क्षिप्रहृदयता-प्रेरित Cardiomyopathy सूअर में एक पुरानी दिल विफलता मॉडल के रूप में
Summary
यहां, हम सूअर में क्षिप्रहृदयता प्रेरित cardiomyopathy का उत्पादन करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । इस मॉडल को प्रगतिशील क्रोनिक दिल की विफलता के hemodynamics और लागू उपचार के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली तरीका का प्रतिनिधित्व करता है ।
Abstract
क्रोनिक दिल विफलता के एक स्थिर और विश्वसनीय मॉडल कई प्रयोगों के लिए आवश्यक है hemodynamics समझने के लिए या नए उपचार विधियों के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए । यहां, हम क्षिप्रहृदयता प्रेरित cardiomyopathy, जो सूअर में तेजी से हृदय पेसिंग द्वारा उत्पादित किया जा सकता द्वारा इस तरह के एक मॉडल प्रस्तुत करते हैं ।
एक एकल पेसिंग नेतृत्व पूरी तरह से anaesthetized स्वस्थ सूअर में transvenously शुरू की है, सही निलय के शीर्ष करने के लिए, और निर्धारण । इसके दूसरे छोर तो paravertebral क्षेत्र के लिए पृष्ठीय सुरंग है । वहां, यह एक में घर संशोधित हार्ट पेसमेकर इकाई है कि फिर एक चमड़े के नीचे की जेब में प्रत्यारोपित है से जुड़ा है ।
२०० की दरों पर तेजी से वेंट्रिकुलर पेसिंग के 4-8 सप्ताह के बाद-२४० बीट्स/मिनट, शारीरिक परीक्षा गंभीर दिल विफलता के लक्षण पता चला-tachypnea, सहज साइनस क्षिप्रहृदयता, और थकान । इकोकार्डियोग्राफी और एक्स-रे सभी दिल कक्षों के फैलाव दिखाया, effusions, और गंभीर सिस्टोलिक शिथिलता । इन निष्कर्षों को मुआवजा फैली हुई cardiomyopathy को अच्छी तरह से मेल खाती है और भी पेसिंग की समाप्ति के बाद संरक्षित कर रहे हैं ।
क्षिप्रहृदयता प्रेरित cardiomyopathy के इस मॉडल प्रगतिशील क्रोनिक दिल विफलता के pathophysiology अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, विशेष रूप से hemodynamic यांत्रिक संचार की तरह नए उपचार विधियों की वजह से परिवर्तन का समर्थन करता है । इस पद्धति से प्रदर्शन करना आसान होता है और परिणाम दमदार और reproducible होते हैं.
Introduction
दिल की विफलता के लिए नई उपचार विधियों की विविधता (HF), विशेष रूप से बढ़ते विश्वव्यापी उपयोग यांत्रिक संचार का समर्थन करता है और नैदानिक अभ्यास में extracorporeal झिल्ली ऑक्सीजन (ECMO), नैदानिक प्रयोगात्मक परीक्षण में दर्शाती है । मुख्य फोकस hemodynamic उपचार विधियों की वजह से परिवर्तन पर किया गया है, अर्थात् प्रणालीगत रक्तचाप पर1, रोधगलन सिकुड़ना, दबाव और हृदय कक्षों और दिल काम में मात्रा में परिवर्तन2,3, प्रणालीगत और परिधीय धमनियों में धमनी रक्त का प्रवाह, चयापचय क्षतिपूर्ति के साथ4 -क्षेत्रीय ऊतक संतृप्ति, फेफड़े के छिड़काव, और रक्त गैस विश्लेषण । अंय अध्ययनों के दीर्घकालिक प्रभाव पर निर्देशित कर रहे है संचार का समर्थन5, सहवर्ती सूजन, या hemolysis की घटना । अध्ययन के इन सभी प्रकार की भीड़भाड़ HF के एक स्थिर मॉडल की जरूरत है ।
वाम वेंट्रिकुलर (एल. वी.) पर प्रकाशित प्रयोगों के अधिकांश प्रदर्शन और यांत्रिक संचार के समर्थन के hemodynamics तीव्र HF2,6,7,8 के प्रायोगिक मॉडल पर प्रदर्शन किया गया है , 9 , 10, या पूरी तरह से बरकरार दिलों पर भी । दूसरी ओर, नैदानिक अभ्यास में, यांत्रिक संचार का समर्थन करता है अक्सर संचार क्षतिपूर्ति की स्थिति है कि पहले से मौजूद पुरानी हृदय रोग के आधार पर विकसित में लागू किया जा रहा है । ऐसी स्थितियों में, अनुकूलन तंत्र पूरी तरह से विकसित कर रहे है और परिणाम की विसंगति में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते है “तीव्रता या अंतर्निहित हृदय रोग की जीर्णता”11के अनुसार मनाया । इसलिए, जीर्ण HF के एक स्थिर मॉडल pathophysiological तंत्र और hemodynamics में नए अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं । हालांकि पुरानी HF मॉडल का उपयोग दुर्लभ है, समय लेने की तैयारी, दिल ताल की अस्थिरता, नैतिक सवाल, और मृत्यु दर-उनके फायदे स्पष्ट हैं, के रूप में वे दीर्घकालिक neurohumoral सक्रियण की उपस्थिति की पेशकश कारणों क्यों कर रहे हैं, सामांय प्रणालीगत अनुकूलन, cardiomyocytes के कार्यात्मक परिवर्तन, और हृदय की मांसपेशी और वाल्व12,13के संरचनात्मक परिवर्तन ।
सामांय में, hemodynamic अध्ययन के लिए इस्तेमाल पशु मॉडलों की उपलब्धता और विविधता व्यापक है और कई विशिष्ट जरूरतों के लिए विकल्प प्रदान करता है । इन प्रयोगों के लिए, ज्यादातर सुअर का, कुत्ते, ovine, या छोटे सेटिंग्स murine मॉडल के साथ, चुना जा रहा है और उंमीद की मानव शारीरिक प्रतिक्रियाओं का एक अच्छा अनुकरण 14 प्रदान करते हैं । इसके अलावा, एकल अंग प्रयोगों के फार्म अधिक लगातार15होते जा रहे हैं । HF के pathophysiology की मज़बूती से नकल करने के लिए, रक्त परिसंचरण कृत्रिम रूप से बिगड़ा जा रहा है । दिल को नुकसान विभिंन तरीकों की वजह से हो सकता है, अक्सर या तो ischemia, अतालता, दबाव अधिभार, या दवाओं के cardiotoxic प्रभाव से, इन प्रमुख के किसी भी मॉडल के hemodynamic गिरावट के साथ । जीर्ण HF के एक सच्चे मॉडल का उत्पादन करने के लिए, समय पूरे जीव के दीर्घकालिक अनुकूलन के विकास के लिए प्रदान किया जाना है । इस तरह के एक विश्वसनीय और स्थिर मॉडल क्षिप्रहृदयता प्रेरित cardiomyopathy (टिक) है, जो प्रयोगात्मक पशुओं में तेजी से कार्डियक पेसिंग द्वारा उत्पादित किया जा सकता द्वारा अच्छी तरह से प्रतिनिधित्व है ।
यह दिखाया गया है कि अधिक संवेदनशील दिलों में, लंबे समय से स्थाई निरंतर tachyarrhythmias हृदय उत्पादन में कमी के साथ सिस्टोलिक रोग और फैलाव के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । शर्त के रूप में टिक पहले १९१३16में वर्णित है, व्यापक रूप से १९६२17के बाद से प्रयोगों में इस्तेमाल किया गया था, और अब एक अच्छी तरह से पहचाना विकार है । इसका उद्गम विभिन्न प्रकार की अतालता में झूठ बोल सकता है-दोनों supraventricular और वेंट्रिकुलर क्षिप्रहृदयता सिस्टोलिक समारोह के प्रगतिशील गिरावट के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, biventricular फैलाव, और HF के प्रगतिशील नैदानिक लक्षण जलोदर सहित, सूजन, सुस्ती , और अंततः हृदय क्षतिपूर्ति टर्मिनल HF के लिए अग्रणी है और, अगर इलाज नहीं, मौत ।
संचार दमन के समान प्रभाव पशु मॉडल में उच्च दर कार्डियक पेसिंग की शुरूआत से मनाया गया । एक सुअर का मॉडल में, एक अलिंद या वेंट्रिकुलर हृदय की दर से अधिक २०० धड़कता है/मिनट के लिए पर्याप्त प्रबल है 3-5 सप्ताह की अवधि में अंत चरण HF के लिए प्रेरित (टिक की विशेषताओं के साथ प्रगतिशील चरण), हालांकि व्यक्तिगतमतभेदोंको 18मौजूद है, 19. इन निष्कर्षों को क्षतिपूर्ति cardiomyopathy के लिए अच्छी तरह से मेल खाती है और कर रहे हैं, महत्वपूर्ण बात, पेसिंग की समाप्ति के बाद भी संरक्षित (जीर्ण चरण)19,20,21,22, 23.
सुअर का, कुत्ते, या ovine टिक मॉडल बार HF के pathophysiology का अध्ययन करने के लिए तैयार थे 14, LV के परिवर्तन के रूप में फैली हुई cardiomyopathy 24 की विशेषताओं की नकल । hemodynamic विशेषताओं अच्छी तरह से वर्णित हैं-वृद्धि हुई वेंट्रिकुलर अंत डायस्टोलिक दबाव, हृदय उत्पादन में कमी, प्रणालीगत संवहनी प्रतिरोध में वृद्धि, और दोनों निलय के फैलाव. इसके विपरीत, दीवार अतिवृद्धि लगातार नहीं देखा है, और यहां तक कि दीवार thinning कुछ शोधकर्ताओं द्वारा वर्णित किया गया था25,26। वेंट्रिकुलर आयामों की प्रगति के साथ, अलिंदनिलय संबंधी ब्लॉक वाल्व परregurgitation26 विकसित करता है ।
इस प्रकाशन में, हम सूअर में दीर्घकालिक तेजी से कार्डियक पेसिंग द्वारा एक टिक का उत्पादन करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं । इस मॉडल का प्रतिनिधित्व करता है शक्तिशाली का अध्ययन करने के लिए क्षतिपूर्ति फैली हुई cardiomyopathy, कम कार्डियक आउटपुट के साथ प्रगतिशील पुरानी HF के hemodynamics, और लागू उपचार के प्रभाव ।
Protocol
Representative Results
Discussion
जीर्ण HF एक प्रमुख स्वास्थ्य समस्या यह है कि रुग्णता और मृत्यु दर के लिए बहुत योगदान देता है । रोगजनन और मानव में HF की प्रगति जटिल है, इसलिए एक उपयुक्त पशु मॉडल अंतर्निहित तंत्र की जांच करने के लिए महत्वपू…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम चार्ल्स विश्वविद्यालय के अनुसंधान अनुदान ga यूके no. ५३८२१६ और ga यूके no. १११४२१३ द्वारा समर्थित था ।
Materials
| Medication | |||
| midazolam | Roche | Dormicum | anesthetic |
| ketamine hydrochloride | Richter Gedeon | Calypsol | anesthetic |
| propofol | B.Braun | Propofol | anesthetic |
| cefazolin | Medochemie | Azepo | antibiotic |
| Silver Aluminium Aerosol | Henry Schein | 9003273 | tincture |
| povidone iodine | Egis Praha | Betadine | disinfection |
| morphine | Biotika Bohemia | Morphin 1% inj | analgetic |
| Tools | |||
| Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver | basic surgical equipment | ||
| cauterizer | |||
| 2-0 Vicryl | Ethicon | V323H | absorbable braided suture |
| 2-0 Perma-Hand Silk | Ethicon | A185H | silk tie suture |
| 2-0 Prolene | Ethicon | 8433H | non-absorbable suture |
| Diagnostic devices | |||
| ESP C-arm | GE Healthcare | ESP | X-ray fluoro C-arm |
| Acuson x300 | Siemens Healthcare | ultrasound system | |
| Acuson P5-1 | Siemens Healthcare | echocardiographic probe | |
| Acuson VF10-5 | Siemens Healthcare | sonographic vascular probe | |
| 3PSB, 4PSB and 6PSB | Transonic Systems | perivascular flow probes | |
| TS420 | Transonic Systems | perivascular flow module | |
| TruWave | Edwards Lifesciences | T001660A | fluid-filled pressure transducer |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure sensor catheter | |
| INVOS 5100C Cerebral/Somatic Oximeter | Somanetics/Medtronic | near infrared spectroscopy | |
| CCO Combo Catheter | Edwards Lifesciences | 744F75 | Swan-Ganz pulmonary artery catheter |
| Vigillace II | Edwards Lifesciences | VIG2E | cardiac output monitor |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure-volume catheter | |
| ADV500 | Transonic Systems | pressure-volume system | |
| LabChart and PowerLab | ADInstruments | data acquisition and analysis system | |
| Prism 6 | GraphPad | statistical analysis software | |
| Pacing devices | |||
| ICS 3000 | Biotronic | 349528 | pacemaker programmer |
| ERA 3000 | Biotronic | 128828 | external pacemaker |
| Effecta DR | Biotronic | 371199 | dual-chamber pacemaker |
| Tendril STS | St. Jude Medical | 2088TC/58 | ventricular pacing lead |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53422 | convergent "Y" connecting part |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53904 | convergent "Y" connecting part |
| Tear-Away Introducer 7F | B.Braun | 5210593 | tear away introducer sheath |
| Split Cath Tunneler | medComp | AST-L | tunneling tool |
| infusion line | MPH Medical Devices | 2200045 | connecting line |
Riferimenti
- Ostadal, P., et al. Direct comparison of percutaneous circulatory support systems in specific hemodynamic conditions in a porcine model. Circ Arrhythm Electrophysiol. 5 (6), 1202-1206 (2012).
- Ostadal, P., et al. Increasing venoarterial extracorporeal membrane oxygenation flow negatively affects left ventricular performance in a porcine model of cardiogenic shock. J Transl Med. 13, 266 (2015).
- Shen, I., et al. Left ventricular dysfunction during extracorporeal membrane oxygenation in a hypoxemic swine model. Ann Thorac Surg. 71 (3), 868-871 (2001).
- Hala, P., et al. Regional tissue oximetry reflects changes in arterial flow in porcine chronic heart failure treated with venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. Physiol Res. 65 (Supplementum 5), S621-S631 (2016).
- Church, J. T., et al. Normothermic Ex-Vivo Heart Perfusion: Effects of Live Animal Blood and Plasma Cross-Circulation. ASAIO J. , (2017).
- Bavaria, J. E., et al. Changes in left ventricular systolic wall stress during biventricular circulatory assistance. Ann Thorac Surg. 45 (5), 526-532 (1988).
- Shen, I., et al. Effect of extracorporeal membrane oxygenation on left ventricular function of swine. Ann Thorac Surg. 71 (3), 862-867 (2001).
- Ostadal, P., et al. Novel porcine model of acute severe cardiogenic shock developed by upper-body hypoxia. Physiol Res. 65 (4), 711-715 (2016).
- Ostadal, P., et al. Noninvasive assessment of hemodynamic variables using near-infrared spectroscopy in patients experiencing cardiogenic shock and individuals undergoing venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. J Crit Care. 29 (4), e611-e695 (2014).
- Mlcek, M., et al. Hemodynamic and metabolic parameters during prolonged cardiac arrest and reperfusion by extracorporeal circulation. Physiol Res. 61 (Suppl 2), S57-S65 (2012).
- Tarzia, V., et al. Extracorporeal life support in cardiogenic shock: Impact of acute versus chronic etiology on outcome. J Thorac Cardiovasc Surg. 150 (2), 333-340 (2015).
- Howard, R. J., Stopps, T. P., Moe, G. W., Gotlieb, A., Armstrong, P. W. Recovery from heart failure: structural and functional analysis in a canine model. Can J Physiol Pharmacol. 66 (12), 1505-1512 (1988).
- Moe, G. W., Armstrong, P. Pacing-induced heart failure: a model to study the mechanism of disease progression and novel therapy in heart failure. Cardiovasc Res. 42 (3), 591-599 (1999).
- Power, J. M., Tonkin, A. M. Large animal models of heart failure. Aust N Z J Med. 29 (3), 395-402 (1999).
- Trahanas, J. M., et al. Achieving 12 Hour Normothermic Ex Situ Heart Perfusion: An Experience of 40 Porcine Hearts. ASAIO J. 62 (4), 470-476 (2016).
- Gossage, A. M., Braxton Hicks, J. A. On auricular fibrillation. Quarterly Journal of Medicine. 6, 435-440 (1913).
- Whipple, G. H., Sheffield, L. T., Woodman, E. G., Theophilis, C., Friedman, S. Reversible congestive heart failure due to chronic rapid stimulation of the normal heart. Proceedings of the New England Cardiovascular Society. 20 (1), 39-40 (1962).
- Spinale, F. G., Grine, R. C., Tempel, G. E., Crawford, F. A., Zile, M. R. Alterations in the myocardial capillary vasculature accompany tachycardia-induced cardiomyopathy. Basic Res Cardiol. 87 (1), 65-79 (1992).
- Shinbane, J. S., et al. Tachycardia-induced cardiomyopathy: a review of animal models and clinical studies. J Am Coll Cardiol. 29 (4), 709-715 (1997).
- Moe, G. W., Stopps, T. P., Howard, R. J., Armstrong, P. W. Early recovery from heart failure: insights into the pathogenesis of experimental chronic pacing-induced heart failure. J Lab Clin Med. 112 (4), 426-432 (1988).
- Takagaki, M., et al. Induction and maintenance of an experimental model of severe cardiomyopathy with a novel protocol of rapid ventricular pacing. J Thorac Cardiovasc Surg. 123 (3), 544-549 (2002).
- Tomita, M., Spinale, F. G., Crawford, F. A., Zile, M. R. Changes in left ventricular volume, mass, and function during the development and regression of supraventricular tachycardia-induced cardiomyopathy. Disparity between recovery of systolic versus diastolic function. Circulation. 83 (2), 635-644 (1991).
- Schmitto, J. D., et al. Large animal models of chronic heart failure (CHF). J Surg Res. 166 (1), 131-137 (2011).
- Spinale, F. G., et al. Chronic supraventricular tachycardia causes ventricular dysfunction and subendocardial injury in swine. Am J Physiol. 259 (1 Pt 2), H218-H229 (1990).
- Chow, E., Woodard, J. C., Farrar, D. J. Rapid ventricular pacing in pigs: an experimental model of congestive heart failure. Am J Physiol. 258 (5 Pt 2), H1603-H1605 (1990).
- Howard, R. J., Moe, G. W., Armstrong, P. W. Sequential echocardiographic-Doppler assessment of left ventricular remodelling and mitral regurgitation during evolving experimental heart failure. Cardiovasc Res. 25 (6), 468-474 (1991).
- Roberts, F., Freshwater-Turner, D. Pharmacokinetics and anaesthesia. Contin Educ Anaesth Crit Care Pain. 7 (1), 25-29 (2007).
- Carter, B. S., Farrell, C., Owen, C. Microsurgical clip obliteration of middle cerebral aneurysm using intraoperative flow assessment. J Vis Exp. (31), (2009).
- Wolf, M., Ferrari, M., Quaresima, V. Progress of near-infrared spectroscopy and topography for brain and muscle clinical applications. J Biomed Opt. 12 (6), 062104 (2007).
- Mateu Campos, M. L., et al. Techniques available for hemodynamic monitoring. Advantages and limitations. Med Intensiva. 36 (6), 434-444 (2012).
- Baan, J., et al. Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Ellenbroek, G. H., et al. Primary Outcome Assessment in a Pig Model of Acute Myocardial Infarction. J Vis Exp. (116), (2016).
- Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. J Vis Exp. (111), (2016).
- van Hout, G. P., et al. Admittance-based pressure-volume loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiol Rep. 2 (4), e00287 (2014).
- Kass, D. A., et al. Comparative influence of load versus inotropic states on indexes of ventricular contractility: experimental and theoretical analysis based on pressure-volume relationships. Circulation. 76 (6), 1422-1436 (1987).
- Glower, D. D., et al. Linearity of the Frank-Starling relationship in the intact heart: the concept of preload recruitable stroke work. Circulation. 71 (5), 994-1009 (1985).
- Hendrick, D. A., Smith, A. C., Kratz, J. M., Crawford, F. A., Spinale, F. G. The pig as a model of tachycardia and dilated cardiomyopathy. Lab Anim Sci. 40 (5), 495-501 (1990).
- Wyler, F., et al. The Gottinger minipig as a laboratory animal. 5. Communication: cardiac output, its regional distribution and organ blood flow (author’s transl). Res Exp Med (Berl). 175 (1), 31-36 (1979).
- Cruz, F. E., et al. Reversibility of tachycardia-induced cardiomyopathy after cure of incessant supraventricular tachycardia. J Am Coll Cardiol. 16 (3), 739-744 (1990).
- Umana, E., Solares, C. A., Alpert, M. A. Tachycardia-induced cardiomyopathy. Am J Med. 114 (1), 51-55 (2003).
- Dixon, J. A., Spinale, F. G. Large animal models of heart failure: a critical link in the translation of basic science to clinical practice. Circ Heart Fail. 2 (3), 262-271 (2009).
- Xanthos, T., et al. Baseline hemodynamics in anesthetized landrace-large white swine: reference values for research in cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation models. J Am Assoc Lab Anim Sci. 46 (5), 21-25 (2007).
- Little, W. C. Diastolic dysfunction beyond distensibility: adverse effects of ventricular dilatation. Circulation. 112 (19), 2888-2890 (2005).
- Montgomery, C., Hamilton, N., Ianuzzo, C. D. Effects of different rates of cardiac pacing on rat myocardial energy status. Mol Cell Biochem. 102 (2), 95-100 (1991).
- Qin, F., Shite, J., Mao, W., Liang, C. S. Selegiline attenuates cardiac oxidative stress and apoptosis in heart failure: association with improvement of cardiac function. Eur J Pharmacol. 461 (2-3), 149-158 (2003).
