Quantificazione istologica di cronica Myocardial Infarto in Rats
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
Infarto del miocardio (MI) è una delle principali cause di morte e disabilità in tutto il mondo. La malattia coronarica è la causa principale; MI deriva da ischemia consecutivo a eventi coronarici quali l'occlusione. Quando riperfusione non viene eseguita entro le prime 6 ore, ischemia induce necrosi miocardica irreversibile. Nei pazienti, la caratterizzazione di MI si basa su diversi strumenti diagnostici, tra cui i segni clinici, elettrocardiogramma, valutazione dei livelli plasmatici di biomarcatori, l'ecocardiografia, risonanza magnetica per immagini, e istologica analisi 1. Acuta e cronica MI sono classificati in due diverse fasi di pregiudizio secondo i tempi della necrosi miocardica rispetto al tempo della occlusione coronarica. La fase acuta, che si verificano durante i primi 7 giorni, è associato con la perdita di cardiomiociti, infiammazione estesa, e il reclutamento di fibroblasti. La fase sub-acuta, caratterizzata da guarigione del tessuto cardiaco e la formazione di una cicatrice, si verificatra 1 e 4 – 6 settimane. Espansione dell'infarto, assottigliamento della parete del ventricolo, e il ventricolo dilatazione caratterizzano la fase cronica. Ampia rimodellamento del ventricolo sinistro si traduce progressivamente in grave insufficienza cardiaca 2.
MI indotta da permanente discendente anteriore sinistra (LAD) legatura rappresenta il modello roditore livello di infarto miocardico cronico. I imita legatura coronarie l'occlusione coronarica. Le dimensioni dell'infarto dipende dal sito della legatura. Caratterizzazione di danno ischemico del miocardio in un modello di roditore è classicamente eseguita utilizzando i livelli plasmatici di biomarker, come la troponina I e T 3, l'ecocardiografia, risonanza magnetica, e istologia 4,5. livelli di biomarker sono correlati con l'entità della morte dei cardiomiociti. L'ecocardiografia valuta la funzione ventricolare sinistra di valore derivante da anomalie di movimento della parete regionali. Inoltre, le tecniche di imaging non invasive, come la risonanza magnetica o ad alta risoluzioneecocardiografia, permetta la valutazione della riduzione di movimento della parete, il volume dell'area cicatriziale con ridotta perfusione e miocardio vitale, e l'assottigliamento della parete. dimensioni LV permettono la valutazione accurata della dimensione dell'infarto. Infine, la quantificazione del miocardio vitale e morti può essere eseguita un'autopsia con macchie specifiche di sezioni istologiche di cuori raccolte e consente la verifica della dimensione dell'infarto (IS). Un'altra caratteristica importante è la valutazione dell'indice di espansione dell'infarto (EI) 6. L'EI è associato con l'infarto transmurale e inizia entro i primi 3 giorni. L'EI è caratterizzata da una progressiva riduzione di spessore della parete, un aumento delle dimensioni della cavità LV, e conseguenti cambiamenti di forma LV.
Per valutare l'efficacia terapeutica di nuovi trattamenti – in particolare, le strategie di rigenerazione basata su cellule, matrici, e gene valutazione delivery-accurata MI nei roditori è di fondamentale importanza.Quando misurato su una singola sezione trasversale ottenuta a livello muscolo papillare, la dimensione IS può essere polarizzato a causa della grande variabilità che esiste nello sviluppo dell'infarto seguente legatura LAD; l'infarto apice potrebbe essere poi occultato. È importante sottolineare che le metodologie più accurate alle dimensioni MI determinato sono stati descritti per topi o ratti 7-9 10. Tuttavia, IS è insufficiente per quantificare con precisione LV rimodellamento o riduzioni terapeuticamente indotte (o prevenzioni) del rimodellamento. Infatti, IS è comunemente espressa come percentuale del volume totale LV valutata su sezioni trasversali del cuore. Anche se questo metodo è valido per infarto miocardico acuto, l'assottigliamento della parete LV si verificano durante il rimodellamento rimane sotto-valutato 11,12. Una completa quantificazione morfometrica delle dimensioni dell'infarto e cambiamenti strutturali dovrebbe quantificare diversi parametri, quali la lunghezza endocardici ed epicardici e diametri, così come infarto e zone sane. Descriviamo un appr metodologicaoach per valutare con precisione MI e rimodellamento in un modello di ratto cronica.
Protocol
Representative Results
Discussion
I passaggi critici all'interno del protocollo
tessuto fibrotico può essere valutata con precisione in un modello di ratto MI cronica con campionamento sistematico del cuore e l'immagine raccolta analisi di sezioni istologiche tricromatiche macchiato ottenuti dalla base all'apice. Due passi sono particolarmente importanti per l'attuazione del protocollo di successo. In primo luogo, l'uso di KCl per la raccolta cardiaca permette il muscolo cardiaco per ess…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
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