Die histologische Quantifizierung der chronischen Myokardinfarktes bei Ratten
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
Myokardinfarkt (MI) ist eine führende Ursache für Tod und Behinderung weltweit. Die koronare Herzkrankheit ist die Hauptursache; MI ergibt sich aus Ischämie in Folge einer koronaren Ereignissen wie Okklusion. Wenn Reperfusion nicht innerhalb der ersten 6 Stunden durchgeführt, induziert Ischämie irreversible myocardial necrosis. Bei Patienten, stützt sich die Charakterisierung von MI auf verschiedene Diagnose – Tools, einschließlich der klinischen Symptome, der Elektrokardiographie, die Beurteilung der Plasmaspiegel von Biomarkern, Echokardiographie, MRT – Bildgebung und histologische Analysen 1. nach dem Zeitpunkt der myokardialen Nekrose relativ zu der Zeit der Koronarverschluss akuten und chronischen MI als zwei verschiedene Phasen Verletzungs eingestuft. Die akute Phase, während der ersten 7 Tage stattfindet, wird mit dem Verlust von Kardiomyozyten, ausgedehnte Entzündungen, und die Rekrutierung von Fibroblasten. Die subakuten Phase durch Heilung des Herzgewebes und die Bildung einer Narbe gekennzeichnet, auftrittzwischen 1 und 4 – 6 Wochen. Erweiterung des Infarkts, Ventrikel Wandverdünnung und Ventrikel Dilatation charakterisieren die chronische Phase. Umfangreiche Neugestaltung des linken Ventrikels führt schrittweise in schwerer Herzinsuffizienz 2.
MI durch permanente linken vorderen absteigenden Arterie (LAD) Ligatur stellt die Standard-Nagetiermodell von chronischem Myokardinfarkt induziert. Die koronare Ligatur ahmt die Koronarokklusion. Die Größe des Infarkts hängt von der Stelle der Ligatur. Charakterisierung von myokardialen ischämischen Verletzung in einem Nagetiermodell klassisch unter Verwendung von Biomarkern Plasmaspiegel, wie Troponin ausgeführt I und T 3, Echokardiographie, MRT und Histologie 4,5. Biomarkers Pegel werden mit dem Ausmaß der Kardiomyozyten Tod korreliert. Echokardiographie wertet die linke Beeinträchtigung der Ventrikelfunktion aus regionalen Wandbewegungsstörungen. Zusätzlich können nicht-invasive Bildgebungsverfahren, wie MRI oder hochauflösendeEchokardiographie, erlauben die Beurteilung der Verringerung der Wandbewegung, das Volumen des Narbenbereich mit reduzierten Perfusion und vitales Myokard und der Wandverdünnung. LV Abmessungen ermöglichen die genaue Auswertung der Infarktgröße. Schließlich kann die Quantifizierung der lebenden und toten Myokard durchgeführt werden post mortem spezifischen Flecken von histologischen Schnitten von geernteten Herzen verwendet und ermöglicht die Überprüfung der Infarktgröße (IS). Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Auswertung des Infarkts Erweiterungsindex (EI) 6. Die EI wird mit dem transmuralen Infarkt und beginnt innerhalb der ersten 3 Tagen verbunden. Die EI wird durch eine progressive Verringerung der Wandstärke, einer Erhöhung in der LV Hohlraumgröße und folglich Veränderungen in LV Form charakterisiert.
Um die therapeutische Wirksamkeit von neuartigen Behandlungen zu bewerten – insbesondere die regenerative Strategien basierend auf Zellen, Matrizen und Genübertragung-genaue Beurteilung von MI bei Nagetieren ist von größter Bedeutung.Wenn auf einem einzigen Querschnitt an der Papillarmuskel Ebene erhalten gemessen, kann die IS Größe kann aufgrund der großen Variabilität vorgespannt werden, die nach LAD-Ligation in die Infarktentwicklung vorhanden ist; der Scheitel Infarkt abgedeckt werden, könnten dann. Wichtig sind für Mäuse 7-9 oder Ratten beschrieben, genauere Methoden zu bestimmt MI Größe 10. Dennoch ist nicht ausreichend, um genau LV Umbau oder therapeutisch induzierten Reduktionen (oder Verhinderungen) der Umbau zu quantifizieren. Tatsächlich wird üblicherweise als Prozentsatz der gesamten LV Volumen auf Querschnitte des Herzens beurteilt ausgedrückt. Obwohl dieses Verfahren zur Behandlung von akuter MI gültig ist, bleibt die Ausdünnung der LV Wand während des Umbaus auftretenden 11,12 untersucht. Eine vollständige morphometrische Quantifizierung der Infarktgröße und strukturelle Änderungen sollten einige Parameter, wie endokardialen und epikardialen Längen und Durchmesser sowie Infarkt und gesunde Bereiche zu quantifizieren. Wir beschreiben eine methodische ca.oach genau zu beurteilen, MI und Umbau in einem chronischen Rattenmodell.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritische Schritte im Rahmen des Protokolls
Fibrotische Gewebe genau in einem chronischen MI Rattenmodell bewertet werden analysiert unter Verwendung von systematischen Probenahme des geernteten Herz und Bild von Trichromie-gefärbten histologischen Schnitten von der Basis bis zur Spitze erhalten. Zwei Schritte sind besonders wichtig für ein erfolgreiches Protokoll-Implementierung. Erstens ermöglicht die Verwendung von KCl für Herz Ernten des Herzmuskels in einem entspann…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The study was supported by the Swiss National Foundation [SNF 310030-149986 to MNG], the University of Fribourg, and Fribourg Hospital.
Materials
| 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 |
Referenzen
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