Summary
マウスにおける急性心筋梗塞は、急性が不完全に特徴付けられる左心室 (LV) の機能変化を誘導します。LV カテーテル冠動脈閉塞を受けているマウスでは、左心室機能のリアルタイム評価手法として提供しています。
Abstract
急性心筋梗塞は、急性心不全、心原性ショックにつながることができます。血行動態の評価は、急性左心室 (LV) に対して指示される任意の潜在的な治療アプローチの評価にとって重要です。現在の画像診断 (e.g。、心エコー検査や磁気共鳴画像) 左心室圧のデータは直接測定できないのでいくつかの制限があります。LV カテーテル冠動脈閉塞を受けているマウスでは、左心室機能のリアルタイム評価手法として勤めるかもしれません。
プロシージャの先頭にマウスは続いて気管内挿管麻酔をかけられました。LV のカテーテル法、右頚動脈だった中間首切開を介して公開されています。カテーテルは導入され、LV キャビティに置かれます。左開胸を行い左主冠動脈 (LCA) を結紮します。再灌流を誘導して、すべての回で 45 分圧ボリューム データが記録された後の縫合がリリースされました。
LCA の結紮は行程容積、左室駆出率 (EF) と心拍出量の 30% の減少によって証明されるよう左心室収縮機能の低下を発生します。左心室の収縮性のパラメーターとして最大 dP/dt も有意に減少したし、拡張機能は重度に障害 (最低 dP/dt-40%)。20 分の期間にわたって再灌流は左心室機能の完全な回復には至らなかった。
リアルタイム圧容積解析は、マウスにおける急性心筋梗塞における心機能をモニタリングのための有効な処置として提供しています。安定した麻酔と標準化された外科的アプローチを維持することは、有効な結果を確保するために重大だった。急性心筋梗塞の初期段階は罹患率と死亡率の重要な線引きの方法は耐性獲得の新しい戦略の前臨床評価のために有益かもしれない。
Introduction
心血管疾患は、西洋文明1の死の最も一般的な原因です。急性心筋梗塞は、急性および慢性の高死亡率2に関連付けられている重要なイベントです。血行再建術は、達成を介して緊急経皮的冠動脈インターベンション (PCI) は、たとえ死亡まま高、特に急性心筋梗塞の3症例では症状の発症後最初の 48 時間以内です。左心室 (LV) 関数で急性の減少に伴う心原性ショックは、これらの患者の3で院内死亡率の主要な原因です。この早期左室機能の低下、心筋障害による虚血と再灌流。このいわゆる虚血/再灌流 (私/R) 傷害活性酸素種4、5の誇張された生成など細胞メタボロームの変化によって媒介されます。
臨床設定で心筋の損傷の減少につながる可能性の保護メカニズムを調べるには、信頼性の高いマウス モデルがポスト R LV 関数6の評価方法を含むが不可欠です。この設定の経胸壁心エコー法7磁気共鳴画像 (MRI)6広く機能的なフェノタイピング8,9に使用されます。ただし、これらのメソッドは、重症左室不全および進行中の急性心筋梗塞における心原性ショックの評価には適していませんし、直接左心室圧データを表示できません。Ex vivoアッセイの心臓を用いた蛍光装置は初期段階の基礎となる病因についての情報を提供します私/R 負傷10。このメソッドは、生体内で自律神経系やホルモン調節、酸塩基の恒常性の調節などの適応メカニズムを再現できないのため制限されます。心原性ショック、心筋を中に現在進行中の左心室不全の完全な機能表現の現在いるメソッドがない私/R 負傷。
カテーテル検査圧力ボリューム (PV) と非定常手術左冠動脈 (LCA) 咬合の組み合わせで同期のアプローチは有益であるが、技術的に困難な可能性があります。私の中に心外血行動態安定/不安定な麻酔または血損失が大きく結果に影響するので、R の傷害が有効な結果のために不可欠。小説は私の血行力学的表現型解析のアプローチ/R 傷害を介してLV PV カテーテルと一時的な LCA 咬合が心原性ショックと急性心筋梗塞における左心室機能不全に関する新たな洞察をもたらすとの将来の分析の方法として耐性獲得。
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Protocol
に従って、すべての関連する規制へのコンプライアンスにすべての実験が完成 (' 実験と他の科学的な目的の (ディレクティブ 2010年/63/EU) や動物のケアのため使用される脊椎動物の保護に関する欧州条約は、制度のガイドラインに従って。すべての実験は、6 ヶ月の年齢で男性の C57BL/6JRj マウスで行われています。
1. 準備
- 手術顕微鏡加熱パッドと体の温度を監視する直腸プローブを準備します。きれいにし、すべての手術器具を滅菌します。
- 血管結紮、5 cm 6-0 ポリプロピレン糸と LCA の結紮用 2 mm シリコン チューブを 10 cm の 2 個セット 5-0 絹糸を準備します。
- 前 37 ° C で加熱する太陽光発電カテーテル校正キュベットを準備し、H2O 生理食塩水のキャリブレーションのための 15% 塩化ナトリウム (NaCl) 満ちているハミルトン シリンジ 100 μ L を準備します。
- 場所 PV カテーテル (3 cm、1.4 F) 37 ° C に予熱 0.9% NaCl H2O (生理食塩水) 測定する前に、少なくとも 30 分。カテーテルをデータ集録デバイスに接続し、デバイスをアナログ/デジタル変換器に接続します。両方のデバイスをコンピューターに接続します。
- ソフトウェアを設定します。8ソフトウェア ガイド付きワークフローの要求に従い、ソフトウェア ガイド付き圧力調整とコンダクタンスの調整を実行します。
2. 麻酔と鎮痛
- ケタミン 100 mg/kg 体重とキシラジン塩酸塩 10 mg/kg を腹腔内投与によるマウスを麻酔します。私の先頭に/R 外科 0.05 mg/kg 本体重量ブプレノルフィン鎮痛効果を維持するために腹腔内を管理します。
- 10 分後 20 G の静脈内投与 (iv) カテーテルを用いた気管内挿管を行い 40% 酸素 (O2) 2% (v) イソフルランとマウスを換気します。適切な換気パラメーター (例えば220 μ L ストローク ボリューム、150/分 25 30 g C57BL/6JRj マウス) を設定します。
- 直腸プローブを介して体内温度を継続的に監視します。加熱平板上捜査官に向かって指して頭でマウスを固定します。マウスの正常な体温は 36.5-38 ° C です。加熱温度の調整による体温 1 度以内を維持します。
3. 左心室カテーテル
- 胸や betadine と 70% アルコールの 3 つの交互になるスクラブと首を消毒します。 皮膚消毒乾燥するを待ちます。胸の毛を削除するには、小さな動物シェービング システムを使用します。
- 10 mm 縦正中切開手術用のハサミを使用して胸骨に向かって下唇の下に 5 mm を実行します。
- 左と右、鉗子を用いた鈍準備を介して顎下腺部を解剖します。右のコミューンの頚動脈を公開する右傍部の筋肉や脂肪組織形態を区切ります。動員、曲がった鉗子で容器と一緒に入念な鈍準備を介して結合組織から 5-10 mm の長さの合計のために船を区切ります。
注: は、重度の低血圧、徐脈の原因にすることができますすべての時に迷走神経や内頸動脈体の機械操作を避けます。 - 船の下で 2 つの準備された絹の糸を渡します。タイトな結び目と遠位血管を結紮し、まだカテーテルの通過を可能にする近位の露出部の緩い結び目を配置します。
- これはカテーテルの導入を促進する船に軽い緊張を適用するマウスの頭の横にある頭蓋 (タイト) 結び目のスレッドを修正します。元に戻せる状態の血流をブロックする緩い結び目の近位近位血管の止血血管クランプを配置します。
- くさび状切開 1 mm マイクロのハサミで容器を開くに頭蓋の結び目に近位を実行します。
注: 小さい血のしたたりはこのステップの適切な実行を示します。 - 10 mm。 カテーテル データの記録の開始のために慎重にカテーテルを挿入します。
注: 切開部を鉗子でストレッチ、このプロセス容易になります。 - 血管クランプを抽出します。カテーテルの動きを容易にするために切開部に生理食塩水 1 〜 2 滴を追加します。別に 10 mm 程度のカテーテルを導入することを続行します。結び目を慎重にちょうど固定センサー先端部と近位部の結び目を通過した後カテーテルの動きを損なうことがなくカテーテルの薄い部分と一緒に逆流の血を防ぐために十分な。
注: 血管クランプを抽出するとき、カテーテルの先端にセンサーのサイズは血液の逆流を防ぎます。 - 優しく圧力解析 (図 3 a) 大動脈にカテーテルが置かれることを示す血圧プロファイルが表示されるまで、カテーテルの挿入を続行します。
注: カテーテル大動脈弁を達するは、耐光性とカテーテルのパルスに同期した動きで示されます。 - いつ大動脈弁を進めるに抵抗を発生して、プル カテーテル再び 5 mm と事前 LV カテーテル、拡張期血圧が 0 件に達するので PV 解析の変化に示されますまで 20 mmHg (図 3 b)。さらにセンサー チップ (図 3) の左の心室の配置を確認するための監視量の変化に注意してください。カテーテルの動きを防ぐために近位の結び目をよりしっかりと固定します。
4. 虚血/再灌流外科
- 肋骨を視覚化することができますまで、全長の 15 ミリメートル。 進む 2 つの筋層の鈍的準備のため左腋窩に向かって尾側の胸骨から皮膚切開を実行します。
- 3 番目と 4 番目の左肋骨間切開を介して胸郭を開きます。心膜へのアクセスを得るために手術のフックを使用します。心臓より心膜を切除します。LCA 結紮、有効な解析の太陽光発電データを記録する動物に触れることがなく待機 30 秒を続ける前に。
- 左耳介の下で新興と降順の決戦に向けて心の左側で LCA をローカライズします。左耳介の下に 2 mm のループで動脈を取り囲むように 6-0 ポリプロピレン縫合糸を使用します。ループの下の小さなシリコン チューブを置き、上記のタイトな結び目を配置します。
注: 回っている灰色の遠位心筋は LCA オクルー ジョン6のポジティブ コントロールとして機能します。私/営業調査から独立して 5 分以内 R 手術を行う必要があります。 - 1 mm の長さで縫合糸をカットします。手術のフックを解除し、上記の切開部の筋層を手動で閉じる。太陽光発電データを継続的に記録しながら 45 分を待ちます。
- 45 分後に再度切開を開くし、再灌流を誘導するためにシリコン チューブを削除します。別の 20 分のデータを記録します。
注: 虚血前に見られる赤い色への変更は再灌流成功を示します。
5. 校正
注: PV カテーテル システムのキャリブレーションは、測定後に実行する必要がある 2 つの 4 つの必須ステップで構成されています。校正は、有効な結果を確保するためのすべての実験の後で繰り返す必要があります。
- 圧力校正とコンダクタンス ステップ 1.5 で説明されているように実験の前にキャリブレーションを実行します。
- 実験自体は終了後カテーテルは左心室に置かれた生理食塩水の調整を実行します。準備された領域で頚動脈の外側を右頸静脈をローカライズします。注入 10 μ 25% データを記録しながら注射器 H2Oでハミルトンの塩化ナトリウム。
- ボリューム曲線 (図 5) で上昇相を強調することによって取得ソフトウェアを使用して校正を計算します。3 回の合計のためのこのプロセスを繰り返します。注射器抽出後血液の損失を回避するには、急速に圧縮、穿刺する血管クランプを使用します。
- 標準化されたボリュームの解析によるボリューム データ集録を調整するボリューム調整を実行します。心臓穿刺から若干ヘパリン 1 mL 注射器 (例えば、200 の IE ヘパリンあたり 5 μ L) で約 500 μ L マウス血を取得します。太陽光発電のカテーテルを引き戻す、カテーテルの損傷を避けるために 10-15 mm。
- 37 ° C 予熱校正キュベット (図 5 a) に得られた血液を入力します。泡を避けるため、それが結果を妨げる可能性があります。各レコードとデータにカテーテル先端を追加します。ソフトウェア ガイド分析 (図 5 b) によって標準曲線を得します。3 回の合計のためのプロセスを繰り返します。
- 十分なイソフルラン麻酔はすべての時間を維持したまま、急激または頚部転位によるマウスを安楽死させます。
6. データの分析
- 校正の手順を完了すると、ソフトウェア ガイド データ解析を実行します。したがって、 PV ワークフローの分析セクション内で適切なセクション (少なくとも 10 サイクル) を強調表示し、ベースライン分析を実行します。必要に応じて換気または操作のための偏差とサイクルを除外する (図 3 D)。
- 直前に、LCA 閉塞後大動脈弁 (動脈圧のみ) の通路の前に PV ベースライン解析を実行します。太陽光発電ベースライン解析を実施して、虚血と再灌流後 5 分の間隔で進んでください。実験の終わりに、左心室 (血圧) からカテーテルの撤回後圧力データの分析を実行します。
- サンプリング エラーを避けるために、少なくとも 10 の連続したサイクルを分析します。換気、5 の最大の換気の一時的な中断と値を得た場合の強い干渉が発生して s を考えることができます。
- ベースライン分析(図 3 D) 左心室機能を特徴付けるための計算は、次のパラメーターを使用します。
- ストローク量 (μ L)
- 駆出分画: ストローク ボリューム/末期量 (%)
- 心拍出量: ストローク ボリューム * 心拍数 (μ L/分)
- 心係数: 心拍出量/体表面積 (µL/(min*cm²) のボディ
- 打撃の仕事: 太陽光発電のカーブの内側領域 (mmHg * μ L)
- 最高圧力 (Pmax);平均圧 (Pmean)
- 左室収縮機能のパラメーターとして最大 dP/dt (mmHg/秒)
- 左心室コンプライアンスのパラメーターとして分 dP/dt (mmHg/秒)
- 等容弛緩の時定数: タウ (ms)
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Representative Results
LV カテーテル検査後再灌流の 10 分に続いて 45 分リバーシブル LCA 結紮を行った。太陽光発電データは、(図 1) 回で記録されました。
PV カテーテルの正しい配置特性 LV PV グラフ (図 2 a) を取得することによって確認されました。LV カテーテル留置が 0 - 最小限の典型的な心室圧力範囲を示した 20 mmHg PV カテーテル大動脈の偽配置 30 〜 60 mmHg (拡張期血圧の最小圧力をもつ典型的な動脈圧曲線に示されていたに対し) とを示す (図 3 b 、3 C) を閉じて大動脈弁収縮期の終わりに小遠足。LCA の正常咬合は視覚的に遠位左心室心筋 (図 2 b) のブランチングによって確認されました。
LCA 閉塞後太陽光発電データは 5 分間隔に買収されました。圧力データ解析は、保存された末梢血流と (図 4 a) 安定した麻酔を示す最大 LV 収縮期血圧の変化を示さなかった。LV ボリュームの分析を明らかにした両方の EF が大幅に低下 (52%対。 40%, p = 0.008) と絶対ストローク量 (図 4 b 、4 C)。これらの変更は、虚血および虚血の後の段階で変わらず LV 機能データの初期の段階で起こった。左心室の収縮性のパラメーターとして最大 dP/dt は、心筋虚血を受けているマウスの 30% 減少を示した。ストローク作業は 30% 削減 (図 4 および 4E) だった。拡張関数のパラメーターとして障害 LV コンプライアンス (図 4 階) を示す最小 dP/dt は大幅減少しました。シリコン チューブの抽出による再灌流が視覚的に検証されました。再灌流は大きな変化を 20 分 (図 4 a-4D) の期間内太陽光発電データ分析で表示されませんでした。Sham 動物を示さなかった大幅な削減 LV で収縮期または拡張期のパラメーター (図 4I-4 j)。
データ集録の終わり、キュベット調整と生理食塩水の調整を行った (図 5)。
図 1: 法のスキーム。左心室 (LV) カテーテル、左冠動脈 (LCA) 閉塞と再灌流のシーケンス。
図 2: 手術。(A) 左心室カテーテルを介して右総頚動脈に配置。ポリプロピレン縫合糸やシリコン チューブ (B) 左主冠動脈閉塞。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 代表的な圧力ボリューム データ。最小圧力によって示される (A) 代表的な動脈圧 > 30 mmHg、収縮を示す大動脈弁の閉鎖の終わりに典型的な遠足。(B) 代表左心室圧データ表示拡張値 < 20 mmHg。(C) 代表的な左室圧容積図。太陽光発電ベースライン分析のソフトウェア ベースの (D) スクリーン ショット。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 虚血/再灌流を受けているマウス圧/容積データ。(A) 収縮期左心室の血圧 (Pmax)。(B) 左心室 (LV) 駆出率 (EF) (%)。(C) 左心室拍出量 (μ L)。(D) 最大 dP/dT (最大 dP/dt) (mmHg/秒)。(E) LV ストローク作業 (SW)。(F) 最低 dP/dt (分 dP/dt) (mmHg/秒)。(G) 等容弛緩タウ (ms) の時定数。(H) 圧/容積図の前に、45 分の誘導後に心筋虚血。(-J)打撃容積 (SV) (μ L) および最大 dP/dt (最大 dP/dt) (mmHg/s) 15/30 分虚血後動物と比較して偽手術動物。データ (A G) は、平均 ± SEM. として表示されます * p < 0.05を介して学生の t テストまたは比ペア t-検定、 n = 4 マウス/グループ (A + D G)) またはn = 3 マウス/グループ (B、C)。+45: 45 分虚血;議員: 再灌流。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: 事後調整します。(A) 校正キュベットの模式図。Μ L。 (B) キュベット調整を実行する, ボリューム データの代表的な線形回帰分析のボリューム。(C) 代表的なボリューム データ 25% H2O の塩化ナトリウムの 10 μ l の生理食塩水の調整を実行する右頚静脈注入後。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
リアルタイム体内心原性ショックと私の左心室機能障害の評価法として PV が急性心筋梗塞における左室血行動態のモニタリング/R 負傷。太陽光発電カテーテルは、左室収縮および拡張機能に関するパラメーターの広いスペクトルを提供できます。心エコー検査や MRI (商工会議所ボリューム、EF、拍出量と心拍出量) によって得られる通常 LV 体積パラメーターに加えて太陽光発電分析は左心室収縮期の対策を同時に提供して左心室機能のより完全なプロフィールを得られます。パフォーマンス (収縮 dP/dt、ストローク作業) と左心室コンプライアンス (-dP/dt、タウ) 拡張機能のパラメーターとして。
急性心筋梗塞患者における急性心不全は、早期の病院での罹患率と死亡率2の重要な予測因子は、急性の血行障害と急性心筋梗塞における心原性ショックの監視として役立つことができます。実験の設定で可能な保護メカニズムを識別するための貴重なツールです。
いくつかの要因が成功したデータ集録のために重要であることが判明します。安定した麻酔は、イソフルランを認めたためと強力な cardiodepressive 効果低下圧力、LV EF とストローク量の有効な太陽光発電データにとって重要だった。頚動脈の非外科的準備が血損失のための減少を避けるために重要です。さらに、圧縮や迷走神経と頚動脈小体のけがは、血行動態の重度の機能障害で起因できます。
生理食塩水の調整とキュベット調整は、有効なデータを維持するために別の重要なステップのように見えた。生理食塩水校正用 15 %nacl 溶液の注入は音量レベル (図 5) の一時的な増加によって示される増加コンダクタンスにつながった。注入すると同じ速度を維持することは、安定したデータにとって重要だった。キュベット校正に際しては、有効な結果を確保するためのキュベット内の泡を避けるために重要だった。
圧力データだけは重要な表示されませんでした (図 4 a実験を通じて変更以来得られた太陽光発電データがさらに有効な血行動態評価の圧力と体積のデータの同時取得の重要性を示す).複合の太陽光発電解析 LV 収縮性 (dP/dt) と LV 緩和のパラメーターだけでなく、左室収縮機能 (例えば、駆出率) の両方のベースライン パラメーターを提供される (-dP/dt、タウ)。
興味深いことに、患者における LCA の急性閉塞は通常機械的循環サポートの即時の必要性と左心室機能の深刻な赤字が発生、高い死亡率率11,12に関連付けられます。マウスにおける LCA の咬合は以下の血行障害を示し、プロシージャの間に LCA 咬合関連死亡は認められなかった。虚血時保持する血行力学的安定性の記号として、左心室の収縮期血圧は、すべての時間 (図 4 a) で安定していた。ただし、この効果は、マウスに比べて人間の LCA の咬合関係のより遠位をによって引き起こされる可能性があります。
まとめると、リアルタイム監視マウスにおける急性心筋梗塞の血行動態として役立つことが急性患者の早期治療を目指す LV 障害で心保護メカニズムを研究するための新しい方法心筋梗塞。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者は次の資金源を認める: 他 Kröner フレゼニウス財団 (Tienush Rassaf);ハンス ・ ウント Gertie フィッシャー財団 (Tienush Rassaf)、医学部、デュースブルク-エッセン ドイツ大学 (Tienush Rassaf、ラース ・ ミシェル) から付与します。エルンスト ・ ウント ベルタ Grimmke ・財団 (クリストス Rammos)。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Betaisodona Loesung | Mundipharma | 4162-1606/89x30mm | Povidon-Iod |
| Calibration cuvette | Millar instruments | 910-1049 | Calibration cuvette |
| Contura professional hair trimmer | Wella | HS-60 | Small animal shaving system |
| Eclipse Needle 27G | BD | REF 305770 | 27G needle |
| Forceps | FST | 11203-25, 11069-08, 11616-15, 11506-12, 11051-10 | Surgical forceps |
| Forceps | Aesculap Braun | BN731R, BD 311R | Surgical forceps |
| Foris FS2434 | Eizo | 0FTD2033 | Monitor |
| Hamilton Syringe 100 µl needle | Hamilton | 80621 | 100µl syringe with needle |
| Heated Small animal OP table | Harvard Apparatus | 15001 | Heated OP table |
| Heparin-Natrium 25000 | Ratiopharm | N68542.04 | Heparin |
| Ketamin 10% 100 mg/ml | bela-pharm | FS1670041 | Ketamin |
| Labchart Pro 8 + Pro modules | AD Instruments | MLS260/8 | PV data analysis software |
| LAS EZ | Leica | LAS EZ | Microscope camera software |
| Leica IC80 HD | Leica | IC80 HD | Microscope camera |
| Leica M80 | Leica | M80 | Microscope |
| Micro-tip catheter transducer | Millar instruments | SPR-839 | PV catheter |
| MiniVent | Harvard Apparatus | 845 | ventilation |
| MPVS Ultra | Millar instruments | PL3508B48/M | PV catheter data acquisition device |
| Octenisept | Schülke | 20000832-A | disinfectant |
| Plastipak 1ml | PD | REF 303172 | 1ml syringe |
| PowerLab 8/35 | AD Instruments | PL3508 | analog/digital converter |
| Prolene 6-0 | Ethicon | XNEH7814.P31 | Polypropylene suture |
| Retraction Kit | FST | 18200-20 | retraction of surgical situs |
| Seraflex 5-0 | Naila | IC108000 | silk suture |
| Small and micro-scissors | FST Essen | 14059-11, 15007-08, 14064-11 | Surgical scissors |
| Small silicon tube | Reichelt Chemietechnik | tube for LCA occlusion | |
| Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | Sodium Chloride |
| testo 108 | testo | 5631080 | rectal thermometer |
| Thinkcentre desktop computer | Lenovo | PC0EJS2V | Computer |
| Vasofix Safety 20G | Braun | 4269110S-01 | intubation catheter |
| Windows 10 | Microsoft | KW9-00240 | Operating system |
| Xylazin 2% | Ceva | 6324464.00.00 | Xylazine hydrochloride |
References
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