Гистологическое Количественное хронического инфаркте миокарда у крыс
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
Инфаркт миокарда (ИМ) является ведущей причиной смерти и инвалидности во всем мире. Ишемическая болезнь сердца является основной причиной; MI приводит к ишемии последовательных коронарных событий, таких как окклюзии. Когда реперфузионного не выполняется в течение первых 6 ч, ишемия вызывает необратимый некроз миокарда. У пациентов, характеристика инфаркта миокарда зависит от различных диагностических инструментов, включая клинические признаки, электрокардиографии, оценка плазменных уровней биомаркеров, эхокардиография, МРТ и гистологического анализа 1. Острые и хронические MI классифицируются как две разные фазы травмы в зависимости от сроков некроза миокарда относительно времени окклюзии коронарной артерии. Острая фаза, происходит в течение первых 7 дней, связано с потерей кардиомиоцитов, обширные воспаления, а также набора фибробластов. Подострой фазы, характеризуется заживлению сердечной ткани и формирование рубца, происходитот 1 до 4 – 6 недель. Расширение инфарктом, желудочек утонением стенки и дилатацией желудочков характеризуют хроническую фазу. Обширный ремоделирования левого желудочка прогрессивно приводит к тяжелой сердечной недостаточности 2.
М. И. индуцированное постоянным левой передней нисходящей артерии (LAD) перевязки представляет собой стандартную модель грызуна хронического инфаркта миокарда. Коронарные лигатур подражает коронароокклюзии. Размер инфаркта зависит от места лигатуры. Характеристика миокарда ишемического повреждения в модели грызуна классически осуществляется с использованием плазменных уровней биомаркеров, таких как тропонин I и Т 3, эхокардиография, МРТ, гистологии и 4,5. уровни биомаркеров коррелируют со степенью смерти кардиомиоцитов. Эхокардиография оценивает нарушения функции левого желудочка в результате региональных аномалий движения стенки. Кроме того, неинвазивных методов визуализации, таких как МРТ или высокого разрешенияэхокардиография, позволяют оценивать сокращения движения стенки, объем области рубца с пониженной перфузией и жизнеспособного миокарда, а также утонением стенки. Размеры LV позволяют точную оценку размера инфаркта. И, наконец, определение количества жизнеспособных и мертвую миокарда может быть выполнена с использованием специфических вскрытие пятна гистологических срезов добываемых сердца и позволяет проверить размер инфаркта (ИР). Еще одной важной особенностью является оценка индекса расширения инфарктов (EI) 6. ЭИ связан с трансмурального инфаркта и начинается в течение первых 3-х дней. EI характеризуется прогрессирующим уменьшением толщины стенки, увеличение размеров полости ЛЖ, и последующие изменения в форме ЛЖ.
Для оценки терапевтической эффективности новых методов лечения – в частности, регенеративные стратегии на основе клеток, матриц, и ген-доставки точная оценка ИМ у грызунов имеет первостепенное значение.При измерении на одном поперечном сечении, полученной на уровне папиллярных мышц, размер может быть неточными в связи с большой изменчивостью, которая существует в развитии инфаркта следующие ЛАД перевязки; апекс Инфаркт может быть затем затемнена. Важно отметить, что более точные методологии для определенной размера MI были описаны для мышей или крыс 7-9 10. Тем не менее, IS недостаточно для точного количественного определения ремоделирования ЛЖ или терапевтически индуцированные сокращения (или) предупреждения ремоделирования. В самом деле, обычно выражается в процентах от общего объема ЛЖ, оцениваемой сечениях сердца. Хотя этот метод действует для острого инфаркта миокарда, истончение стенки ЛЖ , произошедшей в ходе ремоделирования остается под оценивали 11,12. Полный морфометрического Количественное размера инфаркта и структурных изменений следует провести количественную оценку нескольких параметров, таких как эндокарда и эпикарда длины и диаметра, а также инфаркту и здоровых районов. Описан методологический провертренере, чтобы точно оценить ИМ и ремоделирования в хронической крысиной модели.
Protocol
Representative Results
Discussion
Критические шаги в рамках Протокола
Фиброзной ткани могут быть точно оценены в хронической крысиной модели MI с использованием систематической выборки собранного сердца и образа анализа трехцветных окрашенных гистологических срезов, полученных от о…
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
- Amsterdam, E. A., et al. AHA/ACC Guideline for the Management of Patients with Non-ST-Elevation Acute Coronary Syndromes: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. J Am Coll Cardiol. 64, e139-e228 (2014).
- Konstam, M. A., Kramer, D. G., Patel, A. R., Maron, M. S., Udelson, J. E. Left ventricular remodeling in heart failure: current concepts in clinical significance and assessment. JACC Cardiovasc Imaging. 4, 98-108 (2011).
- Frobert, A., et al. Prognostic Value of Troponin I for Infarct Size to Improve Preclinical Myocardial Infarction Small Animal Models. Front Physiol. 6, 353 (2015).
- Redfors, B., Shao, Y., Omerovic, E. Myocardial infarct size and area at risk assessment in mice. Exp Clin Cardiol. 17, 268-272 (2012).
- Guex, A. G., et al. Plasma-functionalized electrospun matrix for biograft development and cardiac function stabilization. Acta Biomater. 10, 2996-3006 (2014).
- Landa, N., et al. Effect of injectable alginate implant on cardiac remodeling and function after recent and old infarcts in rat. Circulation. 117, 1388-1396 (2008).
- Valente, M., et al. Optimized heart sampling and systematic evaluation of cardiac therapies inmouse models of ischemic injury: Assessment of cardiacremodeling and semi-automated quantification of myocardial infarctsize. Curr. Protoc. Mouse Biol. 5, 359-391 (2015).
- Csonka, C., et al. Measurement of myocardial infarct size in preclinical studies. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 61, 163-170 (2010).
- Zornoff, L. A., Paiva, S. A., Minicucci, M. F., Spadaro, J. Experimental myocardium infarction in rats: Analysis of the model. Arq. Bras Cardiol. 93, 434-440 (2009).
- Lichtenauer, M., et al. Myocardial infarct size measurement using geometric angle calculation. Eur J Clin Invest. 44, 160-167 (2014).
- Lutgens, E., et al. Chronic myocardial infarction in the mouse: cardiac structural and functional changes. Cardiovasc Res. 41, 586-593 (1999).
- Frobert, A., Valentin, J., Cook, S., Lopes-Vicente, L., Giraud, M. N. Cell-based therapy for heart failure in rat: double thoracotomy for myocardial infarction and epicardial implantation of cells and biomatrix. J Vis Exp. , e51390 (2014).
- Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. J Appl Physiol (1985). 102, 2104-2111 (2007).
- Fishbein, M. C., et al. Early phase acute myocardial infarct size quantification: validation of the triphenyl tetrazolium chloride tissue enzyme staining technique. Am Heart J. 101, 593-600 (1981).
- Weisman, H. F., Bush, D. E., Mannisi, J. A., Weisfeldt, M. L., Healy, B. Cellular mechanisms of myocardial infarct expansion. Circulation. 78, 186-201 (1988).
- Mannisi, J. A., Weisman, H. F., Bush, D. E., Dudeck, P., Healy, B. Steroid administration after myocardial infarction promotes early infarct expansion. A study in the rat. J Clin Invest. 79, 1431-1439 (1987).
