Summary
Qui, presentiamo un protocollo per la produzione di cardiomiopatia tachicardia-indotta in maiali. Questo modello rappresenta un modo potente per studiare l'emodinamica dell'insufficienza cardiaca cronica progressiva e gli effetti del trattamento applicato.
Abstract
Un modello affidabile e stabile dell'insufficienza cardiaca cronica è necessario per molti esperimenti per comprendere emodinamica o per verificare gli effetti dei nuovi metodi di trattamento. Qui, presentiamo un tale modello di cardiomiopatia tachicardia-indotta, che può essere prodotto da cardiaco rapido ritmo in maiali.
Un singolo cavo di cadenza è transvenously introdotto in completamente anestetizzato suina sano, all'apice del ventricolo destro e fissato. L'altra estremità poi incanalata dorsalmente nella regione paravertebrale. Lì, è collegato a un'unità di stimolatore cardiaco del cuore modificate in-House che viene quindi impiantata in una tasca sottocutanea.
Dopo 4-8 settimane di stimolazione ventricolare rapida al prezzo di 200-240 battiti/min, l'esame fisico ha rivelato segni di insufficienza cardiaca grave - tachipnea, tachicardia sinusale spontanea e l'affaticamento. L'ecocardiografia e la radiografia ha mostrato la dilatazione di tutte le camere cardiache, effusioni e disfunzione sistolica severa. Questi risultati corrispondono bene alla cardiomiopatia dilatativa scompensata e vengono mantenuti anche dopo la cessazione della stimolazione.
Questo modello di cardiomiopatia tachicardia-indotta può essere utilizzato per studiare la fisiopatologia dell'insufficienza cardiaca cronica progressiva, soprattutto i cambiamenti emodinamici causati da nuove modalità di trattamento come supporti circolatori meccanici. Questa metodologia è facile da eseguire e i risultati sono affidabili e riproducibili.
Introduction
La varietà di nuovi metodi di trattamento per scompenso cardiaco (HF), soprattutto l'uso crescente in tutto il mondo di supporti meccanici circolatori e l'ossigenazione extracorporea della membrana (ECMO) nella pratica clinica, si riflette in sperimentazione preclinica. L'obiettivo principale è stato il cambiamenti emodinamici causati dalle modalità di trattamento esaminati, vale a dire su pressione sanguigna sistematica1, contrattilità del miocardio, pressione e variazioni di volume delle camere cardiache e cuore lavoro2,3, flusso sanguigno arterioso nelle arterie sistemiche e periferici, insieme a compensazione metabolica4 - analisi di gas del sangue, perfusione polmonare e la saturazione del tessuto regionale. Altri studi sono diretti sugli effetti a lungo termine del supporto circolatorio5, infiammazione concomitante o avvenimento di emolisi. Tutti questi tipi di studio bisogno un biomodel stabile delle congestizia HF.
La maggior parte degli esperimenti pubblicati sulla sinistra la prestazione ventricolare (LV) ed emodinamica di supporto circolatorio meccanico sono stati condotti su modelli sperimentali di acuta HF2,6,7,8 , 9 , 10, o anche su cuori completamente intatti. D'altra parte, nella pratica clinica, supporti circolatori meccanici vengono spesso applicati in uno stato di scompenso circolatorio che si sviluppa sui terreni precedentemente presenti malattie cardiache croniche. In tali situazioni, i meccanismi di adattamento sono completamente sviluppati e possono svolgere un ruolo importante nell'incoerenza dei risultati osservati secondo il "acutezza e cronicità" di sottostante malattia cardiaca11. Di conseguenza, un modello stabile di HF cronica può offrire nuove visioni dei meccanismi fisiopatologici e l'emodinamica. Anche se ci sono motivi per cui l'uso di modelli HF cronici è scarsa - preparazione richiede molto tempo, l'instabilità del ritmo cardiaco, questioni etiche e tasso di mortalità - i loro vantaggi sono chiari, come essi offrono la presenza di attivazione neuroumorale a lungo termine, generale di adattamento sistemico, cambiamenti funzionali dei cardiomiociti e alterazioni strutturali del cuore muscolo e valvole12,13.
In generale, la disponibilità e la varietà di modelli animali utilizzati per studi emodinamici è ampie e offre scelta per molte esigenze specifiche. Per questi esperimenti, soprattutto suini, canini, ovini, o con piccolo murino impostazioni modelli, sono stati scelti e offerta una buona simulazione di reazioni del corpo umano previsto14. Inoltre, forme di esperimenti di singolo organo stanno diventando più frequenti15. Per simulare in modo affidabile la patofisiologia di HF, circolazione è essere artificialmente deteriorata. Danni al cuore possono essere causato da vari metodi, spesso da ischemia, aritmia, sovraccarico di pressione o effetti cardiotossici di farmaci, con uno di questi che conduce a deterioramento emodinamico del modello. Per produrre un vero modello di HF cronica, ora deve essere fornito per sviluppare l'adattamento a lungo termine di tutto l'organismo. Tale modello affidabile e stabile è ben rappresentato la cardiomiopatia tachicardia-indotta (TIC), che può essere prodotto da cardiaco rapido ritmo in animali da esperimento.
È stato dimostrato che nei cuori predisposti, tachiaritmie incessanti di lunga durata possono portare a disfunzione sistolica e dilatazione con diminuita gittata cardiaca. La condizione chiamata TIC fu prima descritto nel 191316, ampiamente utilizzato in esperimenti dal 196217ed è ora un disordine incontestato. Sua origine possa trovarsi in vari tipi di aritmia - sopraventricolare e la tachicardia ventricolare può condurre a deterioramento progressivo della funzione sistolica, la dilatazione a due ventricoli e progressivi segni clinici di HF tra cui ascite, edemi, letargia e il decompensation cardiaco in definitiva che portano allo scompenso cardiaco terminale e, se non trattata, la morte.
Sono stati osservati effetti simili di circolatori soppressione dall'introduzione di tasso alto cardiaci pacing in modelli animali. In un modello porcino, una frequenza cardiaca atriale o ventricolare sopra 200 battiti al minuto è potente abbastanza per indurre HF di stadio finale in un periodo di 3-5 settimane (fase progressiva) con caratteristiche di TIC, anche se esistono delle differenze interindividuali18, 19. questi risultati corrispondono bene alla cardiomiopatia scompensata e sono, soprattutto, conservato anche dopo la cessazione della cadenza (fase cronica)19,20,21,22, 23.
Modelli TIC porcini, canini o ovini ripetutamente sono stati preparati per studiare la fisiopatologia della HF14, come modifiche al LV imitano le caratteristiche di cardiomiopatia dilatativa24. Le caratteristiche emodinamiche sono descritte bene - un aumento della pressione telediastolica ventricolare, arterioso in diminuzione, aumentato la resistenza vascolare sistemica e la dilatazione di entrambi i ventricoli. Al contrario, l'ipertrofia di parete non è osservata costantemente, e assottigliamento della parete persino è stato descritto da alcuni ricercatori25,26. Con la progressione delle dimensioni ventricolari, rigurgito su valvole atrioventricolari sviluppa26.
In questa pubblicazione, vi presentiamo un protocollo per produrre un TIC di cadenza veloce cardiaca a lungo termine in maiali. Questo biomodel rappresenta potenti mezzi per studiare scompensata cardiomiopatia dilatata, emodinamica dell'HF progressiva cronica con bassa gittata cardiaca e gli effetti del trattamento applicato.
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Protocol
Questo protocollo sperimentale è stato esaminato e approvato dal comitato di esperti animale istituzionali presso la prima facoltà di medicina, Charles University ed è stato effettuato presso il laboratorio sperimentale di università, dipartimento di fisiologia, prima facoltà di Medicina, Charles University in Prague, Repubblica Ceca, in conformità con la legge n. 246/1992., sulla protezione degli animali contro la crudeltà. Tutti gli animali sono stati trattati e curati secondo la guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio, 8a edizione, pubblicato dalla National Academies Press, 2011. Tutte le procedure sono state eseguite secondo le convenzioni standard veterinari e al completamento di ogni studio, l'animale è stato sacrificato e un'autopsia eseguita. Dovuto l'anatomia adatto, cinque sano incrociate femmina suina (Sus scrofa domestica) fino a 6 mesi di età sono stati inclusi in questo esperimento. Loro peso corporeo medio era di 66 ± 20 kg al giorno di raccolta dei dati.
1. generale anestesia
- Dopo 1 giorno di digiuno, avviare l'anestesia mediante somministrazione intramuscolare di midazolam (0,3 mg/kg) e ketamina cloridrato (15-20 mg/kg) nella regione gluteal.
- Inserire periferica cannula nella vena marginale dell'orecchio per applicazioni di droghe per via endovenosa.
- Somministrare boli endovenosi di propofol (2 mg/kg) e morfina (0,1 - 0,2 mg/kg).
- Fornire animali con ossigeno attraverso una maschera facciale e l'intubazione orotracheal anticipo con un tubo endotracheale cuffed con un diametro di 6,5-7,5 mm.
- Continuare l'anestesia endovenosa totale di combinazione di propofol (6-12 mg/kg/h), midazolam (0,1 - 0,2 mg/kg/h) e la morfina (0,1 - 0,2 mg/kg/h), regolazione le dosi secondo le risposte individuali - sopprimere gli atti respiratori spontanei, riflessi corneali, e risposta motoria. Proteggere gli occhi dell'animale con l'unguento per prevenire la secchezza.
- Azionare la ventilazione meccanica di un dispositivo automatico di regolazione impostato su ventilazione adattiva sostegno per mantenere la destinazione fine-di marea CO2 di 38-42 mmHg e la saturazione dell'emoglobina adeguata del 95-99%. Monitorare tutte le funzioni vitali, soprattutto la frequenza cardiaca e la temperatura corporea.
- Allegare l'animale fissando le gambe delicatamente per la tabella di funzionamento in posizione supina.
- Somministrare antibiotici di ampio spettro - 1 g di cefazolina per via endovenosa attraverso la cannula di vena di orecchio.
2. l'impianto di piombo ventricolare
- Individuare siti chirurgici e radere la pelle correttamente utilizzando un rasoio a (1) la regione giugulare sopra il muscolo sternocleidomastoid e (2) la regione paravertebrale unilaterale sul lato posteriore del collo dell'animale.
- Usando la sonda vascolare di ultrasuono, visualizzare la vena giugulare esterna e segnare la sua posizione sulla pelle. Individuare l'arteria carotica pure per prevenire le lesioni.
- Dopo la disinfezione di pelle ampia con iodio povidone, coprire con un telo chirurgico sterile con il foro sopra la regione giugulare profonda.
- Preparare tutti gli strumenti necessari per l'impianto dello stimolatore cardiaco e mantenerli sterili. È fondamentale mantenere un ambiente sterile durante tutta la procedura.
- Tagliare la pelle parallelo sopra la vena giugulare esterna, formare una tasca sottocutanea poco profonda nel tessuto molle non più di 10 mm di profondità. Non esporre qualsiasi grandi vasi.
- Dal fondo della tasca preformata, è necessario inserire una guaina nella vena giugulare esterna, utilizzando la tecnica di Seldinger standard. In primo luogo, inserire un filo guida di soft-punta attraverso un ago puntura 12G e quindi introdurre un introduttore via lacrima plastica 7-francese con un dilatatore sopra il filo guida.
- Sotto guida fluoroscopica, introdurre un 58cm elettrocatetere attraverso la guaina e posizionare la punta all'apice del ventricolo destro. Quindi, rimuovere la guaina e fissare la punta attiva dell'elettrodo al miocardio avvitando fuori sua elica.
- Verificare i parametri di stimolazione - il segnale percepito di piombo da elettrocardiogramma ventricolare e impedenza deve essere stabile, la soglia di stimolazione dovrebbe essere inferiore a un'ampiezza di 1 V con 0,4 ms di durata dell'impulso.
- Tirare un manicotto di gomma il conduttore e fissare entrambi insieme alla parte inferiore della tasca sottocutanea giugulare preformata da due punti di filo di sutura non assorbibile intrecciata. Importante, deve essere inserita una lunghezza sufficiente di cavo di cadenza, considerando l'eventuale futura crescita dell'animale.
3. sottocutaneo Tunneling piombo
- Capovolgere l'animale sul suo lato e disinfettare la pelle precedentemente rasata regione laterale alla spina dorsale, poi coprire con un telo chirurgico sterile con un buco. Assicurarsi che la tasca sottocutanea giugulare e il piombo rimane sterile.
- Tagliare la pelle laterale alla spina dorsale e formare una tasca profonda, spaziosa e sottocutanea. Utilizzare preparazione noioso e interrompere qualsiasi possibile sanguinamento.
- Prendere un tubo di prolunga in gomma morbida da un'infusione sterile e tagliare entrambe le sue estremità. Utilizzando uno strumento di tunneling, preforme un tunnel sottocutaneo diretto collega la giugulare e dorsale tasche sottocutanee con questo tubo di prolunga.
- Collegare le estremità libera del tubo al cavo del ventricolare tirandola sul suo connettore IS-1 e disegnare il piombo attraverso il tunnel preformato in tasca sottocutanea dorsale da tirando il tubo dorsalmente. Può essere utile proteggere la connessione con una cravatta di seta.
- Rimuovere lo strumento di tunneling e il tubo di prolunga, esponendo il cavo ventricolare da tasca sottocutanea dorsale.
4. impianto dello stimolatore cardiaco
- Consente di impostare l'unità di stimolatore cardiaco impiantabile bicamerale cuore con la parte di collegamento "Y". La connessione a "Y" consente una connessione convergente di entrambi pacemaker uscite per essere Uniti e collegati tra loro per il singolo ritmo conducono (Figura 1 e Figura 2). Questa impostazione più tardi fornirà una vasta gamma di frequenze di stimolazione.
- Dopo aver collegato il cavo di cadenza, stringere tutte le viti di connessione IS-1 nell'unità di intestazione di pacemaker e la connessione del cavo "Y".
- Nascondere l'intero sistema in tasca dorsale profonda di stimolazione. Ci deve essere spazio sufficiente per ospitare comodamente l'unità dello stimolatore cardiaco e qualsiasi piombo ridondante.
- Verificare i parametri di stimolazione finali. Assicurarsi che il pacing ventricolare cardiaco è possibile da entrambe le uscite dello stimolatore cardiaco.
- Svuotare con lo iodio povidone e chiudere due tasche sottocutanee. Filo per sutura strati di tessuto fibroso e sutura non assorbibile per l'adattamento della pelle intrecciato uso assorbibile.
5. postoperatoria
- Osservare attentamente l'animale fino a quando non riprende conoscenza sufficiente.
- Continuare in un regime antibiotico endovenoso di ampio spettro, fino a quando le ferite sono guarite - cefazolina 1g analgesici di amministrare ogni 12 h. in caso di dosaggio, ad esempio, morfina 0,2 mg/kg ogni 6-12 h per 3 giorni per via sottocutanea. Se necessario, apportare aggiustamenti della dose per prevenire adeguatamente il dolore.
- Metti l'animale in una struttura confortevole a temperatura ambiente. Consentire il libero accesso all'acqua e nutrimenti adatti.
- Vestire le ferite con scrub sterile regolarmente per mantenere pulita la guarigione.
- Per fornire riposo dopo l'intervento chirurgico, mantenere il pacemaker inibito da ritmo cardiaco nativo per almeno 3 giorni.
- Rimuovere le suture non assorbibili pelle quando completamente guarito, circa 10-14 giorni dopo la procedura.
6. protocollo di stimolazione
- Avviare il protocollo di stimolazione dopo un adeguato periodo di riposo. Inizialmente, aumentare la frequenza cardiaca ventricolare ritmo a 200 battiti/min impostando il pacemaker bicamerali modalità D00, 100 battimenti/minuto e regolare simultaneamente il ritardo AV a 300 ms (per corrispondere esattamente il ritmo per ritmo intervallo, Vedi tabella 1). Selezionare la cadenza unipolare in entrambe le uscite.
- Aumentare gradualmente la frequenza cardiaca veloce a 220 battiti/min dopo 1 settimana e a 240 battiti/min dopo 2 settimane (Figura 3). Mantenere continuo ritmo a questa frequenza, a meno che non è tollerata emodinamicamente. Se HF progredisce troppo velocemente, è possibile ridurre la frequenza cardiaca veloce aumentare nuovamente dopo un'altra settimana.
- Utilizzare l'auscultazione del battito cardiaco, ECG e interrogatorio di stimolatore cardiaco ogni giorno per verificare la frequenza cardiaca e la costante stimolazione parametri, tra cui la durata della batteria.
7. insufficienza cardiaca induzione e monitoraggio
- Garantire una cura regolare da un veterinario specializzato e monitorare lo stato di salute generale dell'animale. Osservazioni cliniche di aumentando cuore nativo e ritmi respiratori, valutazione di pulsossimetria periferici e riduzione di attività fisica spontanea o appetito forniscono informazioni sulla progressione di HF.
- Utilizzare il vantaggio dell'interrogatorio di stimolatore cardiaco transcutaneo wireless e, se possibile, registrazione ECG continua - frequenti tachicardie ventricolari non sostenute (VT) sono un segno di grave progressione di HF.
- Utilizzare le valutazioni ecocardiografiche a rivelare i cambiamenti strutturali e funzionali di cuore. Prestare attenzione a trovare una finestra di immagine ottimale secondo anatomia suina e la dilatazione del cuore - per una vista tipica 4 camera, posizionare il trasduttore a destra appena sotto al xifoideo e angolo per puntare al collo o alla spalla sinistra. Per visite brevi-asse, utilizzare windows dell'intercostale. Riduzione della frazione di eiezione ventricolare nel ritmo cardiaco nativo e rigurgiti atrioventricolare dovrebbe essere evidente dopo poche settimane.
Nota: Esistono significative differenze interindividuali di tolleranza pacing ventricolare di tasso alto. Pertanto, il monitoraggio frequente e adattato individualmente adeguamento del protocollo di stimolazione sono necessarie.
Figura 1: schema elettrico unità stimolazione del cuore. Il pacemaker bicamerale (1), un adattatore a forma di "Y" (2) condurre convergently entrambe le uscite dello stimolatore cardiaco insieme a una singola stimolazione piombo (3). La punta del piombo è fissata nella parte apicale della cavità di RV (4). Questa impostazione fornisce una vasta gamma di frequenze di stimolazione elevate. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : Unità di stimolazione del cuore Raggi x (A) e (B) la fotografia dello stimolatore cardiaco del doppio-alloggiamento (1), a "Y" a forma di adattatore (2), e la stimolazione ventricolare portare (3). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| HR desiderata | Tasso di imposta dello stimolatore cardiaco | Ritmo di ritmo intervallo |
| battiti/min | battiti/min | MS |
| 200 | 100 | 300 |
| 220 | 110 | 270 |
| 240 | 120 | 250 |
| 250 | 125 | 240 |
Tabella 1: parametri di Pacemaker. Per consentire l'alto tasso cardiaco cadenza con l'apparecchio impiantato pacemaker bicamerali in-house-modificato, la tabella mostra la frequenza desiderata ritmo (FC) e il corrispondente passo per passo i valori dell'intervallo. Il pacemaker deve essere impostato su modalità di funzionamento D00 ad un tasso di metà dell'ora desiderata, e il ritardo AV ha impostato il ritmo corrispondente a ritmo intervallo in millisecondi.
Figura 3 : Protocollo di stimolazione. Inizia la fase di progressiva dell'induzione TIC dopo un periodo di riposo di 3 giorni. Quindi, il pacemaker è impostato su modalità D00 con una frequenza di stimolazione di 50% della frequenza del ritmo desiderato, e ritardo AV è impostata al passo corrispondente intervallo di pace (cfr. tabella 1). Grazie all'adattatore a forma di "Y", entrambe le uscite dello stimolatore cardiaco sono condotte da un singolo cavo di cadenza. BPM = battiti al minuto. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Representative Results
Test del modello: Dopo segni di HF cronica scompensata è diventato prominenti, anestesia e ventilazione artificiale sono stati somministrati seguendo i principi descritti sopra, ma il dosaggio era registrato dovuto cardiaco basso uscita27. A causa di possibili cardiodepressive effetti degli anestetici, attento monitoraggio intensivo delle funzioni vitali è necessario.
L'animale è stato fissato in posizione supina e tutto invasiva si avvicina ha cominciata. La vena femorale e dell'arteria e vena giugulare sono stati approcci forati e intravascolari, assicurati da guaine intraluminale percutanea standard. Giusto arterie carotiche e subclavian chirurgicamente sono stati esposti e sonde di flusso ad ultrasuoni affamatissimi di dimensioni appropriate sono stati fissati, che consente l'ottenimento di sangue continuo flusso misure28.
Pressione venosa centrale (CVP) è stata misurata attraverso la vena giugulare utilizzando un metodo invasivo standard con un trasduttore di pressione di fluido, ma un catetere di dotati sensore ad alta sensibilità di pressione nell'aorta toracica è stato usato per la pressione arteriosa sistemica misurazioni. L'ossigenazione dei tessuti regionali è stato monitorato da spettroscopia nel vicino infrarosso con i sensori posizionati sulla testa e avambraccio destro che rappresenta il cervello e tessuto periferico dell'ossigeno saturazione livelli (rSO2)29. Una sonda ecocardiografica transthoracic è stata utilizzata per 2D e formazione immagine di Doppler di colore. Dati da ECG, frequenza cardiaca, pulsossimetria, pressioni sanguigne, capnometria e temperatura rettale sono stati centralizzati su un monitor di lato del letto per un controllo immediato. Un catetere di Swan-Ganz è stato introdotto attraverso una vena femorale guaina all'arteria polmonare permettendo letture della termodiluizione derivato portata cardiaca in continuo (CO)30 e saturazione venosa mista di emoglobina (SvO2). Attraverso la valvola aortica, un catetere di pressione-volume (PV) è stato introdotto retrogradely alla cavità di LV. Questo catetere di conduttanza di PV abilitata la registrazione del volume immediato e pressione nel LV camera31,32,33,34, e la sua posizione stabile è stata guidata dalla fluoroscopia e l'ecocardiografia per ottenere la morfologia di ciclo PV ottimale (Figura 4 e Figura 5). Parametri misurati LV incluso pressione telediastolica e volume (EDP ed EDV), volume telesistolico (ESV), pressione di picco di LV (LV PP) e un cambiamento positivo massimo di pressione di LV, definito come il primo derivato di tempo di pressione LV normalizzato per EDV (dP/dtmax / EDV), che poi rappresenta un indice indipendente precarico di LV contrattilità35,36. Additional calcolati i parametri erano volume sistolico (SV = EDV - ESV), frazione di eiezione ventricolare sinistra (EF = SV / EDV), e una media di flusso arterioso nelle arterie carotiche e subclavian. Guida fluoroscopica e imaging a raggi x sono stati condotti da un C-braccio in tutto il protocollo. Dopo la conclusione delle misure sperimentali, eutanasia di overdose di potassio per via endovenosa e l'analisi sono state eseguite. Il cuore era esposto, tagliato fuori dal petto, svuotato di sangue, pesato e studiato per le anomalie strutturali.
Tutti i dati sono stati acquisiti in ritmo sinusale nativo dopo la stimolazione ventricolare rapida era stata fermata bruscamente e tempo era stata fornita per la stabilizzazione a condizioni allo steady state. I parametri vengono poi registrati e insiemi di dati in media da tre punti di fine espirazione tempo. Se presente, battiti prematuri sono stati omessi dalle analisi. Tutti i valori sono espressi come media ± deviazione standard.
Misurato i risultati: L'esame fisico ha rivelato gravi segni clinici cronici HF in tutti gli animali dopo 4-8 settimane di protocollo di stimolazione. I risultati dettagliati sono riassunti nella tabella 2.
Frequenza cardiaca media iniziale del ritmo sinusale era 100 ± 38 battiti/min, pressione sanguigna media aortica raggiunto 47 ± 38 mmHg e CVP 14 ± 4 mmHg. Radiografia del torace ha mostrato la dilatazione ombra di cuore, con un rapporto cardiotoracico di 0,64 ± 0,04 (Figura 5A). Questo è in concordanza con i risultati di ecocardiografia transthoracic. Dilatazione di tutte le camere cardiache, disfunzione sistolica severa di entrambi i ventricoli e significativi rigurgiti mitrale e tricuspide erano apparenti su ecocardiografia. Frazione di eiezione media del ventricolo sinistro era inferiore al 30% in tutti gli animali, la parete di LV è stata giudicata non ipertrofica con uno spessore di 7-10 mm e dissincronia di contrazione di LV era evidente (Figura 6).
Termodiluizione misurato gittata cardiaca nel riposo stato era 2,9 ± 0,8 L/min e il sangue venoso misto saturazione 62 ± 18% corrispondeva con consegna dell'ossigeno tessutale inadatta a questo modello. Il flusso sanguigno arterioso medio nell'arteria carotica era 211 ± 144 mL/min e nell'arteria subclavian è stato ± 103 108 mL/min. Allo stesso modo, tessuto regionale saturazione transcutanea registrata sulla testa era solo 57 ± 13%, ed era ancora più basso sull'avambraccio destro, a 37 ± 13%.
Il circuito del volume di pressione ottenuto dal catetere PV illustra le misure emodinamiche dettagliate e lavoro prodotto dall'attività meccanica del ventricolo sinistro durante ogni ciclo cardiaco (Figura 4). Massima pressione di picco di LV è stato ridotto a 49 ± 32 mmHg, ma EDP è rimasto basso a 7 ± 4 mmHg. I volumi misurati della camera ventricolare sinistra erano riflettenti della sua dilatazione e disfunzione sistolica. EDV è stata aumentata a 189 ± 59 mL ed ESV a 139 ± 37 mL. Media SV era 51 ± 45 mL e la frazione di espulsione di LV media è stata calcolata per essere 25 ± 16%. Inoltre, un indice indipendente precarico della contrattilità LV può essere rappresentato da un dP/dtmax / rapporto di EDV, che era una media di 2,2 ± 1.7 mmHg/s/mL.
L'autopsia ha confermato la cardiomegalia (Figura 7) con un peso medio cuore di 471 ± 127g, che formavano lo 0,7% del peso corporeo. Dilatazione di tutte le camere cardiache e LV parete assottigliamento sono stati dichiarati, e collezioni fluide sono state descritte in spazi pericardici e peritoneali. Nessuno shunt o altra anomalia cardiaca è stata trovata in uno qualsiasi degli animali.
Figura 4: misure di pressione-volume. Campioni di ventricolare sinistra diretto PV loop (A-D) e schema media ciclo PV di tutti i soggetti TIC (E). LV PP = pressione massima di LV, EDP = pressione telediastolica, EDV = volume end-diastolic e SV = volume sistolico. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5 : Radiografia del torace. Allargata cuore ombra (freccia rossa) e rapporto cardiothoracic aumentato (A). Nota il conduttore introdotto all'apice del ventricolo destro (1), catetere di Swan-Ganz posizionato nell'arteria polmonare (2), e PV catetere con 5 elettrodi in lasciato camera ventricolare (3). Per confronto, una radiografia del cuore normale dal giorno dell'impianto dello stimolatore cardiaco (B). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6 : L'ecocardiografia transthoracic. Rappresentanza cardiomiopatia tachicardia-indotta con la dilatazione severa di tutte le camere cardiache (A) e una vista simile ottenuto prima il pacemaker è stato impiantato (B), per il confronto. Due acquisizioni sono state scattate a fine diastole. Si noti la punta visibile dell'elettrocatetere a apex RV in (A). RV = ventricolo destro e LV = ventricolo sinistro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 7 : Fotografie di cuore esposto. Cardiomegalia (A) dopo l'induzione di TIC. Esempio di cuore suino normale per confronto dimensioni (B) (scale in cm). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Parametro | Valore TIC | Unità | ||
| Di imaging | ||||
| CTR | 0,64 | ± | 0,04 | |
| LV EF | < 30 | % | ||
| LV EDD | 66 | ± | 3 | mm |
| RV EDD | 40 | ± | 6 | mm |
| Regurgitations AV | grave | |||
| Parametri di circolazione | ||||
| HR | 100 | ± | 38 | battiti/min |
| MAPPA | 47 | ± | 38 | mmHg |
| CO | 2.9 | ± | 0,8 | L/min |
| SvO2 | 62 | ± | 18 | % |
| rSO2 testa | 57 | ± | 13 | % |
| rSO2 avambraccio destro | 37 | ± | 13 | % |
| Flusso carotico | 211 | ± | 144 | mL/min |
| Flusso di subclavian | 103 | ± | 108 | mL/min |
| CVP | 14 | ± | 4 | mmHg |
| Acquisizione di pressione-volume | ||||
| LV PP | 49 | ± | 32 | mmHg |
| EDP DI LV | 7 | ± | 4 | mmHg |
| LV EDV | 189 | ± | 59 | mL |
| LV ESV | 139 | ± | 37 | mL |
| SV | 51 | ± | 45 | mL |
| LV EF | 25 | ± | 16 | % |
| dP/dtmax / rapporto di EDV | 2.2 | ± | 1.7 | mmHg/s/mL |
| Autopsia | ||||
| dire il peso del cuore | 471 | ± | 127 | g |
| cardiomegalia, dilatazione delle camere cardiache, LV parete diradamento, raccolta di fluido pericardico | ||||
Tabella 2: risultati numerici del TIC modello dopo l'interruzione del protocollo di stimolazione. Tutti i valori sono espressi come media ± deviazione standard. CTR = rapporto cardiotoracico, LV EF = frazione di espulsione di LV, LV EDD / RV EDD = LV / RV telediastolica diametro, i regurgitations AV = i regurgitations valvola atrioventricolare, HR = frequenza cardiaca, mappa = pressione aortica media, CO = gittata cardiaca, SvO2 = misto venoso saturazione dell'emoglobina, rSO2 = saturazione dei tessuti regionali, CVP = pressione venosa centrale, LV PP = pressione massima di LV, LV EDP / LV EDV = pressione/volume end-diastolic LV, LV ESV = volume telesistolico LV e SV = volume sistolico.
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Discussion
HF cronico è un problema sanitario importante che contribuisce notevolmente alla morbosità ed alla mortalità. La patogenesi e progressione di HF in esseri umani è complessa, quindi un modello animale adeguato è fondamentale per indagare i meccanismi di fondo e testare nuove terapie che mirano a interferire con la progressione di malattia severa nativo. Per studiare la patogenesi, modelli animali di grandi dimensioni vengono utilizzati per le prove sperimentali.
In generale, modelli chirurgici HF cronica imitano molto attentamente questa malattia. Rispetto ai modelli HF acuta, cronica HF modelli offrono più comprensione nella patofisiologia, ma a costo di preparazione sperimentale che richiede tempo o tasso di mortalità più elevato. Dalla varietà di modelli HF croniche noti, ci riferiamo ad un modello appropriato e facilmente gestibile, qui rappresentato da scompensata HF cronica indotta dal ritmo tachicardia.
Cardiomiopatia tachicardia-indotta come una forma di cardiomiopatia dilatata è inducibile da cardiaco veloce ritmo. L'elettrodo di stimolazione possa essere localizzato nei ventricoli o atria19,24. Abbiamo omesso il supraventricular stimolazione sito per evitare problemi possibilmente causati dal blocco atrioventricolare durante elevate frequenze di stimolazione. La posizione ventricolare anche migliorata la stabilità del cavo di cadenza fissata apice ventricolare rispetto alla posizione atriale e ha ridotto l'avvenimento della sua dislocazione. La metodologia presentata è specificamente progettata per prestazioni facile, uso di attrezzature ampiamente disponibili e la prevenzione delle complicanze. Un altro obiettivo di questo metodo era di controllare facilmente la progressione cronica di HF di titolazione del protocollo di stimolazione.
Complicanze infettive batteriche sono un problema importante di impianti in impostazioni sperimentali. Le infezioni di tasca del generatore e l'endocardite infettiva sono entrambi associati con prognosi e renderebbe inutile l'esperimento. Dovuto l'anatomia porcina, la regione giugulare è esposto e se un generatore dello stimolatore cardiaco è stato inserito qui, guarigione e prevenire la contaminazione sarebbe stato un compito difficile in esperimenti di lungo-sopravvivenza. L'utilizzo del tunneling sottocutaneo consente la posizione della tasca generatore dello stimolatore cardiaco nella regione dorsale, che è accessibile e può essere mantenuto in uno stato igienico. Il pacemaker non è anche di interesse dell'animale, che migliora notevolmente la guarigione. Un approccio alternativo potrebbe essere l'uso di un generatore di pacemaker extracorporea associato alla superficie della pelle, ma questa tattica è stata indicata per essere meccanicamente vulnerabile, se la sopravvivenza a lungo termine degli animali è stato inteso.
Tutte le attrezzature necessarie per il protocollo descritto sono ampiamente disponibili, e questo metodo è riproducibile con abilità chirurgica e cateterizzazione di base. Lo scopo dell'unità di attacco a forma di "Y" consiste nell'utilizzare un normale pacemaker bicamerali, come esso converge entrambi delle sue uscite (atriali e ventricolari) alla punta del singolo conduttore. Queste impostazioni consentono una vasta gamma di frequenza elevata cadenza di frequenze (200-300 battiti/min, Figura 1 e tabella 1).
La fase più critica è la titolazione di frequenze di stimolazione. Troppo alta dall'inizio causerebbe decompensation acuto senza tempo per i meccanismi di adattamento sviluppare; al contrario, titolando il ritmo troppo basso potrebbe essere ben tollerato e prolungherebbe l'induzione HF.
Secondo precedenti pubblicazioni22,25,37 e l'esperienza degli autori, il protocollo di stimolazione è stato definito e avviato con la cadenza tasso di 200 battiti/min, che è sopra fisiologico tasso di sano suina in esercizio o lo stress. Successivamente, la frequenza è stata intensificata e titolata tra 200 e 240 battiti/min rispetto individuale HF progressione13,19. A causa di differenze interindividuali in risposta alla stimolazione veloce, il tempo necessario per produrre cronica HF con profondi segni di scompenso variava da 4 a 8 settimane. La durata della batteria, in quanto tale alto tasso di richieste di energia aumenta la cadenza, può diventare un problema qui. Soprattutto quando la soglia di stimolazione è elevata, gli interrogatori regolari sono importanti.
Dopo il protocollo di stimolazione, erano prominenti costantemente in tutti gli animali - tachipnea, affaticamento, tachicardia spontanea dei sintomi cronici HF > 150 battiti/min e sistolico. Dopo ulteriori indagini cliniche, l'ascite, effusioni pleuriche e pericardiche, tachicardie ventricolari non sostenute, dilatazione di tutte le camere cardiache e i regurgitations mitrali e tricuspid significativi sono stati descritti. In mancanza di emodinamica è stata indicata da ipotensione arteriosa, scarsa contrattilità del miocardio, ictus basso volume e gittata cardiaca ridotta a circa il 50% di un animale sano previsto valore normale38. Questo modello sviluppato di cardiomiopatia indotta tachicardia abbinato bene al mal compensata cardiomiopatia dilatata ed è stato preservato anche dopo la cessazione della cadenza21,39,40.
Il fatto che la funzione sistolica continua ad essere gravemente deteriorata dopo cessazione della cadenza rende questo modello una scelta eccellente per esaminare HF in ritmo sinusale nativo. Precedentemente è stato indicato che la disfunzione sistolica tachicardia-indotta è almeno parzialmente rovesciabile nella fase di recupero cosiddetto, ma il tempo necessario per poter migliorare o normalizzare varia notevolmente tra gli individui. La durata del protocollo stimolazione e l'aggressività di titolazione di tasso può essere un contributo significativo troppo, come cambiamenti ischemici e fibrotiche permanenti sono prodotti del miocardio22,39,40,41 . La persistenza della disfunzione sistolica severa nel modello presentato è stata testata almeno per 12 h dopo la stimolazione era stata cessata4 e le qualità del modello preparato comprese neuroumorale dinamiche, le anomalie vascolari periferiche e cardiaco la disfunzione erano riflettente di umana cronica HF14.
I risultati presentati dimostrano gravemente deteriorato emodinamica, entrambi indagine clinica ed i valori misurati indicano induzione della sindrome di HF. Cardiomegalia costantemente è stata osservata da esame clinico, imaging e l'analisi. Frequenza cardiaca del ritmo sinusale dopo la cessazione della cadenza veloce è stato elevato da frequenza di riposo normale, ma diamo per scontato che l'influenza degli effetti cardiodepressive di anestetici potrebbe limitare questa tachicardia spontanea. Aortica pressioni mostrano profonda ipotensione42 e CVP è stato elevato.
Riflesso funzionale è quindi la mancanza di circolazione e ipoperfusione del tessuto. Questi sono principalmente causati dalla contrazione del miocardio alterata, come indicato dalla frazione bassa di espulsione del ventricolo sinistro. Entrambi i ventricoli sono stati dilatati senza estensione nello spessore della parete, e questo rimodellamento cardiaco era giardino per progressive rigurgiti atrioventricolare e di conseguenza bassa gittata cardiaca. Come nessun shunt anatomici sono stati trovati post mortem, la gittata cardiaca era altrettanto basso nella sistematica così come nella circolazione polmonare, e così la termodiluizione derivato misure arterioso nell'arteria polmonare sono stati usati per calibrare il volume del ciclo di PV caratteristiche.
La saturazione di ossigeno del tessuto regionale brachiale e il cervello, come pure il sangue regionale del flusso in succlavia e dell'arteria carotica suggerisce centralizzazione della circolazione sanguigna. Loro valori bassi mostrano perfusione tissutale si è notevolmente ridotta nel periferico così come gli organi vitali, che è stata confermata da basso SvO2 rispetto al valore normale previsto di almeno il 65%42. La perfusione del tessuto basso generale era in concordanza con le misure di bassa gittata cardiaca.
Emodinamica e lavoro meccanico durante ogni ciclo cardiaco del ventricolo sinistro è stato ben documentato dal diagramma PV ottenuto dalle misure istantanee di PV del catetere. Scarsa resistenza del miocardio è stato indicato con pressione massima di picco di LV durante la sistole e dP/dtmax / rapporto di EDV, un indice indipendente precarico della contrattilità di LV. LV camera volumi furono ampliati durante tutto il ciclo, così l'immagine di cardiomiopatia dilatata. La pressione telediastolica LV non è stata aumentata come alto come ci si aspetterebbe in shock cardiogeno. La pressione di riempimento di LV rimane basso, molto probabilmente a causa della elevata compliance della parete sottile del miocardio LV43.
Nella maggior parte degli studi precedenti di TIC, suini e canini modelli sono stati usati19. Tuttavia, la cadenza veloce può essere utilizzata per indurre la cardiomiopatia in altre specie, anche in piccoli animali. Alcuni studi hanno dimostrato gli effetti metabolici di TIC acuto in ratti44 o compromissione della contrattilità del miocardio dopo stimolazione veloce a lungo termine in conigli45.
Anche se questo modello è sufficientemente affidabile, ha diverse limitazioni. Tachicardie ventricolari non sostenute sono un segno di riuscita induzione HF, ma duraturo VT produrre rischi di morte cardiaca improvvisa. Durante l'anestesia, uno degli animali necessaria rianimazione e defibrillazione. L'ampia dispersione dei risultati era parzialmente dovuto le differenze nel peso corporeo dell'animale. Inoltre, la necessità di anestesia deve essere prese in considerazione quando si segnalano i risultati, soprattutto la sua influenza sulla frequenza cardiaca e pressione sanguigna. I livelli ematici di indicatori porcina-specifici potrebbero essere utili per la valutazione del grado di rimodellamento cardiaco, ma manca ancora la prova su questo fronte. Così come la maggior parte di questi metodi di misurazione invasiva e così irripetibile, abbiamo non forniscono una misura basale o della falsità di soggetto.
Un modello dell'insufficienza cardiaca cronica progressiva può essere prodotto dalla metodologia presentata. Questa tecnica è facile da eseguire con attrezzature ampiamente disponibili, e i risultati sono affidabili e riproducibili. Questa cardiomiopatia tachicardia-indotta offre un oggetto prezioso per studi sperimentali su emodinamica, indagine dei meccanismi di malattia e gli effetti dei trattamenti applicati.
| aspetti positivi | aspetti negativi |
| sindrome di insufficienza cardiaca cronica con adattamento sistemico | preparazione del modello in termini di tempo |
| facile controllo della progressione di malattia | stretto monitoraggio necessario |
| piombo di tunneling previene complicazioni infettive | rischio di dislocazione di piombo |
| fatto con basic chirurgica e competenze cathetrization | rischio di aritmia maligna |
| potenzialmente trasferibili per diverse specie animali |
Tabella 3: Panoramica che riassume gli aspetti positivi e negativi della metodologia presentata per cardiomiopatia tachicardia-indotta in maiali come modello dell'insufficienza cardiaca cronica.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro era sostenuto da borse di ricerca di Charles University GA UK n. 538216 e GA UK n. 1114213.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Medication | |||
| midazolam | Roche | Dormicum | anesthetic |
| ketamine hydrochloride | Richter Gedeon | Calypsol | anesthetic |
| propofol | B.Braun | Propofol | anesthetic |
| cefazolin | Medochemie | Azepo | antibiotic |
| Silver Aluminium Aerosol | Henry Schein | 9003273 | tincture |
| povidone iodine | Egis Praha | Betadine | disinfection |
| morphine | Biotika Bohemia | Morphin 1% inj | analgetic |
| Tools | |||
| Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver | basic surgical equipment | ||
| cauterizer | |||
| 2-0 Vicryl | Ethicon | V323H | absorbable braided suture |
| 2-0 Perma-Hand Silk | Ethicon | A185H | silk tie suture |
| 2-0 Prolene | Ethicon | 8433H | non-absorbable suture |
| Diagnostic devices | |||
| ESP C-arm | GE Healthcare | ESP | X-ray fluoro C-arm |
| Acuson x300 | Siemens Healthcare | ultrasound system | |
| Acuson P5-1 | Siemens Healthcare | echocardiographic probe | |
| Acuson VF10-5 | Siemens Healthcare | sonographic vascular probe | |
| 3PSB, 4PSB and 6PSB | Transonic Systems | perivascular flow probes | |
| TS420 | Transonic Systems | perivascular flow module | |
| TruWave | Edwards Lifesciences | T001660A | fluid-filled pressure transducer |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure sensor catheter | |
| INVOS 5100C Cerebral/Somatic Oximeter | Somanetics/Medtronic | near infrared spectroscopy | |
| CCO Combo Catheter | Edwards Lifesciences | 744F75 | Swan-Ganz pulmonary artery catheter |
| Vigillace II | Edwards Lifesciences | VIG2E | cardiac output monitor |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure-volume catheter | |
| ADV500 | Transonic Systems | pressure-volume system | |
| LabChart and PowerLab | ADInstruments | data acquisition and analysis system | |
| Prism 6 | GraphPad | statistical analysis software | |
| Pacing devices | |||
| ICS 3000 | Biotronic | 349528 | pacemaker programmer |
| ERA 3000 | Biotronic | 128828 | external pacemaker |
| Effecta DR | Biotronic | 371199 | dual-chamber pacemaker |
| Tendril STS | St. Jude Medical | 2088TC/58 | ventricular pacing lead |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53422 | convergent "Y" connecting part |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53904 | convergent "Y" connecting part |
| Tear-Away Introducer 7F | B.Braun | 5210593 | tear away introducer sheath |
| Split Cath Tunneler | medComp | AST-L | tunneling tool |
| infusion line | MPH Medical Devices | 2200045 | connecting line |
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