outre, la fibrillation auriculaire (FA) induction a été produite en utilisant un stimulateur et le temps Grass in AF a été observée. Ces mesures ont été effectuées avant le traitement, ainsi que 30 et 60 minutes après le traitement péricardique. points de temps supplémentaires ont été ajoutés pour les études choisies. Le coeur a ensuite été cardiopleged et ranima dans un mode de travail de quatre chambre. les mesures et la fonction pression ont été enregistrées pendant 1 heure après la réanimation. Ce modèle de stratégie de traitement nous a permis d'observer les effets des agents pharmacologiques qui peuvent diminuer l'incidence des arythmies cardiaques et / ou des lésions ischémiques, pendant et afchirurgie à coeur ouvert ter.

Introduction

Actuellement dans les procédures à cœur ouvert, les cliniciens utilisent des agents de traitement anti-arythmiques et d'autres systémique. Pourtant, cela peut être problématique pour de nombreux patients, en particulier ceux qui sont déjà compromises cliniquement. Par exemple, les traitements par voie intraveineuse peut entraîner des baisses systémiques dans la pression artérielle ou un dysfonctionnement rénal; en outre, ils peuvent créer des problèmes de gestion de l'anesthésie et / ou d'autres effets secondaires à long terme.

Ici, nous avons créé un modèle pour tester l'efficacité de l'administration d'agents pharmacologiques dans l'espace péricardique. Par exemple, cette approche peut être utilisée pour tester des médicaments anti-arythmiques, l'étude des composés qui pourraient augmenter la fonction cardiaque et / ou favoriser la récupération du myocarde après une intervention chirurgicale. Il y a eu des avantages observés à la prestation de soins de cible dans l'espace péricardique par rapport à l' administration intraveineuse: par exemple, notre laboratoire a démontré que la livraison localisée de antiarles médicaments rythmiques, tels que le métoprolol est protecteur contre l'incidence des arythmies , tout en minimisant la réduction de la pression artérielle ^1. Cette stratégie de distribution cible offre également la possibilité d'administrer des concentrations plus élevées focales, tout en minimisant les niveaux systémiques. Par exemple, des niveaux élevés de concentrations administrés par voie intraveineuse d'acides gras peut entraîner une hémolyse, mais la livraison péricardique minimise ce problème ^2.

Ce paradigme d'étude se compose de trois objectifs principaux pour déterminer l'efficacité du péricarde délivré composés: 1) la détermination in situ des périodes réfractaires du noeud ventriculaire auriculaire, les oreillettes et les ventricules, avant le traitement et après le traitement 30 et 60 min, 2) le rapport situ la charge AF avant le traitement et 30 et 60 min de traitement post (timepoints supplémentaires ont souvent été ajoutés) 3) analyse fonctionnelle du cœur après qu'il a été réanimé ³ inc dansLUDING surveillance hémodynamique, la fréquence cardiaque, le métabolisme cardiaque (lactate et glucose) échantillonné à partir du sinus coronaire, la fraction d'éjection (EF%) et l'épaisseur de la paroi ventriculaire (cm) surveillé chaque poste reanimation 10 min Ce modèle de stratégie de traitement nous a permis d'observer les effets de agents pharmacologiques qui peuvent diminuer l'incidence des arythmies cardiaques et / ou des lésions ischémiques, pendant et après la chirurgie à cœur ouvert ou une transplantation.

Protocole

Ce protocole a été approuvé par l'Université du Minnesota Institutional Animal Care et utilisation Comité.

Figure 1. Schéma d'étude Paradigm S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

1. Préparation chirurgicale de la Swine

1. Administrer 5-7mg / kg de tiletamine / zilazipam aux pourceaux (70-80 kg) par injection intramusculaire. Placez une veine cathéter d'oreille et administrer 5-7 mg / kg methohexital via un accès par voie intraveineuse. Intuber l'animal avec sonde endotrachéale et ventiler.
2. Livrer isoflurane> 1,2% MAC dans un mélange d'air de la maison et de l'oxygène pour maintenir un plan chirurgical de l'anesthésie. Assurez-vous que l'animal est dans un plan profond de anesthesia avant toute manipulation en vérifiant l'absence de mâchoire ton et maintenir l'anesthésie au-dessus de la concentration alvéolaire minimale pour les porcs. Première vérification de profondeur de l'anesthésie est réalisée en assurant l'absence de mâchoire ton et les niveaux isoflurane sont surveillés en permanence tout au long de la procédure (> 1,5 MAC) pour assurer un plan profond de l'anesthésie.
3. accéder soigneusement la jugulaire droite et l'artère carotide externe avec cautérisation et dissection. Placer un cathéter 8.5F Swan-Ganz dans la jugulaire externe et gonfler le ballon à 1,5 cc. Ensuite traverser à travers l'oreillette droite, dans le ventricule et à travers la valve pulmonaire vers le bas de l'artère pulmonaire jusqu'à ce qu'une pression de calage se fait sentir.
4. Dégonfler le ballon et laisser le cathéter dans cette position. Notez la pression auriculaire droite et la pression artérielle pulmonaire à l'aide du ballon. En outre, enregistrer la pression de coin ou de la pression dans les poumons (ou si les poumons sont considérés comme normaux, puis enregistrez également la gauche unela pression d'essai).
   NOTE: Ce cathéter permet également pour les estimations de la sortie cardiaque.
5. Placer une 5.0f pression du ballon cathéter supplémentaire dans la jugulaire externe et dans le ventricule droit à pression en permanence enregistrement.
6. Placer un cathéter de pression 5.0f à ballonnet dans l'artère carotide, le prolapsus de la valve aortique à travers et à maintenir dans le ventricule gauche. Rincer tous les cathéters de pression avec 20 unités / ml de solution saline heparanized relié à un capteur de pression, et d'enregistrer toutes les données de pression du ventricule gauche, le ventricule droit (et estimé le débit cardiaque), la pression artérielle pulmonaire et la pression auriculaire droite.
7. Pour la surveillance périphérique, accéder à une branche de l'artère fémorale en plaçant un cathéter 18F en temps réel de la pression artérielle ou la surveillance des gaz du sang. fréquence cardiaque enregistrement et de la température au cours de la procédure.
8. accéder soigneusement la jugulaire externe gauche avec cautérisation et dissection. Placez deux apporteurs d'hémostase 11.0F dans le jugular et sécurisée avec 0 sutures de soie. Placez les cathéters orientables dans les introducteurs.
9. Sous guidage fluoroscopique, lieu fixation active conduit dans l'appendice auriculaire droit et l'apex du ventricule droit.
   NOTE: Un conducteur de fixation est un fil implanté chirurgicalement qui relie le coeur à un stimulateur implanté.
10. câbles Connectanalyzer aux pistes et essai pour la capture en utilisant un programmeur. Réglez les paramètres à 8V, 0,25 msec, et régler la fréquence de stimulation à un minimum de 10 bpm plus élevé que le taux intrinsèque à cette époque. Notez l'impédance relative pour chaque plomb.
11. Faire une incision chirurgicale médial du processus xiphoïde à proximité de l'insertion des muscles sterno. Utilisez une scie sternale pour éliminer la saillie antérieure du sternum (bréchet) pour permettre la dissection médiale partielle du sternum. Utilisez un cisaillement couper à travers les parties restantes de la structure osseuse sternale. Disséquer le ligament sternal-péricardique et rétracter le sternum.
12. Utilisez dissection pour séparer le péricarde des garnitures pleurales. Faire une incision sagittale médiane (3-5 cm) dans le péricarde et de créer un berceau péricardique avec quatre sutures de noeud carré à chaque coin (à droite, à gauche, de qualité supérieure et des sites inférieurs).
13. Placer une sonde bipolaire temporaire dans la région apicale du ventricule gauche et placez une chute temporaire de stimulation unipolaire du plomb dans l'appendice auriculaire gauche.
14. Euthanasie est accompli par l'élimination du cœur sous anesthésie profonde.

2. Préparation pour la surveillance électrophysiologique

1. Système de cartographie cardiaque.
   1. Sélectionnez une étude AF dans un système de cartographie cardiaque Connecter les ventriculaires épicardiques sondes de stimulation bipolaires et les sondes épicardiques dans l'appendice auriculaire avec pinces crocodiles aux paramètres appropriés dans la boîte de dérivation. Connectez un tapis de sol ECG et au système.
2. Oscilloscope et Grass Stimulator.
   1. Connectez lebipolaire gauche tête de stimulation ventriculaire et atriale unipolaire plomb dans le boîtier de connexion à un stimulateur à gazon qui est relié à un oscilloscope pour une vérification électrique.
3. Programmed électrophysiologique Stimulation.
   1. Fixer les fils auriculaires droite et conduit ventricule droit dans un stimulateur Placez la tête programmeur de télémétrie sur le stimulateur. Sélectionnez la stimulation de l'électrode de stimulation (PSE) d'étude et de définir les paramètres à 8V; supprimer tous les paramètres du patient. Réglez la durée de stimulation réglée sur 8 impulsions à 400 msec (ou 300 msec).

3. Dans l' étude Situ

1. Période réfractaire: étude Paradigm.
   1. Déterminer la période auriculaire efficace réfractaire (AERP), période réfractaire du nœud ventriculaire auriculaire (AVNERP) et le ventricule période réfractaire effective (PREV) au départ et à 30 et 60 min après l'accouchement péricardique du composé / médicament / traitement de contrôle; des points temporels supplémentaires peuvent être ajoutés comme desIRED.
2. Période réfractaire: Réglages Programmer.
   1. Burst induire le paramètre d'étude PES 8 allures (400 ms ou 300 ms), suivie d'une stimulation minimum de 300 ms. Réduire le rythme jusqu'à ce que le ventricules / atrium (respectivement) ne parviennent pas à se contracter. Ceci est noté dans le détection des sondes de stimulation; déterminant ainsi la période réfractaire relative.

Figure 2. EnSiteSystem: AERP, AVNERP et PRAV Détermination S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

3. Détermination de la relative AF Burden: Paramètres.
   1. Sustain le cœur de l'animal dans AF, après 1 min, lui permettre de rester dans AF jusqu'à 10 min. À- dire, avant de choquer les oreillettes avec palettes directes à 5 joules de mettre fin à AF. ElICIT AF induction jusqu'à 10 fois à chaque point de temps. Remarque, dans cette étude. AF est défini comme un rythme erratique avec une absence de l'onde P.
4. AF Burden: Herbe Stimulator and Settings Oscilloscope.
   1. Optimiser les paramètres du stimulateur Herbe pour délivrer 4 Hz avec une durée d'impulsion de 2 secondes à l'appendice auriculaire gauche (LAA) via le câble saut de stimulation; vérifier par un oscilloscope standard. Livrer une seule impulsion à la LAA pour induire AF.

4. Coeur explantation et Réanimation (Transplant Model)

1. Aortic Racine canules.
   1. Disséquer soigneusement le tissu péricardique autour de l'aorte ascendante et retirer les pericardium.Suture deux points (2-3 cm d'intervalle) de 2,0 suture Ethibond dans l'aorte ascendante, et administrer 30.000 unités d'héparine par voie intraveineuse.
   2. Placer la canule de la racine aortique entre les points de suture et fixer l'aorte. Avec le système de distribution sous pression, retirez til stylets biseau et placer une pince sur la canule ne permettant pas l'écoulement.
2. Préparation Cardioplégie.
   1. Administrer solution de cardioplégie St. Thomas froid dans l'aorte ascendante sous une pression de 150 mm / hg via un sac sous pression. Fixer un cathéter d'irrigation qui est fixé à la cardioplégie sous pression avec un robinet d'arrêt à 3 voies à l'extrémité distale. Fixer le robinet d'arrêt à la canule de la racine aortique, libérer une chasse d'eau constant de cardioplégie à travers le cathéter et le fixer à la canule de la racine aortique.
3. Cross-Clamp.
   1. Fixer la veine cave inférieure avec un atraumaticclamp 1-2 cm juste supérieure à la membrane. Fixer l'aorte ascendante avec atraumatique angle camp 1-2 cm sur l'aorte ascendante supérieure à la canule de la racine aortique.
4. Cross-Clamp / Cardioplégie.
   1. Retirer la pince de la canule de la racine aortique et rincer la cardioplégie à 150 mm / hg vers la valve aortique, la fermeture de la valve aortique et perfustion des coronaires.
   2. Fixer la veine cave supérieure et de faire une petite incision dans l'artère pulmonaire, afin de ne pas trop pressuriser le cœur. Une fois que le cœur est arrêté (asystolie), l'accise et retirer le cœur de la poitrine et placer dans un bain de tampon Krebs-Henseleit froid (~ 3-8 ° C).
5. Réanimation.
   1. Cathétériser les gros vaisseaux et préparer le cœur en utilisant des méthodologies cardiaques visibles (3). Une fois que le coeur perfusé atteint 37 ± 5 ° C, de restaurer un rythme sinusal natif en délivrant 34 J chocs aux ventricules au moyen d'électrodes plaquées épicardiques.

5. étude in vitro Paradigm

1. Surveiller en permanence la fonction cardiaque pendant 60 minutes après la réanimation. Surveiller en permanence échocardiographie en mode 2D avec une vue à court axe: une vue de LV juste en dessous de la valve mitrale.
2. Calculer l'épaisseur et d'éjection des fractions de paroi ventriculaire chaque poste reanimation 10 min (voir ci-dessous).Prélever des échantillons à partir du sinus coronaire (1 cc) à -5 min et toutes les 5 minutes pendant la période d'évaluation.
3. Surveillance.
   1. Surveiller l'hémodynamique pour les deux ventricules droit, y compris les pressions, les flux et les changements de volume de la gauche.
4. Échocardiographie: Ejection Fraction.
   1. Placer une sonde d'écho transthoracique directement sur le cœur, la capture d'une vue mi-papillaire court axe. Calculer la fraction d'éjection (FE%) dans le mode de fonctionnement 4-chambre toutes les 10 minutes en utilisant l'équation: LV End diastolique Volume - LV End Systolique Volume X volume de 100 / LV Fin diastolique
5. Échocardiographie: Left Ventricular Epaisseur de paroi.
   1. Mesurer l'épaisseur de la paroi ventriculaire (cm) à partir d'une courte fenêtre axe mi-papillaire à intervalles de 10 min pour une heure après la réanimation. Mesurer quatre coins du ventricule gauche à l'aide d'un compas à l'écran et de prendre la moyenne.
6. Le métabolisme du myocarde.
   1. Placer un steerable cathéter dans le sinus coronaire (CS). Exemple 1 cc de la CS 5 min avant reanimation et chaque poste reanimation 5 min pendant 1 h. Testez les échantillons pour les niveaux de lactate et de glucose; d'autres gaz du sang peuvent également être évalués.

Résultats

Ces résultats sont caractéristiques des données qui peuvent être collectées en utilisant ce modèle de prestation cible d'agents pharmacologiques dans le porc. Ces données a démontré des augmentations notables dans ces périodes de ventricule efficaces réfractaires (VERP) à la suite d' une perfusion DHA in situ. En outre, les données établit une augmentation de la pression ventriculaire gauche de DHA par rapport à un contrôle in vitro. La pression LV dans les cœurs DHA traités étaient significati...

Discussion

Ici, nous avons démontré une approche unique pour tester l'efficacité potentielle des composés livrés cibles dans l'espace péricardique. Ce paradigme d'étude peut être utilisée pour tester le marché actuel libéré des produits pharmaceutiques ou des composés expérimentaux, permettant ainsi des applications de traductionnelles directes aux divers milieux cliniques. Dans cette stratégie de traitement, il y a deux applications cliniques majeurs pour fournir des produits pharmaceutiques à l'espace péricardiqu...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Sonde SelectSecure 3830	Sonde de stimulation Medtronic		;
C304 Cathéter délibérable  ;	Medtronic		Cathéter orientable pour la pose des sondes
Sonde SelectSecure 3830	Sonde de stimulation à fixation active	Medtronic
Gazon S48 Stimulateur Stimulateur			électrique  ;
Stimulation unipolaire Premium 6500  ;			Sonde de stimulation en plongée pour LAA
EnSite Cartographie cardiaque Système			de cartographie électrophysiologique
CareLink Programer 2092	Medtronic		pour sondes de stimulation
Stimulateur cardiaque GEM II  ;	Medtronic		peut  ;
Canule radiculaire aortique DLP Canule radiculaire	aortique Medtronic		pour la transplantation  ;
Fluoroscopie de l’arceau	Ziehm  ;		imagerie fluoroscopique  ;
Oscilliscope	Tektronix  ;
11F Introducteur d’hémostase	SafeSheath		Introducteurs d’hémostase
Cathéter Swan-Ganz 8.0F	ICU Medical  ;		cathéter à dilution thermique  ;
Ballon de venogramme  ;	Oscor		;
Ultraview SL	Spacelabs		ECG et pression artérielle
s/5 Avance	General Electric		Appareil d’anesthésie
Atrial 6492 &ndash ; Sonde de stimulation auriculaire temporaire unipolaire Sonde	Medtronic		;
Unité d’électrocardiographie 2D	VIVID i	General Electric