De rat model van acuut myocard infarct (AMI) is nuttig om het gevolg van een MI op cardiale pathofysiologische en fysiologische functie te bestuderen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Met hartfalen leiden van de oorzaak van de dood in de VS (Hunt), biomedisch onderzoek is fundamenteel voor medische behandelingen vooraf voor hart-en vaatziekten. Diermodellen dat het menselijk hart-en vaatziekten na te bootsen, zoals myocardinfarct (MI) en ischemie-reperfusie (IR) dat hartfalen evenals druk-overbelasting (dwarse aorta-vernauwing), die cardiale hypertrofie en hartfalen (Goldman en Tarnavski) induceert induceert, zijn nuttig modellen om hart-en vaatziekten te bestuderen. In het bijzonder, myocardischemie (MI) is een belangrijke oorzaak voor de cardiovasculaire morbiditeit en mortaliteit, ondanks de controle op bepaalde risicofactoren zoals arteriosclerose en behandelingen via de chirurgische ingreep (Thygesen). Bovendien een acuut verlies van het myocard volgende myocardischemie (MI) resulteert in een verhoogde belasting omstandigheden die ventriculaire remodeling van het infarct grensgebied en de afstandsbediening niet-infarct myocard induceert. Myocyte apoptose, necrose en de daaruit voortvloeiende grotere hemodynamische belasting te activeren meerdere biochemische intracellulaire signalering dat LV dilatatie, hypertrofie, ventriculaire vorm vervorming, en collageen littekenvorming ingewijden. Deze pathologische verbouwing en het niet de verhoogde muur normaliseren benadrukt resulteert in progressieve dilatatie, de aanwerving van de grenszone myocardium in het litteken, en uiteindelijk verslechtering van de myocardiale contractiele functie (dat wil zeggen hartfalen). De progressie van LV dysfunctie en hartfalen bij ratten is vergelijkbaar met die waargenomen bij patiënten die het behoud van een groot myocardinfarct, te overleven en vervolgens ontwikkelt hartfalen (Goldman). Het acute myocardinfarct (AMI) model bij ratten is gebruikt voor de menselijke hart-en vaatziekten na te bootsen, die specifiek gebruikt worden om cardiale signalering mechanismen geassocieerd met hartfalen en het beoordelen van de bijdrage van therapeutische strategieën voor de behandeling van hartfalen te bestuderen. De methode beschreven in dit rapport is de rat model van acuut myocard infarct (AMI). Dit model wordt ook wel aangeduid als een acute ischemische cardiomyopathie of ischemie gevolgd door reperfusie (IR), die wordt veroorzaakt door een acute 30-minuten periode van ischemie door ligatie van de linker anterior descending arterie (LAD), gevolgd door reperfusie van het weefsel door het loslaten van de LAD ligatie (Vasilyev en McConnell). Dit protocol zal zich richten op de beoordeling van de infarct grootte en de ruimte-at-risk (AAR) door de blauwe kleurstof Evan's en trifenyltetrazoliumchloride (TTC) na vier uur van reperfusie; aanvullende opmerkingen in de richting van de evaluatie van de hartfunctie en remodelling door het wijzigen de duur van de reperfusie, wordt ook gepresenteerd. Geheel genomen is dit AMI rat diermodel is handig voor het bestuderen van de gevolgen van een hartinfarct op cardiale pathofysiologische en fysiologische functie.
Protocol
1. De voorbereiding van het werkgebied
- De operationele oppervlak wordt eerst voorbereid door het desinfecteren van de ruimte met 70% ethanol.
- Alle chirurgische instrumenten te steriliseren met een warme kraal sterilisator voor de operatie (en in de tussen individuele rat operaties). Deze instrumenten zijn onder andere: chirurgische schaar (2), tangen (1), gebogen pincet (1), naald-houder (2), en een kist rectractor.
- Katoenen gaas en applicators beschikbaar dienen te zijn om te bloeden te beheren.
- Stel de temperatuur van een homeothermic deken systeem (verwarmingselement), worden gebruikt om de lichaamstemperatuur van het dier te handhaven op 37 ± 1 ° C, om een dramatische daling van de lichaamstemperatuur te voorkomen; de grootte van een infarct is afhankelijk van de duur van de occlusie en de lichaamstemperatuur (Tarnavski et al..).
- Voorafgaand aan de anesthesie, zal elk dier krijgt een dosering van buprenorfine (0.1-2.5 mg / kg SQ) en carprofen orale tabletten (Rimadyl, Bioserv tablet, een tablet) de dag voor de operatie. Op het moment onmiddellijk voorafgaand aan de operatie, zal elk dier opnieuw te ontvangen een dosering van buprenorfine (0,1 tot 2.5 mg / kg SQ).
- Opmerking: Voor studies waarbij de beoordeling van de hartfunctie en cardiale remodellering over een periode van tijd (7 - tot 28-dagen en daarbuiten), een dosis van buprenorfine (0.1 tot 2.5 mg / kg SQ) worden toegediend, om de 6-uur na de operatie gedurende 24-48 uur na de operatie en carprofen orale tabletten zal worden verstrekt eenmaal daags (zie "Post-operatieve herstel").
2. Voorbereiding en intubatie van de ratten
- Voorafgaand aan de inductie van de anesthesie, zullen dieren worden onderzocht om eventuele reeds bestaande aandoeningen waarbij een operatie uitkomst kan compliceren te identificeren; lichamelijk onderzoek zal visuele inspectie en het meten van de hartslag, ademhaling en de lichaamstemperatuur en het lichaamsgewicht te nemen.
- Als de dieren zijn vastbesloten om gezond te zijn, zal 250 tot 300 gram mannelijke ratten (bijv. Sprague Dawley) worden gewogen en het identificeren van kenmerken zal worden opgenomen.
- Ratten worden dan verdoofd met 80 mg / kg van pentobarbital, het juiste niveau van de anesthesie wordt gecontroleerd door de ledemaat terugtrekking reactie door toepassing van druk van de rat nagelbed (teen-snuifje reflex) en periodiek tijdens de gehele procedure.
- Buprenorfine (+0,1 tot 2,5 mg / kg; SQ) zal worden toegediend op het moment van de operatie.
- Een elektrisch scheerapparaat wordt vervolgens gebruikt om de vacht vormen de hals en de borst gebieden scheren. Opmerking: Voor studies waarbij de beoordeling van de hartfunctie en cardiale remodellering over een periode van tijd (7 - tot 28-dagen en verder), bont moet volledig geschoren uit de buurt van het operatiegebied om de steriliteit te behouden.
- De geschoren gebieden worden geschrobd en ontsmet met betadine-oplossing, gevolgd door af te vegen het gebied met 70% alcohol, dit betadine en alcohol scrub en desinfectie procedure wordt drie keer herhaald.
- De verdoofde dier wordt dan geplaatst in een liggende positie op een homeothermic deken systeem (verwarming pad) om de lichaamstemperatuur te behouden.
- Endotracheale intubatie wordt vervolgens uitgevoerd door eerst zorgvuldig het blootstellen van de luchtpijp, om visualisatie van intubatie te verbeteren, door het maken van een 5 mm mid-hals incisie en het terugtrekken van spierweefsel, net boven de luchtpijp.
- Dit maakt een betere visualisatie voor het inbrengen van de endotracheale tube (polyethyleen maat 90, PE 90), waar de slang is aan de rand schuin voor het gemak van toegang door middel van het strottenhoofd.
- De endotracheale tube is ingebracht in de luchtpijp, met visualisatie geholpen door middel van een chirurgische stereo microscoop, door voorzichtig manipuleren van de tong tijdens het bekijken van de luchtpijp en de ingang van de endotracheale tube.
- Mechanische ventilatie wordt dan bereikt door het verbinden van de endotracheale tube naar Kent Scientific ventilator (TOPO Dual Mode) fietsen op 80 ademhalingen per minuut en een ademvolume van 1,2 ml per 100 gram lichaamsgewicht.
- Een steriel laken wordt dan geplaatst op de rat, waardoor alleen de chirurgische gebied blootgesteld, dus het minimaliseren van mogelijke besmetting tijdens de operatie.
- Het dier chirurg en assistenten te maskeren, jurk, en handschoenen te dragen; met handschoenen aan worden veranderd tussen individuele rat operaties.
3. Voorbijgaande Left Anterior Descending (LAD) Artery Ligatie
- Zodra gestage ademhaling is vastgesteld, wordt de borstkas geopend aan de linkerkant vierde intercostale ruimte, door gebruik te maken hemostats of rond het einde een schaar om de ruimte te openen, maar zonder het snijden van het weefsel, zodat het risico van bloeden kan worden verminderd.
- Een kist oprolmechanisme wordt dan geplaatst in de vierde intercostale ruimte, met het oog op de ribben spreiden, zodat het linker ventrikel (LV) wordt blootgesteld, met maximale zorg ervoor dat de longen beschadigen.
- Het pericard is dan geopend, maar vertrok op zijn plaats, indien mogelijk.
- De proximale left anterior descending (LAD) slagader zullen worden geïdentificeerd (figuur-1), met het gebruik van alsurgical stereo microscoop, en de LAD wordt dan tijdelijk afgebonden (of kan worden verbonden met een slipknot) met behulp van een 6-0 prolene hechtdraad voor een 30-minuten ischemische periode (figuur-1), maar zonder uittreding van het hart.
- Toe te staan cardiale reperfusie, worden microchirurgische schaar gebruikt om de knoop in de ligatuur (of door het loslaten van de slipknot), gemaakt door de 6-0 prolene hechtdraad, 30 minuten na ligatie van de LAD te snijden.
- In sham controle ratten, de procedure is identiek, met uitzondering van de LAD is niet tijdelijk geligeerd.
- De uitstroom is vervolgens kort (1-2 seconden) afgeknepen op het masker te laten re-inflatie van de longen.
- De borst oprolmechanisme wordt dan verwijderd en de ribben elkaar getekend met een 2-0 prolene hechtdraad met een onderbroken hechtdraad patroon.
- Zodra de ribben zijn gesloten, de uitstroom van de ventilator is opnieuw kort (1-2 seconden) afgeknepen om te zorgen voor een goede ademhaling.
- De huid wordt gesloten met 6-0 prolene hechtdraad met een doorlopende hechting patroon.
4. Bevestiging van de succesvolle Ligatie van de LAD Artery
- Een goede ligatie van de LAD wordt bevestigd door het observeren van blancheren van myocardiale weefsel distaal van de hechting en disfunctie van de voorste muur, zoals waargenomen tijdens de transiënte LAD ligatie.
- Reperfusie zal worden geverifieerd door de terugkeer van de rode kleur aan de myocardweefsel en de demonstratie van enig herstel van de voorste wand beweging, als onmiddellijk waargenomen na de voorbijgaande LAD ligatie.
- Opmerking: Voor studies waarbij de beoordeling van de hartfunctie en cardiale remodellering over een periode van tijd (7 - tot 28-dagen en verder), wordt een echocardiogram worden uitgevoerd 24 uur na de LAD ligatie, om de omvang van de veroorzaakte vast te stellen hartinfarct. Alle dieren met een linker ventrikel fractionele verkorting (LV FS) <20%, zoals bepaald met behulp van een echocardiogram, evenals voorste wand-motion disfunctie in overeenstemming met de infarct, zullen worden geïdentificeerd en gebruikt voor de follow-up hartfunctie en remodelling studies. Sham controle ratten zullen naar verwachting een normale LV FS tussen de 40-45% (del Monte et al.) hebben.
5. Het postoperatieve herstel
- Zodra de operatie is voltooid, wordt het steriele laken over het dier worden verwijderd. De lichaamstemperatuur (door een rectale thermometer), ademhaling (door middel van visuele inspectie), hartslag (door hartkloppingen), en abnormale tekenen van pijn moeten worden bewaakt totdat het dier wordt kooromgang.
- De rat zal worden verwijderd uit de ventilator en vervolgens geplaatst worden in een dier kooi en liet om te herstellen van anesthesie. In deze kooi, zal het ene uiteinde van de kooi worden verwarmd door een verwarmingselement om de rat om warmte te zoeken. Ook zal het water beschikbaar zijn om de rat gedurende deze observatieperiode.
- Als er tekenen van uitdroging worden waargenomen na de operatie, zal 0,5 ml steriele zoutoplossing worden geïnjecteerd intraperitoneaal (IP).
- Buprenorfine (+0,1 tot 2,5 mg / kg; SQ) zal dan onmiddellijk worden toegediend na de operatie, en tijdens de postoperatieve herstel.
- Opmerking: Voor studies waarbij de beoordeling van de hartfunctie en cardiale remodellering over een periode van tijd (7 - tot 28-dagen en daarbuiten), een dosis van buprenorfine (0.1 tot 2.5 mg / kg SQ) worden toegediend, om de 6-uur na de operatie gedurende 24-48 uur na de operatie. Carprofen orale tabletten (Rimadyl, Bioserv tablet) zal ook worden voorzien (1-tablet per dag) gedurende ten minste 48 uur na de operatie.
6. Histologische evaluatie van de ischemie-reperfusie
- Na voltooiing van de 4-uur reperfusie periode, ratten zijn om weer verdoofd met 80 mg / kg van fenobarbital en de LAD is weer afgebonden (of de slipknot kan worden retied) (Huang et al. en Kaiser et al).
- 1 ml van 5% Evan's Blue (in fosfaat-gebufferde zoutoplossing) wordt vervolgens geïnjecteerd in de rechter ventrikel kamer en mag perfuseren voor 2-minuten.
- Na 2 minuten, is 1 ml verzadigde kaliumchloride-oplossing vervolgens geïnjecteerd in de rechterkamer kamer in om het hart stoppen met kloppen.
- Het hart is daarna snel uitgesneden, ingebed in 2% agarose fosfaat-gebufferde zoutoplossing, en daarna in doorsnede 1-2 mm plakjes.
- De levensvatbare myocard wordt vervolgens gekleurd met 2% trifenyltetrazoliumchloride (TTC) voor 20-minuten en de beelden van elk segment wordt gevangen genomen. De beelden worden vervolgens gekwantificeerd in om het bedrag van het myocard gebied vast te stellen: (1) dat is niet-at-risk (blauw secties), (2) oppervlakte-at-risk (AAR, rood en wit secties), en (3 ) gebied dat is infarct (wit "onbesmet" secties) (Figuur-2).
7. Representatieve resultaten
Voor studies met betrekking tot de beoordeling van de infarct grootte en de ruimte-at-risk (AAR), door de blauwe kleurstof Evan's en trifenyltetrazoliumchloride (TTC), na 4 uur van reperfusie, kan een goede ligatie van de LAD worden bevestigddoor het observeren van blancheren van myocardiale weefsel distaal van de hechting en disfunctie van de voorste muur, zoals waargenomen tijdens de transiënte LAD ligatie. Reperfusie kan worden geverifieerd door de terugkeer van de rode kleur aan de myocardweefsel en de demonstratie van enig herstel van de voorste wand beweging, waargenomen onmiddellijk na de voorbijgaande LAD ligatie. Voor studies met betrekking tot de beoordeling van de hartfunctie en cardiale remodellering over een periode van tijd (7 - tot 28 - dagen en verder), kan een goede ligatie van de ischemie gevolgd door reperfusie ook worden bevestigd door blancheren van het weefsel, disfunctie van de voorste muur en de terugkeer van de rode kleur met enig herstel van de muur beweging na reperfusie. Daarnaast kan verminderde hartfunctie worden bepaald door een echocardiogram wordt uitgevoerd 24 uur na de LAD ligatie, om de omvang van de veroorzaakte myocardinfarct te bepalen. Alle dieren met een linker ventrikel fractionele verkorting (LV FS) <20%, zoals bepaald met behulp van een echocardiogram, evenals voorste wand-motion disfunctie in overeenstemming met de infarct, zullen worden geïdentificeerd en gebruikt voor de follow-up hartfunctie en remodelling studies. Sham controle ratten zullen naar verwachting een normale LV FS tussen de 40-45% (del Monte) hebben.
Figuur 1. Schematische weergave van een hartinfarct en LAD ligatie. Schematische weergave van (1) myocardinfarct en (2) ligatie van de linker ventrikel anterior aflopend (LAD) slagader met behulp van een hechting, wordt gebruikt om de hartinfarct veroorzaakt door de vorming van de pest na te bootsen.
Figuur 2. Representatief beeld van een Rat Heart Na AMI. Representatief beeld van de rat hart met de omgeving in blauw (niet-afgesloten coronaire perfusie gebied), het gebied in het rood (verstopte coronaire perfusie gebied met vermelding van het gebied-at-risk (AAR) voor het infarct, en het gebied in het wit / geel (infarctgebied binnen de AAR).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Een acuut myocard infarct (AMI) bij ratten, ook wel aangeduid als ischemie-reperfusie (IR), wordt vaak gebruikt om de menselijke ventriculaire remodeling leiden tot hartfalen na te bootsen. De progressie van LV dysfunctie en hartfalen in diermodellen (ratten en muizen) is vergelijkbaar met die waargenomen bij mensen die het behoud van een MI, te overleven en dan vervolgens ontwikkelt hartfalen (Goldman). Deze procedure geschetst een versie van deze techniek en bevatte ook extra notities waarin de methodologische variati...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Geen belangenconflicten verklaard.
Dankbetuigingen
BKM wordt ondersteund door een National Institute of Health (NIH) / National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI) beurs (R01-HL085487). MH wordt ondersteund door de American Heart Association National (AHA) Scientist Development Grant (SDG) en de Society of Geriatric Cardiologie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Ventilator | Kent Scientific | TOPO | TOPO Dual Mode |
| Thermostatische circulator E103 | Harvard Apparatus | 732802 | |
| Homeothermisch dekensysteem | Harvard Apparatus | 55-7222F | |
| Stereomicroscoop | Nikon Instruments | MMA36300 | SMZ-645 Zoom Stereomicroscoop |
| Hete-kralensterilisator | Harvard Apparatus | 610183 | |
| Elektrisch scheerapparaat | GE Healthcare | ||
| Mesjes en handvatten | Welch Allyn | 690047-1 | Standaard (lamp) laryngoscoopbladen |
| Chirurgische scharen | Fine Science Tools | 14014-17 | |
| Chirurgische scharen | Fine Science Tools | 14072-10 | |
| Pincetten | Fine Science Tools | 11028-15 | |
| Gebogen pincetten | Fine Science Tools | 11001-12 | |
| Naaldhouder | Fine Science Tools | 12004-18 | |
| Naaldhouder | Fine Science Tools | 91201-13 | |
| Borstretractor | Fine Science Tools | 17008-07 | |
| Maskers | VWR international | 47730-640 | |
| Gaasjes | Dermacea | 441205 | |
| Steriele handschoenen | Cardinal Health | 2D7203I | |
| PE 90 slang | BD Biosciences | 427420 | |
| 20 ml spuit | BD Biosciences | 301625 | |
| 6-0 Prolene hechtdraad | Ethicon Inc. | 8706H | |
| 2-0 Zijde hechtdraad | Ethicon Inc. | K873H | |
| Pentobarbitalnatrium injectie | OVATION Pharmaceuticals | NDC 67386-501-55 | |
| Povidon-jodium | NOVAPLUS | V10-8204 | |
| Buprenorfine | Pharmaceuticals Inc. | NDC 12496-0757-1 |
Referenties
- Hunt, S. A., Baker, D. W., Chin, M. H., Cinquegrani, M. P., Feldmanmd, A. M., Francis, G. S., Ganiats, T. G., Goldstein, S., Gregoratos, G., Jessup, M. L., Noble, R. J., Packer, M., Silver, M. A., Stevenson, L. W. SC.ACC/AHA Guidelines for the Evaluation and Management of Chronic Heart Failure in the Adult: Executive Summary A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines (Committee to Revise the 1995 Guidelines for the Evaluation and Management of Heart Failure). Circulation. 104, 2996-3007 (2001).
- Goldman, S., Raya, T. E. Rat infarct model of myocardial infarction and heart failure. J Card Fail. 1, 169-177 (1995).
- Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., &, I. zumo, S, Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol Genomics. 16, 349-360 (2004).
- Thygesen, K., Alpert, J. S. Universal Definition of Myocardial Infarction. Circulation. 116, 2634-2653 (2007).
- Vasilyev, N., Williams, T., Brennan, M. L., Unzek, S., Zhou, X., Heinecke, J. W., Spitz, D. R., Topol, E. J., Hazen, S. L., Penn, M. S. Myeloperoxidase-generated oxidants modulate left ventricular remodeling but not infarct size after myocardial infarction. Circulation. 112, 2812-2820 (2005).
- McConnell, B. K., Popovic, Z., Mal, N., Lee, K., Bautista, J., Forudi, F., Schwartzman, R., Jin, J. P., Penn, M., Bond, M. Disruption of protein kinase A interaction with A-kinase-anchoring proteins in the heart in vivo: effects on cardiac contractility, protein kinase A phosphorylation, and troponin I proteolysis. J Biol Chem. 284, 1583-1592 (2009).
- Monte, D. el, Butler, F., Boecker, K., Gwathmey, W., K, J., Hajjar, R. J. Novel technique of aortic banding followed by gene transfer during hypertrophy and heart failure. Physiol. Genomics. 9, 49-56 (2002).
- Huang, M. H., Nguyen, V., Wu, Y., Rastogi, S., McConnell, B. K., Wijaya, C., Uretsky, B. F., Poh, K. K., Tan, H. C., Cheng, J., Perin, E., Fujise, K. Synergistic Infarct Size Reduction by Combination Therapy with Milrinone and Esmolol at Early Reperfusion during Acute Myocardial Infarction. American Journal of Physiology. , Forthcoming Forthcoming.
- Kaiser, R. A., Bueno, O. F., Lips, D. J., Doevendans, P. A., Jones, F., Kimball, T. F., Molkentin, J. D. Targeted inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase antagonizes cardiac injury and cell death following ischemia-reperfusion in vivo. J Biol Chem. 279, 15524-15530 (2004).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
