Summary
Detta protokoll presenterar en kirurgisk stora djurmodell av kronisk, enda fartyg ischemi som resulterar i regionala avvikelser men skapar inte infarct, känd som viloläge myokardiet. Efter etableringen av kronisk ischemi behandlas djuren med off-pump LIMA-LAD koronar bypass kirurgi till revascularize den ischemiska vävnaden.
Abstract
Kronisk kardiell ischemi som försämrar hjärtfunktionen, men resulterar inte i infarct, kallas viloläge hjärtmuskeln (HM). En stor klinisk delmängd av kranskärlssjukdom (CAD) patienter har HM, som förutom att orsaka nedsatt funktion, sätter dem på högre risk för arytmi och framtida hjärthändelser. Standardbehandling för detta tillstånd är revaskularisering, men detta har visat sig vara en ofullkomlig behandling. Majoriteten av pre-klinisk hjärt forskning fokuserar på infarct modeller av kardiell ischemi, lämnar denna delmängd av kronisk ischemi patienter till stor del dålig. För att lösa denna lucka i forskning, har vi utvecklat en välkarakteriserad och mycket reproducerbara modell av hibernating hjärtmuskeln hos svin, svin är idealisk translationella modeller för mänskliga hjärtsjukdom. Förutom att skapa denna unika sjukdom modell, har vi optimerat en kliniskt relevant behandlingsmodell av koronar bypass kirurgi hos svin. Detta tillåter oss att noggrant studera effekterna av bypass-operationer på hjärtsjukdom, samt undersöka ytterligare eller alternativa terapier. Denna modell inducerar kirurgiskt enda fartyg stenos genom att implantera en constrictor på den vänstra främre fallande (LAD) artären i en ung gris. Takt med att grisen växer skapar constrictor en gradvis stenos, vilket resulterar i kronisk ischemi med regionala nedsatt, men bevara vävnad livskraft. Efter etableringen av hibernating myokardiet fenotypen utför vi off-pump koronar bypass kirurgi för att revascularize ischemisk regionen, härma den guld-standard behandlingen för patienter på kliniken.
Introduction
Kranskärlssjukdom (CHD) drabbar uppskattningsvis 15,5 miljoner människor i USA 1 och är en av de ledande orsakerna till dödsfall globalt. Medan den dödligheten i samband med CHD har gått ned under de senaste åren, förbli incidens och bördan för patienter och hälso-och sjukvårdssystemet hög 1. Primär behandling av svår CAD är revaskularisering, vilket förbättrar överlevnad och minskar angina2,3,4. Dock hjärtfunktion ofta förblir deprimerad, särskilt under ökad belastning och kan utvecklas till hjärtsvikt5,6. Kliniska prövningar av koronar bypass kirurgi (CABG) för kronisk ischemi Visa förbättring av överlevnad och symtom, men ejektionsfraktion visar endast blygsamma förbättringar av 8-10% 7,8. Vår innovativa och välkarakteriserad svin modell av kronisk myokardischemi är en modell av kliniska CAD med progressiv vaskulär stenos. Vi har visat nedsatt myokardkontraktilitet som gradvis minskning i blod flöde 9. Myokardiet gör inte infarct och kan förbli livskraftig i det här fallet. Återhämtning är möjlig, även om utfallen är variabel även med snabb revaskularisering. Kroniskt ischemiska hjärtmuskeln som förblir livskraftig har präglats av minskat blodflöde och funktion i vila med balanserade kontraktila reserve har kallats HM och behandling kräver CABG. Även om revaskularisering av HM bör återställa kontraktila funktion, visar experimentella och kliniska observationer att återhämtningen är ofullständig8,10.
HM kännetecknas av förekomsten av livskraftiga men dysfunktionella myokardiet i närvaro av minskade regionala blod flöde11. Trots nedsatt kontraktilitet och metabolisk aktivitet i vila, HM är kunna påvisa funktionell och metabola reserv under inotrop stimulering12. HM är misstänkt i en majoritet av patienter med CAD och omfattar ett brett spektrum av sjukdomar. I detta protokoll visar vi vår etablerade svin modell av HM kringgås med vänster inre mjölkkörtlar artär (LIMA) till LAD artär som härmar det kliniska scenariot. Svin ger en utmärkt modell för hjärtsjukdom över andra stora djur som de inte har epikardiell överbryggande säkerheter. Detta tillåter stenos av Gossen ensam för att resultera i regionala ischemi13.
Här beskriver vi den kirurgiska metoden inducera hibernating hjärtmuskeln hos svin genom att skapa singel-fartyget stenos vid LAD artären. När kronisk ischemi har fastställts (8 veckor efter implantatet LAD constrictor), beskriver vi metoden för att återskapa den kliniska behandlingen för HM i vår svin modell: en off-pump koronar bypass-operation. Dessa kirurgiska metoder kan användas för att inte bara studera en kliniskt relevant modell av kronisk kardiell ischemi, men också för att undersöka effekterna av bypass-operationer på kardiell ischemi samt testa potentiella alternativa eller understödjande terapier för kardiell ischemi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla djurstudier godkändes av institutionella djur vård och användning av kommittéer Minneapolis VA Medical Center och University of Minnesota. Följ aktuella National Institutes of Health riktlinjer för användning och skötsel av försöksdjur.
1. viloläge kirurgi
- Djur förberedelse
- Att skapa en modell av hibernating hjärtmuskeln, använda 5 - veckor gammal, kvinnlig, Yorkshire svin, som väger mellan 8-10 kg med 9,2 kg som medelvikten.
- För pre kirurgiska hälsoövervakning, väga djuret inom 3 dagar före operation.
- Fast djuret för 12 h innan du börjar anestesi. Se till att vatten är tillgängliga vid alla tidpunkter för fastande djur.
- Ge SR buprenorfin 0,18 mg/kg IM 24 h före operationen.
- Induktion
- Lugna djur med 6,6 mg/kg Tiletamin-zolazepam och xylazin cocktail ges intramuskulärt. Att 5-15 min för drogen cocktail ska gälla.
- Förbereda den öra ven aseptiskt genom att torka tre gånger med 70% isopropylalkohol för IV katetern placering.
Obs: Om ett öra ven inte är tillräcklig, en annan perifer ven kan vara används (dvs cefaliska). - Gälla båda ögonen att förebygga korneal torkning oftalmologiska salva.
- Vid behov kan inducera anestesi genom att administrera 1-2 mg/kg av propofol IV eller maskeras med 3 L/min av syre och 3% isofluran, för att möjliggöra för trakeal intubation.
Obs: Djuret anses lämpligt sövda när blink reflex eller käken tonen är frånvarande. - Intubation djuret med en lämplig storlek endotrakealtub.
- Kirurgi
- När djuret är sövda, raka vänster bröstkorg området för operationen.
- Initiera den mekanisk ventilationen på 10-15 andetag per min. Ställ in syre vid 1-4 L/min och isofluran mellan 1,0 och 3,0% som behövs för att upprätthålla ett kirurgiskt plan av anestesi.
- Placera övervakning enheter på djuret. Övervakning enheter bör omfatta EKG, blodtryck, temperatur, och pulsoximeter.
- Anslut IV katetern till en dropp med 0,9% fysiologisk koksaltlösning i en takt på 5-10 mL/kg/h.
- Aseptiskt förbereda vänstra laterala bröstkorgen med en FDA godkänt kirurgiska buskmarker.
- Utvärdera djup anestesi var 5-15 min. registrera baslinjen vitala tecken (puls, EKG, SpO2, NIBP, ETCO2 och temperatur) varje 15 min.
Obs: Djuret anses lämpligt sövda när blink reflex eller käken tonen är frånvarande. - Plats sterila draperier med djuret om på höger sida, vänster sida av bröstet från ryggraden till skulderbladet centrering tredje rib utrymmet i det sterila fältet.
Obs: Det sterila fältet innebär vänster främre axel inklusive axillär området fortsätter att bröstbenet till sjätte revbenet utrymme cranially. - Försiktigt skrubba fältet med en FDA godkänt kirurgiska metod såsom klorhexidinglukonat eller en jod kirurgisk scrub för 2 min med hjälp av arbetsprofilen mål.
- Skölj området med vatten och tvätta två gånger med en FDA godkänd metod som ovan för 2 min. Skölj operationsområdet med vatten mellan tvättarna och sedan klappa torrt med steril toweling eller 4 x 4 cm gasbinda svampar.
- Spraya i området med en jodlösning och drapera hela djuret (utom operationsområdet) med sterila draperier. Använd ånga eller gas sterilisering för att sterilisera de instrument, kappor och draperier för förfarandet.
- Administrera en interkostal nervblockad med 0,3 mL 0,5% bupivicaine på 2nd, 3rd och 4th revbenen.
- Ge 125 mg cefazolin IV innan du öppnar bröstet.
Obs: 1,5 mg/kg succinylkolin IV kan ges som en paralytisk agent att minska muskelrörelser per kirurgens begäran under öppnandet av brösthålan. - Exponera hjärtat via en vänster torakotomi. Innan hjärtat manipulation, ge en 2 mg/kg IV bolus av lidokain att förhindra arytmi. Gör den laterala 3rd utrymme torakotomi snitt med monopolär diatermi. Snittet bör omfatta från den kraniella delen av skulderbladet axillär området för cirka 10 cm. Använd en diatermi till incisionsfilm hud och underliggande muskulatur att tillåta trädde i brösthålan.
- Placera ett finochietto rib upprullningsdon och ange det pleural utrymmet på den tredje interkostalrummet att dra tillbaka lungan.
- Kraftigt incisionsfilm hjärtsäck och dra tillbaka till sidan med 2-0 polyglactin vistelse suturer, utsätta de LAD artär och ven. Återkalla den vänster förmak bihang med gasväv-täckt spatel upprullare.
- Öppna med iris sax adventitia över pojken.
- Rakt på sak dissekera en cirka 0,25 cm del LAD artären ungefär 1 cm distalt i LAD och cirkumflex artär korsningen. Använd en rätvinklig klämma för att omringa Gossen.
- Placera två 4-0 polyester suturer runt artär utan att placera någon spänning.
- Placera en plast c-formad constrictor med en inre diameter av 1,5 mm på pojken proximalt första diagonalen utan occluding fartyget.
- Fäst det med två 4-0 polyester band omger Gossen.
- Löst Stäng hjärtsäck med 2-0 polyglactin suturen i ett enkelt avbruten mönster.
- Utföra en andedräkt Håll att ta bort luft från bröstet medan interkostal muskellagrar är stängd. Noggrant övervaka luftvägarna trycket manometern på anestesi maskin att upprätthålla trycket i en ordentlig rad 20-30 cm vatten och släpp när du är klar.
Obs: Detta eliminerar behovet av en bröstet röret i den postoperativa perioden. - Stäng den muskel och hud lagren i standard mode med 2-0 och 3-0 resorberbar sutur.
- Använda hudlim över snittet för huden stängning.
- Administrera en total dos på 1 mg/kg bupivakain intramuskulärt på flera platser längs med snittet i slutet av förfarandet. Administrera meloxikam 0,2 mg/kg SQ före transport till området återställning.
- Avvänja djuret av ventilatorn hudlagret är stängd.
- Lämna djuret ansluten till anestesi maskinen tills den spontant kan andas och skyddande reflexer börjar återvända.
- Ta inte bort endotrakealtub tills djuret kan svälja för att skydda sin luftväg.
- Applicera en steril, icke-anhängare dressing med triple-antibiotika salva över snittet.
- Efter operationen
- Spela in hjärtfrekvens, respiration klassar, kroppstemperatur och slemhinnan färg varje 15 min tills djuret kan hålla en sternala ställning utan hjälp.
- Lämna inte djuret utan uppsikt tills det kan lyfta och hålla huvudet upp och kan stå utan hjälp.
- Ge meloxikam (0,2 mg/kg) subkutant.
- Administrera frisättningen buprenorfin 6 h efter den första före kirurgiska dosen.
- Lämna dressingen på snittet för upp till 3 dagar, om det förblir ren och torr. Byt ut dressingen om den blir smutsig.
- Övervaka smärtnivå, allmänt välbefinnande och villkora av snittet för 5 dagar efter förfarandet.
Obs: En Nasse grimas skala är nu tillgängliga för att bedöma nivån på dessa djurs smärta postoperativt14. Använd halv dos meloxikam som behövs en gång per dag för genombrottssmärta. - Singel-huset djuret under återhämtningsperioden 5 dag att begränsa aktiviteten och låta såret att läka.
- Tillåt 8 veckor att fullt utveckla hibernating myokardiet fenotypen.
2. revaskularisering eller stänga av pumpen Bypass
- Djur förberedelse
- Väga djuret inom 3 dagar före operation.
- Fast djuret för 12 h före operation. Se till att vatten är tillgängliga vid alla tidpunkter för fastande djur.
- Ge fördröjd frisättning buprenorfin 0,18 mg/kg intramuskulärt 24 h före operationen.
- Induktion
- Lugna djur med 6,6 mg/kg Tiletamin-zolazepam/xylazin cocktail intramuskulärt. 5-15 min efter sedering, förbereda den öra ven aseptiskt katetern placering.
Obs: Om ett öra ven inte är tillräcklig, en annan perifer ven kan vara används (dvs cefaliska). - Tillämpa oftalmologiska salva i båda ögonen.
- Inducera anestesi med propofol IV 1-2 mg/kg.
- Intubation djuret med en lämplig storlek endotrakealtub.
- Lugna djur med 6,6 mg/kg Tiletamin-zolazepam/xylazin cocktail intramuskulärt. 5-15 min efter sedering, förbereda den öra ven aseptiskt katetern placering.
- Kirurgi
- Raka djurets bröstbenet, vänster laterala bröst och femorala trianglar för operationen.
- Ställ in mekanisk ventilation på 10-15 andetag per minut, syre vid 1-4 L/min och isofluran på 1,0-3,0% som behövs för att upprätthålla ett kirurgiskt plan av anestesi.
- Placera den övervaknings utrustning (puls, EKG, SpO2, direkt blodtryck, ETCO2 och temperatur) på djuret.
- Anslut IV katetern till en dropp med vanlig koksaltlösning eller LRS.
- Aseptiskt Förbered huden med povidon jod scrub eller annan FDA godkänd metod.
- Utvärdera djuret för djup anestesi.
Obs: Djuret anses djupt sövda när ögat eller käken reflex är frånvarande. - Placera djuret dorsalt, förbereda huden som tidigare beskrivits och drapera djuret med sterila handdukar.
- Utför en klippa ner till lårbensartären och kanylering. Använda monopolär diatermi för att skapa en cirka 3 cm huden snitt över femoralartären att utsätta det för kanylering.
- Utföra en femoral nervblockad efter snittet görs, att tillåta exakt placering av drogen. Ansluta den femorala kanylen till en givare att övervaka blodtryck under operationen.
- Använda electro-diatermi till incisionsfilm från manubrium till den xiphoid processen samt att incisionsfilm den muskel, fett och bindväv till nivå av bröstbenet.
- Dela upp bröstbenet med en oscillerande såg.
Obs: Använder en oscillerande såg, snarare än en standard sternala såg undviker potentiella myokardskada från perikardiell sammanväxningar till följd av torakotomi för constrictor placering på pojken. - Administrera lidokain (2 mg/kg IV laddningsdos, 50 µg/kg/min kontinuerlig IV infusion) för att förhindra arytmier. Späd lidokain i en 500 mL-påse med fysiologisk koksaltlösning på en koncentration av 1 mg/mL.
- Dela upp bakre sternala plattan med raka Mayo sax.
- Använda ett bröstet upprullningsdon för att exponera brösthålan.
- Ta ner sammanväxningar med monopolär electro-diatermi.
- Använder samma upprullningsdonet, med mild förhöjning av sternala vänsterkanten av en assistent, dissekera den vänstra inre mjölkkörtlar artären fri från bröstkorgsväggen.
- Styra de arteriella grenarna med hemoclips.
- Heparinize djuret med 100-300 enheter/kg av heparin IV.
- Efter 3 min, dela upp artären med den distala änden över sydda. Förbereda den proximala änden för ympning.
- Öppna och dra in hjärtsäck. Bekräfta att LIMA längd är tillräcklig för att nå lämpliga anastomotic platsen på pojken.
- Utföra LIMA till LAD anastomos med 7-0 polypropylen sutur med en off pump teknik med en hjärt stabilisator, form fjäderklämman och lämplig storlek intraluminal enheter.
- Placera en bröstet röret mellan revbenen på vänster laterala bröstkorgen, externalized och bifogas i vakuum för att ta bort luft från brösthålan för 15-30 min.
- Ungefärlig bröstbenet med #5 polyester suturer med hjälp av arbetsprofilen siffran åtta.
- Stäng den muskel, underhudsfett och hud lager på vanligt sätt som beskrivs i viloläge kirurgi. Ta bort bröstet röret medan du utför en Valsalva manöver för att ta bort eventuell kvarvarande luft från brösthålan och Stäng snitt med en hud suturen.
- Tillämpa hudlim över huden för att skydda sternala snittet. Försiktigt ta bort femorala katetern och reparera den artär som använder 7-0 polypropylen suturen i en handväska sträng mönster. Nära huden med 2-0 polyglactin suturen i en resorberbar mönster.
- Administrera en total dos på 1 mg/kg bupivakain intramuskulärt på flera platser längs med snittet i slutet av förfarandet.
- Administrera meloxikam 0,2 mg/kg subkutant innan transport till området återställning.
- Följa postoperativa protokollet i förfarandet för viloläge.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Efter den inledande viloläge operationen, bör stenos överstiger 70% kunna följas av kliniska avbildningstekniker såsom angiografi eller cardiac MRI (figur 1A). 8 veckor efter kirurgisk tillämpning av LAD constrictor, visar analys av regionala funktionen ECHO eller cardiac MRI nedsatt funktion under ökad belastning (figur 2). Detta kan testas genom att stimulera hjärtat med dobutamin (5mg/kg/min), och mäta omkretsriktningen stam och regionala vägg förtjockning. PET imaging visar minskat blodflöde och ökat glukosupptag i regionen viloläge jämfört med icke-LAD territorium inom samma hjärtat, vilket indikerar att den ischemiska vävnaden förblir livskraftig. Den här förbättringen i glukosupptag i förhållande till blodgenomströmning är känd som den ”flow-metabolism mismatch” och härmar kliniska fynd av kroniskt viloläge myokardiet4. Det finns inga tecken på infarkt av någon bildteknik. Om en infarkt i regionen LAD är närvarande, constrictor var för trång och skapat en fullständig ocklusion av artären. Om inga regionala avvikelser är uppenbar, har en hibernating fenotyp inte uppnåtts.
Efter framgångsrika koronar bypass-operation, djur kan visa inkrementella förbättringar i regionala hjärtfunktion både i vila och under inotrop stimulering med dobutamin, men dessa förbättringar inte återställer funktionen tillbaka till normala nivåer (Figur 3). Lyckad bypassoperation kommer att eliminera dödligheten riskerna med HM (figur 4). Patent transplantat kan visualiseras genom angiografi eller cardiac MRI (figur 1B). Vid obduktion, LAD stenos och LIMA bekräftas patency med storlek koronar plaststavar. Hjärtmuskeln är kontrolleras för att bekräfta livskraftig vävnad är närvarande i alla regioner med infarkt.
Figur 1 . Cardiac MRI-bilder av stenos och bypass-graft. Cardiac MRI visualiserar (A) de LAD-stenos efter constrictor placering och B) LIMA-LAD transplantat efter koronar bypass kirurgi. Denna siffra har anpassats från Hocum Stone, et al. 9. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.
Figur 2 . Cardiac MRI mätning av procent vägg förtjockning. Mätning av väggen förtjockning % av cardiac MRI visar nedsatt regionala funktion i viloläge regioner i vänster kammare. Vägg förtjockning % minskas avsevärt i viloläge djur både i vila och under dobutamin infusion jämfört med avlägsna regioner. Förbikopplade djur visade förbättring i väggen förtjockning % både i vila och under dobutamin infusion. (* = p < 0,05; ** = p < 0,01 *** = p < 0.001) (Viloläge n = 12; 1 månad revasc n = 4; 3 månader revasvc n = 5) Denna siffra har anpassats från Hocum Stone, et al. 9. data presenteras som medelvärde ± SEM. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.
Figur 3 . Regionala funktionella underskott kvarstår nuvarande följande bypass-operation. Ultraljud utfördes 4 veckor följande revaskularisering av hibernating hjärtmuskeln visar regionala funktionella underskott under inotrop stimulering efter bypassoperation. (n = 5) Data presenteras som medelvärde ± SEM. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.
Figur 4 . Effekten av bypass-operationer på dödlighet i HM. Kirurgisk revaskularisering eliminerar dödlighet riskerna med HM. (Bypass n = 18; viloläge n = 48). Denna siffra har anpassats från Holley, et al. 15 Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Här visar vi att vår svin modell av HM exakt härmar den kliniska erfarenheten av patienter med enda fartyg sjukdom och bevarade vänsterkammarfunktionen. Före revaskularisering uppvisar djur med enda fartyg HM minimal försämring i global funktion mätt som ejektionsfraktion, men Visa betydande minskning av regionala vägg förtjockning. Efter revaskularisering visar CMR imaging på en eller tre månader av återhämtning bevarade livskraft och transplantat patency men ihållande regionala dysfunktion, som nämnts av uppskattningarna av kontraktila naturreservat med låg dos dobutamin stresstester.
I området i närheten finns det flera kritiska steg för inledande viloläge drift. I bröstet på den tredje interkostalrummet ger den enklaste tillgången till den proximala LAD. En indragning av den vänster förmak bihang med en fuktig kompress underlättar visualisering av fartyget utan att inducera arytmier. Hjälp att exponera Gossen minskar blödningen och säkrar constrictor. Bröstet stängning med den Valsalva manövern att evakuera luften förhindrar pneumotorax.
I området i närheten finns det flera kritiska steg för en framgångsrik revaskularisering förfarande. Lämpligt djup anestesi och användning av paralytisk agent garanteras ingen rörelse under anastomos delen av förfarandet. Användning av lidokain och 200p enheter/kg Heparin eliminerar arytmi och trombos händelser. Med hjälp av en femoral arteriell linje för att upprätthålla lämpliga blodtrycksmätning är kritisk till djuret hemodynamisk stabilitet. Använda en flo-thru-enhet för att förbättra djurens stabilitet under anastomos och lindra behovet av returgående fas stabilisera band. Samtidigt sy transplantat, är en O2 blåsare bra att visualisera anastomos.
Under förfarandet för revaskularisering, om arytmi observeras, kan djuret kräva en andra dos av lidokain. Om pojken är svårt att visualisera, placera stabilisatorn efter dissekering av epikardiell fett eller fibrinous vävnad. Anesthetically, när stabilisatorn är placerad och hjärtat lyfts, noteras mild minskningar i arteriella blodtrycket förutom ST depression på EKG. Dessa avvikelser tolereras brukar och kräver inte ingripande. Om förändringar i kardiovaskulär stabilitet är mer dramatiska, kan en dos av fenylefrin (5-20 µg/kg IV) ges IV öka arteriellt blodtryck. Epinefrin (0.1 µg/kg IV, utspädd 1:10 000) skulle användas som en räddningstjänst drog om förändringar är liv hotande. Blodförlust ersätts med en kristallin lösning IV. En bolusdos på 100-300 mL fysiologisk koksaltlösning används för ytterligare blodtryck stöd. LIMA är mest lätt tas som en nära-skeletterad fartyget, men det kan vara nödvändigt att ha papaverin tillgängliga om en spasm uppstår.
Vår modell använder off-pump kirurgi i stället för på-pump för revaskularisering, eftersom detta tillåter oss att minimera operativa och undvika kanylering av aorta och höger förmak med full heparinization. Det minskar också risken för Postoperativ blödning och/eller hjärttamponad, förenkla djurets återhämtning. Notera finns det ingen liknande modell av koronar bypass-kirurgi i en modell för HM i ett djur som sedan får ersättning för 30-120 dagar. Dessa antas fördelar utifrån klinisk erfarenhet hos patienter som genomgår CABG både på och utanför pumpen.
Denna teknik kan utökas för att involvera flera kranskärlssjukdom av placeringen av en constrictor på cirkumflex artären samtidigt som pojken eller som ett alternativ-fartyg. Denna två-kärl sjukdom modell skulle leda till snabbare utveckling av ischemisk kardiomyopati och större förståelse för resulterande hjärtinfarkt anpassningar. Det är en modell som fortfarande skulle möjliggöra pågående adjuvant insatser inklusive farmakologisk, cell baserad eller mekaniska alternativ.
Denna komplexa modell av revaskularisering av HM avspeglar klinisk svårigheten att hantera patienter med livskraftiga men kroniskt ischemisk, dysfunktionella myokardiet. Det finns en hög förekomst av patienter med HM, ofta presentera med olika sjukdomstillstånd och strukturella hjärtkärlsjukdomar16, och löper risk för plötslig hjärtdöd (SCD)6. Revaskularisering av livskraftiga, nedsatt hjärtmuskeln är associerade med en minskning på 79% i årliga dödligheten3. I själva verket, vi har visat att revaskularisering av patienter med livskraftiga hibernating hjärtmuskeln, som definieras av PET imaging, är associerade med en högre grad av förbättring i LV ejektionsfraktion på 6 veckor efter CABG17. Hos djur med HM, omkretsriktningen stam är nedsatt vid baslinjen, men det finns bevis på kontraktila reserv under inotrop stimulering med en låg dos av dobutamin. Förekomsten av kontraktila reserve är en av de mest specifika indikatorerna hjärtinfarkt livskraft 18och förekomsten av sådan livskraft är en prediktor för nyttan av bypass-kirurgi när de förekommer.
Vår modell är begränsad av nödvändigheten av att använda unga, friska djur för att skapa en modell av HM. Det är nödvändigt att använda en unga djur för att implantera constrictor på LAD artären som unga djur har artärer som är tillräckligt små för att placera constrictor runt utan att skapa omedelbar stenos. Denna modell kan inte uppnås genom början med vuxna svin, men som skulle mer noggrant simulera den kliniska erfarenheten, på grund av begränsningar av både constrictor, samt storleken på standard kirurgiska och Mr-utrustning.
En ytterligare begränsning är att denna djurmodell av HM endast tillåter analys av effekterna av ett enda territorium av kronisk ischemi, medan kliniska fall vanligen långt mer komplex och kan svara annorlunda på revaskularisering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete fick stöd av de VA Merit i #I01 BX000760 (RFK) från Förenta staterna (USA) Institutionen av Veterans Affairs BLR & D. Innehållet i detta arbete representerar inte åsikter av det amerikanska Department of Veterans Affairs av Förenta staternas regering.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bair Hugger | 3M | Model 505 | Patient Warming system |
| SR Buprenorphine 10 mg/mL | Abbott Labs | NADA 141-434 | Post operative Analgesic |
| Surgical Spring Clip | Applied Medical | A1801 | Clamp end of LIMA after takedown |
| Arterial Line Kit | Arrow | ASK-04510-HF | Femoral catheter for blood pressure monitoring |
| 1000mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1324X | IV replacement fluid |
| 250 mL 0.9% saline | Baxter | UE1322D | Replacement IV Fluid |
| 500mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1323Q | Drug delivery, Provide mist for Blower Mister |
| Flo-thru 1.0 | Baxter | FT-12100 | used to anastomos LIMA to L |
| Flo-thru 1.25 | Baxter | FT-12125 | |
| Flo-thru 1.5 | Baxter | FT-12150 | |
| Flo-thru 2.0 | Baxter | FT-12200 | |
| Cloroprep | Becton Dickenson | 260815 | Surgical skin prep |
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim Vetmedica, Inc. | 0010-6013-01 | NSAID for analgesia |
| Hypafix | BSN Medical | 4210 | Secure wound dressing and IV catheters |
| IV Tubing for Blower Mister | Carefusion | 42493E | Adapts to IV Fluids for Blower/Mister |
| Bovie Cautery hand piece | Covidien | E2516 | Hemostasis |
| Chest Tube | Covidien | 8888561043 | Evacuates air from chest cavity |
| Monopolar Cautery | Covidien | Valleylab FT10 | Hemostasis |
| Telpha pad | Covidien | 2132 | Sterile wound dressing |
| 4-0 Tevdek II Strands | Deknatel | 7-922 | Suture to secure constrictor around LAD |
| Propofol | Diprivan | 269-29 | Induction agent |
| long blade for laryngoscope | DRE | 12521 | Allows for visualization of trachea for intubation |
| ECG Pads | DRE | 1496 | Monitor heart rhythm |
| laryngoscope | DRE | 12515 | |
| Anesthesia Machine + ventilator | DRE Drager- Fabius Tiro | DRE0603FT | Deliver Oxygen and inhalant to patient |
| 5 Ethibond | Ethicon | MG46G | Suture |
| 0 Vicryl | Ethicon | J208H | Suture |
| 2-0 Vicryl | Ethicon | J317H | Suture |
| 3-0 Vicryl | Ethicon | VCP824G | Suture |
| 7-0 Prolene | Ethicon | M8702 | Suture |
| Dermabond | Ethicon | DNX12 | Skin adhesive |
| Ligaclips | Ethicon | MSC20 | Surgical Staples for LIMA takedown |
| Sterile Saline 20 mL | Fisher Scientific | 20T700220 | Flush for IV catheters |
| Telazol 100 mg/mL | Fort Dodge | 01L60030 | Pre operative Sedative |
| Triple Antibiotic Ointment | Johnson & Johnson | 23734 | Topical over wound |
| 6.0 mm ID endotracheal tube | Mallinckrodt | 86049 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 1" medical tape | Medline | MMM15271Z | Secure wound dressing and IV catheters |
| 4.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43040 | Establish airway for Hibernation |
| 4.5 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43045 | Establish airway for Hibernation |
| 5.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43050 | Establish airway for Hibernation |
| 6.5 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43065 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 7.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43070 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| Bair Hugger Blanket - Large size, underbody | Medline | AUG55501 | Patient Warming system |
| Basic pack | Medline | DYNJP1000 | Sterile drapes and table cover |
| Bone Wax | Medline | ETHW31G | Hemostasis of cut bone |
| Suction tubing | Medline | DYND50223 | |
| Suction Container | Medline | DYNDCL03000 | |
| 1 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1188100777 | Administer injectable agents |
| 12 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881512878 | Administer injectable agents |
| 20 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881520657 | Administer injectable agents |
| 3 mL Syinge | Medtronic/Covidien | 1180300555 | Administer injectable agents |
| 6 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1180600777 | Administer injectable agents |
| 60 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881560125 | Administer injectable agents |
| Blower Mister Kit | Medtronic/Covidien | 22120 | Clears surgical field for vessel anastomosis |
| Roncuronium | Mylan | 67457-228-05 | Neuromuscular blocking agent |
| # 40 clipper blade | Oster | 078919-016-701 | Remove hair from surgery sites |
| Hair Clipper | Oster | 078566-011-002 | Remove hair from surgery sites |
| Bupivicaine | Pfizer | 00409-1161-01 | Local Anesthetic |
| Cephazolin | Pfizer | 00409-0805-01 | Antibiotic |
| Heparin | Pfizer | 0409-2720-03 | anticoaggulant |
| Lidocaine 2% | Pfizer | 00409-4277-01 | Local Anesthetic/ antiarrthymic |
| Succinylcholine 20 mg/mL | Pfizer | 00409-6629-02 | Neuromuscular blocking agent |
| Anesthesia Monitor | Phillips Intellivue | MP70 | Supports ventilation with inhalant |
| Artificial Tears | Rugby | 0536-1086-91 | Lubricate eyes to prevent corneal drying |
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | Sigma Aldrich | B9275 | Pre operative Analgesic for survivial procedures |
| Isoflurane | Sigma Aldrich | CDS019936 | General Anesthestic- Inhalant |
| 36” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX563 | Connect art. Line to transducer |
| 48” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX564 | Connect art. Line to transducer |
| Jelco 18 ga IV catheter | Smiths medical | 4054 | IV access in Revasc, MRI and Term |
| Jelco 20 ga IV catheter | Smiths medical | 4059 | IV access in the MRI |
| Jelco 22 ga IV catheter | Smiths medical | 4050 | IV access in Hibernation Procedure |
| OPVAC Synergy II | Terumo Cardiovascular System | 401-230 | Heart positioner and Stabilizer |
| Sternal Saw/ Necropsy Saw | Thermo Fisher | 812822 | Used to open chest cavity |
| Delrin Constrictor | U of MN | Custom made | Creates stenosis of LAD |
| Oxygen Tank E cylinder | various | various | Used for Blower Mister if anesthesia machine doesn't have auxiliary flow meter |
| Pressure Transducer | various | Must adapt to anesthesia monitor | Monitor direct arterial pressures |
| Xylazine 100 mg/mL | Vedco | 468RX | Pre operative Sedative/ analgesic |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update A Report From the American Heart Association. Circulation. 133 (4), 350 (2015).
- Di Carli, M. F., et al. Value of metabolic imaging with positron emission tomography for evaluating prognosis in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction. Am J Cardiol. 73 (8), 527-533 (1994).
- Gerber, B. L., et al. Prognostic value of myocardial viability by delayed-enhanced magnetic resonance in patients with coronary artery disease and low ejection fraction: impact of revascularization therapy. J Am Coll Cardiol. 59 (9), 825-835 (2012).
- McFalls, E., et al. Regional glucose uptake within hypoperfused swine myocardium as measured by positron emission tomography. Am J Physiol-Heart C. 272 (1), 343-349 (1997).
- Velazquez, E. J., et al. Coronary-artery bypass surgery in patients with left ventricular dysfunction. New Engl J Med. 364 (17), 1607-1616 (2011).
- Canty, J. M., Fallavollita, J. A. Hibernating myocardium. J Nucl Cardiol. 12 (1), 104-119 (2005).
- Joyce, D., et al. Revascularization and ventricular restoration in patients with ischemic heart failure: the STICH trial. Curr Opin Cardiol. 18 (6), 454-457 (2003).
- Shah, B. N., Khattar, R. S., Senior, R. The hibernating myocardium: current concepts, diagnostic dilemmas, and clinical challenges in the post-STICH era. Eur Heart J. 34 (18), 1323-1336 (2013).
- Stone, L. L. H., et al. Magnetic resonance imaging assessment of cardiac function in a swine model of hibernating myocardium 3 months following bypass surgery. J Thorac Cardiov Sur. , (2016).
- Kukulski, T., et al. Implication of right ventricular dysfunction on long-term outcome in patients with ischemic cardiomyopathy undergoing coronary artery bypass grafting with or without surgical ventricular reconstruction. J Thorac Cardiov Sur. 149 (5), 1312-1321 (2014).
- Rahimtoola, S. H. The hibernating myocardium. Am Heart J. 117 (1), 211-221 (1989).
- Fallavollita, J. A., Logue, M., Canty, J. M. Stability of hibernating myocardium in pigs with a chronic left anterior descending coronary artery stenosis: absence of progressive fibrosis in the setting of stable reductions in flow, function and coronary flow reserve. J Am Coll Cardiol. 37 (7), 1989-1995 (2001).
- White, F. C., Carroll, S. M., Magnet, A., Bloor, C. M. Coronary collateral development in swine after coronary artery occlusion. Circ Res. 71 (6), 1490-1500 (1992).
- Viscardi, A. V., Hunniford, M., Lawlis, P., Leach, M., Turner, P. V. Development of a Piglet Grimace Scale to Evaluate Piglet Pain Using Facial Expressions Following Castration and Tail Docking: A Pilot Study. Front Vet Sci. 4, 51 (2017).
- Holley, C. T., Long, E. K., Lindsey, M. E., McFalls, E. O., Kelly, R. F. Recovery of hibernating myocardium: what is the role of surgical revascularization. J Cardiac Surg. 30 (2), 224-231 (2015).
- Cooper, H. A., Braunwald, E. Clinical importance of stunned and hibernating myocardium. Coronary Artery Dis. 12 (5), 387-392 (2001).
- McFalls, E. O., et al. Utility of positron emission tomography in predicting improved left ventricular ejection fraction after coronary artery bypass grafting among patients with ischemic cardiomyopathy. Cardiology. 93 (1-2), 105-112 (2000).
- Pasquet, A., et al. Prediction of global left ventricular function after bypass surgery in patients with severe left ventricular dysfunction. Impact of pre-operative myocardial function, perfusion, and metabolism. Eur Heart J. 21 (2), 125-136 (2000).
