Summary
Koroner akış rezervi (CFR), maksimum koroner kan akışının istirahat koroner kan akışına oranı olarak tanımlanır. Biz obstrüktif koroner hastalığın yokluğunda kardiyovasküler risk faktörleri tahmin etmek için fırsat sunan ultrason yoluyla fareler CFR değerlendirmek için bir protokol sunuyoruz.
Abstract
Koroner arter hastalığı dünyanın önde gelen ölüm nedenidir. Akut miyokard infarktüsü sonrasında, koroner arter rekanalizasyon ile erken ve başarılı miyokard müdahalesi iskemik miyokard boyutunu azaltmak için en etkili stratejidir. Koroner mikrodamarsal olarak görselleştirilemez ve görüntü in vivo, ancak doğrudan koroner mikrovasküler işleve bağlı parametreleri değerlendirmek için kullanılabilecek çeşitli invaziv ve noninvaziv teknikler vardır. İskemi reperfüzyon sonrası endotel fonksiyonu, koroner akış rezervi (CFR) yoluyla koroner dolaşım seviyesinde de değerlendirilebilir. Bu çalışmada, sol anterior azalan (LAD) koroner arterlerin en yüksek hızı, dinlenme ve stres meydan okuma sırasında Tranthoric Doppler ekokardiyografi yoluyla Rat in vivo olarak ölçülmüştür (dobutamin ile indüklenir). Normal bir kalp, stres indüksiyon sırasında dinlenme değerlerinin dört katına kadar koroner kan akışını artırabilir. İskemi reperfüzyon takipte, koroner mikrovasküler fonksiyon bozukluğu olarak kullanılabilecek önemli ölçüde azalmış CFR bulduk. CFR mikrovasküler disfonksiyon önemini bir pencere açtı ve şiddetli obstrüktif hastalığın mevcut olup olmadığını bağımsız kardiyovasküler risk tahmin gösterilmiştir.
Introduction
Miyokardiyal iskemi reperfüzyon (IR), kan kaynağının kalp ile kısıtlandığı, perfüzyon ve eşzamanlı Reoksijenasyon1' in restorasyonunu takiben bir durumdur. Koroner arter tıkanıklığı bir embolisi veya kolesterol plak rüptür neden olabilir, metabolik tedarik ve talep ciddi bir dengesizlik sonucu, doku hipoksi neden. Reperfüzyon terapisi ile tehlikelidir Miyokardiyum kurtarma, sol ventrikül fonksiyonunu iyileştirmek ve akut miyokard infarktüsü olan hastalarda hayatta kalma geliştirmek. Ancak, koroner arter rekanalizasyon sonra, küçük koroner damarların fonksiyonel anomaliler ortaya çıkabilir2,3,4,5. Hastaların önemli bir kısmı, belki de% 40 kadar, koroner akımının restorasyonuna rağmen mikrovasküler ve miyokard perfüzyon kazanmaz. Koroner mikrovasküllerin görselleştirilmesi ve değerlendirilmesi in vivo olarak zor olabilir, ancak koroner mikrovasküler fonksiyona bağlı olarak parametreleri doğrudan değerlendirmek için kullanılabilecek bir dizi invazif ve noninvaziv teknikler vardır6 ,7. Ayrıca, endotel fonksiyon CFR aracılığıyla koroner sirkülasyon seviyesinde değerlendirilebilir5.
Transtortik Doppler ekokardiyografi, koroner arter akış hızı ve CFR5' i incelemenizi sağlayan noninvaziv bir araçtır. CFR, maksimum koroner kan akışının istirahat koroner kan akışına oranını temsil eder8. Stres mücadelesi sırasında, normal bir kalp, dinlenme değerinin dört katına kadar koroner kan akışını arttırır. CFR azalmış olduğunda kardiyovasküler risk artar9. Ishihara ve al, CFR 'in koroner anjiyoplasti5' den hemen sonra ciddi şekilde bozulduğu gösterdi. Koroner arter stenozu yokluğunda, CFR koroner mikrovasküler disfonksiyon sırasında azalır ve istikrarlı koroner arter hastalığı olan hastaların yaklaşık yarısında mevcut10.
Bu yöntemin genel hedefi, CFR 'i hesaplamak için kullanılabilecek ekokardiyografi yoluyla farelerde sol anterior inen koroner arter (LAD) fonksiyonunun noninvaziv bir şekilde görselleştirilmesini sağlamaktır. Bu, mikrovasküler fonksiyon bozukluğu tanısı ve potansiyel terapötik tedavileri değerlendirmek için önemli bir değerlendirme aracı sunar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm prosedürler Louisville Üniversitesi Kurumsal hayvan bakımı ve kullanım Komitesi (ıabuc onaylı protokol 18223) ve Laboratuvar hayvanlarının bakımı ve kullanımı için NıH Kılavuzu11tarafından onaylanmış protokollere uygun olarak yapılmıştır.
1. hayvanlar
- Çalışma için 4 aylık kadın Fisher 344 Rats (BW ~ 150-180 g) kullanın.
2. KıZıLÖTESI ameliyattan önce ultrason görüntüleme
- 1.5 – 2.0 l/min O2 debisi ile% 5, 1,5 – 2,0 l/min o2 debisi ile izoflurane indüksiyon odası ile sıçan anesteziye% 1,5 – 2,0 m. Bu anestezi, dinlenme ve stres aşamalarında deney boyunca korunur.
- Hayvanı bir fitil konumuna koyun ve toraks tıraş edin. Dahili ısınma platformunu kullanarak 37-38 °C ' de vücut sıcaklığını koruyun. Yazılımı kullanarak kalp hızını izleyin.
Not: uygun anestezi normal fizyolojik oranlarda kalp hızını korumak için çok önemlidir (arasında 295-350 Beats/min). - Görüntüleme öncesinde göz kuruluğu önlemek için oftalmik veteriner merhem uygulayın.
- 13 – 24 MHz doğrusal prob kullanarak ekokardiyografi gerçekleştirin (örn. MS250) (Şekil 1a).
- Hayvan ısıtmalı platformda sırtüstü konumuna yerleştirin. Anestezi burun koni aracılığıyla kontrol emin olun. Ardından, demiryolu sistemini kullanarak parazit kısa eksen görünümünü (PSAX) elde etmek için prob konumlandırın (Şekil 1B).
- Sondayı PSAX 'dan rostral yönde taşıyarak pulmoner arter bulun (Şekil 1B).
- , Lad görüntülemek ve görüntü saklamak için pulmoner arter yönünde kaudal yönde biraz prob taşıyın.
Not: LAD renk Doppler olmadan bulmak zordur, bu yüzden LAD B-modu görüntüleri her zaman mümkün değildir. - Bireysel farklılıklar LAD koroner arter bulmak zor hale geldiğinde, aşağıda belirtilen tekniği izleyin:
- Prob lateral pulmoner arter taşıyın.
- Açı platform böylece sol ventrikül daha kolay prob ile görünür böylece hayvan eğimli, ters, ya da hafifçe sağ tarafına doğru.
- B modunda görüntü yakalanan veya Cine-saklanan sonra, dokunmatik ekranda renk Doppler tıklayın (Şekil 1C). Koroner arter görselleştirin (beyaz ok LAD gösterir) kısa ekseninde (Şekil 1C). Kırmızı renk, gerçek zamanlı olarak görüldüğü gibi, akış yönü göstergesidir (yani, kan akışı prob doğru).
- LAD 'ı renk-Doppler modunda görselleştirdikten sonra, modu nabız dalgası (pw) moduna değiştirin. Koroner arter üzerinde sarı-gösterge hattının varlığını arayın (Şekil 2a).
- Sarı PW-Line koroner arter ortasına yerleştirin. Açının akışın yönüne paralel olduğundan emin olun.
Not: akışın hızı, PW hattının açısına son derece bağımlıdır, bu nedenle ekran sondasının açısını LAD açısı ile eşleştirdiğinizden emin olun. Açı ayarlamak için dokunmatik ekranı kullanın; PW açısı 60 ° ' den az olmalıdır. - Dalga formları olarak Peak diastol içinde istirahat lad koroner akışının hızını yakalamak için Cine Store kullanın (Şekil 2B).
- LAD akış hızı istirahat aldıktan sonra, CFR hesaplamak için stres sırasında LAD maksimum akış hızını ölçmek. Stres sırasında maksimum akış hızını ölçmek için, kuyruk ven8 ile 20 μg/kg/dak dozunda dobutamin infif (Şekil 2C).
Not: Dobutamin infüzyon 8 dakikadan fazla olmamalıdır. bir infüzyon pompası kullanın ve BD 10 mL şırınga için 14,43 için İnfüzyon Pompası çapı ayarlayın.- Tail ven kanülasyon için 25-G infüzyon kelebek seti kullanın. İnfüzyon iğne yerleştirmek için, sıçan kuyruğunun tabanı etrafında gazlı bez küçük bir şerit yer, sonra hemostats ile kapmak ve basınç uygulamak için turnike Twist ve ven büyütmek neden.
- Doğrudan dobutamin şırınga bağlı iken iğne yerleştirin.
Not: kuyruk ven iğne doğru yerleştirme sağlamak için kan çizerken yanlışlıkla ilaç tanıtmak için değil ekstra özen. Ayrıca, bir embolizm hayvan için ölümcül olabilir gibi, ven içine bir hava balonu tanıtan önlemek için emin olun. - İğne yerleştirildikten sonra, bir tutkal ve cerrahi bant bir parça ile stabilize, kuyruğuna infüzyon hattı güvenliğini.
- Akışını kurtarmak için hemostats ve turnike çıkarın.
- İnfüzyon pompasına dobutamin şırınga yerleştirin ve 20 μg/kg/dak enjekte etmek için ayarlayın.
- Dobutamin infüzyon sırasında, dikkatle LAD zirve ve kalp hızı izleyin. Periyodik olarak kayıt LAD PW Doppler modunda doruklarına, özellikle dobutamine yanıt olarak artar zaman.
Not: Dobutamin tarafından indüklenen stres zorluk kalp daha zor çalışması için neden olur; Bu genellikle kalp ve LAD hareketi sonuçlanır. LAD görünümünü tutmak için hayvan, prob veya her ikisini de taşımak için hazır olun. - LAD doruklarına ve kalp hızı meydan sırasında Plato olabilir sonra, dobutamin infüzyon durdurun, kuyruk ven infüzyon seti kaldırmak ve platformdan hayvan kaldırmak. Hayvan ev kafesi kurtarmak için izin verin.
- Şekil 2B ve C 'de gösterilen görüntülerden en yüksek diyastolik hızları elde etmek için Peak Vel aracını seçin.
- LAD stres (dobutamin) Peak diyastolik akış hızının istirahat LAD zirve diyastolik akış hızına oranı olarak CFR dizinini hesaplayın (Şekil 2a).
3. iskemi reperfüzyon hasarı
- 1,5 – 2.0 l/min O2 debisi ile% 5 ' de Isoflurane-indüksiyon odası ile% 1,5-2,0 l/min o 2 akışlı,% 1.5 – 2.0 ile anestezize edilen sıçan.
- Pedallı geri çekme refleks eksikliği ile anestezi derinliği onaylayın. Kuruluğu önlemek için gözlerde oftalmik veteriner merhem kullanın. 37-38 °C ' nin uygun vücut sıcaklığını bir ısıtma yastığı veya hayvan sıcaklığı kontrolörü kullanarak koruyun.
- Ameliyatta ön-cerrahi Meloxicam, 5 mg/kg intramuscularly, 15 dk ameliyattan önce, 2 mL Subkutanöz bolus tarafından takip 0,9% tuz tedavi sırasında dehidrasyon önlemek için. Steril eldiven ve aletler kullanıldı ve aseptik teknikler kullanılmıştır. Fiber-optik ışık kaynağını kullanarak, 18-gauge IV kateter kullanarak entürat sıçan ve ventilatöre bağlanın.
- 8-0 kullanarak ligate LAD 5inci interkostal uzayda 15 mm açma ile monofilament sütür. Düz düğüm bağlayın ve 30 dakika bırakın. kalp yüzeyinin renk değişimi ile tüm farelerde iskemi görsel olarak onaylayın12. 30 dakika sonra bağ serbest bırakın ve 1-2 dk12için kalp kası daha önce renksiz alanın kızarıklık tarafından reperfüzyon doğrulayın.
- Kesilmiş dikiş deseni ile 4-0 absorblenebilir sütür kullanarak kaburga kafesi kapatın, sonra sürekli dikiş deseni ile 5-0 Emilemeyen ipek dikiş kullanarak cilt kapatın.
- Anestezi hayvan çıkarın. Hayvan ev kafesi kurtarmak için izin verin. 5 mg/kg Meloxicam her 24 saatte bir intramusküler enjekte edildi (ameliyattan sonra 72saat).
4. KıZıLÖTESI cerrahiden sonra ultrason görüntüleme
- 72 IR cerrahiden sonra h, koroner akımı ve CFR 'i tekrar ölçer. Ölçümleri, IR ölçümlerinden önce karşılaştırın. 2,1, yukarıda açıklandığı gibi 2,15 için adımları yineleyin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu çalışmada, 12 kadın Fisher 344 fareler kullandık. Biz dobutamin ile bir stres testi ve ölçülen LAD koroner arter hızı önce ve 72 IR ameliyattan sonra saat. IR ameliyatından önce, dinlenme LAD koroner arter hızı 423 ± 59 mm/s olarak ölçülmüştür ve bu da dobutamin infüzyon (1005 ± 77mm/s) (Şekil 3A) sonrasında artmıştır. Sonra 72 h iskemi reperfüzyon, istirahat lad koroner arter hızı önemli ölçüde daha yüksek IR cerrahisi önce istirahat LAD koroner arter hızı ile karşılaştırıldığında (743 ± 40mm/s vs 423 ± 59 mm/s) (Şekil 3A). IR cerrahisi sonrasında dobutamin testine stres tepkisi, IR cerrahisi yanıtlarına kıyasla önemli ölçüde azaltıldı (937 ± 67ms/s vs 1005 ± 77mm/s) (Şekil 3A).
CFR, gerilim sırasında en yüksek akış hızının oranı (dobutamin) ile dinlenme akışı hızına (dobutamin İnfüzyon öncesi ölçülen)8olarak hesaplanır. CFR, IR cerrahisi öncesinde genç farelerde 2,1 ± 0,35 oldu (Şekil 3B) ama IR cerrahisinin 72 h 'den sonra önemli ölçüde azalır (1,1 ± 0,25), IR cerrahisi öncesinde elde edilen verilere KıYASLA istirahat lad koroner arter hızı bu fareler daha yüksek olsa bile ( Şekil 3C). Ayrıca, IR cerrahisi 72 h sonra farelerde sol ventrikül sistolik fonksiyon önemli bir değişiklik vardı (Şekil 3c).
Şekil 1: koroner arter yeri. Lad koroner arter hızı elde ederken sıçan üzerinde A. Probe pozisyonu. B. pulmoner arter, aort ve lad koroner arter kısa eksen anatomik gösterimi. C. ekokardiyografi üzerinde lad koroner arter Anatomical görselleştirme. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2: lad koroner arter Pulse Wave Velocity görüntüleme. A. lad koroner arter üzerinde nabız dalgası hız sensörü yerleştirme temsili. B. lad koroner arter nabız dalgası görüntü geri kalanı sırasında durum. C. lad koroner arter nabız dalgası görüntü stres sırasında (dobutamin) durum. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3. Doppler ekokardiyografi ile koroner akış ölçümü. A. geri kalanı sırasında kontrol ölçülen Pulse dalga hızı (cont b) ve dobutamin infüzyon sırasında (cont D) ve hayvanların içinde 72 sonra IR cerrahisi geri kalanı SıRASıNDA (IR B) ve dobutamine meydan okuma (IR D), p ≪ 0,05 cont b vs. iskemi reperfüzyon b (*). B. CFR deneysel hayvanlarda nabız dalgası hesaplanmıştır (n = 9), p ≪ 0,05 cont vs. IR (*). C. deneysel gruplardan kesirli kısaltma değerlendirmesi (n = 9). Veriler, tek yönlü ANOVA ile analiz edilen ortalama ± SD olarak sunulur. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu çalışmanın önemli bulguları IR, istirahat LAD koroner arter hızını artırır ve CFR zarar, herhangi bir kalıntı anjiyografik stenoz yokluğunda bile.
Koroner fizyolojisi anlamak, kardiyologlar için koroner arter hastalığının tedavisinde klinik karar verme önemli bir parçasıdır. CFR, koroner mikrodolaşım7,13' ün patofizyolojisini anlamada önemli fonksiyonel parametrelerden biridir. CFR hem koroner arter stenozu hem de koroner mikrovasküler dolaşımı değerlendirmek için noninvaziv bir yöntemdir ve miyokard kan kaynağının bir göstergesidir, taç giyenlerin stres koşullarında kan akışını artırmak için açıkça yeteneği7. Normal bir CFR (>2,0) genellikle iyi bir prognoz yansıtır, CFR az 1,90 yüksek riskli koroner arter hastalığının tanımlanması için artımlı tanılama bilgileri sağlar14,15,16.
Sonuçlarımız, sistolik fonksiyon iskemi reperfüzyon sonrası korunsa da (Şekil 3c) CFR önemli ölçüde düşüktür (Şekil 3B). Böylece, stenotik koroner arterlerin rekanalizasyon mikrovasküler perfüzyon geliştirmez. Azaltılmış CFR, iskemi reperfüzyon sonrası Engelli mikrovasküler vazodilatasyonun algılanmasını sağlar.
Bu çalışmada, noninvaziv trantortik Doppler ekokardiyografi kullanılarak çeşitli farmakolojik tedavilerin etkisini keşfetmek için seri CFR değerlendirmeleri gösterilmektedir. Bu koroner fonksiyonel değerlendirme yöntemi, küçük hayvan araştırmalarında uygulanabilir ve uygulanabilir bir klinik teşhis aracı olarak kullanılabilir. Bu, küçük hayvan modellerinde hayvan kullanımı, ötenazi veya otopsi gereksinimini en aza indirecek yol gösterecektir. Bu protokoldeki kritik adımlar koroner arter görselleştirilmesi ve iyi kalitede PW hız görüntüleri elde etmektir. Başka bir kritik adım, stres durumu sırasında LAD görselleştirme korumak için. Dobutamin meydan okuma sırasında, kalp hızı artar ve LAD görüş alanından hareket edebilir; Araştırmacılar, koroner arter takip etmek için alan taşımak için hazırlıklı olmalıdır. Mevcut çalışmada sınırlamalar göreceli olarak küçük numune boyutu, CFR ve koroner arter lümen çapı arasında korelasyon eksikliği vardır in vivo içinde fareler, boyutu ölçümü için doğru görselleştirme elde zorluk nedeniyle koroner arter. Bununla birlikte, burada açıklanan yöntemler güvenilir, yeniden üretilebilirdir ve iskemi reperfüzyon sonrasında kardiyak mikrovaskülte verilen hasar hakkında anlayışlı bilgiler sunar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar açıklamak için hiçbir şey var
Acknowledgments
Biz bizim deneyler gerçekleştirmek için ultrason ekipmanları sağlamak için Helmsley temeli teşekkür etmek istiyorum. Bu iş, NIA R01 053585 Grant tarafından desteklenmektedir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10 mL syringe | BD Syringe | 302995 | |
| 250S 13–24 MHz linear probe | FUJIFILM VisualSonics Inc | ||
| Dobutamine hydrochloride | Sigma | D0676-10mg | |
| Isoflurane | RRC | 27376 | |
| Legato 100 Syringe pump | KD Scientific | 788100 | |
| Vevo 3100 | FUJIFILM VisualSonics Inc | ||
| Winged infusion set, 27G x 1/2", | Medline.com | TMOSV27ELZ |
References
- Eltzschig, H. K., Eckle, T. Ischemia and reperfusion--from mechanism to translation. Nature medicine. 17 (11), 1391-1401 (2011).
- French, C. J., Zaman, A. K., Sobel, B. E. Failure of erythropoietin to render jeopardized ischemic myocardium amenable to incremental salvage by early reperfusion. Coronary Artery Disease. 20 (4), 295-299 (2009).
- Marzilli, M., Mariani, M. Ischemia-reperfusion and microvascular dysfunction: implications for salvage of jeopardized myocardium and reduction of infarct size. Italian Heart Journal. 2 Suppl 3, 40s-42s (2001).
- Prasad, A., Gersh, B. J. Management of microvascular dysfunction and reperfusion injury. Heart (British Cardiac Society). 91 (12), 1530-1532 (2005).
- Ishihara, M., et al. Impaired coronary flow reserve immediately after coronary angioplasty in patients with acute myocardial infarction. British heart journal. 69 (4), 288-292 (1993).
- Camici, P. G., d'Amati, G., Rimoldi, O. Coronary microvascular dysfunction: mechanisms and functional assessment. Nature Reviews Cardiology. 12 (1), 48-62 (2015).
- Chung, K. S., Nguyen, P. K. Non-invasive measures of coronary microcirculation: Taking the long road to the clinic. Journal of Nuclear Cardiology. , (2017).
- Kelm, N. Q., et al. Adipose-derived cells improve left ventricular diastolic function and increase microvascular perfusion in advanced age. PLoS One. 13 (8), e0202934 (2018).
- Pan, M., et al. Late recovery of coronary flow reserve in patients successfully treated with a percutaneous procedure. Revista Española de Cardiología. 56 (5), 459-464 (2003).
- Samim, A., Nugent, L., Mehta, P. K., Shufelt, C., Bairey Merz, C. N. Treatment of angina and microvascular coronary dysfunction. Current treatment options in cardiovascular medicine. 12 (4), 355-364 (2010).
- Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , 8th edition, The National Academies Collection: Reports funded by National Institutes of Health (2011).
- Ciuffreda, M. C., et al. Rat experimental model of myocardial ischemia/reperfusion injury: an ethical approach to set up the analgesic management of acute post-surgical pain. PloS one. 9 (4), e95913-e95913 (2014).
- van de Hoef, T. P., Siebes, M., Spaan, J. A. E., Piek, J. J. Fundamentals in clinical coronary physiology: why coronary flow is more important than coronary pressure. European Heart Journal. 36 (47), 3312-3319 (2015).
- Naya, M., et al. Preserved coronary flow reserve effectively excludes high-risk coronary artery disease on angiography. Journal of nuclear medicine : official publication, Society of Nuclear Medicine. 55 (2), 248-255 (2014).
- Cortigiani, L., et al. Diagnostic and prognostic value of Doppler echocardiographic coronary flow reserve in the left anterior descending artery. Heart (British Cardiac Society). 97 (21), 1758 (2011).
- Kawata, T., et al. Prognostic value of coronary flow reserve assessed by transthoracic Doppler echocardiography on long-term outcome in asymptomatic patients with type 2 diabetes without overt coronary artery disease. Cardiovascular diabetology. 12, 121-121 (2013).
