Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Перевязка левой передней нисходящей коронарной артерии для исследования ишемии-реперфузии: совершенствование модели с помощью технических модификаций и контроля качества

4.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/63921

⸱

16 декабря 2022 г.

 ,  ,  , 
1Department of Life Science, Fu Jen Catholic University, 2Department of Medicine, MacKay Medical College, 3Department of Emergency Medicine, MacKay Memorial Hospital, 4Graduate Institute of Injury Prevention and Control, Taipei Medical University, 5MacKay Junior College of Medicine, Nursing, and Management, 6Division of Cardiology, Department of Internal Medicine, Taitung Mackay Memorial Hospital, 7Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Department of Internal Medicine, MacKay Memorial Hospital

В этой статье

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол, ориентированный на контроль качества перевязки левой передней нисходящей коронарной артерии путем технической модификации традиционной процедуры на крысах для исследования острой ишемии-реперфузии миокарда.

Аннотация

Ишемическая болезнь сердца является основной причиной смерти во всем мире. Полное прекращение кровотока в коронарных артериях вызывает инфаркт миокарда с подъемом сегмента ST (STEMI), что приводит к кардиогенному шоку и фатальной аритмии, которые связаны с высокой смертностью. Первичное коронарное вмешательство (ЧКВ) для реканализации коронарной артерии значительно улучшает исходы STEMI, но успехи, достигнутые в сокращении времени от двери до баллона, не смогли снизить внутрибольничную смертность, что свидетельствует о необходимости дополнительных терапевтических стратегий. Перевязка левой передней нисходящей коронарной артерии (LAD) у крыс представляет собой животную модель для исследования острой ИР миокарда, которая сопоставима с клиническим сценарием, в котором быстрая коронарная реканализация через ЧКВ используется для STEMI; однако ИМпST, индуцированная ЧКВ, является технически сложной и сложной операцией, связанной с высокой смертностью и большими различиями в размерах инфаркта. Мы определили идеальное положение для лигирования LAD, создали устройство для управления петлей петли и поддержали модифицированный хирургический маневр, тем самым уменьшив повреждение тканей, чтобы создать надежный и воспроизводимый протокол исследования острой ишемии-реперфузии миокарда (IR) для крыс. Это операция, не связанная с выживанием. Мы также предлагаем метод проверки качества результатов исследования, который является критическим шагом для определения точности последующих биохимических анализов.

Введение

Ишемическая болезнь сердца является основной причиной смерти во всем мире 1,2. В дополнение к контролю модифицируемых факторов риска для предотвращения развития ишемической болезни сердца, терапевтические стратегии крайне необходимы для острого коронарного синдрома 3,4. Было обнаружено, что кардиогенный шок и фатальная аритмия при остром инфаркте миокарда с подъемом сегмента ST (STEMI) увеличивают вероятность госпитальной летальности 5,6,7,8. Первичное чрескожное коронарное вмешательство (ЧКВ) является предпочтительным методом леченияИМпST 9,10,11; Однако терапевтический эффект имеет потолок, когда время от двери до баллона составляет <90 мин12,13. Необходимы дополнительные стратегии для дальнейшего улучшения клинических исходов заболевания 14,15,16,17,18,19.

Эксперимент с острой ишемией-реперфузией миокарда (ИК) с перевязкой левой передней нисходящей артерии (LAD) у крыс является одной из моделей на животных, сопоставимых с клиническим сценарием, в котором пациентам с ИМпST требуется короткое время от двери до баллона, чтобы спасти сердце от ишемического повреждения. Тем не менее, хирургически индуцированная ИМпST у мелких животных часто является технически сложной, поскольку это сложная операция, связанная с высокой смертностью и большими вариациями размера инфаркта 20,21,22,23,24. Чтобы преодолеть техническую проблему, в настоящем исследовании была разработана всеобъемлющая и эффективная модель животных на крысах (поскольку они крупнее мышей), чтобы создать надежный и воспроизводимый протокол исследования острой ИК-диагностики миокарда путем технической модификации. Предлагаемый протокол приводит к меньшему количеству хирургических осложнений, меньшему повреждению тканей и меньшей вероятности смертности во время операции. Кроме того, была использована процедура для измерения размера инфаркта и площади риска (AAR) и, таким образом, проверки качества результатов исследования. Предложенный протокол может быть использован для исследования патофизиологических процессов острого ИК-стресса миокарда для разработки новых терапевтических стратегий против повреждения.

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

Протокол

Все эксперименты на животных проводились в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных, опубликованным Национальными институтами здравоохранения США (публикация NIH No 85-23, пересмотренная в 1996 году). Протокол исследования был одобрен и в соответствии с руководящими принципами Институционального комитета по уходу за животными и их использованию в Католическом университете Фу-Джен.

1. Подготовка перед операцией

  1. Подготовка солевого влажного ватного тампона
    1. Наденьте хирургическую маску и перчатки.
    2. Отщипните небольшую часть стерильной ваты и скатайте ее, чтобы сформировать шар. Повторите эту процедуру.
    3. Окуните ватные тампоны в стерильный 0,9% физиологический раствор и отожмите излишки физиологического раствора.
    4. Храните ватные тампоны в чистой коробке, стерилизованной 75% этанолом.
  2. Подготовка удерживающих крючков.
    1. Наденьте хирургическую маску и перчатки.
    2. Стерилизуйте зажимы и резинки 75% этанолом.
    3. Согните зажимы в форме крючка для грудной стенки и ткани.
    4. Соедините согнутые зажимы с одной, двумя или тремя резинками, чтобы обеспечить натяжение от раны хирургического окна достаточно широким для перевязки LAD.
    5. Подготовьте и храните не менее пяти самодельных крючков в чистой коробке, стерилизованной 75% этанолом.
  3. Подготовка петли перевязки.
    1. Поместите середину шелкового стежка 7-0 в пружинное ушко размера 3 размером 1/2 круга конической хирургической иглы без намотки.
  4. Подготовка контроллера малого контура
    1. Отрежьте ножницами трубку из полиэтилена (ПЭ)-10 диаметром 5 мм.
    2. Нагрейте и размягчите трубку под пламенем, чтобы сгладить оба ее края.
  5. Подготовка крыс
    1. Отбирайте 8-недельных крыс-самцов Sprague-Dawley с минимальным весом 250 г.
    2. Содержате и поддерживайте крыс в 12-часовом цикле света / темноты при контролируемой температуре (21 ° C ± 2 ° C) со свободным доступом к пище, стандартным гранулам мыши и водопроводной воде.
    3. Обезболивают крыс пентобарбиталом (50 мг/кг, вводят внутрибрюшинно).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Дополнительный анестетик (пентобарбитал, 30 мг / кг) следует вводить через каждый час.
    4. Проверьте рефлексы крыс, ущипнув хвост и задние лапы, чтобы убедиться, что животное достаточно обезболито.
    5. Откройте ткань между двумя картриджными кольцами ниже голосовой щели с помощью ножниц и вставьте 3-сантиметровую трубку PE-10, чтобы она действовала как эндотрахеальная трубка25.
    6. Подключите эндотрахеальную трубку к аппарату искусственной вентиляции легких вручную.
    7. Осмотрите движения грудной клетки животного, синхронизированные с циклом дыхания, чтобы убедиться, что легкие достаточно вентилируются.
    8. Вскрывают область шеи и канюлизируют яремную вену26.

2. Лигирование LAD

  1. Наденьте хирургическую маску и перчатки.
  2. Прикоснитесь к грудной клетке и найдите манубриум и стернальный угол (место соединения манубриума и грудины).
  3. Определите левое ребро, которое соединяется с углом грудины (ребро A), коснувшись его вручную.
  4. Определите межреберье непосредственно под ребром А. Используйте щипцы с тонким наконечником, чтобы осторожно приподнять кожу близко к межреберью, а затем используйте хирургический скальпель с лезвием, чтобы создать косой разрез длиной 1 см вдоль линий натяжения кожи от точки примерно в 5 мм слева от грудинного тела.
  5. Используйте изогнутые щипцы, чтобы аккуратно отделить слои кожи и мышц от разреза. Зацепите мышечные слои за пределами левой передней грудной стенки вниз с помощью согнутых зажимов, чтобы обнажить ребра под ними.
  6. Определите ребро ниже ребра А (ребро В). Отрежьте ребро Б тупыми ножницами от середины реберного хряща (примерно в 2-3 мм от грудинального тела). Осторожно прикоснитесь к ране и сожмите ее солевым влажным ватным тампоном на несколько секунд, если возникает кровотечение.
  7. Осторожно откройте грудную клетку от разреза ребра B четырьмя согнутыми зажимами. Каждый согнутый зажим должен зацеплять межреберную мышцу и ребра, чтобы аккуратно раздвинуть грудную стенку в четырех направлениях (а именно: вверху, затем влево, вверху, затем вправо, слева вниз и вправо вниз) и создать прямоугольное хирургическое окно.
  8. Осторожно зацепитесь за левое легкое и другие прилегающие ткани, покрывающие перикард, другим согнутым зажимом, чтобы предотвратить случайное повреждение тканей во время процедуры.
  9. Обнажите сердце, аккуратно удалив тонкий перикард щипцами. Определите 1-ю ветвь левой главной коронарной артерии (LMCA), которая обычно находится между легочной артерией и левой ушной раковиной. LMCA и LAD представляют собой поверхностную ярко-красную линию, идущую от края левой ушной раковины к вершине.
  10. Используйте подготовленную хирургическую иглу, чтобы создать открытую петлю лигирования, вставив и пропустив шелковый стежок под LAD в месте, непосредственно дистальнее 1-й ветви LMCA, в направлении слева к правой стороне LAD, чтобы избежать случайного прокола левой ушной раковины. С помощью одного шва создается разомкнутая петля. Аккуратно проведите мазок с поверхности сердца, чтобы визуализировать коронарные артерии, если LAD невидим из-за жидкости или крови, покрывающих поверхность сердца.
  11. Возьмитесь за одну сторону шва и аккуратно отделите иглу от шва с помощью иглодержателя.
  12. Вставьте два конца шелкового шва с одной стороны открытой петли в круг с другой стороны, чтобы образовалась петля для петли.
  13. Вставьте два конца шелкового шва петли малого барабана в подготовленный контроллер малого барабана, прежде чем замкнуть петлю.
  14. Проведите контроллером петли малого барабана вдоль шелкового шва, осторожно растягивая шелк, чтобы закрыть петлю малого барабана. Прекратить коронарный кровоток ЛАД, чтобы вызвать временную ишемию миокарда на 1 ч.
  15. Удерживайте шелк, чтобы зафиксировать положение контроллера петли малого барабана щипцами Келли после того, как петля будет надежно завязана. Поместите другой конец щипцов Келли на хирургический стол во время перевязки LAD.
  16. Закройте операционное окно влажными ватными тампонами с физиологическим раствором во время перевязки LAD.
  17. Откройте щипцы Келли.
  18. Отпустите контроллер петли малого барабана для реперфузии коронарного кровотока в течение 2 ч.
  19. Осторожно резецируйте сердце вдоль основания и сосудистых границ и избегайте захвата тканей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Усыпьте крысу CO2 при расходе 40% объема клетки / мин.

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

Результаты

В конце ишемии миокарда и реперфузии следует оценить качество лигирования LAD перед дальнейшими биохимическими или молекулярными анализами.

Достаточность окклюзии LAD через лигирование определяли путем введения 1 мл 2% синего красителя Эвана через центральный венозный катетер. Затем миокард с коронарной перфузией окрашивали в синий цвет по сравнению с неперфузированной областью, которая оставалась красной (рис. 1А). Красная область - это AAR инфаркта миокарда.

...

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

Обсуждение

Предлагаемый протокол имеет несколько отличительных особенностей, таких как определение точного положения для лигирования LAD, создание устройства для управления петлей петли в одном шве и поддержка модифицированного хирургического маневра для уменьшения повреждения тканей, что позволяет исследователям точно, надежно и последовательно перевязывать LAD, а также мгновенно контролировать состояние петли петли ловушки для острого ИК-исследования миокарда.

Место перевязки LAD влияет на площадь и ра...

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

Раскрытие информации

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта модель была разработана при финансовой поддержке Министерства науки и технологий Тайваня (MOST 109-2320-B-030-006-MY3).

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Эван s синийSigma AldrichE2129
ЩипцыShinva
ПентобарбиталSigma Aldrich1507002
Лезвия скальпеляShinvas2646
Ручки скальпелейShinva
Шелковые шовные материалыSharpointTMDC-2150N
Анкер для хирургическойиглыTM
Раствор трифенилтетразолия хлорида (TTC)SolarbioT8170-1
Аппарат искусственной вентиляциигрызунов
легких для Harvard

Ссылки

  1. Khan, M. A., et al. Global epidemiology of ischemic heart disease: Results from the global burden of disease study. Cureus. 12 (7), 9349(2020).
  2. Nowbar, A. N., Gitto, M., Howard, J. P., Francis, D. P., Al-Lamee, R. Mortality from ischemic heart disease. Circulation: Cardiovascular Quality and Outcomes. 12 (6), 005375(2019).
  3. Kuo, F. Y., et al. Effect of CYP2C19 status on platelet reactivity in Taiwanese acute coronary syndrome patients switching to prasugrel from clopidogrel: Switch Study. Journal of the Formosan Medical Association. , (2022).
  4. Li, Y. H., et al. Guidelines of the Taiwan Society of Cardiology, Taiwan Society of Emergency Medicine and Taiwan Society of Cardiovascular Interventions for the management of non ST-segment elevation acute coronary syndrome. Journal of the Formosan Medical Association. 117 (9), 766-790 (2018).
  5. Liu, Y. B., et al. Dyslipidemia is associated with ventricular tachyarrhythmia in patients with acute ST-segment elevation myocardial infarction. Journal of the Formosan Medical Association. 105 (1), 17-24 (2006).
  6. Anghel, L., Sascău, R., Stătescu, C. Myocardial infarction with cardiogenic shock-the experience of a primary PCI center from North-East Romania. Signa Vitae. 17 (5), 64-70 (2021).
  7. Samat, A. H. A., Embong, H., Harunarashid, H., Maskon, O. Predicting ventricular arrhythmias and in-hospital mortality in acute coronary syndrome patients presenting to the emergency department. Signa Vitae. 16 (1), 55-64 (2020).
  8. Wang, Y. C., et al. Outcome of primary percutaneous coronary intervention in octogenarians with acute myocardial infarction. Journal of the Formosan Medical Association. 105 (6), 451-458 (2006).
  9. Markovic, D., et al. Effects of a percutaneous coronary intervention or conservative treatment strategy on treatment outcomes in elderly female patients with acute coronary syndrome. Signa Vitae. 12 (1), 96-100 (2016).
  10. Hannan, E. L., et al. Effect of onset-to-door time and door-to-balloon time on mortality in patients undergoing percutaneous coronary interventions for ST-segment elevation myocardial infarction. American Journal of Cardiology. 106 (2), 143-147 (2010).
  11. McNamara, R. L., et al. Effect of door-to-balloon time on mortality in patients with ST-segment elevation myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology. 47 (11), 2180-2186 (2006).
  12. Pehnec, Z., Sinkovië, A., Kamenic, B., Marinšek, M., Svenšek, F. Baseline characteristics, time-to-hospital admission and in-hospital outcomes of patients hospitalized with ST-segment elevation acute coronary syndromes, 2002 to 2005. Signa Vitae. 4 (1), 14-20 (2009).
  13. Menees, D. S., et al. Door-to-balloon time and mortality among patients undergoing primary PCI. The New England Journal of Medicine. 369 (10), 901-909 (2013).
  14. Ku, H. C., Chen, W. P., Su, M. J. DPP4 deficiency preserves cardiac function via GLP-1 signaling in rats subjected to myocardial ischemia/reperfusion. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. 384 (2), 197-207 (2011).
  15. Lee, S. Y., Ku, H. C., Kuo, Y. H., Chiu, H. L., Su, M. J. Pyrrolidinyl caffeamide against ischemia/reperfusion injury in cardiomyocytes through AMPK/AKT pathways. Journal of Biomedical Science. 22 (1), 18(2015).
  16. Ku, H. C., et al. TM-1-1DP exerts protective effect against myocardial ischemia reperfusion injury via AKT-eNOS pathway. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. 388 (5), 539-548 (2015).
  17. Ku, H. C., Lee, S. Y., Yang, K. C., Kuo, Y. H., Su, M. J. Modification of caffeic acid with pyrrolidine enhances antioxidant ability by activating AKT/HO-1 pathway in heart. PLoS ONE. 11 (2), 0148545(2016).
  18. Alonso-Herranz, L., et al. Macrophages promote endothelial-to-mesenchymal transition via MT1-MMP/TGFbeta1 after myocardial infarction. eLife. 9, 57920(2020).
  19. Liu, J., Zheng, X., Zhang, C., Zhang, C., Bu, P. Lcz696 alleviates myocardial fibrosis after myocardial infarction through the sFRP-1/Wnt/beta-catenin signaling pathway. Frontiers in Pharmacology. 12, 724147(2021).
  20. Goldman, S., Raya, T. E. Rat infarct model of myocardial infarction and heart failure. Journal of Cardiac Failure. 1 (2), 169-177 (1995).
  21. Ke, J., Zhu, C., Zhang, Y., Zhang, W. Anti-arrhythmic effects of linalool via Cx43 expression in a rat model of myocardial infarction. Frontiers in Pharmacology. 11, 926(2020).
  22. Houde, M., et al. Mouse mast cell protease 4 deletion protects heart function and survival after permanent myocardial infarction. Frontiers in Pharmacology. 9, 868(2018).
  23. Chen, J., Ceholski, D. K., Liang, L., Fish, K., Hajjar, R. J. Variability in coronary artery anatomy affects consistency of cardiac damage after myocardial infarction in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 313 (2), 275-282 (2017).
  24. Kainuma, S., et al. Influence of coronary architecture on the variability in myocardial infarction induced by coronary ligation in rats. PLoS ONE. 12 (8), 0183323(2017).
  25. Heil, J., Schlapfer, M. A reproducible intensive care unit-oriented endotoxin model in rats. Journal of Visualized Experiments. (168), e62024(2021).
  26. Schleimer, K., et al. Training a sophisticated microsurgical technique: Interposition of external jugular vein graft in the common carotid artery in rats. Journal of Visualized Experiments. (69), e4124(2012).
  27. Lindsey, M. L., et al. Guidelines for experimental models of myocardial ischemia and infarction. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 812-838 (2018).
  28. Li, H., et al. A new model of heart failure post-myocardial infarction in the rat. Journal of Visualized Experiments. (172), e62540(2021).
  29. Opitz, C. F., Mitchell, G. F., Pfeffer, M. A., Pfeffer, J. M. Arrhythmias and death after coronary artery occlusion in the rat. Continuous telemetric ECG monitoring in conscious, untethered rats. Circulation. 92 (2), 253-261 (1995).
  30. Kawashima, T., Sato, F. Clarifying the anatomy of the atrioventricular node artery. International Journal of Cardiology. 269, 158-164 (2018).
  31. Vikse, J., et al. Anatomical variations in the sinoatrial nodal artery: A meta-analysis and clinical considerations. PLoS ONE. 11 (2), 0148331(2016).
  32. Xu, Z., Alloush, J., Beck, E., Weisleder, N. A murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury through ligation of the left anterior descending artery. Journal of Visualized Experiments. (86), e51329(2014).
  33. Klocke, R., Tian, W., Kuhlmann, M. T., Nikol, S. Surgical animal models of heart failure related to coronary heart disease. Cardiovascular Research. 74 (1), 29-38 (2007).
  34. De Villiers, C., Riley, P. R. Mouse models of myocardial infarction: Comparing permanent ligation and ischemia-reperfusion. Disease Models & Mechanisms. 13 (11), (2020).
  35. Reichert, K., et al. Murine left anterior descending (LAD) coronary artery ligation: An improved and simplified model for myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments. (122), e55353(2017).
  36. Lugrin, J., Parapanov, R., Krueger, T., Liaudet, L. Murine myocardial infarction model using permanent ligation of left anterior descending coronary artery. Journal of Visualized Experiments. (150), e59591(2019).
  37. Wu, Y., Yin, X., Wijaya, C., Huang, M. H., McConnell, B. K. Acute myocardial infarction in rats. Journal of Visualized Experiments. (48), e2464(2011).
  38. Muthuramu, I., Lox, M., Jacobs, F., De Geest, B. Permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice: a model of post-myocardial infarction remodelling and heart failure. Journal of Visualized Experiments. (94), e52206(2014).
  39. Langer, K. On the anatomy and physiology of the skin. British Journal of Plastic Surgery. 31 (4), 277-278 (1978).
  40. Carmichael, S. W. The tangled web of Langer's lines. Clinical Anatomy. 27 (2), 162-168 (2014).
  41. Chang, L. R., Marston, G., Martin, A. Anatomy, Cartilage. StatPearls. , StatPearls Publishing. Treasure Island, FL. (2022).
  42. Kolk, M. V., et al. LAD-ligation: A murine model of myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments. (32), e1438(2009).

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

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Лигирование ПМЖВинфаркт миокардамодель сердца крысыразмер инфарктаокрашивание синим красителем Эвансаконтроллер петли-ловушкикоронарный кровотокишемия миокарда
Перевязка левой передней нисходящей коронарной артерии для исследования ишемии-реперфузии: совершенствование модели с помощью технических модификаций и контроля качества
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.