تأكيدا لعضلة القلب نقص التروية وضخه إصابة في الفئران عن طريق الكهربائي الوسادة السطحية
Summary
During murine myocardial ischemia/reperfusion surgery, correct placement of the occluding ligature is typically confirmed by visible observation of myocardial pallor. Herein, a method of electrocardiographically confirming ischemia and reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, is demonstrated in male C57Bl/6 mice.
Abstract
Many animal models have been established for the study of myocardial remodeling and heart failure due to its status as the number one cause of mortality worldwide. In humans, a pathologic occlusion forms in a coronary artery and reperfusion of that occluded artery is considered essential to maintain viability of the myocardium at risk. Although essential for myocardial recovery, reperfusion of the ischemic myocardium creates its own tissue injury. The physiologic response and healing of an ischemia/reperfusion injury is different from a chronic occlusion injury. Myocardial ischemia/reperfusion injury is gaining recognition as a clinically relevant model for myocardial infarction studies. For this reason, parallel animal models of ischemia/reperfusion are vital in advancing the knowledge base regarding myocardial injury. Typically, ischemia of the mouse heart after left anterior descending (LAD) coronary artery occlusion is confirmed by visible pallor of the myocardium below the occlusion (ligature). However, this offers only a subjective way of confirming correct or consistent ligature placement, as there are multiple major arteries that could cause pallor in different myocardial regions. A method of recording electrocardiographic changes to assess correct ligature placement and resultant ischemia as well as reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, would help yield consistent infarct sizes in mouse models. In turn, this would help decrease the number of mice used. Additionally, electrocardiographic changes can continue to be recorded non-invasively in a time-dependent fashion after the surgery. This article will demonstrate a method of electrocardiographically confirming myocardial ischemia and reperfusion in real time.
Introduction
لا تزال أمراض القلب السبب الرئيسي للوفاة في العالم 1،2. ليس فقط في البطين الأيسر (LV) الغرفة الأكثر العضلات، المسؤولة عن ضخ الدم من القلب إلى الجسم كله 3، بل هو شائع موقع الإصابة القلبية واحتشاء عضلة القلب بعد 4. البطين الأيسر موت الأنسجة غالبا ما يؤدي إلى فشل القلب الانقباضي. نماذج حيوانية من أمراض القلب أمر لا بد منه للنهوض البحوث الطبية الحيوية القلب والأوعية الدموية. وكانت C57BL / 6 سلالة من الفئران خيارا شعبيا لنماذج حيوانية بسبب وقت سريع التكاثر، تكلفتها المنخفضة وسهولة في تغيرات جينية. معظم النماذج الجراحية الفئران لدراسة أمراض القلب تشمل انسداد فرع LAD من الشريان التاجي الأيسر. ويطلق على الفتى في بعض الأحيان الأيسر منفرجة هامشي 5،6. الفتى إمدادات الدم إلى البطين الأيسر الأمامي والجدران انتيرو الجانبي. وتهدف الدراسات انسداد LAD في حمل احتشاء الأمامية، وأحيانا تمتد كثافة العملياتس المناطق الجدار أدنى والجانبية 7.
تشمل اثنين من النماذج التي يتم استخدامها بشكل متكرر للدراسات احتشاء عضلة القلب المزمن انسداد احتشاء عضلة القلب وعضلة القلب إصابة نقص التروية / ضخه. يتم إنشاء الانسداد المزمن عن طريق خياطة جراحيا حول ومنع تدفق الدم من خلال LAD بشكل دائم. يتم إنشاء إصابة نقص التروية / ضخه من ذلك بكثير في بنفس الطريقة فقط مع عابرة، وعادة 30-60 دقيقة، وفترة الدماغية. لتحقيق نقص تروية عابرة، العلاقات الاغلاق خياطة حول الفتى وأنبوب صغير PE-10 التي وضعت بالتوازي مع الفتى على سطح النخابية من القلب، تليها فترة ضخه حيث يتم إزالة الأنبوب وتسد خياطة والدم السماح بالتدفق مرة أخرى من خلال الشريان وفي عضلة القلب. وقد اعتبرت عملية جراحية نقص التروية / ضخه إلى أن تكون ذات صلة سريريا نظرا لطبيعة الاصابة ضخه في موازاة علاج احتشاء الإنسان والتي تشمل حفلة موسيقيةقسطرة PT التاجي والدعامات الشريان، أو انسداد في الشريان التاجي. عادة، خلال هذه العمليات الجراحية، ويؤكد نقص التروية من LV في قلب فأر من شحوب المرئي من جدار عضلة القلب. ومع ذلك، ببساطة عن طريق إجراء عملية جراحية على وسادة الكهربائي (ECG) في ظل ظروف المراقبة المستمرة، تغييرات مرئية ويمكن ملاحظة في الموجي تخطيط القلب، مما يؤكد نقص التروية وضخه من عضلة القلب الماوس.
على الرغم من أن القلب الفئران يشبه قلب الإنسان في كثير من النواحي، بما في ذلك هيكلها أربع غرف، لديهم قلوب أيضا اختلافات. اختلاف واحد واضح هو متوسط معدل ضربات القلب يستريح من فئران بالغة هو 600-700 نبضة في الدقيقة (بي بي إم) في حين أن البشر البالغين و~ 60-100 نبضة في الدقيقة 8،9. بالإضافة إلى ذلك، في كثير من الأحيان الفئران دمج موجات عودة الاستقطاب، J و T، مع الاستقطاب QRS المعقدة صنع واضح ST-الجزء الصعب أن نتبين 10. إلى تعقيد عملية electrocardiographicallذ يؤكد نقص تروية عضلة القلب، هو ارتفاع تي موجة وST-شريحة التي تستخدم كعلامات لتشخيص نقص التروية وإصابة احتشاء عضلة القلب في البشر، المشار سريريا باسم ST ه levation م yocardial ط nfarction أو STEMI. أحد الفروق الرئيسية بين الطول الموجي الفئران البشرية وهو أنه لا يمكن ق الموجة ويتبع مباشرة يكون J-الموجة التي تنقل مباشرة إلى T-موجة سلبية. خلال نقص تروية عضلة القلب الحاد في الفئران السعة النقص S الموجة ويتبع مباشرة من قبل غير طبيعية J-موجة ومقلوب تي موجة 11. لا يبدو أن تي موجة لتمثل جزءا كبيرا من عودة الاستقطاب في الفئران (11). وعلى الرغم من التسميات والفأرة مقابل الاختلافات البشرية، وتأكيد تخطيط القلب من نقص تروية عضلة القلب الفئران وضخه لا يزال ممكنا وبسيطة نسبيا. من أجل تبسيط الموجي التفسير، ويشار إلى هذا الجزء بين نقابة الصحفيين التونسيين باسم ST-segmeالإقليم الشمالي في هذه الوثيقة.
المبادئ التوجيهية STEMI نشرت في عام 2013 وكثيرا ما ينصح المريض الوقت من الباب إلى بالون أقل من 90 دقيقة 12. هذا يعني أن الإطار الزمني من تحديد انسداد الشريان التاجي المريض حتى الشريان وفتح يجب أن تكون أقل من 90 دقيقة. القلب النابض تعمل باستمرار، وبالتالي، لديها استقلاب الاكسدة العالية وعلى مستوى عال من استهلاك الأوكسجين 3. لتوفير هذا، وهي شبكة من الشعيرات الدموية هي المتاحة لكل العضلية 3. يستغرق سوى قلب القليلة يدق لاستنفاد الأكسجين وتوريد المواد الغذائية. في إطار 90 دقيقة، سيكون قد تم حظر منطقة القلب الدماغية في الإنسان من الحصول على ما بين 5400 و 9000 يدق القلب قيمتها من الدم الغني بالأكسجين. في نفس الإطار 90 دقيقة، فإن الماوس لديها 54،000 إلى 63،000 دقات القلب. نقاط الوقت التجريبية لالفئران إصابة نقص التروية / ضخه وعادة ما تكون بين 30 و 60 دقيقة.
أهمية تطويرجي طريقة التكميلي ليؤكد نقص تروية عضلة القلب وضخه في نموذج الفئران له آثار عميقة على الاتساق واستنساخ البيانات في دراسات نقص التروية / ضخه عضلة القلب. الممارسة الحالية المتمثلة في مراقبة بصريا قلب للتغيير في لون الأنسجة غير كافية كما تشخيص بذاتها. بالإضافة إلى ذلك، ليست مضمونة ضخه بعد إزالة الأنبوب وخياطة. على الرغم من أن لم تعد مرتبطة الشريان الخروج، قد يكون الشريان الضرر المستمر أثناء إجراء وقد يصبح من المستحيل reperfuse. وسيكون من المفيد أن يكون هناك سجل التغييرات electrocardiographic لتأكيد ضخه بدلا من الاعتماد على الملاحظات من شحوب عضلة القلب واحمرار (اللون الأحمر). القلوب التي لا تظهر علامات الإصابة نقص التروية / ضخه يمكن بعد ذلك بسرعة وضع علامة ويمكن اتخاذ قرار بشأن كيفية المضي قدما من قبل المحققين.
وأخيرا، سجلت رقما قياسيا في تخطيط القلب يغير من خط الأساس طوال عشرالبريد فترات الدماغية وضخه يسمح للمحققين أن يواصل رصد القلب بعد الجراحة الأولية. المحققون تفقد حاليا مرأى من القلب بمجرد الانتهاء من عملية جراحية. ECG هو وسيلة بسيطة للحصول على نظرة ثاقبة التغييرات التي تحدث في ساعات عضلة القلب لأيام بعد الجراحة. ECG سجلت في نقطة زمنية بعد الجراحة يمكن أن تكشف Q-موجات وضع في وقت متأخر من يشير إلى استمرار أو تفاقم موت الأنسجة. ومع ذلك، لسبر فعال علامات electrocardiographic جديدة أو تفاقم، يجب أن يكون تخطيط القلب الأساسية المتاحة للمقارنة.
وهذا البروتوكول شرح كيفية إعداد والحصول عليها ووتفسير تخطيط القلب لتأكيد نقص التروية وضخه من القلب الماوس باستخدام 8 – الذكور 12 أسبوعا من العمر C57BL / 6 الفئران.
Protocol
Representative Results
Discussion
باستخدام التغيرات ECG كوسيلة تكميلية لتأكيد نقص تروية عضلة القلب وضخه يضمن وضع دقيق للرباط الاغلاق. دقة الرباط التنسيب أمر بالغ الأهمية للحد من تقلب البيانات بين الحيوانات. الفتى في قلب الفأر هو شريان الصعب تصور. لذلك، المكمل شحوب البصرية مع التغييرات electrocardiographic سوف ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Merit Review awards (BX002332 and BX000640) from the Biomedical Laboratory Research and Development Service of the Veterans Affairs Office of Research and Development, National Institutes of Health (R15HL129140), and funds from Institutional Research and Improvement account. The project is supported in part by the National Institutes of Health grant C06RR0306551.
Materials
| Vevo 1100 | Fujifilm Visual Sonics |
Echocardiography Machine | |
| Mouse Handling Plate | Fujifilm Visual Sonics |
Heated ECG plate | |
| Signa-Gel | Highly Conductive Multi- | ||
| Electrode Gel | Parker | 15-25 | Purpose Electrolyte |
| Transpore Medical Tape | 3M | 1527-0 | |
| PI-Spray II | Pharmaceutical Innovations | NDC 36-2013-25 | Cleaning agent for ECG plate |
| C57Bl6 Mice | The Jackson Laboratory | 000664 | Male, 8-12 wk |
| IsoThesia-Isoflurane | Henry Schein | NDC 1169-0500-1 | |
| Excel | Microsoft | ||
| Systane Nighttime Lubricant Eye Ointment | Alcon | 65050935 | |
| 7-0 Perma-Hand Silk Sutures | Ethicon | 640.O32 | |
| 5-0 Perma-Hand Silk Sutures | Ethicon | K809.O32 | |
| Surgical Scissors | ROBOZ | RS-5881 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | |
| Gauze | Bio Nuclear Diagnostics Inc | DIS-022B | |
| Needle Holder | Fine Science Tools | 12565-14 | |
| Buprenex CIII | Patterson Veterinary | 0-891-9756 | Buprenorphine Hydrochloride Analgesic |
| Betadine | Purdue Products | 67618-150-08 |
References
- Kochanek, K. D., Murphy, S. L., Xu, J. Deaths: Final Data for 2011. Natl Vital Stat Rep. 63 (3), 1-120 (2015).
- Klabunde, R. E. . Cardiovascular Physiology Concepts 2edn. , 243 (2012).
- Bhardwaj, R., Kandoria, A., Sharma, R. Myocardial infarction in young adults-risk factors and pattern of coronary artery involvement. Niger Med J. 55 (1), 44-47 (2014).
- Xu, Z., Alloush, J., Beck, E., Weisleder, N. A murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury through ligation of the left anterior descending artery. J Vis Exp. (86), (2014).
- Fernández, B., et al. The coronary arteries of the C57BL/6 mouse strains: implications for comparison with mutant models. J Anat. 212 (1), 12-18 (2008).
- Thaler, M. S. . The Only EKG Book You’ll Ever Need. , (2003).
- Poirier, P. Exercise, heart rate variability, and longevity: the cocoon mystery?. Circulation. 129 (21), 2085-2087 (2014).
- Boudoulas, K. D., Borer, J. S., Boudoulas, H. Heart Rate, Life Expectancy and the Cardiovascular System: Therapeutic Considerations. Cardiology. 132 (4), 199-212 (2015).
- Wehrens, X. H., Kirchhoff, S., Doevendans, P. A. Mouse electrocardiography: an interval of thirty years. Cardiovasc Res. 45 (1), 231-237 (2000).
- Boukens, B. J., Rivaud, M. R., Rentschler, S., Coronel, R. Misinterpretation of the mouse ECG: ‘musing the waves of Mus musculus. J Physiol. 592 (21), 4613-4626 (2014).
- O’Gara, P. T., et al. ACCF/AHA guideline for the management of ST-elevation myocardial infarction: executive summary: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines: developed in collaboration with the American College of Emergency Physicians and Society for Cardiovascular Angiography and Interventions. Catheter Cardiovasc Interv. 82 (1), E1-E27 (2013).
- . . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 1, 71-83 (2011).
- Jong, W. M., et al. Reduced acute myocardial ischemia-reperfusion injury in IL-6-deficient mice employing a closed-chest model. Inflamm Res. 65 (6), 489-499 (2016).
- Nadtochiy, S. M., et al. In vivo cardioprotection by S-nitroso-2-mercaptopropionyl glycine. J Mol Cell Cardiol. 46 (6), 960-968 (2009).
- Preda, M. B., Burlacu, A. Electrocardiography as a tool for validating myocardial ischemia-reperfusion procedures in mice. Comp Med. 60 (6), 443-447 (2010).
- Speerschneider, T., Thomsen, M. B. Physiology and analysis of the electrocardiographic T wave in mice. Acta Physiol (Oxf. 209 (4), 262-271 (2013).
- Kersten, J. R., Schmeling, T. J., Pagel, P. S., Gross, G. J., Warltier, D. C. Isoflurane mimics ischemic preconditioning via activation of K(ATP) channels: reduction of myocardial infarct size with an acute memory phase. Anesthesiology. 87 (2), 361-370 (1997).
- Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53 (1), E55-E69 (2012).
- Curtis, M. J., et al. The Lambeth Conventions (II): guidelines for the study of animal and human ventricular and supraventricular arrhythmias. Pharmacol Ther. 139 (2), 213-248 (2013).
