Farelerde Miyokard Enfarktüsü ve Miyokard İskemi-Reperfüzyon Hasarının İndüksiyonu
Summary
Burada, mikromanipülasyon yoluyla sol ön inen koroner arterin hassas ligasyonu ile farelerde miyokard enfarktüsü veya miyokardiyal iskemi-reperfüzyon hasarını indükleyebilen basit ve tekrarlanabilir bir yöntem tanımlanmıştır.
Abstract
Akut miyokard enfarktüsü, mortalitesi yüksek yaygın bir kardiyovasküler hastalıktır. Miyokardiyal reperfüzyon hasarı, kalp reflowunun yararlı etkilerine karşı koyabilir ve sekonder miyokard hasarına neden olabilir. Miyokard enfarktüsü ve miyokardiyal iskemi-reperfüzyon hasarının basit ve tekrarlanabilir bir modeli araştırmacılar için iyi bir araçtır. Burada, mikromanipülasyon yoluyla sol ön inen koroner arterin (LAD) hassas ligasyonu ile bir miyokard enfarktüsü (MI) modeli ve MIRI oluşturmak için özelleştirilebilir bir yöntem açıklanmaktadır. LAD’nin doğru ve tekrarlanabilir ligatür konumlandırması, kalp hasarı için tutarlı sonuçlar elde edilmesine yardımcı olur. ST segmenti değişiklikleri, model doğruluğunu belirlemeye yardımcı olabilir. Miyokard hasarını değerlendirmek için serum kardiyak troponin T (cTnT) seviyesi, miyokardiyal sistolik fonksiyonu değerlendirmek için kardiyak ultrason ve enfarktüs boyutunu ölçmek için Evans-Blue/trifenil tetrazolyum klorür boyaması kullanıldı. Genel olarak, bu protokol prosedür süresini kısaltır, kontrol edilebilir enfarktüs boyutunu sağlar ve farenin hayatta kalmasını iyileştirir.
Introduction
Akut miyokard enfarktüsü (AMİ) dünya çapında yaygın bir kardiyovasküler hastalıktır ve yüksek mortalite taşır1. Teknolojilerdeki gelişmeler, hastaları için erken ve etkili revaskülarizasyonu mümkün kılmaktadır. Bazı hastalarda bu tedavilerden sonra miyokardiyal iskemi-reperfüzyon hasarı (MIRI) oluşabilir2. Bu nedenle, eylem mekanizmalarını ve MI/MIRI’nin nasıl iyileştirileceğini anlamak büyük önem taşımaktadır. Fareler, düşük maliyetleri, hızlı üreme süreleri ve genetik değişiklik yapma kolaylıkları nedeniyle model olarak yaygın olarak kullanılmaktadır3. Bilim adamları, 4,5,6,7,8,9 numaralı hayvanlarda MIRI ve MI’yı modellemek için farklı yöntemler geliştirdiler. Bu strateji araştırmayı teşvik eder, ancak kullanılan farklı kriterler ve yöntemler, araştırma ekipleri arasında sonuçların yorumlanmasını zorlaştırır.
Farelerde MI, izoproterenol10, kriyoyaralanma 11,12 veya koterizasyon13 ile indüklenmiştir. MI, izoproterenol tarafından kolayca indüklenebilir, ancak patofizyolojik süreç klinik MI’dakinden farklıdır. Kriyoyaralanmaya bağlı MI, zayıf tutarlılığa sahiptir, sol ön inen koroner arter (LAD) çevresinde aşırı miyokardiyal hasara neden olur ve kolayca aritmiye neden olabilir. Koterizasyona bağlı MI, miyokard enfarktüsünün doğal sürecinden oldukça farklıdır ve yanma alanındaki enflamatuar reaksiyon daha yoğundur; Ek olarak, cerrahi yaklaşımın teknik zorlukları vardır. Ayrıca, girişimsel teknikle balon blokajı veya embolizasyon veya tromboz yöntemi kullanarak minipiglerde MI modeli geliştiren bazı laboratuvarlar14 bulunmaktadır. Tüm bu yöntemler doğrudan koroner arter tıkanıklığına neden olabilir, ancak koroner anjiyografi cihazlarına ve hepsinden önemlisi fare koroner arterlerinin çok ince olmasına ihtiyaç duyulması bu ameliyatları pratik olmaktan çıkarır. MIRI için, farklı modeller arasındaki farklar, solunum cihazları / mikromanipülasyon kullanmak veya 5,6 kullanmamak gibi oldukça mütevazıydı.
Burada, daha önce yayınlanmış 4,5,6,7,8,9,15 yöntemlerinden uyarlanan MI ve MIRI modelini indükleyebilecek basit ve güvenilir bir yöntem açıklanmaktadır. Bu yöntem, LAD’nin ligasyon yoluyla doğrudan bloke edilmesiyle patofizyolojik süreçleri simüle edebilir. Ayrıca, ligasyonu hafifleterek, bu model aynı zamanda reperfüzyon hasarını da simüle edebilir. Bu protokolde, LAD görselleştirmesi için bir diseksiyon mikroskobu kullanılır. Daha sonra, araştırmacı LAD’yi kolayca tanımlayabilir. Daha sonra, LAD’nin doğru bağlanması, tekrarlanabilir ve öngörülebilir kan tıkanıklığına ve ventriküler iskemiye yol açar. Ayrıca, elektrokardiyografi (EKG) değişiklikleri, mikroskop altında gözlenen LAD’nin renk değişikliklerine ek olarak iskemi ve reperfüzyonu doğrulamak için kullanılabilir. Bu strateji, daha kısa bir prosedür süresine, daha düşük cerrahi komplikasyon riskine ve daha az deneysel fareye ihtiyaç duyulmasına yol açar. Troponin-T testi, kardiyak ultrason ve trifenil tetrazolyum klorür (TTC) boyama yöntemleri de açıklanmaktadır. Genel olarak, bu protokol MI/MIR mekanizmasının yanı sıra ilaç keşfi çalışmaları için de yararlıdır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Son yıllarda, klinik ve bilimsel araştırmalarda MI ve MIRI için modellerin oluşturulması hızla gelişmiştir20,21. Bununla birlikte, eylem mekanizmaları ve MI/MIRI’nin nasıl iyileştirileceği gibi çözülmesi gereken bazı sorular var. Burada, MI ve MIRI’nin bir murin modeli oluşturmak için değiştirilmiş bir protokol açıklanmaktadır. Birkaç önemli nokta dikkatlice düşünülmelidir.
İlk kilit nokta endotrakeal en…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82070317, 81700390 Jibin Lin’e, 8210021880 Bingjie Lv’ye ve 82000428 Boyuan Wang’a) ve Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı (2017YFA0208000’den Shaolin He’ye) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| 0.9 % sodium chloride solution | Kelun Industry Group,China | – | |
| 4% paraformaldehyde fixing solution | Servicebio,China | G1101 | – |
| 4-0 silk suture | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products,China | C412 | – |
| 8-0 suture | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products,China | H801 | – |
| Buprenorphine | IsoReag,China | IR-11190 | – |
| Camera | Canon,Japan | EOS 80D | – |
| Depilatory cream | Veet,French | – | |
| Elecsys Troponin T hs STAT | Roche,Germany | – | |
| Electrochemical luminescence immunoanalyzer | Roche,Germany | Elecsys 2010 | – |
| Evans blue | Sigma,America | E2129 | – |
| Eye scissors | Shanghai Medical Instruments,China | JC2303 | – |
| Haemostatic forceps | Shanghai Medical Instruments,China | J31020 | – |
| High frequency in vivo imaging systems | Visualsonics,Canada | Vevo2100 | – |
| Ibuprofen | PerFeMiKer,China | CLS-12921 | – |
| Intravenous catheter | Introcan,Germany | 4254090B | – |
| Ketamine | Sigma-Aldrich,America | K2753 | – |
| Medical alcohol | Huichang ,China | – | |
| Microneedle holders | Shanghai Medical Instruments,China | WA2040 | – |
| Microscopic shears | Shanghai Medical Instruments,China | WA1040 | – |
| Microsurgical forceps | Shanghai Medical Instruments,China | WA3020 | – |
| Mouse electrocardiograph | Techman,China | BL-420F | – |
| Needle holders | Shanghai Medical Instruments,China | JC3202 | – |
| operating floor | Chico,China | ZK-HJPT | – |
| PE-10 tube | Huamei,China | – | |
| Pentobarbital | Merck,America | 1030001 | – |
| Rodent Ventilator | Shanghai Alcott Biotech,China | ALC-V8S-P | – |
| Stereo microscope | Aomei Industry,China | SZM0745-STL3-T3 | – |
| Surgical thermostatic heating pad | Globalebio, China | GE0-20W | – |
| Triphenyltetrazolium chloride | Servicebio,China | G1017 | – |
| Xylazine | Huamaike Biochemicals and Life Science Research Prouducts,China | 323004 | – |
References
- Reed, G. W., Rossi, J. E., Cannon, C. P. Acute myocardial infarction. Lancet. 389 (10065), 197-210 (2017).
- Ibanez, B., Heusch, G., Ovize, M., Van de Werf, F. Evolving therapies for myocardial ischemia/reperfusion injury. Journal of the American College of Cardiology. 65 (14), 1454-1471 (2015).
- Bryda, E. C. The mighty mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research. Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).
- Kim, S. C., et al. A murine closed-chest model of myocardial ischemia and reperfusion. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (65), e3896 (2012).
- Xu, Z., Alloush, J., Beck, E., Weisleder, N. A murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury through ligation of the left anterior descending artery. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (86), e51329 (2014).
- Xu, Z., McElhanon, K. E., Beck, E. X., Weisleder, N. A murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury. Methods in Molecular Biology. 1717, 145-153 (2018).
- Muthuramu, I., Lox, M., Jacobs, F., De Geest, B. Permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice: a model of post-myocardial infarction remodelling and heart failure. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (94), e52206 (2014).
- Reichert, K., et al. Murine left anterior descending (LAD) coronary artery ligation: An improved and simplified model for myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (122), e55353 (2017).
- Lugrin, J., Parapanov, R., Krueger, T., Liaudet, L. Murine myocardial infarction model using permanent ligation of left anterior descending coronary artery. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (150), e59591 (2019).
- Li, X., et al. Cardioprotective effects of Puerarin-V on isoproterenol-induced myocardial infarction mice is associated with regulation of PPAR-Y/NF-Kappa B pathway. Molecules. 23 (12), 3322 (2018).
- Vanden Bos, E. J., Mees, B. M., de Waard, M. C., de Crom, R., Duncker, D. J. A novel model of cryoinjury-induced myocardial infarction in the mouse: A comparison with coronary artery ligation. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 289 (3), 1291-1300 (2005).
- Wang, D., et al. A cryoinjury model to study myocardial infarction in the mouse. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (151), e59958 (2019).
- Brooks, W. W., Garibaldi, B. A., Conrad, C. H. Myocardial injury in the mouse induced by transthoracic cauterization. Laboratory Animal Science. 48 (4), 374-378 (1998).
- Tao, B., et al. Preclinical modeling and multimodality imaging of chronic myocardial infarction in minipigs induced by novel interventional embolization technique. EJNMMI Research. 6 (1), 59 (2016).
- Gao, E., et al. A novel and efficient model of coronary artery ligation and myocardial infarction in the mouse. Circulation Research. 107 (12), 1445-1453 (2010).
- Scofield, S. L., Singh, K. Confirmation of myocardial ischemia and reperfusion injury in mice using surface pad electrocardiography. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (117), e54814 (2016).
- Gnyawali, S. C., et al. High-frequency high-resolution echocardiography: First evidence on non-invasive repeated measure of myocardial strain, contractility, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused murine heart. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (41), e1781 (2010).
- Pistner, A., Belmonte, S., Coulthard, T., Blaxall, B. Murine echocardiography and ultrasound imaging. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (42), e2100 (2010).
- Shibata, R., et al. Adiponectin protects against myocardial ischemia-reperfusion injury through AMPK- and COX-2-dependent mechanisms. Nature Medicine. 11 (10), 1096-1103 (2005).
- Anderson, J. L., Morrow, D. A. Acute myocardial infarction. New England Journal of Medicine. 376 (21), 2053-2064 (2017).
- Frank, A., et al. Myocardial ischemia reperfusion injury: From basic science to clinical bedside. Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 16 (3), 123-132 (2012).
- Mares, R. G., et al. Studying the innate immune response to myocardial infarction in a highly efficient experimental animal model. Romanian Journal of Cardiology. 31 (3), 573-585 (2021).
- Fernandez, B., et al. The coronary arteries of the C57bl/6 mouse strains: Implications for comparison with mutant models. Journal of Anatomy. 212 (1), 12-18 (2008).
- Zhang, R., Hess, D. T., Reynolds, J. D., Stamler, J. S. Hemoglobin S-nitrosylation plays an essential role in cardioprotection. Journal of Clinical Investigation. 126 (12), 4654-4658 (2016).
- Sorop, O., et al. Experimental animal models of coronary microvascular dysfunction. Cardiovascular Research. 116 (4), 756-770 (2020).
- Sicard, P., et al. Right coronary artery ligation in mice: A novel method to investigate right ventricular dysfunction and biventricular interaction. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 316 (3), 684-692 (2019).
- Chen, J., Ceholski, D. K., Liang, L., Fish, K., Hajjar, R. J. Variability in coronary artery anatomy affects consistency of cardiac damage after myocardial infarction in mice. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 313 (2), 275-282 (2017).
- Kato, R., Foex, P. Myocardial protection by anesthetic agents against ischemia-reperfusion injury: An update for anesthesiologists. Canadian Journal of Anaesthesia. 49 (8), 777-791 (2002).
