Methodenartikel

Operatie transversale aortavernauwing met absorbeerbare hechting om voorbijgaande myocardhypertrofie te verkrijgen

DOI:

10.3791/61686

⸱

9 september 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiology, State Key Laboratory of Organ Failure Research, Nanfang Hospital, Southern Medical University, 2Department of Geriatrics, Pingxiang People's Hospital of Southern Medical University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol presenteert een verbeterde methode om voorbijgaande myocardhypertrofie met absorbeerbare hechting te verkrijgen, waarbij de afname van linkerventrikelhypertrofie wordt gesimuleerd na het verwijderen van drukoverbelasting. Het kan waardevol zijn voor de studies naar myocardhypertrofische conditionering.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Op basis van tweemaal transversale aortavernauwing (TAC's) bij muizen is bewezen dat myocardhypertrofische conditionering (MHP) cardiomyocythypertrofie kan verminderen en de progressie naar hartfalen kan vertragen. Voor beginners is het MHP-model echter meestal vrij moeilijk vast te stellen vanwege de technische obstakels bij het bedienen van de beademing, het herhaaldelijk openen van de borstkas en bloedingen veroorzaakt door debanding. Om dit model te vergemakkelijken, om het chirurgische slagingspercentage te verhogen en de incidentie van bloedingen te verminderen, zijn we overgestapt op absorbeerbare hechtingen voor de eerste TAC-kammen met een ventilatorvrije techniek. Met behulp van een absorbeerbare hechtdraad van 2 weken hebben we aangetoond dat deze procedure in 2 weken significante myocardhypertrofie kan veroorzaken; en 4 weken na de operatie was myocardhypertrofie bijna volledig teruggekaatsd naar de uitgangswaarde. Met behulp van dit protocol konden de operators het MHP-model gemakkelijk beheersen met een lagere bedrijfssterfte.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ischemische conditionering is een fenomeen dat korte niet-dodelijke episodes van ischemie en reperfusie naar het hart veroorzaakt en het vermogen heeft om myocardletsel drastisch te verminderen1. Gezien de voor de hand liggende klinische implicaties van ischemische conditionering, zoals het beperken van myocardinfarctgrootte2 en het onderdrukken van ventriculaire tachyaritmieën na myocardrevascularisatie3, is er veel onderzoek gedaan om de mechanismen te ontleden die ten grondslag liggen aan cardiobeschermende effecten die worden veroorzaakt door voorconditionering4,5. Andere niet-ischemische vormen van conditionering hebben daarentegen relatief weinig aandacht gekregen. Cardiale hypertrofie kan worden afgezwakt bij patiënten met aortastenose die aortaklepvervanging ondergaan6. Waar de toestand van pathologische myocardhypertrofie bestaat, wordt het principe van preconditionering zelden gerapporteerd.

In 1991 richtten Rockman et al. eerst een muismodel op van linkerventrikelhypertrofie door transversale aortavernauwing (TAC)7. Door TAC twee keer bij muizen te gebruiken, hebben we eerder bewezen dat myocardhypertrofische conditionering (MHP) leidt tot voorbijgaande hypertrofische stimulatie in het hart, waardoor het hart in de toekomst beter bestand is tegen aanhoudende hypertrofische stress8. De kenmerken van het MHP-model zijn gevalideerd door echografiebiomicroscoop en hemodynamische beoordeling9. Belangrijke punten bij het construeren van het model waren om thoracotomie drie keer uit te voeren, TAC voor een week, debanding voor een week en secundaire TAC gedurende 6 weken. Debanding kan echter bloedingen veroorzaken, waardoor het moeilijk was om onder de knie te worden door beginners en moeilijk te populariseren. Daarnaast is het ook een technische uitdaging om muizen te intuberen. Onjuiste intubatie kan trachealetsel, pneumothorax en zelfs de dood bij muizen veroorzaken. Het is dus noodzakelijk en waardevol om sommige procedures te verbeteren tijdens het bouwen van het MHP-model.

Om de moeilijkheidsgraad van het model te verminderen en het succes ervan te vergroten, schakelden we over op absorbeerbare hechtingen voor de eerste TAC en controleerden we het succes van het model door drukgradiënt over de aortavernauwing te meten onder echocardiografie10. Op basis van ons voorlopige experiment zou het moeilijk zijn om voldoende myocardhypertrofie op te wekken bij muizen met een te lage drukgradiënt, terwijl muizen met een te hogedrukgradiënt acuut hartfalen zouden ontwikkelen of zelfs zouden sterven. De ideale drukgradiënt voor het model varieert van 40-80 mmHg11. Bovendien was dit experiment niet afhankelijk van een beademingsapparaat, dat in feite technische manipulatie en letsel met verband met ventilatoren kon voorkomen12.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle procedures werden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de Care and Use of Laboratory Animals gepubliceerd door de Amerikaanse National Institutes of Health (NIH Publication No. 85-23, herzien in 1996). C57BL/6J mannelijke muizen (8-10 weken, 20-25 g) werden geleverd door het Animal Center van south medical university.

1. Preoperatieve voorbereiding

  1. Knijp de punt van een 25 G naald af met een naaldhouder en stomp deze af met een hard voorwerp zoals de houder.
  2. Breng een 5-0 absorbeerbare hechtdraad door de naald en buig deze vervolgens met een houder13 tot 90°.
    OPMERKING: Volgens verschillende onderzoeksdoeleinden konden onderzoekers absorbeerbare lijnen met verschillende absorptietijd selecteren. In dit protocol gebruikten we een absorbeerbare hechtdraad van 2 weken om de aortaboog te vernauwen.
  3. Buig nog een naald van 25 G tot 120° en maak de punt glad met een houder die als afstandhouder in de ligatiestap moet worden gebruikt.
    OPMERKING: Een naald van 25 G werd gebruikt als afstandsruimte voor muizen met een lichaamsgewicht (BW) >25 g. Gebruik een naald van 26 G voor muizen met 19-24 g BW.
  4. Desinfecteer de operatieplaats met 75% alcohol.
  5. Stel de temperatuur van het verwarmingskussen in op 37 °C.
  6. Bereid gesteriliseerde chirurgische instrumenten voor (waaronder 1 oogheelkundige schaar, 1 microschaar, 2 microchirurgische elleboogpensetten, 1 naaldhouder en 1 micronaaldhouder).

2. Inductie van anesthesie en scheren

  1. Verdoof een muis door intraperitoneale injectie van een mengsel van xylazine (5 mg/kg) en ketamine (100 mg/kg) verdund in zoutoplossing (0,9% NaCl). Bevestig volledige anesthesie met de negatieve pedaalontwenningsreflex.
  2. Houd de muis in de liggende positie door de snijtanden met een hechtdraad te bevestigen en de ledematen met kleefbanden te bevestigen.
  3. Breng ontharingscrème aan om haar in de nek en xiphoid te verwijderen. Desinfecteer het gebied met jodium gevolgd door 75% alcohol.

3. Chirurgie

  1. Maak een incisie van meer dan 10 mm in de middellijnpositie tussen supra-sternale inkeping en borst met een scalpel. Scheid vervolgens de huid en de oppervlakkige fascia.
  2. Identificeer de eerste intercostale ruimte door de ribben vanuit de sternale hoek te tellen. Voer de incisie uit in de eerste intercostale ruimte en zo dicht mogelijk bij het borstbeen. Penetreer het bot met een elleboog pincet om deze ruimte te openen.
  3. Scheid het parenchym en de thymus voorzichtig totdat de dwarse aortaboog zichtbaar is.
    OPMERKING: Beschadig het pariëtale pleura niet om pneumothorax te voorkomen.
  4. Passeer de 5-0 absorbeerbare hechtdraad onder de aortaboog tussen de brachiocephalische slagader en de linker gewone halsslagader met een klinknaald14. Zorg ervoor dat de brachiocephalische slagader, de linker gemeenschappelijke halsslagader en de linker subclavische slagader zichtbaar zijn in het operatieveld.
  5. Plaats de afstandhouder, voorbereid in stap 1.3, op de dwarsaorta en voer een dubbele knoop uit op de afstandhouder met de hechtdraad in stap 3.4.
    OPMERKING: De punt van de afstandhouder moet stomp zijn om beschadiging van de dwarsaorta te voorkomen tijdens het verwijderen.
  6. Verwijder de afstander snel maar voorzichtig en snijd vervolgens de uiteinden van de hechtdraad door.
  7. Sluit de eerste intercostale ruimte en de huid met behulp van 5-0 nylon hechtingen. Desinfecteer de huid opnieuw met 75% alcohol.
  8. Plaats de muis op het verwarmingskussen om het herstel te bevorderen. Injecteer buprenorfine (0,1 mg/kg, q12h) intraperitoneaal gedurende de eerste 3 dagen na de operatie.
  9. Breng de muis terug naar de kooi in een licht/donkere fietsruimte van 12 uur wanneer hij het bewustzijn herstelt.
  10. Voer schijnchirurgie uit die identiek is aan alle bovenstaande stappen, maar zonder de vernauwing (stap 3.5).
  11. Voer een operatie uit voor de hechtgroep van zijde, identiek aan alle bovenstaande stappen, maar met behulp van een 5-0 zijden hechtdraad in stap 1.2.

4. Echocardiografische beoordeling van succesvolle ligatie en metingen

  1. Echocardiografische beoordeling uitvoeren op dag (D) 7 na de operatie.
  2. Verdoof de muis met 3% isofluraan door inademing voor inductie en 1,5% voor het handhaven van de diepte van anesthesie, met een zuurstofdebiet van 0,5-1 L/min.
  3. Plaats de muis in een liggende positie op het platform, op 37 °C, en plak de ledematen vast aan de elektrode.
  4. Verwijder het borsthaar met een ontharingscrème en breng ultrasoon koppelmiddel aan op de borst van de muis.
  5. Beoordeel transversale aortavernauwing met een 30 MHz-sonde.
    1. Kantel het platform helemaal naar links. Houd de sonde in verticale positie en laat deze op de borst zakken langs de rechter parasternale lijn. Manipuleer vervolgens de X-as en de Y-as onder de B-modus totdat de aortaboog duidelijk zichtbaar is.
    2. Zoek de vernauwing in de B-modus om de aortaboogweergave te verkrijgen11. Gebruik de kleur Doppler-modus en gepulseerde golf om de piekstroomsnelheid te meten en selecteer muizen met een snelheid van meer dan 3.000 mm/s als TAC-groep (waarden zijn gebaseerd op voorlopige experimenten).
    3. Bereken de drukgradiënt volgens de gewijzigde versie van Bernoulli's vergelijking11:
      drukgradiënt = 4 x Vmax2.
      OPMERKING: De ideale drukgradiënt voor transversaal aortavernauwingsmodel varieert van 40-80 mmHg11.
    4. Sla de gegevens en afbeeldingen op met Cine Store en Frame Store.
  6. Beoordeel de afmetingen en contractiliteit van de linkerventrikel (LV) met een 30 MHz-sonde.
    1. Zet het platform terug in de horizontale positie. Houd de sonde op 30° tegen de klok in ten opzichte van de linker parasternale lijn.
    2. Gebruik de B-modus en manipuleer X en Y om een duidelijk en lang asbeeld van het hart te verkrijgen.
    3. Druk op M-modus om de indicatorlijn weer te geven. Verkrijg afbeeldingen met Cine Store en Frame Store voor latere meting van de LV-kamerdimensie, fractionele verkorting en LV-wanddikte.
  7. Als u klaar bent, stopt u met het inademen van isofluraan en laat u de muis herstellen van anesthesie. Breng het dier vervolgens terug naar zijn kooi in een licht/donker fietsruimte van 12 uur.
  8. Herhaal op D14 en D28 na de operatie de bovenstaande stappen om de hartparameters te meten en oogst vervolgens het hart voor histologische studies.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In deze studie verdeelden we willekeurig 45 muizen in drie groepen, de schijn, de zijde hechtgroep en de absorbeerbare hechtgroep (het aantal van elke groep op D0 (baseline), D14 en D28 na TAC was respectievelijk 15, 10 en 5). Op D7, D14, D21 en D28 na de operatie werd de vernauwde pieksnelheid bepaald door echocardiografie. We ontdekten dat de bloedstroomsnelheid bij de vernauwing in de tweede week na TAC nog steeds groter was dan 3.000 mm/s, hoewel een absorbeerbare hechting was gebruikt om de aortaboog te vernauwen (<...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Er is nog steeds een enorm onderbelicht gebied in cardiale niet-ischemische conditionering. Op basis van onze eerdere studies zijn we overgestapt op het gebruik van absorbeerbare hechtingen om het myocardhypertrofische conditioneringsmodel te verbeteren.

In eerdere rapporten gebruikten veel onderzoekers zijden hechtdraad om de aortaboog8,14,15te vernauwen . Zijde hechtdraad was gemakkelijk beschikbaar...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets bekend te maken.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (81770271; aan Y, Liao), de Joint Funds van de National Natural Science Foundation of China (U1908205; aan Y, Liao), en de Municipal Planning Projects of Scientific Technology of Guangzhou (201804020083; aan Dr Liao).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Absorbable suture (5-0)Shandong Kang Lida Medical Products Co., Ltd5-0Ligatie
Animal ultrasound system VEVO2100Visual SonicVEVO2100Echocardiografie
Cold light illuminatorOlympusILD-2Licht
Heat pad- thermostatic surgical system (ALC-HTP-S1)SHANGHAI ALCOTT BIOTECH COALC-HTP-S1Verwarming
IsofluraneRWD life scienceR510-22Inhalatieanesthesie
Matrx VIP 3000 Isofurane VaporizerMidmark CorporationVIP 3000Anesthetisatie
Medical nylon suture (5-0)Ningbo Medical Needle Co.5-0Huid sluiten
Pentobarbital sodium saltMerck25MGAnesthetisatie
Precision electronic balanceDenver InstrumentTB-114Weegsensor
Self-made spacer25-gauge naald
Silk suture (5-0)Yangzhou Yuankang Medical Devices Co., Ltd.5-0Ligatie
Small animal microsurgery equipmentNapoxMA-65Chirurgische instrumenten
Transmission GelGuang Gong pai250MLEchocardiografie
Veet hair removal creamReckitt BenchiserRQ/B 33 Type 2Haar van muizen verwijderen
Vertical automatic electrothermal pressure steam sterilizerHefei Huatai Medical Equipment Co.LX-B50LAutomatisch schoonmaken van chirurgische instrumenten

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Murry, C. E., Jennings, R. B., Reimer, K. A. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 74 (5), 1124-1136 (1986).
  2. Ban, K., et al. Phosphatidylinositol 3-kinase gamma is a critical mediator of myocardial ischemic and adenosine-mediated preconditioning. Circulation Research. 103 (6), 643-653 (2008).
  3. Wu, Z. K., Iivainen, T., Pehkonen, E., Laurikka, J., Tarkka, M. R. Ischemic preconditioning suppresses ventricular tachyarrhythmias after myocardial revascularization. Circulation. 106 (24), 3091-3096 (2002).
  4. Hausenloy, D. J., Yellon, D. M. Preconditioning and postconditioning: underlying mechanisms and clinical application. Atherosclerosis. 204 (2), 334-341 (2009).
  5. Heusch, G. Molecular basis of cardioprotection: signal transduction in ischemic pre-, post-, and remote conditioning. Circulation Research. 116 (4), 674-699 (2015).
  6. Lund, O., Emmertsen, K., Dorup, I., Jensen, F. T., Flo, C. Regression of left ventricular hypertrophy during 10 years after valve replacement for aortic stenosis is related to the preoperative risk profile. European Heart Journal. 24 (15), 1437-1446 (2003).
  7. Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proceedings of the National Academy of Sciiences of the United States of America. 88 (18), 8277-8281 (1991).
  8. Wei, X., et al. Myocardial hypertrophic preconditioning attenuates cardiomyocyte hypertrophy and slows progression to heart failure through upregulation of S100A8/A9. Circulation. 131 (17), 1506-1517 (2015).
  9. Huang, J., et al. Ultrasound biomicroscopy validation of a murine model of cardiac hypertrophic preconditioning: comparison with a hemodynamic assessment. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 313 (1), 138-148 (2017).
  10. Oka, T., et al. Cardiac-specific deletion of Gata4 reveals its requirement for hypertrophy, compensation, and myocyte viability. Circulation Research. 98 (6), 837-845 (2006).
  11. Li, L., et al. Assessment of cardiac morphological and functional changes in mouse model of transverse aortic constriction by echocardiographic imaging. Journal of Visualized Experiments. (112), e54101(2016).
  12. Veldhuizen, R. A., Slutsky, A. S., Joseph, M., McCaig, L. Effects of mechanical ventilation of isolated mouse lungs on surfactant and inflammatory cytokines. The European Respiratory Journal. 17 (3), 488-494 (2001).
  13. Wang, Q., et al. Induction of right ventricular failure by pulmonary artery constriction and evaluation of right ventricular function in mice. Journal of Visualized Experiments. (147), e59431(2019).
  14. Eichhorn, L., et al. A closed-chest model to induce transverse aortic constriction in mice. Journal of Visualized Experiments. (134), e57397(2018).
  15. Tavakoli, R., Nemska, S., Jamshidi, P., Gassmann, M., Frossard, N. Technique of minimally invasive transverse aortic constriction in mice for induction of left ventricular hypertrophy. Journal of Visualized Experiments. (127), e56231(2017).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Transverse Aortic ConstrictionMyocardial HypertrophyAbsorbable SutureVentilator Free TechniqueEchocardiographic AssessmentLeft Ventricular RemodelingSurgical ProcedurePressure Overload ModelCardiomyocyte HypertrophyHeart Failure Progression

Gerelateerde artikelen