Методическая статья

Анализ реального времени давления объем острого инфаркта миокарда у мышей

DOI:

10.3791/57621

⸱

2 июля 2018 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
1West German Heart and Vascular Center, Department of Cardiology and Vascular Medicine, Medical Faculty, University Hospital Essen

В этой статье

Краткое содержание

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

Острый инфаркт миокарда в мышей вызывает острый, но неполно характерны изменения в функции левого желудочка (LV). LV катетеризации в мышей, претерпевает окклюзией коронарной артерии служит новый метод для реального времени оценки LV функции.

Аннотация

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

Острый инфаркт миокарда может привести к острой сердечной недостаточности и кардиогенным шоком. Оценка гемодинамики имеет решающее значение для оценки любого потенциального терапевтический подход, направленных против острой дисфункции левого желудочка (LV). Текущий визуализации условия (например., эхокардиография и магнитно-резонансная томография) имеют некоторые ограничения, так как данные о LV давления непосредственно не могут быть измерены. LV катетеризации в мышей, претерпевает окклюзией коронарной артерии может служить новый метод для реального времени оценки LV функции.

В начале процедуры, мышей были под наркозом, следуют эндотрахеальной интубации. Для катетеризации LV правой сонной артерии был воздействию через разрез середине шеи. Катетер был введен и помещается в полость LV. Был проведен левая торакотомия и лигируют левой главной коронарной артерии (LCA). Чтобы побудить реперфузии, шовный материал был освобожден после 45 минут давление объем данных был записан во все времена.

Лигирование LCA вызвало снижение систолической функции LV, о чем свидетельствует сокращение на 30% в ударный объем, фракция изгнания LV (EF) и сердечного выброса. Максимальная dP/dt как параметр для LV сократимости был также значительно сокращен и диастолической функции была серьезно нарушена (минимум dP/dt-40%). Реперфузии в течение 20 минут не привело к полному излечению LV функции.

Анализ реального времени давления объем служил действительный процедуры для мониторинга сердечной функции во время острого инфаркта миокарда у мышей. Поддержание стабильной анестезии и стандартизированных хирургический подход имеет решающее значение для обеспечения действительных результатов. На ранней стадии острого инфаркта миокарда является критической для заболеваемости и смертности, разграничены метод может быть выгодна доклиническое оценки новых стратегий для кардиопротекции.

Введение

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

Сердечно-сосудистых заболеваний является наиболее распространенной причиной смерти в Западной цивилизации1. Острый инфаркт миокарда является критическое событие, которое связано с высокой смертностью острых и хронических2. Даже если реваскуляризации достигается через чрезвычайных перкутанеус коронарным вмешательством (PCI), смертности остается высоким, особенно в течение первых 48 часов после появления симптомов у больных с острым инфарктом миокарда3. Кардиогенный шок, вызванный острым снижением функции левого желудочка (LV) является одной из основных причин смертности в больнице в этих больных3. Это раннее сокращение LV функция вызвана повреждения миокарда после ишемии и реперфузии. Это так называемые ишемии/реперфузии (I / R) травмы при посредничестве изменений в клеточных метаболом таких преувеличенных поколения реактивнооксигенных видов4,5.

Для изучения возможных защитных механизмов, ведущих к снижению повреждения миокарда в доклинических условиях, надежная мышь модели важны, включая методы для оценки пост/R LV функции6. В этой обстановке, трансторакальная эхокардиография7 и магнитно-резонансная томография (МРТ)6 широко используются для функциональных фенотипирование8,9. Однако эти методы не подходят для оценки тяжелой дисфункции LV и кардиогенный шок в текущих острого инфаркта миокарда и не может непосредственно показать данные на LV давления. Langendorff аппарат, с помощью изолированного сердца в assay ex vivo предоставляет сведения о базовой Патомеханизмы раннего этапа I / R травмы10. Этот метод ограничен из-за его неспособности воспроизвести в vivo приспособительных механизмов как регулирование автономной нервной системы или гормональной регуляции и кислотно щелочного гомеостаза. В настоящее время не существует метода для полной функциональной фенотипирование кардиогенным шоком и дисфункции левого желудочка в ходе текущих миокарда я / R травмы.

Синхронизированный подход с сочетанием давления объем (PV) катетеризация и переходных хирургические левой главной коронарной артерии (LCA) непроходимость может быть полезным, но технически сложным. Стабильные Внесердечные гемодинамики во время я / R травмы важны для действительных результатов, поскольку нестабильная потери крови или анестезии может сильно повлиять на результаты. Роман подход к гемодинамическим фенотипирование я / R травмы через LV PV катетеризация и переходных LCA непроходимость может принести новые идеи на кардиогенным шоком и LV дисфункции в острый инфаркт миокарда и служить в качестве метода для будущего анализа на кардиопротекции.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Все эксперименты были завершены в соответствии и соблюдение всех соответствующих положений («Европейская конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Директива 2010/63/ЕС) и ухода за животными в в соответствии с институциональной руководящими принципами. Все эксперименты были проведены с самцов мышей C57BL/6JRj в возрасте от 6 месяцев.

1. Подготовка

  1. Подготовьте хирургический микроскоп и грелку, а также ректальный датчик для контроля температуры тела. Чистить и стерилизовать всех хирургических инструментов.
  2. Подготовьте 2 шт 10 см шелковой нити 5-0 для судна перевязки, 5 см из полипропиленовой нити 6-0 и 2 мм силиконовой трубки для перевязки ДМС.
  3. Подготовьте кювет калибровка PV катетер, подогрев до 37 ° C и подготовить 100 мкл, Гамильтон шприц заполнены с 15% хлорида натрия (NaCl) H2O для засоленных калибровки.
  4. Место П.В. катетер (3 см, 1.4 F) в 37 ° C разогретую 0,9% NaCl в H2O (физиологического раствора) по крайней мере 30 минут перед измерением. Подключите катетер на устройство сбора данных и подключить устройство к аналого цифровой преобразователь. Подключите оба устройства к компьютеру.
  5. Настройка программного обеспечения. Выполните калибровка давления программного обеспечения гидом и калибровки проводимости, как требует программного обеспечения руководствуясь рабочего процесса8.

2. анестезия и анальгезия

  1. Анестезировать мыши с использованием кетамина 100 мг/кг веса тела и ксилазина гидрохлорид 10 мг/кг веса тела внутрибрюшинной инъекцией. В начале я / R хирургии, администрировать бупренорфин вес тела 0,05 мг/кг внутрибрюшинно для поддержания анестезии.
  2. После 10 минут выполните эндотрахеальной интубации, с помощью внутривенного (iv) катетер 20 G и проветрить мыши с 40% кислорода (O2) и 2% (v) изофлюрановая. Задать параметры соответствующей вентиляции (например, 220 мкл ударный объем, 150/мин для мыши C57BL/6JRj 25-30 г).
  3. Постоянно контролировать температуру тела через ректальный датчик. Прикрепите мышь на пластину с подогревом с головой, указывая на следователя. Мышь нормальной температуры тела составляет 36,5-38 ° C. Поддерживать температуру тела в течение 1 степени, регулировка температуры с подогревом пластины.

3. левого желудочка катетеризации

  1. Продезинфицируйте груди и шеи с трех чередующихся скрабы Бетадин и 70% спирта.  Подождите, для дезинфекции кожи сухой. Удалите волосы на груди с помощью небольших животных бритвенной системы.
  2. Выполните 10 мм продольный разрез средний 5 мм под нижней губы к грудине, используя малые хирургические ножницы.
  3. Вскрыть в левой и правой части подчелюстной железы через тупым подготовки с помощью щипцов. Отдельный мышечной и жировой ткани в регионе правой паратрахеальные подвергать право коммуны сонной артерии. Мобилизации и отдельные судно для общей длиной 5-10 мм от соединительной ткани через тщательной подготовки тупым у борта судна с изогнутой щипцами.
    Примечание: Избегайте механических манипуляций блуждающего нерва или органа сонной артерии на все время, как это может привести к тяжелой гипотензии и брадикардии.
  4. Передайте два подготовленных шелковые нити под судна. Перевязать дистальной сосуд с тугой узел и место сучка, свободные на проксимальной подвергаются региона, которая по-прежнему позволяет проход катетера.
  5. Прикрепите нити черепных (плотно) узел рядом с головой мышей, чтобы применить легкие напряженность на судне, как это будет способствовать введение катетера. Место сосудистый зажим кровоостанавливающий на проксимальной судно проксимальной сыпучих узел обратимо блокировать поток крови.
  6. Выполните клин образный разрез 1 мм проксимальнее черепной узел для открытия судна с микро ножницами.
    Примечание: Малая капля крови будет указано правильное выполнение этого шага.
  7. Вставьте катетер тщательно для 10 мм. начать запись данных катетера.
    Примечание: Растяжения разрез с щипцами можно сделать этот процесс проще.
  8. Экстракт сосудистый зажим. Добавьте 1-2 капли раствора в разрез для облегчения движения катетера. Далее, введения катетера для примерно еще 10 мм. После прохождения проксимальной узел с сенсорного наконечника, Закрепите узел тщательно просто достаточно, чтобы предотвратить крови рефлюкс наряду с тоньше частей катетер без ущерба для движения катетера.
    Примечание: Размер датчика на кончике катетера предотвращает рефлюкс крови при извлечении сосудистый зажим.
  9. Нежно и далее вводить катетер, до тех пор, пока анализ давления показывает артериальное давление профиль указывая, что катетер помещается в аорте (Рисунок 3А).
    Примечание: Катетер, достигнув аортальный клапан будет указываться светостойкость и импульса синхронизации движения катетера.
  10. При возникновении сопротивления, пытаются заранее через клапан аорты, вытащить катетер обратно 5 мм и заранее до LV катетеризация будет указано в изменения в PV анализа как диастолическое давление достигнет 0 - 20 мм рт.ст. (рис. 3B). Обратите внимание на изменения в объеме, мониторинг для дальнейшего подтверждения левого желудочка размещение кончика датчика (рис. 3 c). Более плотно закрепите проксимальной узел для предотвращения перемещения катетера.

4. ишемия/реперфузия хирургии

  1. Выполните разрез кожи из хвостового грудины к левой подмышечной впадине для общей длиной 15 мм в. Продолжайте с тупым подготовка двух мышечных слоев до ребер могут быть визуализированы.
  2. Откройте грудной клетки через разрез между третьим и четвертым левого ребра. Используете хирургические крючки для получения доступа к перикарда. Иссечения перикарда выше сердца. Прежде чем продолжить с LCA перевязки, подождите 30 s без прикосновения животных для записи данных PV для действительный анализ.
  3. Локализуйте LCA возникающих в левом предсердии и спуск на левой стороне сердца к апексу. Используйте 6-0 полипропилен шовные окружить артерии с помощью цикла 2 мм под левой ушной раковины. Место небольшой силиконовой трубки под петли и поместите тугой узел выше.
    Примечание: Дистальной миокарда поворотным серый служит положительный контроль для АЖЦ окклюзии6. Я / R операции должны выполняться в течение 5 мин независимо от работы следователя.
  4. Cut шов на 1 мм длины. Отпустите хирургические крючки и вручную закрыть мышечные слои выше разрез. Подождите 45 минут во время непрерывно записи данных PV.
  5. После 45 мин, вновь открыть разрез и удалить силиконовой трубки побудить реперфузии. Запись данных для еще 20 мин.
    Примечание: Изменения в красный цвет как видел ишемии указывает успешное реперфузии.

5. Калибровка

Примечание: Калибровка PV катетер системы состоит из 4 обязательные шаги, два из которых должны быть выполнены после измерения. Калибровка должна повторяться после каждого эксперимента, чтобы обеспечить правильные результаты.

  1. Калибровка давления и калибровки проводимости до эксперимента, как описано в шаге 1.5 выполняйте.
  2. Физиологический калибровки когда катетер до сих пор находится в левого желудочка после окончания самого эксперимента. Локализуйте боковой правый яремной сонной артерии в области подготовлен. Придать 10 мкл 25% NaCl в H2O через Гамильтон шприц при записи данных.
  3. Вычислите калибровка с помощью приобретения программного обеспечения, выделив восходящей фазы в кривой громкости (рис. 5 c). Повторите этот процесс для в общей сложности 3 раза. Избегайте потери крови после извлечения шприц с помощью сосудистый зажим быстро сжимать пункции.
  4. Объем калибровки для калибровки объем сбора данных, анализ стандартизированных томов. Получите примерно 500 мкл крови мыши от сердца пункция с слегка гепаринизированным 1 мл шприц (например, 5 мкл на 200 IE гепарина). Тянуть обратно PV катетера 10-15 мм, чтобы избежать повреждения катетера.
  5. Заполните полученные крови в кювет подогретую калибровки 37 ° C (Рисунок 5A). Избегайте пузыри, как она может вмешиваться в результаты. Добавьте катетера в каждый хорошо и записи данных. Получения калибровочной кривой программного обеспечения руководствуясь анализа (Рисунок 5B). Повторите этот процесс для в общей сложности 3 раза.
  6. Усыпить мышей обескровливания или шейки матки дислокации, в то время как достаточно изофлюрановая анестезии сохраняется на все времена.

6. анализ данных

  1. После завершения калибровки шаги, выполните анализ данных программного обеспечения гидом. Таким образом выделите соответствующий раздел (по крайней мере десять циклов) в разделе анализ PV рабочего процесса и выполнять анализ исходных условий. Исключить циклы с отклонений вследствие вентиляции или манипуляции, при необходимости (рис. 3D).
  2. Выполните анализ базовых PV до прохода клапана аорты (только артериальное давление), непосредственно перед и после окклюзии LCA. Осуществляться путем проведения анализа базовых PV и в интервалах, кратных 5 минут во время ишемии и реперфузии. В конце эксперимента выполните анализ данных давления после втягивания катетера из левого желудочка (артериальное давление).
  3. Анализ по крайней мере 10 последовательных циклов, чтобы избежать ошибки выборки. Когда испытывают сильное вмешательство полученные значения с вентиляцией, переходных перерыва вентиляции для максимум 5 s могут быть рассмотрены.
  4. Используйте следующие параметры, которые рассчитываются в Базовый анализ (рис. 3D) характеризовать LV функции:
    1. Ударный объем крови (мкл)
    2. Фракция изгнания: инсульт тома / конечного диастолического объема (%)
    3. Сердечный выброс: инсульт объем * сердечного ритма (мкл/мин)
    4. Сердечный индекс: Сердечный выход / тела площадь поверхности (µL/(min*cm²)
    5. Ход работы: внутренняя область кривой PV (мм рт.ст. * мкл)
    6. Максимальное давление (Pmax); Среднее давление (Pmean)
    7. Макс dP/dt (мм рт.ст. / s) как параметр LV систолической функции
    8. мин dP/dt (мм рт.ст. / s) как параметр для соответствия LV
    9. Постоянная времени релаксации isovolumetric: Тау (МС)

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

После катетеризации LV реверсивные LCA лигирование была исполнена для 45 мин после реперфузии в 10 минут. PV данных был записан на все времена (рис. 1).

Правильное размещение PV катетер было подтверждено получение характерным LV PV граф (рисунок 2A). LV катетер размещения показан типичный желудочков давлений с минимальным 0 - 20 мм рт.ст тогда как ложных размещение PV-к...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

PV мониторинг гемодинамики LV в острый инфаркт миокарда служит новый метод для оценки реального времени в vivo кардиогенным шоком и нарушениями функции LV в I / R травмы. Катетеризация PV может предоставить широкий спектр параметров связи LV систолической и диастолической функции. В дополнение к LV объемные параметры, обычно получаемые эхокардиография или МРТ (объемы камер, EF, ударный объем крови и сердечный выброс) PV анализ дает более полный профиль LV функции, одновременно предоставляя меры систолическое LV ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

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

Авторы признают следующие источники финансирования: еще Kröner-Fresenius-Stiftung (Tienush Rassaf); Ганс und Герти Фишер Stiftung (Tienush Rassaf), Грант от Медицинский факультет, Университет Дуйсбург-Эссен, Германия (Tienush Rassaf, Ларс Мишель); Эрнст und Berta Grimmke-Stiftung (Christos Rammos).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Betaisodona LoesungMundipharma4162-1606/89x30 ммPovidon-Iod
Калибровочная кюветаMillar instruments910-1049Калибровочная кювета
Contura профессиональный триммердля волос WellaHS-60Система для бритья мелких животных
Eclipse Needle 27GBDREF 30577027G игла
ЩипцыFST11203-25, 11069-08, 11616-15, 11506-12, 11051-10Щипцы хирургические
ЩипцыAesculap BraunBN731R, BD 311RЩипцы
хирургические Foris FS2434eizo0FTD2033Монитор
Hamilton Шприц 100 &микро; l иглаHamilton80621100&микро; l шприц с иглой
Подогрев Стол для мелких животных OPАппарат Harvard Apparatus15001Подогреваемый OP стол
Heparin-Natrium 25000RatiopharmN68542.04Гепарин Кетамин
10% 100 мг/млбела-фармFS1670041Кетамин
Labchart Pro 8 + Pro модулиAD InstrumentsMLS260/8PV программное обеспечение для анализа данных
LAS EZLeicaLAS EZпрограммное обеспечение для микроскопа
Leica IC80 HDLeicaIC80 HDкамера для микроскопа
Leica M80LeicaM80микроскоп
микронаконечником катетерMillar instrumentsSPR-839PV катетер
MiniVentHarvard Apparatus845вентиляция
MPVS UltraMillar instrumentsPL3508B48/Мустройство сбора данных с катетером PV
OcteniseptSchü lke20000832-Aдезинфицирующее средство
Plastipak 1млPDREF 303172шприц 1мл
PowerLab 8/35AD InstrumentsPL3508аналогово-цифровой преобразователь
Prolene 6-0EthiconXNEH7814. P31Полипропиленовый шовный
материал Набор для ретракции FST18200-20Ретракция хирургического места
Seraflex 5-0NailaIC108000шелковый шовный материал
Малые и микроножницыFST Essen14059-11, 15007-08, 14064-11Хирургические ножницы
Маленькая силиконовая трубкаReichelt Chemietechnikтрубка для окклюзии LCA
Sodium ХлоридSigma-AldrichS7653Хлорид натрия
testo 108testo5631080ректальный термометр
Настольный компьютерThinkcentre LenovoPC0EJS2VКомпьютер
Vasofix Безопасность 20GBraun4269110S-01Интубационный катетер
Windows 10MicrosoftKW9-00240Операционная система
Ксилазин 2% Ceva6324464.00.00Ксилазина гидрохлорид
с

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sanchis-Gomar, F., Perez-Quilis, C., Leischik, R., Lucia, A. Epidemiology of coronary heart disease and acute coronary syndrome. Annals of Translational Medicine. 4 (13), 256(2016).
  2. Anderson, J. L., Morrow, D. A. Acute Myocardial Infarction. New England Journal of Medicine. 376 (21), 2053-2064 (2017).
  3. McNamara, R. L., et al. Predicting in-hospital mortality in patients with acute myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology. 68 (6), 626-635 (2016).
  4. Kurian, G. A., Rajagopal, R., Vedantham, S., Rajesh, M. The Role of Oxidative Stress in Myocardial Ischemia and Reperfusion Injury and Remodeling: Revisited. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. , (2016).
  5. Turer, A. T., Hill, J. A. Pathogenesis of myocardial ischemia-reperfusion injury and rationale for therapy. American Journal of Cardiology. 106 (3), 360-368 (2010).
  6. Totzeck, M., Hendgen-Cotta, U. B., French, B. A., Rassaf, T. A practical approach to remote ischemic preconditioning and ischemic preconditioning against myocardial ischemia/reperfusion injury. Journal of Biological Methods. 3 (4), (2016).
  7. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. Journal of Visualized Experiments. (39), (2010).
  8. Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Batkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (2008).
  9. Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: Investigating the Bowditch effect. Journal of Visualized Experiments. (100), e52618(2015).
  10. Rossello, X., Hall, A. R., Bell, R. M., Yellon, D. M. Characterization of the Langendorff perfused isolated mouse heart model of global ischemia-reperfusion injury: Impact of ischemia and reperfusion length on infarct size and LDH release. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 21 (3), 286-295 (2016).
  11. Task Force on the management of ST-segment elevation acute myocardial infarction of the European Society of Cardiology (ESC). ESC Guidelines for the management of acute myocardial infarction in patients presenting with ST-segment elevation. European Heart Journal. 33 (20), 2569-2619 (2012).
  12. Shigemitsu, O., et al. Acute myocardial infarction due to left main coronary artery occlusion. Therapeutic strategy. Japanese Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 50 (4), 146-151 (2002).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи