Choroby serca pozostają główną przyczyną zgonów na całym świecie1,2. Lewa komora (LV) jest nie tylko najbardziej muskularną komorą, odpowiedzialną za pompowanie krwi z serca do całego ciała3, ale jest częstym miejscem uszkodzenia serca po zawale mięśnia sercowego4. Obumarcie tkanki lewej komory często prowadzi do skurczowej niewydolności serca. Zwierzęce modele chorób serca są niezbędne dla postępu biomedycznych badań sercowo-naczyniowych. Szczep myszy C57Bl/6 jest popularnym wyborem dla modeli zwierzęcych ze względu na szybki czas rozmnażania, niski koszt i łatwość zmian genetycznych. Większość mysich modeli chirurgicznych do badania chorób serca obejmuje niedrożność gałęzi LAD lewej tętnicy wieńcowej. LAD jest czasami nazywany lewym rozwartym brzegiem5,6. LAD dostarcza krew do lewej ściany przedniej i przednio-bocznej komory. Badania okluzji LAD mają na celu wywołanie zawałów przednich, czasami rozciągających się na dolne i boczne obszary ściany7.
Dwa modele, które są często używane do badań nad zawałem mięśnia sercowego, obejmują przewlekłą okluzję, zawał mięśnia sercowego i niedokrwienie mięśnia sercowego/uszkodzenie reperfuzyjne. Przewlekła okluzja jest tworzona przez chirurgiczne zszywanie i trwałe blokowanie przepływu krwi przez LAD. Uraz niedokrwienny/reperfuzyjny powstaje w podobny sposób, tylko z przejściowym, zwykle 30-60 minutowym okresem niedokrwienia. Aby uzyskać przejściowe niedokrwienie, szew okluzyjny zawiązuje się wokół LAD i małej rurki PE-10, którą umieszcza się równolegle do LAD na powierzchni nasierdzia serca, po czym następuje okres reperfuzji, w którym rurka i szew zamykający są usuwane, a krew może ponownie przepływać przez tętnicę i do mięśnia sercowego. Operacja niedokrwienia/reperfuzji została uznana za klinicznie istotną ze względu na charakter uszkodzenia reperfuzyjnego równoległego do leczenia zawałów u ludzi, które obejmuje szybką angioplastykę wieńcową i stentowanie tętnicy lub pomostowanie tętnic wieńcowych. Zazwyczaj podczas tych operacji niedokrwienie lewej komory w sercu myszy potwierdza widoczna bladość ściany mięśnia sercowego. Jednak po prostu wykonując operacje na podkładce do elektrokardiogramu (EKG) w warunkach stałego monitorowania, można zaobserwować widoczne zmiany w kształcie krzywej EKG, potwierdzając w ten sposób niedokrwienie i reperfuzję mięśnia sercowego myszy.
Chociaż mysie serce jest pod wieloma względami podobne do ludzkiego serca, w tym jego czterokomorowej struktury, serca również różnią się między sobą. Jedną oczywistą różnicą jest to, że średnie tętno spoczynkowe dorosłych myszy wynosi 600 - 700 uderzeń na minutę (bpm), podczas gdy u dorosłych ludzi wynosi ~60-100 uderzeń na minutę8,9. Dodatkowo, u myszy fale repolaryzacyjne, J i T, często łączą się z kompleksem depolaryzacji QRS, co utrudnia dostrzeżenie wyraźnego odcinka ST10. Aby skomplikować proces elektrokardiograficznego potwierdzania niedokrwienia mięśnia sercowego, to właśnie uniesienie załamka T i odcinka ST jest wykorzystywane jako markery w diagnostyce niedokrwienia i uszkodzenia zawału mięśnia sercowego u ludzi, klinicznie określanego jako LACJA ST ejokardzia izawału lub STEMI. Jedną z kluczowych różnic między ludzkimi i mysimi kształtami fal jest to, że po fali S natychmiast następuje fala J, która przechodzi bezpośrednio w ujemną falę T. Podczas ostrego niedokrwienia mięśnia sercowego u myszy amplituda załamka S zmniejsza się, a bezpośrednio po niej następuje nieprawidłowy załamek J i odwrócony załamek T11. Wydaje się, że załamek T nie reprezentuje znaczącej części repolaryzacji u myszy11. Pomimo nazewnictwa i różnic między myszami a ludźmi, potwierdzenie w EKG mysiego niedokrwienia mięśnia sercowego i reperfuzji jest nadal wykonalne i stosunkowo proste. W celu uproszczenia interpretacji przebiegu, segment między SJ-T jest w niniejszym dokumencie określany jako segment ST.
Wytyczne STEMI opublikowane w 2013 roku zalecają, aby czas od drzwi pacjenta do balonu wynosił mniej niż 90 minut12. Oznacza to, że czas od stwierdzenia niedrożności tętnicy wieńcowej pacjenta do jej ponownego otwarcia powinien być krótszy niż 90 minut. Bijące serce stale pracuje, a zatem ma wysoki metabolizm oksydacyjny i wysoki poziom zużycia tlenu3. Aby to zapewnić, dla każdego miocytu3 dostępna jest sieć naczyń włosowatych. Serce potrzebuje tylko kilku uderzeń, aby wyczerpać zapasy tlenu i składników odżywczych. W ciągu 90 minut niedokrwienny obszar serca u człowieka zostanie zablokowany przed otrzymaniem od 5400 do 9000 uderzeń serca krwi bogatej w tlen. W tym samym 90-minutowym oknie mysz miałaby od 54 000 do 63 000 uderzeń serca. Eksperymentalne punkty czasowe dla mysiego niedokrwienia/uszkodzenia reperfuzyjnego wynoszą zwykle od 30 do 60 minut.
Znaczenie opracowania uzupełniającej metody potwierdzania niedokrwienia mięśnia sercowego i reperfuzji w modelu mysim ma głębokie implikacje dla spójności i powtarzalności danych w badaniach nad niedokrwieniem mięśnia sercowego/reperfuzją. Obecna praktyka wizualnej obserwacji serca pod kątem zmiany koloru tkanki nie jest wystarczająca jako samodzielna diagnostyka. Ponadto reperfuzja po usunięciu rurki i szwu nie jest gwarantowana. Chociaż tętnica nie jest już związana, tętnica mogła ulec uszkodzeniu podczas zabiegu i może stać się niemożliwa do ponownego perperfuzji. Korzystne byłoby posiadanie zapisu zmian elektrokardiograficznych w celu potwierdzenia reperfuzji, zamiast polegać na obserwacjach bladości mięśnia sercowego i rubora (kolor czerwony). Serca, które nie wykazują markerów uszkodzenia niedokrwiennego/reperfuzyjnego, mogą być szybko oznaczone, a badacze mogą podjąć decyzję o dalszym postępowaniu.
Na koniec, ustalenie zapisu zmian EKG od wartości wyjściowej przez cały okres niedokrwienia i reperfuzji pozwala badaczom kontynuować monitorowanie serca po początkowej operacji. Badacze obecnie tracą serce z oczu, gdy tylko operacja zostanie zakończona. EKG to prosty sposób na uzyskanie wglądu w zmiany zachodzące w mięśniu sercowym od kilku godzin do kilku dni po operacji. EKG zarejestrowane w punktach czasowych po operacji może ujawnić późno rozwijające się załamki Q, wskazujące na ciągłą lub pogarszającą się śmierć tkanki. Jednak, aby skutecznie mierzyć nowe lub pogarszające się markery elektrokardiograficzne, musi być dostępne wyjściowe EKG do porównania.
Ten protokół pokaże, jak przygotować, uzyskać i zinterpretować EKG w celu potwierdzenia niedokrwienia i reperfuzji serca myszy przy użyciu 8 - 12 tygodniowych samców myszy C57Bl/6.