Vänster främre fallande kranskärlsligering för ischemi-reperfusionsforskning: Modellförbättring via tekniska modifieringar och kvalitetskontroll

Summary

Här presenterar vi ett protokoll som fokuserar på kvalitetskontroll av vänster främre nedåtgående kranskärlsligering genom att tekniskt modifiera det traditionella förfarandet hos råttor för akut myokardischemi-reperfusionsforskning.

Abstract

Koronar hjärtsjukdom är den ledande dödsorsaken globalt. Fullständigt upphörande av blodflödet i kransartärer orsakar ST-segmenthöjning hjärtinfarkt (STEMI), vilket resulterar i kardiogen chock och dödlig arytmi, som är förknippade med hög dödlighet. Primär koronarintervention (PCI) för rekanalisering av kransartären förbättrar signifikant resultaten av STEMI, men framsteg som gjorts för att förkorta dörr-till-ballongtiden har misslyckats med att minska dödligheten på sjukhus, vilket tyder på att ytterligare terapeutiska strategier krävs. Vänster främre nedåtgående kranskärl (LAD) ligering hos råttor är en djurmodell för akut myokardiell IR-forskning som är jämförbar med det kliniska scenariot där snabb koronar rekanalisering genom PCI används för STEMI; PCI-inducerad STEMI är dock en tekniskt utmanande och komplicerad operation förknippad med hög dödlighet och stor variation i infarktstorlek. Vi identifierade den ideala positionen för LAD-ligering, skapade en gadget för att styra en virvelslinga och stödde en modifierad kirurgisk manöver och därigenom minskade vävnadsskador för att upprätta ett tillförlitligt och reproducerbart forskningsprotokoll för akut myokardischemi-reperfusion (IR) för råttor. Detta är en icke-överlevnadsoperation. Vi föreslår också en metod för att validera kvaliteten på studieresultat, vilket är ett kritiskt steg för att bestämma noggrannheten i efterföljande biokemiska analyser.

Introduction

Ischemisk hjärtsjukdom är en ledande dödsorsak över hela världen ^1,2. Förutom kontrollen av modifierbara riskfaktorer för att förhindra utvecklingen av kranskärlssjukdom krävs terapeutiska strategier avgörande för akut koronart syndrom ^3,4. Kardiogen chock och dödlig arytmi vid akut hjärtinfarkt med ST-segmenthöjning (STEMI) har visat sig öka sannolikheten för dödlighet på sjukhus 5,6,7,8. Primär perkutan koronar intervention (PCI) är den föredragna behandlingen för STEMI 9,10,11; De terapeutiska effekterna har dock ett tak när dörr-till-ballongtiden är <90 min^12,13. Ytterligare strategier krävs för att ytterligare förbättra de kliniska resultaten av sjukdomen 14,15,16,17,18,19.

Ett akut myokardischemi-reperfusionsexperiment (IR) som involverar vänster främre nedåtgående artär (LAD) ligering hos råttor är en av djurmodellerna som kan jämföras med det kliniska scenariot där korta dörr-till-ballongtider krävs för patienter med STEMI för att rädda hjärtat från ischemisk skada. Kirurgiinducerad STEMI hos små djur är dock ofta tekniskt utmanande eftersom det är en komplex operation förknippad med hög dödlighet och hög variation i infarktstorlek 20,21,22,23,24. För att övervinna den tekniska utmaningen utvecklade den aktuella studien en omfattande och effektiv djurmodell hos råttor (eftersom de är större än möss) för att etablera ett tillförlitligt och reproducerbart akut myokardiellt IR-forskningsprotokoll genom teknisk modifiering. Det föreslagna protokollet resulterar i färre kirurgiska komplikationer, mindre vävnadsskada och mindre sannolikhet för dödlighet under operationen. Dessutom användes en procedur för att mäta infarktstorlek och riskområde (AAR) och därmed verifiera kvaliteten på studieresultaten. Det föreslagna protokollet kan användas för att undersöka de patofysiologiska processerna vid akut myokardiell IR-stress för att utveckla nya terapeutiska strategier mot skadan.

Protocol

Alla djurförsök utfördes i enlighet med Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, publicerad av US National Institutes of Health (NIH publikation nr 85-23, reviderad 1996). Studieprotokollet godkändes av och i enlighet med riktlinjerna från Institutional Animal Care and Use Committee vid Fu-Jen Catholic University. 1. Förberedelse före operationen Beredning av saltlösning våta bomullsbollarSätt på en kirurgisk mask och handskar. …

Representative Results

Vid slutet av myokardischemi och reperfusion bör kvaliteten på LAD-ligering bedömas före ytterligare biokemiska eller molekylära analyser. Tillräckligheten av LAD-ocklusion genom ligering bestämdes genom att injicera 1 ml 2% Evans blå färgämne genom den centrala venkatetern. Därefter färgades myokardiet med koronar perfusion blått jämfört med den icke-perfuserade regionen, som förblev röd (figur 1A). Den röda regionen är AAR för hjärtinfarkt.<…

Discussion

Det föreslagna protokollet har flera särdrag, såsom att identifiera den exakta positionen för LAD-ligering, skapa en gadget för att styra en virvelslinga i en enda sutur och stödja en modifierad kirurgisk manöver för att minska vävnadsskador, vilket gör det möjligt för forskare att ligera LAD exakt, säkert och konsekvent, samt kontrollera virvelslingans tillstånd direkt för akut myokardiell IR-forskning.

Placeringen av LAD-ligering påverkar området och storleken på hjärtinfa…

Materials

Evan’s blue	Sigma Aldrich	E2129
Forceps	Shinva
Pentobarbital	Sigma Aldrich	1507002
Scalpel blades	Shinva	s2646
Scalpel handles	Shinva
Silk sutures	SharpointTM	DC-2150N
Surgical needle	AnchorTM
Triphenyltetrazolium chloride (TTC) solution	Solarbio	T8170-1
Ventilator	Harvard Rodent Ventilator