Evaluatie van coronaire stroom reserve na myocardiale ischemie reperfusie bij ratten

Samenvatting

Coronaire stroomreserve (CFR), wordt gedefinieerd als de verhouding van de maximale coronaire bloedtoevoer naar de rust coronaire bloedstroom. We presenteren een protocol voor het evalueren van CFR bij ratten via echografie, die de mogelijkheid biedt om cardiovasculaire risicofactoren te voorspellen bij afwezigheid van obstructieve coronaire ziekte.

Samenvatting

Coronaire hartziekte is de belangrijkste doodsoorzaak wereldwijd. Na een acuut myocardinfarct is vroege en succesvolle myocardiale interventie via rekanalisatie van de coronaire slagader de meest effectieve strategie voor het verminderen van de grootte van ischemisch myocardium. De coronaire Microvasculatuur kan niet worden gevisualiseerd en afgebeeld in vivo, maar er zijn verschillende invasieve en niet-invasieve technieken die kunnen worden gebruikt voor het beoordelen van parameters die rechtstreeks afhankelijk zijn van coronaire microvasculaire functie. De endotheliale functie na ischemie reperfusie kan ook worden beoordeeld op het niveau van de coronaire circulatie via de coronaire stroomreserve (CFR). In deze studie werd de pieksnelheid van linker anterieure aflopende (LAD) coronaire slagaders gemeten bij ratten in vivo via Transthoracische Doppler echocardiografie tijdens rust-en stress-uitdaging (geïnduceerd door dobutamine). Een normaal hart kan zijn coronaire bloedstroom tot vier keer boven de rust waarden verhogen tijdens stress-inductie. Na ischemie reperfusie, we vonden een significant verminderde CFR, die kan worden gebruikt als een marker van coronaire microvasculaire dysfunctie. CFR heeft een venster geopend over het belang van microvasculaire disfunctie en is aangetoond dat het cardiovasculaire risico voorspelt, onafhankelijk van de vraag of de ernstige obstructieve aandoening aanwezig is.

Inleiding

Myocardiale ischemie reperfusie (IR) is een aandoening waarbij de bloedtoevoer beperkt is tot het hart, gevolgd door de restauratie van perfusie en gelijktijdige reoxygenatie¹. Occlusie van coronaire slagaders kan worden veroorzaakt door een embolus of cholesterol plaque ruptuur, wat resulteert in een ernstige onbalans van metabole vraag en aanbod, waardoor weefselhypoxie. Berging van het in gevaar gebracht myocardium, verbetering van de linker ventriculaire functie, en verbetering van de overleving bij patiënten met acuut myocardinfarct zijn waargenomen door de reperfusie therapie. Echter, na rekanalisatie van de coronaire slagader, functionele afwijkingen van kleine coronaire vaten kunnen optreden^2,3,4,5. Een aanzienlijk deel van de patiënten, misschien wel 40%, niet herwinnen microvasculaire en myocardiale perfusie ondanks het herstel van coronaire stroming. Visualisatie en evaluatie van de coronaire Microvasculatuur kan moeilijk zijn in vivo, maar er zijn een aantal invasieve en niet-invasieve technieken die kunnen worden gebruikt voor het beoordelen van parameters direct afhankelijk van de coronaire microvasculaire functie^{6 ,7}. Ook kan de endotheliale functie worden beoordeeld op het niveau van de coronaire circulatie via het CFR⁵.

Transthoracic Doppler echocardiografie is een niet-invasief hulpmiddel dat ons toelaat om coronaire stromingssnelheid en CFR⁵te bestuderen. CFR vertegenwoordigt de verhouding van maximale coronaire bloedtoevoer naar de rust coronaire bloedstroom⁸. Tijdens de stress-uitdaging, een normaal hart verhoogt de coronaire bloedstroom tot vier keer boven de rust waarde. Cardiovasculair risico neemt toe wanneer CFR wordt verminderd⁹. Ishihara et al toonde aan dat het CFR onmiddellijk na de coronaire angioplastie⁵ernstig werd aangetast. Bij afwezigheid van coronaire arteriestenose neemt CFR af tijdens de coronaire microvasculaire disfunctie en is aanwezig bij ongeveer de helft van de patiënten met stabiele coronaire hartziekte¹⁰.

Het algemene doel van deze methode is niet-invasieve visualisatie van linker anterieure aflopende coronaire slagader (LAD) functie bij ratten via echocardiografie, die kan worden gebruikt om CFR te berekenen. Dit biedt een belangrijk beoordelings instrument voor het diagnosticeren van microvasculaire disfunctie en het evalueren van mogelijke therapeutische behandelingen.

Protocol

Alle procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de protocollen goedgekeurd door de Universiteit van Louisville institutioneel Dierenzorg-en gebruiks Comité (IACUC-goedgekeurd protocol 18223) en de NIH-gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren¹¹.

1. dieren

1. Gebruik 4 maanden oude vrouwelijke Fisher 344 ratten (BW ~ 150-180 g) voor de studie.

2. ultrasone beeldvorming vóór IR-chirurgie

1. Anesthetiseer de rat met Isofluraan-inductie kamer bij 5% met 1,5 – 2,0 l/min O₂ stroom, gevolgd door 1,5 – 2,0% met 1,5 – 2,0 L/min O₂ -stroom. Deze anesthesie wordt gehandhaafd gedurende het experiment, tijdens de rust en stress stadia.
2. Plaats het dier in rugligging en Scheer de thorax. Handhaaf de lichaamstemperatuur bij 37-38 °C met behulp van het ingebouwde verwarmende platform. Bewaak de hartslag met behulp van de software.
   Opmerking: juiste anesthesie is cruciaal voor het handhaven van de hartslag tegen normale fysiologische tarieven (tussen 295-350 beats/min).
3. Breng oftalmische dierenarts zalf om de droogheid van de ogen voorafgaand aan de beeldvorming te voorkomen.
4. Voer een echocardiografie uit met een lineaire sonde van 13 – 24 MHz (bijv. MS250) (Figuur 1a).
5. Plaats het dier in de liggende positie op het verwarmde platform. Zorg ervoor dat de anesthesie wordt bestuurd via de neuskegel. Plaats vervolgens de sonde om de parasternal Short Axis View (PSAX) te verkrijgen met behulp van het railsysteem (Figuur 1b).
6. Als u de sonde in de rostrale migratoire richting van de PSAX beweegt, lokaliseert u de longslagader (Figuur 1b).
7. Beweeg de sonde lichtjes in de richting caudal van de longslagader om de jongen te bekijken en de afbeelding op te slaan.
   Opmerking: de LAD is moeilijk te vinden zonder kleur Doppler, dus B-mode beelden van de LAD zijn niet altijd mogelijk.
8. Wanneer individuele verschillen het moeilijk maken om de LAD coronaire slagader te lokaliseren, volg dan de onderstaande techniek:
   1. Beweeg de sonde laterale naar de longslagader.
   2. Hoek van het platform, zodat het dier is geneigd, omgekeerd, of iets naar de rechterkant, zodat de linker ventrikel is gemakkelijker zichtbaar met de sonde.
9. Zodra het beeld in B-modus is vastgelegd of Cine-opgeslagen, klikt u op de kleur Doppler op het aanraakscherm (afbeelding 1c). Visualiseer de coronaire slagader (witte pijl geeft LAD aan) in de korte as (figuur 1c). De rode kleur, zoals te zien in real time, is indicatief voor de richting van de stroming (d.w.z., de bloedstroom is naar de sonde).
10. Na het visualiseren van LAD op een Color-Doppler-modus, verander de modus in de pulse wave (PW)-modus. Zoek naar de aanwezigheid van een gele-indicator lijn op de coronaire slagader (Figuur 2a).
11. Plaats de gele PW-lijn in het midden van de coronaire slagader. Zorg ervoor dat de hoek evenwijdig is aan de richting van de stroming.
    Opmerking: snelheid van de stroom is sterk afhankelijk van de hoek van de PW-lijn, dus zorg ervoor dat u de hoek van de on-screen sonde met de hoek van de jongen. Gebruik het aanraakscherm om de hoek aan te passen; De PW-hoek moet kleiner zijn dan 60 °.
12. Gebruik Cine Store om de snelheid van de rust Lad coronaire stroming op de piek diastole als golfvormen (Figuur 2b) vast te leggen.
13. Na het verkrijgen van rust LAD stroomsnelheid, meet de maximale stromingssnelheid van LAD tijdens de stress te berekenen CFR. Om de maximale stromingssnelheid tijdens de stress te meten, dobutamine bezielen in een dosis van 20 μg/kg/min via de staart ader⁸ (figuur 2c).
    Opmerking: dobutamine infusie mag niet meer dan 8 min. gebruik een infusiepomp en stel de diameter van de infusiepomp in op 14,43 voor BD 10 mL spuit.
    1. Gebruik 25-G infusievlinder set voor de cannulatie van de staart ader. Om de infusie naald te plaatsen, plaats een kleine strook gaas rond de onderkant van de staart van de rat, pak dan met hemostatica en draai de tourniquet om druk toe te passen en de ader te vergroten.
    2. Plaats de naald in de directe verbinding met de dobutamine spuit.
       Opmerking: Neem extra zorg niet per ongeluk introduceren drug bij het opstellen van bloed om de juiste plaatsing van de naald in de staart ader. Zorg er ook voor dat u geen luchtbel in de ader invoert, omdat een embolie dodelijk kan zijn voor het dier.
    3. Zodra de naald is geplaatst, stabiliseren met een lijm en een stuk van de chirurgische tape, het veiligstellen van de infusielijn aan de staart.
    4. Verwijder de hemostats en tourniquet om de stroom te herstellen.
    5. Plaats de dobutamine spuit in de infusiepomp en stel deze in om 20 μg/kg/min te injecteren.
    6. Tijdens de infusie met dobutamine, zorgvuldig controleren de LAD piek en hartslag. Neem periodiek LAD PW-pieken op in de Doppler-modus, vooral wanneer deze toeneemt als reactie op dobutamine.
       Opmerking: de stress Challenge geïnduceerd door dobutamine zorgt ervoor dat het hart harder werkt; Dit resulteert vaak in de beweging van het hart en de jongen. Wees voorbereid om het dier, de sonde of beide te verplaatsen om de jongen in beeld te houden.
    7. Nadat LAD pieken en hartslag tijdens de Challenge zijn vastgesteld, stopt u de infusie met dobutamine, verwijdert u de infusieset van de staart ader en verwijdert u het dier uit het platform. Laat het dier in zijn huis kooi herstellen.
14. Selecteer Peak vel tool om de piek diastolische snelheden te verkrijgen uit de afbeeldingen getoond in Figuur 2b en C.
15. Bereken de CFR index als de verhouding van de LAD stress (dobutamine) piek diastolische stromingssnelheid naar de rust LAD piek diastolische stromingssnelheid (Figuur 2a).

3. ischemie reperfusie letsel

1. Anesthetize rat met Isofluraan-inductie kamer bij 5% met 1,5 – 2,0 l/min O₂ stroom gevolgd door 1,5 – 2,0% met 1,5 – 2,0 L/min O₂ stroom.
2. Bevestig de diepte van de anesthesie door het ontbreken van de pedaal terugtrekking reflex. Gebruik oftalmische dierenarts zalf op de ogen om droogheid te voorkomen. Handhaaf de juiste lichaamstemperatuur van 37-38 °C met behulp van een verwarmingskussen of een dier temperatuurregelaar.
3. Dien pre-chirurgische Meloxicam, 5 mg/kg intramusculair, 15 minuten voor de operatie, gevolgd door 2 mL subcutane bolus van 0,9% zoutoplossing om uitdroging tijdens de operatie te voorkomen. Er werden steriele handschoenen en instrumenten gebruikt en er werden aseptische technieken toegepast. Met behulp van de Fiber-Optic lichtbron, intuberen rat met behulp van 18-gauge IV katheter en aansluiten op de ventilator.
4. Ligate LAD met 8-0 Monofilament hecht tot 15 mm opening op de 5^ste intercostale ruimte. Bind een gewone knoop en laat voor 30 min. visueel bevestigen ischemie in alle ratten via verkleuring van het hart oppervlak¹². Laat de ligatuur na 30 minuten los en verifieer reperfusie door de roodheid van het eerder verkleurde gebied van de hartspier voor 1-2 min¹².
5. Sluit de ribbenkast met 4-0 absorbabel hechtmiddel met een onderbroken hecht patroon en sluit vervolgens de huid met behulp van 5-0 niet-absorbabel zijde hechtmiddel met continu hecht patroon.
6. Verwijder het dier van de anesthesie. Laat het dier in de huis kooi herstellen. 5mg/kg Meloxicam werd elke 24 uur intramusculair geïnjecteerd alvorens het dier te euthanatatie (72uur na de operatie).

4. ultrasone beeldvorming na IR-chirurgie

1. 72 h na IR chirurgie, meet de coronaire stroming en CFR opnieuw. Vergelijk de metingen tot vóór IR-metingen. Herhaal de stappen 2,1 tot en met 2,15 zoals hierboven beschreven.

Resultaten

Voor deze studie gebruikten we 12 vrouwelijke Fisher 344 ratten. We voerden een stresstest uit met dobutamine en gemeten LAD coronaire slagsnelheid vóór en 72 uur na de IR-operatie. Vóór de IR-operatie werd de rust LAD coronaire slagader snelheid gemeten als 423 ± 59 mm/s, die werd verhoogd na infusie met dobutamine (1005 ± 77mm/s) (Figuur 3a). Na 72 h van ischemie reperfusie, rust LAD coronaire snelheid was significant hoger in vergelijking met de rust LAD c...

Discussie

De belangrijkste bevindingen van de huidige studie zijn dat IR verhoogt de rust Lad coronaire slagader snelheid en schaadt CFR, zelfs bij afwezigheid van eventuele residuele angiografische stenose.

Het begrijpen van de coronaire fysiologie is een essentieel onderdeel van de klinische besluitvorming voor cardiologen voor de behandeling van coronaire hartziekte. CFR is een van de belangrijke functionele parameters in het begrijpen van de pathofysiologie van coronaire microcirculatie

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
10 mL spuit	BD Syringe	302995
250S 13–24 MHz lineaire sonde	FUJIFILM VisualSonics Inc
Dobutamine hydrochloride	Sigma	D0676-10mg
Isofluraan	RRC	27376
Legato 100 Spuitpomp	KD Scientific	788100
Vevo 3100	FUJIFILM VisualSonics Inc
Gevleugeld infuusset, 27G x 1/2",	Medline.com	TMOSV27ELZ