Подтверждение инфарктом ишемией и реперфузии у мышей с использованием поверхности Pad электрокардиографии
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
Сердечно – сосудистые заболевания по- прежнему является ведущей причиной смерти во всем мире 1,2. Мало того, что левый желудочек (ЛЖ) самой мышечной камеры, отвечает за перекачивает кровь от сердца ко всему телу 3, это общее место сердечной травмы после инфаркта миокарда 4. Левого желудочка смерть ткани часто приводит к систолической сердечной недостаточности. Животные модели болезни сердца являются обязательными для улучшения биомедицинских исследований сердечно-сосудистой системы. Штамм C57BL / 6 мышей были популярным выбором для моделей на животных из-за их быстрое время размножения, низкая стоимость и легкость в генетических изменений. Большинство мышиные хирургических моделей для изучения болезни сердца связаны с закупоркой ЛАД ветви левой коронарной артерии. ЛАД иногда называют левым тупым маргинальный 5,6. ЛАД поставляет кровь к левой передней желудочка и передне-боковой стенки. Исследования окклюзия ЛАД направлены на индукции передних инфаркты, иногда расширение Intо нижних и боковых стенок 7 областей.
Две модели, которые часто используются для инфарктов миокарда исследований включают в себя хронический окклюзия инфаркт миокарда и повреждения миокарда при ишемии / реперфузии. Хроническая окклюзия создается хирургическим путем ушивания вокруг и постоянно блокируя поток крови через ЛАД. Ишемическое / реперфузионное создается во многом таким же образом, только с переходным процессом, обычно 30-60 мин, ишемического периода. Для достижения преходящую ишемию, Окклюзионный шовные связи вокруг LAD и небольшой ПЭ-10 трубка, которая расположена параллельно ЛАД на поверхности эпикарда сердца, за которым следует период реперфузии, где трубка и закупоривания шовный материал удаляется и кровь позволили еще раз течь через артерии и в миокард. Операция ишемией / реперфузией было признано клинически значимых из-за характера повреждений после реперфузии параллелометра лечение человека инфарктами, который включает PROMпт коронарная ангиопластика и стентирование артерий или аортокоронарное. Как правило, во время этих операций, ишемия ЛЖ в сердце мыши подтверждается видимой бледности стенки миокарда. Тем не менее, просто выполняя операции на электрокардиограмме (ЭКГ) набивать при постоянных условиях наблюдения, видимые изменения могут наблюдаться в ЭКГ, тем самым подтверждая ишемии и реперфузии миокарда мыши.
Хотя мышиные сердце похоже на сердце человека во многих отношениях, в том числе его четырехкамерного структуру, сердца также имеют различия. Одна очевидная разница средняя ЧСС у взрослых мышей составляет 600 – 700 ударов в минуту (BPM) , тогда как у взрослого человека составляет ~ 60-100 ударов в минуту 8,9. Кроме того, у мышей переполяризацию волны, J и T, часто сливаются с деполяризации QRS-комплекс с четким ST-сегмента трудно различить 10. Для того, чтобы усложнить процесс electrocardiographicallу подтверждающие ишемию миокарда, это возвышение волны Т и ST-сегмента , которые используются в качестве маркеров для диагностики ишемии и повреждения миокарда миокарда у людей, клинически упоминается как ST е levation м yocardial я nfarction или НФГ. Одним из основных отличий между человеческими и мышиными формами волны является то, что S-волна сразу же следует быть J-волна, которая передает непосредственно в отрицательный Т-волны. Во время острой ишемии миокарда у мышей амплитуда S-волны уменьшается и непосредственно следуют ненормальным J-волны и перевернутую Т-волны 11. Т-волна не кажется, представляют значительную часть реполяризации у мышей 11. Несмотря номенклатуры и мыши против человеческих различий, ЭКГ подтверждение мышиного ишемии миокарда и реперфузии еще возможно и относительно просто. Ради упрощения интерпретации сигнала, отрезок между СДТ называется ST-segmeнт в настоящем документе.
Рекомендации ИМПСТ , опубликованные в 2013 году рекомендовать пациенту время от двери до баллона менее 90 мин 12 .Это означает , что временные рамки от выявления окклюзии коронарной артерии пациента до артерии возобновлено должно быть не менее 90 мин. Бьющееся сердце постоянно работает , и поэтому, имеет высокую окислительный метаболизм и высокий уровень потребления кислорода 3. Чтобы обеспечить это, сеть капилляров доступна каждому миоцита 3. Это займет всего сердечного несколько ударов, чтобы исчерпать свой кислород и питательных веществ. В окне 90 мин, ишемический область сердца у человека будет заблокирован от получения между 5,400 и 9,000 сердце бьется ценность богатой кислородом крови. В том же 90 мин окно, мышь будет иметь 54000 до 63000 бьется сердце. Экспериментальные точки времени для мышиного травмы ишемии / реперфузии, как правило, от 30 до 60 мин.
Важность разработкиING дополнительный метод подтверждения ишемии миокарда и реперфузии в мышиной модели оказывает глубокое воздействие на согласованность и воспроизводимости данных при инфаркте исследований при ишемии / реперфузии. Существующая практика визуального наблюдения сердца для изменения цвета ткани не является адекватным в качестве автономной диагностики. Кроме того, при реперфузии после снятия трубки и шовного материала не гарантируется. Хотя артерии больше не завязывается, артерии может не иметь устойчивого повреждения во время процедуры и может стать невозможным reperfuse. Было бы полезно, чтобы иметь запись электрокардиографические изменения, чтобы подтвердить реперфузии, а не полагаться на наблюдениях миокарда бледность и Rubor (красный цвет). Сердца, которые не показывают маркеров повреждения при ишемии / реперфузии может затем быстро помечаться и решение о том, как действовать могут быть сделаны следователями.
И, наконец, создание записи ЭКГ изменения от исходного уровня на протяжении гое ишемических и реперфузионных периоды позволяет исследователям продолжать контролировать сердце после начальной операции. Исследователи в настоящее время упускать из виду сердце, как только операция будет завершена. ЭКГ представляет собой простой способ получить представление о происходящих изменениях в миокарде часов до нескольких дней после операции. ЭКГ записывается в моменты времени после операции может выявить поздние развивающееся Q-волны, что свидетельствует о продолжающемся ухудшении или отмиранию тканей. Тем не менее, для эффективного ручаться новых или ухудшение маркеров электрокардиографические, базовый ЭКГ должны быть доступны для сравнения.
Этот протокол будет показано, как подготовить, получить и интерпретировать ЭКГ для подтверждения ишемии и реперфузии сердца мыши с использованием 8 – 12 недель самцам мышей C57BL / 6.
Protocol
Representative Results
Discussion
С помощью изменения ЭКГ в качестве дополнительного метода для подтверждения ишемии миокарда и реперфузии обеспечивает точное размещение окклюдируя лигатуры. Точность лигатуры размещения имеет решающее значение для снижения изменчивости данных среди животных. ЛАД в сердце мыши явля…
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).
