The post-mortem assessment of myocardial infarction (MI) in rodents is based on quantification of the infarct on stained heart sections. We describe an accurate method to quantify the infarct size using systematic sampling of harvested rat hearts from base to apex and image analyses of trichrome-stained histological sections.
Myocardial infarction is defined as cardiomyocyte death due to prolonged ischemia; an inflammatory response and scar formation (fibrosis) follow the ischemic injury. Following the initial acute phase, chronic remodeling of the left ventricle (LV) modifies the structure and function of the heart. Permanent coronary ligation in small animals has been widely used as a reference model for a chronic model of MI. Thinning of the infarcted wall progressively develops to transmural fibrosis. Histological assessment of infarct size is commonly performed; nevertheless, a standardization of the methods for quantification is missing. Indeed, important methodological aspects, such as the number of sections analyzed and the sampling and quantification methods, are usually not described and therefore preclude comparison across investigations. Too often, quantification is performed on a single section obtained at the level of the papillary muscles. Because novel strategies aimed at reducing infarct expansion and remodeling are under investigation, there is an important need for the standardization of accurate heart sampling protocols. We describe an accurate method to quantify the infarct size using a systematic sampling of harvested rat heart and image analyses of trichromatic stained histological sections obtained from base to apex. We also provide evidence that calculating the expansion index (EI) allowed for infarct size assessment, taking into account changes of the left ventricle throughout the remodeling.
Hjärtinfarkt (MI) är en ledande orsak till död och handikapp i hela världen. Kranskärlssjukdom är den främsta orsaken; MI resultat från ischemi i rad till koronara händelser såsom ocklusion. När reperfusion inte utförs inom de första 6 h inducerar ischemi irreversibel myokardnekros. Hos patienter, karakterisering av MI är beroende av olika diagnosverktyg, inklusive kliniska tecken, EKG, utvärdering av plasmanivåerna av biomarkörer, ekokardiografi, MRI, och histologiska analyser 1. Akut och kronisk Ml klassificeras som två olika faser av skada beroende på tidpunkten för myokardnekros förhållande till tiden för den koronara ocklusionen. Den akuta fasen, som inträffar under de första 7 dagarna, är förknippad med förlust av hjärtmuskelceller, omfattande inflammation, och rekryteringen av fibroblaster. Den subakuta fasen, som kännetecknas av läkning av hjärtvävnaden och bildandet av ett ärr, uppstårmellan 1 och 4 – 6 veckor. Utbyggnad av infarkt, ventrikeln vägg gallring, och kammare dilatation karakterisera den kroniska fasen. Omfattande ombyggnad av den vänstra kammaren resulterar successivt i svår hjärtsvikt 2.
MI inducerad av permanent vänstra främre nedåtgående artär (LAD) ligering representerar standard gnagare modell av kronisk hjärtinfarkt. Krans ligatur härmar koronar ocklusion. Storleken på infarkt beror på platsen för ligatur. Karakterisering av myokardiell ischemisk skada i en gnagarmodell är klassiskt utfördes med användning av biomarkörer plasmanivåer, såsom troponin I och T 3, ekokardiografi, MRI, och histologi 4,5. Biomarkörer nivåer är korrelerade med graden av cardiomyocyte död. Ekokardiografi utvärderar vänsterkammarfunktion till följd av regionala vägg rörelse avvikelser. Dessutom icke-invasiva avbildningstekniker, såsom MRI eller hög upplösningekokardiografi, att en bedömning av minskningen av väggrörelsen, volymen av ärr med minskad perfusion och livskraftiga hjärtmuskeln, och väggen gallring. LV dimensioner tillåta noggrann utvärdering av infarktstorlek. Slutligen kan utföras kvantifiering av livsdugliga och döda hjärtmuskeln obduktion med användning av specifika fläckar av histologiska sektioner av skördade hjärtan och tillåter kontroll av infarktstorleken (IS). En annan viktig egenskap är den utvärdering av infarktexpansionsindexet (EI) 6. EI är associerad med transmural infarkt och startar inom de första 3 dagarna. EI kännetecknas av en gradvis minskning i väggtjocklek, en ökning av LV hålrum storlek, och därmed förändringar i LV form.
För att utvärdera den terapeutiska effekten av nya behandlingar – i synnerhet de regenerativa strategier baserade på celler, matriser och genleverans-korrekt bedömning av MI hos gnagare är av största vikt.När den mäts på ett enda tvärsnitt erhålls vid papillarmuskeln nivå, kan IS storlek vara förspänd grund av den stora variationen som finns i infarkt utveckling efter LAD ligation; apex infarkt kan sedan avskärmas. Viktigt har mer exakta metoder som skall fastställas MI storlek beskrivits för möss 7-9 eller råttor 10. Ändå är otillräcklig för att exakt kvantifiera LV ombyggnad eller terapeutiskt inducerade minskningar (eller preventions) av ombyggnad. I själva verket är vanligen uttryckt i procent av den totala LV volym bedömdes på tvärsnitt av hjärtat. Även om denna metod är giltig för akut hjärtinfarkt, förblir förtunning av LV väggen inträffar under ombyggnad under utvärderas 11,12. En komplett morfometriska kvantifiering av infarktstorlek och strukturella förändringar bör kvantifiera flera parametrar, såsom endokardiella och epikardiella längder och diametrar, samt infarkt och friska områden. Vi beskriver en metod ca.oach att exakt bedöma MI och ombyggnad i en kronisk råttmodell.
Kritiska steg i protokollet
Fibrotisk vävnad exakt kan bedömas i en kronisk MI råttmodell med hjälp av systematisk provtagning av den skördade hjärta och bildanalyser av trikromatiska-färgade histologiska sektioner som erhållits från basen till spetsen. Två steg är särskilt viktigt för ett framgångsrikt genomförande protokoll. För det första, användningen av KCl för hjärt skörd medger hjärtmuskeln för att bibehållas i ett avslappnat tillstånd. Detta …
The authors have nothing to disclose.
The study was supported by the Swiss National Foundation [SNF 310030-149986 to MNG], the University of Fribourg, and Fribourg Hospital.
Acrylic rat heart matrix 2mm | 72-5015 | Harvard Appartus | |
INSPIRA ADVANCED VOLUME CONTROLLED VENTILATOR | HARVARD APPARATUS | 557058 | |
CATHETER INSYTE 14G | BD | 381267 | |
O.C.T | BDHA361603E | VWR | |
TTC | T8877-10G | Sigma Aldrich | |
Mayer hematoxylin | MHS32-1L | Sigma Aldrich | |
Acid Fuchsin CI 42685 |
F8129-50G | Sigma Aldrich | |
Ponceau Xylidin CI 16150 |
P2395-25G | Sigma Aldrich | |
Orange G CI 16230 |
O3756-100G | Sigma Aldrich | |
Light green CI 42095 |
L5382-25G | Sigma Aldrich | |
KCl | P9333-500G | Sigma Aldrich | |
Xylol | 10315083 | HoneyWell | |
Ethanol absolute | 10303990 | HoneyWell | |
2-methylbutane | M32631-1L | Sigma Aldrich | |
Stereogical microscope | SM2800 | Nikon | |
Formaldehyde | 99340 | Reactolab | |
Embedding cassette | K113.1 | Carl Roth | |
Bersoft Image measurement Software | Bersoft.com | Licensed software |