Bekreftelse av myokardiskemi og reperfusjonsskade i Mus Bruke Surface Pad Elektrokardiografi

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

Hjertesykdom er fortsatt den ledende dødsårsaken i verden ^1,2. Ikke bare er den venstre ventrikkel (LV) den mest muskelkammer, som er ansvarlig for å pumpe blod fra hjertet til hele legemet ^3, er det en vanlig kardial skade området post-hjerteinfarkt ^4. Venstre ventrikkel vevsdød resulterer ofte i systolisk hjertesvikt. Dyremodeller av hjertesykdom er viktig for utvikling av biomedisinsk kardiovaskulær forskning. C57BL / 6-stammen av mus har vært et populært valg for dyremodeller på grunn av sin raske avl tid, lav pris og brukervennlighet i genetiske forandringer. De fleste kirurgiske murine modeller for studier av hjertesykdom omfatter okklusjon av LAD gren av den venstre koronararterie. Gutten kalles venstre stumpe marginal ^5,6. Gutten leverer blod til venstre ventrikkel anterior og Antero-lateral vegger. LAD okklusjon studier er rettet mot å fremkalle anterior infarkt, noen ganger strekker into mindreverdig og sidevegg regioner ^7.

To modeller som brukes ofte for hjerteinfarkt Studiene omfatter kroniske okklusjon hjerteinfarkt og myokardiskemi / reperfusjonsskade. Den kroniske okklusjon er skapt ved kirurgisk å sy rundt og permanent blokkere blodstrømmen gjennom LAD. Den iskemi / reperfusjonsskade er skapt mye på samme måte bare med et forbigående, vanligvis 30-60 min, iskemiske periode. For å oppnå forbigående iskemi, de okkluderende suturknutene rundt LAD og en liten PE-10 rør som er plassert parallelt med LAD på den epikardiale overflaten av hjertet, etterfulgt av en reperfusjon periode hvor røret og okkludering av suturen er fjernet og blod er lov til å igjen flyte gjennom arterien og inn i hjertemuskelen. Den iskemi / reperfusjon kirurgi har blitt ansett for å være klinisk relevant på grunn av beskaffenheten av reperfusjonsskade parallelt med behandlingen av menneskelige infarkter som omfatter prompt koronar angioplastikk og stenting av arterien, eller koronar bypass. Vanligvis i løpet av disse operasjoner, er iskemi i LV i en mus hjerte bekreftet av synlig blekhet av hjerteinfarkt veggen. Imidlertid, ved ganske enkelt å utføre de operasjoner på et elektrokardiogram (EKG) pute under konstante tilstandsovervåking, synlige forandringer kan observeres i EKG-kurven, for derved å bekrefte iskemi og reperfusjon av myokardium mus.

Selv om murine hjerte er lik den menneskelige hjertet på mange måter, inkludert sine fire-kammer struktur, hjertene har også forskjeller. En åpenbar forskjell er gjennomsnittlig hvilepuls av voksen mus er 600 – 700 slag per minutt (bpm) mens det av voksne mennesker er ~ 60-100 bpm ^8,9. I tillegg, i mus repolariseringen bølger, J og T, ofte fusjonere med depolarisering QRS-kompleks å lage en klar ST-segment vanskelig å skjelne ^10. For å komplisere prosessen med electrocardiographically bekrefter myokardial iskemi, det er høyden av T-bølgen og ST-segmentet, som brukes som markører for diagnose av ischemia og myokardial infarkt skade hos mennesker, klinisk referert til som ST e levation m animalsk myokardialt i nfarction eller STEMI. En av de viktigste forskjellene mellom humane og murine bølgeformer er at S-bølgen er umiddelbart fulgt være en J-bølge som overfører direkte inn i en negativ T-bølge. Under akutt myokardial ischemi i mus amplituden av S-bølge avtar og blir direkte etterfulgt av en unormal J-bølge og en omvendt T-bølge ^11. Den T-bølgen synes ikke å representere en betydelig del av repolarisasjon i mus ^11. Til tross for nomenklatur og mus sammenlignet med humane forskjeller, er EKG bekreftelse av murine myokardial ischemi og reperfusjon fremdeles mulig og relativt enkel. For å få til å forenkle tolkningen bølgeform, blir segmentet mellom SJT kalt ST-segment her.

STEMI retningslinjer publisert i 2013 anbefale en pasient dør-til-ballong på mindre enn 90 min ¹² .Dette betyr at tidsrammen fra identifisering av pasientens koronar arterieokklusjon til arterien blir gjenåpnet bør være mindre enn 90 min. Det bankende hjertet arbeider hele tiden og derfor har en høy oksidativ metabolisme og et høyt oksygenforbruk ^tre. For å sørge for dette, er et nettverk av kapillærer tilgjengelig for hver myocyte ^tre. Det tar bare et hjerte et par beats å utmatte sin oksygen og næringstilførsel. I et 90 min vindu, vil en iskemisk hjerteregionen i et menneske har blitt blokkert fra å motta mellom 5400 og 9000 hjertet slår verdt av oksygenrikt blod. I den samme 90 min vinduet, ville en mus har 54 000 til 63 000 hjerteslag. Eksperimentelle tidspunkter for murine iskemi / reperfusjonsskade er vanligvis mellom 30 og 60 min.

Viktigheten av å utvikleing en supplerende metode for å bekrefte myokardiskemi og reperfusjon i en musemodell har dyptgripende implikasjoner på konsistens og reproduserbarhet av data i myokardiskemi / reperfusjon studier. Den nåværende praksis med visuelt observere hjerte for en endring i vev farge er ikke tilstrekkelig som en frittstående diagnose. I tillegg er reperfusjon etter fjerning av produksjonsrøret, og suturen ikke garanteres. Selv om arterien er ikke lenger bundet av, kan arterien har vedvarende skader under inngrepet og kan bli umulig å reperfuse. Det ville være fordelaktig å ha en registrering av elektrokardiografiske endringer for å bekrefte reperfusjon heller enn å stole på observasjoner av hjerteinfarkt blekhet og rubor (rød farge). Hjerter som ikke viser markører for iskemi / reperfusjonsskade kan deretter raskt bli flagget og en beslutning om hvordan du går frem kan gjøres med etterforskerne.

Til slutt, å etablere en oversikt over EKG endringer fra baseline i hele the iskemiske og reperfusjon perioder gjør at etterforskerne å fortsette å overvåke hjertet etter den første operasjonen. Etterforskerne i dag miste av syne hjertet så snart operasjonen er fullført. EKG er en enkel måte å få innsikt i endringene som skjer i hjertemuskelen timer til dager etter operasjonen. EKG registreres på tidspunkter etter operasjonen kunne avsløre sen-utvikler Q-bølger indikerer fortsatt eller forverring vev død. Men for å effektivt gage nye eller forverrede elektro markører, en baseline EKG må være tilgjengelig for sammenligning.

Denne protokollen vil demonstrere hvordan å forberede seg, få tak i, og tolke EKG for å bekrefte iskemi og reperfusjon av musen hjertet ved hjelp av 8-12 uker gamle mannlige C57Bl / 6 mus.

Protocol

Alle kirurgiske prosedyrer utført på dyr bør utføres i samsvar med Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr 13 eller andre egnede etiske retningslinjer. Protokoller bør godkjennes av dyrevelferd komiteen på den aktuelle institusjonen før du fortsetter. 1. Forberedelse til EKG MERK: Før du begynner, skjønner personlig verneutstyr, inkludert hansker, vernebriller og en ren laboratoriefrakk eller engangs kappe. Rengjør EKG puten med et…

Representative Results

En normal muse EKG vises i figur 2 med alfabetiske markører for elektriske hendelser P, Q, R, S, J og T. P er den første atrial depolarization. QRS er bølgen av depolarisering over ventriklene. J er tidlig repolarisering og T representerer heterogen repolarization også kjent som utvinning 11. Det bør bemerkes at mange laboratorier ikke bruker J-bølgen nomenklatur og i stedet henvise til SJT-segmentet som ST-segmentet 10,15-17. Her, resultater …

Discussion

Ved hjelp av EKG-forandringer som en supplerende metode for å bekrefte myokardiskemi og reperfusjon sikrer nøyaktig plassering av steng ligatur. Nøyaktighet av ligatur plassering er avgjørende for å redusere data variasjon blant dyr. Gutten i en mus hjerte er en vanskelig arterie å visualisere. Derfor vil supplere visuell blekhet med elektrokardiografiske endringer bidra til å sikre riktig plassering av ligatur og resulterende vevsskade.

Siden EKG pute har en ikke-invasiv riss av hjer…

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