Aqui, apresentamos um protocolo para produzir cardiomiopatia induzida por taquicardia em suínos. Este modelo representa uma forma potente para estudar a hemodinâmica da falha de coração crônica progressiva e os efeitos do tratamento aplicado.
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Artigo de método
Cardiomiopatia induzida por taquicardia como um modelo de insuficiência cardíaca crônica em suínos
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um modelo estável e confiável de insuficiência cardíaca crônica é necessário muitas experiências para entender hemodinâmica ou para testar os efeitos dos novos métodos de tratamento. Aqui, apresentamos um modelo por cardiomiopatia induzida por taquicardia, que pode ser produzida por cardíaco rápido ritmo em suínos.
Uma única pista de estimulação é transvenously introduzido em suínos saudáveis totalmente anestesiados, ao ápice do ventrículo direito e fixado. Sua outra extremidade é então encapsulada dorsalmente à região paravertebral. Lá, ele é conectado a uma unidade de marcapasso do coração modificado internamente que então é implantada em uma bolsa subcutânea.
Depois de 4-8 semanas de estimulação ventricular rápida em taxas de 200 a 240 batimentos/min, o exame físico revelou sinais de grave insuficiência cardíaca - taquipneia, taquicardia sinusal espontânea e fadiga. Ecocardiografia e raio-x mostraram dilatação de câmaras cardíacas, derrames e disfunção sistólica grave. Esses achados correspondem bem à cardiomiopatia dilatada descompensada e conservam-se, também, após a cessação de estimulação.
Este modelo de cardiomiopatia induzida por taquicardia pode ser usado para estudar a fisiopatologia da progressiva insuficiência cardíaca crônica, especialmente alterações hemodinâmicas causadas por novas modalidades de tratamento como suporte circulatório mecânico. Esta metodologia é fácil de executar e os resultados são robustos e reprodutíveis.
Introdução
A variedade de novos métodos de tratamento para insuficiência cardíaca (HF), especialmente o uso mundial crescente de suporte circulatório mecânico e oxigenação de membrana extracorpórea (ECMO) na prática clínica, está refletindo em testes pré-clínicos. O foco principal tem sido na alterações hemodinâmicas causadas pelas modalidades de tratamento examinado, nomeadamente na pressão arterial sistêmica1, contratilidade miocárdica, pressão e mudanças de volume nas câmaras cardíacas e coração trabalho2,3, fluxo de sangue arterial sistêmica e periféricos artérias, juntamente com compensação metabólica4 - saturação do tecido regional, perfusão pulmonar e gasometria arterial. Destinam-se a outros estudos sobre os efeitos a longo prazo do suporte circulatório5, inflamação concomitante ou ocorrência de hemólise. Todos esses tipos de estudo precisam de um estável biomodel de HF congestiva.
A maioria das experiências publicadas sobre deixou o desempenho do ventrículo (LV) e hemodinâmica de suporte circulatório mecânico foram realizados em modelos experimentais de aguda HF2,6,7,8 , 9 , 10, ou até mesmo em corações completamente intactas. Por outro lado, na prática clínica, suporte circulatório mecânico é frequentemente sendo aplicado em um status de descompensação circulatória que se desenvolve por razões anteriormente presente doença crônica. Em tais situações, os mecanismos de adaptação estão totalmente desenvolvidos em pode desempenhar um papel importante na inconsistência dos resultados observados de acordo com a "acuidade ou cronicidade" subjacente doença cardíaca11. Portanto, um modelo estável de HF crônica pode oferecer novos insights sobre mecanismos fisiopatológicos e hemodinâmica. Embora existam razões por que o uso de modelos de HF crônicos é escasso - preparação demorada, instabilidade do ritmo cardíaco, questões éticas e taxa de mortalidade - suas vantagens são claras, como eles oferecem presença de longo prazo da ativação neurohumoral, adaptação geral sistêmica, alterações funcionais dos cardiomyocytes e alterações estruturais do coração músculo e válvulas12,13.
Em geral, a disponibilidade e a variedade de modelos animais utilizados para estudos hemodinâmicos é amplo e oferece a escolha para muitas necessidades específicas. Para estas experiências, principalmente de suínas, caninas, ovinos, ou com menor murino configurações modelos, estão sendo escolhidos e oferta uma boa simulação de reações corporais humanos esperados14. Além disso, formas de experimentos de único órgão estão se tornando mais frequentes15. Para imitar confiantemente a fisiopatologia do HF, circulação está sendo artificialmente deteriorada. Dano ao coração pode ser causado por vários métodos, muitas vezes por isquemia, arritmia, sobrecarga de pressão ou efeitos cardiotóxicos de drogas, com qualquer um destes, levando a deterioração hemodinâmica do modelo. Para produzir um verdadeiro modelo de crônica HF, tempo tem de ser fornecido para desenvolver a adaptação a longo prazo de todo o organismo. Tal modelo confiável e estável é representado bem por cardiomiopatia induzida por taquicardia (TIC), que pode ser produzida por cardíaco rápido ritmo em animais experimentais.
Ficou demonstrado que, em corações predispostas, taquiarritmias incessantes de longa duração podem levar à disfunção sistólica e dilatação com débito cardíaco reduzido. A condição referida como TIC foi primeiro descrito em 191316, amplamente utilizada em experimentos desde 196217e agora é um distúrbio bem reconhecido. Sua origem pode estar em vários tipos de arritmias - ambos supraventricular e taquicardia ventricular podem levar a deterioração progressiva da função sistólica e dilatação biventricular sinais clínicos progressivos de HF, incluindo ascite, edemas, letargia e finalmente cardíaca descompensação levando a HF terminal e, se não for tratada, morte.
Efeitos similares de supressão circulatório foram observados por introdução de alta taxa cardíacos andando em modelos animais. Em um modelo de suínos, batimento cardíaco batimentos atrial ou ventricular mais de 200 batimentos por minuto é potente o suficiente para induzir a HF estágio final de um período de 3-5 semanas (fase progressiva) com características de TIC, embora existem diferenças interindividuais18, 19. estes resultados correspondem bem a cardiomiopatia descompensada e está, importante, também preservado após a cessação de estimulação (fase crônica)19,20,21,22, 23.
Modelos TIC de ovinos, suínos ou caninos repetidamente foram preparados para estudar a fisiopatologia da HF14, como as alterações para o LV imitam as características da cardiomiopatia dilatada24. As características hemodinâmicas são bem descritas - aumentada ventriculares diastólica final pressões, cardíaca diminuição da saída, aumentaram da resistência vascular sistêmica e dilatação de ambos os ventrículos. Em contraste, hipertrofia da parede não é observada consistentemente e afinamento da parede mesmo foi descrito por alguns pesquisadores25,26. Com a progressão de dimensões ventriculares, regurgitação válvulas atrioventricular desenvolve26.
Nesta publicação, apresentamos um protocolo para produzir um tique pelo ritmo cardíaco rápido a longo prazo em suínos. Este biomodel representa potentes meios para estudar a cardiomiopatia dilatada descompensada, hemodinâmica de HF crônica progressiva com baixo débito cardíaco e os efeitos do tratamento aplicado.
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Protocolo
Este protocolo experimental foi revisado e aprovado pelo Comité de peritos do Animal institucional primeira faculdade de medicina, Universidade de Charles e foi realizada na Universidade experimental laboratório, departamento de Fisiologia, primeira faculdade de Medicina, Universidade de Charles em Praga, na República Checa, em conformidade com a lei n. º 246/1992 Col, relativa à protecção dos animais contra a crueldade. Todos os animais foram tratados e cuidados de acordo com o guia para o cuidado e uso de animais de laboratório, 8ª edição, publicado pela imprensa nacional de academias, 2011. Todos os procedimentos foram realizados de acordo com as convenções padrão de veterinárias e na conclusão de cada estudo, o animal foi sacrificado e realizada uma necropsia. Devido à anatomia adequada, cinco saudável mestiços fêmea suína (Sus scrofa domestica) até 6 meses de idade foram incluídos neste experimento. Seu peso médio foi de 66 ± 20 kg no dia da coleta de dados.
1. anestesia geral
- Depois de 1 dia de jejum, inicie a anestesia por administração intramuscular de midazolam (0,3 mg/kg) e cloridrato de cetamina (15-20 mg/kg) para a região glútea.
- Inserir a cânula periférica na veia marginal da orelha para aplicações de uso de drogas injetáveis.
- Administre bolus intravenosa de propofol (2 mg/kg) e morfina (0,1 - 0,2 mg/kg).
- Fornece animais com oxigênio através de uma máscara facial e intubação orotraqueal de avanço com um tubo endotraqueal algemado, com um diâmetro de 6,5-7,5 mm.
- Continuar a anestesia venosa total por combinação de propofol (6-12 mg/kg/h), midazolam (0,1 - 0,2 mg/kg/h) e a morfina (0,1 - 0,2 mg/kg/h), ajuste das doses de acordo com as respostas individuais - suprimir respirações espontâneas, reflexos da córnea, e resposta motora. Protege os olhos do animal com pomada para evitar ressecamento.
- Opere a ventilação mecânica por um dispositivo automático de circuito fechado, definido como ventilação adaptável da sustentação para manter o alvo final-tidal CO2 de 38-42 mmHg e a saturação de hemoglobina adequados de 95-99%. Monitore todas as funções vitais, especialmente a frequência cardíaca e a temperatura do corpo.
- Anexe o animal fixando suas pernas suavemente para a mesa de operação na posição supina.
- Administre antibióticos de amplo espectro - 1 g de cefazolina intravenosa através da cânula de veia do ouvido.
2. implantação de chumbo ventricular
- Localizar sites cirúrgicas e raspar a pele corretamente, usando uma lâmina de barbear (1) a jugular região acima do músculo esternocleidomastoideo e (2) a região paravertebral unilateral na parte posterior do pescoço do animal.
- Com a sonda de ultra-som vascular, Visualizar a veia jugular externa e marcar sua localização na pele. Localize a artéria carótida, bem como para evitar sua lesão.
- Após a desinfecção da pele larga usando iodopovidona, cubra com um pano cirúrgico estéril com o furo sobre a região marcada na jugular.
- Preparar todas as ferramentas necessárias para implantação de marca-passo e mantê-las estéreis. É crucial manter um ambiente estéril durante todo o procedimento.
- Cortar a pele paralela acima da veia jugular externa, formar uma bolsa subcutânea superficial em tecidos moles, não mais do que 10 mm de profundidade. Não exponha qualquer grandes vasos.
- Do fundo do bolso pré-formadas, insira uma bainha na veia jugular externa, usando a técnica de Seldinger padrão. Primeiro, insira um ponta macia do fio-guia através de uma agulha de punção 12G e então sobre o fio-guia, introduzir uma lágrima de plástico 7-francês introdutor afastado com um dilatador.
- Sob orientação fluoroscópica, introduzir um ritmo chumbo através desta bainha 58cm e posicione sua ponta até o ápice do ventrículo direito. Em seguida, retire a bainha e fixar a ponta ativa do eletrodo para o miocárdio, enroscando-se para fora de sua hélice.
- Testar os parâmetros de estimulação - o sinal de sensoriamento de chumbo de eletrocardiograma ventricular e impedância deve ser estável, o limiar de estimulação deve estar abaixo de uma amplitude de 1 V com 0,4 ms de duração do pulso.
- Puxe uma luva de borracha na ponta de estimulação e corrigir os dois juntos ao fundo da bolsa subcutânea jugular pré-formadas por dois pontos de fio de sutura não absorvível trançado. Importante, comprimento suficiente de chumbo a estimulação deve ser inserido, considerando o crescimento futuro possível do animal.
3. subcutânea de encapsulamento de chumbo
- Entregar o animal de lado e desinfectar a pele previamente depilada região lateral à coluna vertebral e, em seguida, cubra com um pano cirúrgico estéril com um buraco. Certifique-se que da bolsa subcutânea a jugular e a liderança permanecem esterilizados.
- Cortar a pele lateral à coluna vertebral e formar um bolso profundo, espaçoso, subcutâneo. Use a preparação maçante e estancar qualquer possível sangramento.
- Pegar um tubo de extensão de borracha macia de uma infusão estéril definido e corte ambas suas extremidades. Usando uma ferramenta de encapsulamento, pré-forma um túnel subcutâneo direto conectando os bolsos subcutâneos dorsais e jugular com esse tubo de extensão.
- Conecte a extremidade livre do tubo para o chumbo ventricular puxando-o no seu conector IS-1 e desenhar o chumbo através do túnel pré-formada para a bolsa subcutânea dorsal, puxando o tubo dorsalmente. Pode ser útil proteger a conexão com um laço de seda.
- Remova a ferramenta de encapsulamento e o tubo de extensão, expondo o chumbo ventricular do bolso subcutâneo dorsal.
4. implante de marca-passo
- Configurar a unidade de marcapasso cardíaco implantável de duplo-câmara com o "Y" conectando a parte. A conexão "Y" permite uma conexão convergente de ambos marcapasso saídas para ser se juntou e ligados entre si para o ritmo único chumbo (Figura 1 e Figura 2). Essa configuração mais tarde irá fornecer uma ampla gama de frequências de estimulação.
- Depois de conectar a liderança de marca-passo, aperte todos os parafusos de conexão IS-1 na unidade de cabeçalho de marcapasso e a conexão de chumbo "Y".
- Esconda todo o sistema no bolso dorsal profunda de estimulação. Deve haver espaço suficiente para acomodar confortavelmente a unidade de marcapasso e chumbo redundante.
- Verifique os parâmetros de estimulação finais. Certifique-se que a estimulação ventricular cardíaca é possível de ambas as saídas de marcapasso.
- Lave com iodopovidona e fechar os dois bolsos subcutâneos. Uso absorvível trançado fio para sutura de camadas de tecido fibroso e sutura não absorvível para adaptação de pele.
5. pós-operatório cuidados
- Observe o animal cuidadosamente até que recupere a consciência suficiente.
- Continuar em um regime de antibióticos intravenosos de amplo espectro, até que as feridas são curadas - cefazolina 1G analgésicos de administrar cada 12 h. em caso de dosagem, por exemplo, morfina 0,2 mg/kg cada 6-12 h por 3 dias por via subcutânea. Se necessário, fazer ajustes de dose para prevenir adequadamente a dor.
- Coloque o animal em uma instalação confortável, calma, à temperatura ambiente. Permita o livre acesso à água e alimentação adequada.
- Vesti as feridas com avental estéril regularmente para preservar a cura limpo.
- Para proporcionar descanso após o procedimento cirúrgico, manter o marcapasso inibido pelo ritmo cardíaco nativo pelo menos 3 dias.
- Remova as suturas não absorvíveis de pele quando completamente curado, aproximadamente 10-14 dias após o procedimento.
6. protocolo de estimulação
- Inicie o protocolo de estimulação após um período de descanso adequado. Inicialmente, aumenta o ritmo ventricular coração de 200 batimentos/min, definindo o marcapasso dupla-câmara para o modo D00, 100 batimentos/min e concomitantemente, ajustando o atraso de AV de 300 ms (para coincidir exatamente com o ritmo para ritmo intervalo, ver tabela 1). Selecione o ritmo unipolar em ambas as saídas.
- Aumente espaços a taxa de coração passeada a 220 batimentos/min após 1 semana e a 240 batimentos/min após 2 semanas (Figura 3). Manter contínua estimulação nesta frequência, a não ser que não é tolerado hemodinamicamente. Se o HF progride muito rapidamente, reduza a taxa de coração passeada antes aumentá-la novamente depois de uma semana.
- Use a ausculta do batimento cardíaco, ECG e interrogatório de marcapasso diariamente para verificar o ritmo cardíaco e a constante estimulação parâmetros, incluindo a vida útil da bateria.
7. insuficiência cardíaca indução e monitorização
- Garantir atendimento regular por um veterinário especializado e monitorar o status de saúde geral do animal. Observações clínicas de crescente coração nativa e as taxas respiratórias, avaliação de oximetria de pulso periférico e redução na atividade física espontânea ou apetite fornecem informações sobre a progressão de HF.
- Usar a vantagem de interrogatório sem fio marcapasso transcutâneo e, se possível, gravação contínua do ECG - taquicardias ventriculares não-sustentadas frequentes (VT) são um sinal de progressão de HF grave.
- Use as avaliações ecocardiográficas para revelar as alterações estruturais e funcionais do coração. Preste atenção para encontrar uma janela de imagem ideal de acordo com a anatomia dos suínos e dilatação do coração - para uma vista típica de 4 câmara, coloque o transdutor para a direita, logo abaixo do xifoide e direcione-o para apontar para o pescoço ou ombro esquerdo. Para vistas de eixo curto, use windows intercostais. Redução da fração de ejeção ventricular no ritmo do coração nativo e regurgitações atrioventricular deve ser visível após algumas semanas.
Nota: Existem diferenças interindividuais significativas de tolerância de estimulação ventricular alta taxa. Portanto, a monitorização frequente e ajuste individualmente adaptado do protocolo de estimulação são necessários.
Figura 1: esquema de unidade ritmo do coração. O marcapasso dupla-câmara (1), um "Y" em forma de adaptador (2) realização de convergently as duas saídas de marcapasso juntos a um ritmo único chumbo (3). A ponta do chumbo é fixada na parte apical da cavidade de RV (4). Essa configuração fornece uma ampla gama de altas frequências de estimulação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2 : Unidade de estimulação do coração Raio-x (A) e fotografia (B) do marcapasso dupla-câmara (1), um "Y" em forma de adaptador (2), e o ritmo ventricular frente (3). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| HR desejada | Taxa de marcapasso conjunto | Passo a passo o intervalo |
| batimentos/min | batimentos/min | MS |
| 200 | 100 | 300 |
| 220 | 110 | 270 |
| 240 | 120 | 250 |
| 250 | 125 | 240 |
Tabela 1: parâmetros do Pacemaker. Para permitir alta taxa cardíaca, estimulação com a unidade de marcapasso de dupla-câmara modificado internamente implantado, a tabela mostra a taxa de coração passeada desejada (HR) e ritmo correspondente para valores de intervalo de ritmo. O marcapasso deve ser definido para o modo de operação D00 a uma taxa de metade do ar desejada, e o atraso AV definido como o ritmo correspondente ao ritmo de intervalo em milissegundos.
Figura 3 : Protocolo de estimulação. A fase progressiva da indução TIC começa após um período de descanso de 3 dias. Em seguida, o marcapasso é definido como modo D00 com uma frequência de estimulação de 50% da frequência desejada passeada e atraso AV é definido como o ritmo correspondente ao intervalo de ritmo (ver tabela 1). Graças o "Y" em forma de adaptador, as duas saídas de marcapasso são conduzidas para uma única pista de estimulação. BPM = batimentos por minuto. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Resultados
o modelo do teste: Depois de sinais de HF crônica descompensada tornou-se proeminente, anestesia e ventilação artificial foram administrados novamente, seguindo os princípios descritos acima, mas a dosagem foi ajustado devido à baixa cardíaca saída27. Devido cardiodepressive possíveis efeitos dos anestésicos, cuidadoso acompanhamento intensivo das funções vitais é necessário.
O animal est...
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Discussão
HF crônica é um problema de saúde que contribui grandemente para a morbidade e mortalidade. A patogênese e progressão de HF em seres humanos é complexa, então um modelo animal apropriado é fundamental para investigar os mecanismos subjacentes e testar novela terapêutica que visam interferir na progressão da doença grave nativo. Para estudar a sua patogênese, modelos animais grandes estão sendo usados para o teste experimental.
Em geral, modelos cirúrgicos de HF crônica estreitamente imitam est...
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado por bolsas de investigação da Universidade Charles GA UK no. 538216 e GA UK n º 1114213.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Medicação | |||
| midazolam | Cloridrato | anestésico | Dormicum |
| Richter Gedeon | Calypsol | anestésico | |
| propofol | B.Braun | Propofol | anestésico |
| cefazolina | Medochemie | Azepo | antibiótico |
| Prata Aerossol de alumínio | Henry Schein | 9003273 | tintura |
| iodopovidona | Egis Praha | Betadine | desinfecção |
| morfina | Biotika Bohemia | Morphin 1% inj | analgésico |
| Ferramentas | |||
| Metzenbaum tesoura, lanceta com lâmina #22, pinça DeBakey, chave | de agulha equipamento cirúrgico básico | ||
| cauterizador | |||
| 2-0 Vicryl | Ethicon | V323H | sutura trançada absorvível |
| 2-0 Perma-Hand Silk | Ethicon | A185H | sutura de gravata de seda |
| 2-0 Prolene | Ethicon | 8433H | sutura não absorvível |
| Dispositivos de diagnóstico | |||
| ESP Arco C | GE Healthcare | ESP | X-ray fluoro C-arm |
| Acuson x300 | Siemens Healthcare | sistema de ultrassom | |
| Acuson P5-1 | Sonda ecocardiográfica | Siemens Healthcare | |
| Acuson VF10-5 | Sonda vascular ultrassonográfica | Siemens Healthcare | |
| 3PSB, 4PSB e 6PSB | Sondas | ||
| TS420 | Transonic Systems | módulo de fluxo perivascular | |
| TruWave | Transdutor de pressão | preenchido com fluido T001660A | Edwards Lifesciences |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | cateter sensor de pressão | |
| INVOS 5100C Oxímetro Cerebral/Somático | Somanetics/Medtronic | espectroscopia de infravermelho próximo | |
| CCO Combo Catheter | Edwards Lifesciences | 744F75 | Cateter de artéria pulmonar Swan-Ganz |
| Vigillace II | débito cardíaco | Edwards Lifesciences | VIG2E |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | cateter de pressão-volume | |
| ADV500 | Transonic Systems | sistema de pressão-volume | |
| LabChart e PowerLab | ADInstruments | sistema de aquisição e análise | |
| Prism 6 | GraphPad | análise estatística software | |
| Dispositivos de estimulação | |||
| ICS 3000 | Programador | de | marcapasso |
| Biotronic ERA 3000 | Biotronic | 128828 | marcapasso externo |
| Effecta DR | Biotronic | 371199 | marcapasso de câmara dupla |
| Tendril STS | St. Jude Medical | 2088TC/58 | estimulação ventricular cabo |
| Adaptador permanente de chumbo | Osypka | Artigo 53422 | convergente "Y" peça de conexão |
| Adaptador permanente de chumbo | Osypka | Artigo 53904 | convergente "Y" peça de conexão |
| Introdutor Tear-Away 7F | B.Braun | 5210593 | tear away introdutor bainha |
| Linha de | infusão de ferramenta de tunelamento | medComp | AST-L |
| Dispositivos médicos de 2200045 linha | conexão |
Referências
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