Venstre koronararterieligering: En kirurgisk murinmodel af myokardieinfarkt

Summary

Præsenteret her er en kirurgisk procedure for permanent ligering af venstre koronararterie hos mus. Denne model kan bruges til at undersøge patofysiologien og tilhørende inflammatorisk respons efter myokardieinfarkt.

Abstract

Iskæmisk hjertesygdom og efterfølgende myokardieinfarkt (MI) er en af de førende årsager til dødelighed i USA og rundt om i verden. For at udforske de patofysiologiske ændringer efter myokardieinfarkt og designe fremtidige behandlinger kræves forskningsmodeller af MI. Permanent ligering af venstre koronararterie (LCA) hos mus er en populær model til at undersøge hjertefunktion og ventrikulær remodellering efter MI. Her beskriver vi en mindre invasiv, pålidelig og reproducerbar kirurgisk murin MI-model ved permanent ligering af LCA. Vores kirurgiske model består af en let reversibel generel anæstesi, endotracheal intubation, der ikke kræver en trakeotomi, og en thoracotomi. Elektrokardiografi og troponinmåling bør udføres for at sikre MI. Ekkokardiografi på dag 28 efter MI vil skelne hjertefunktion og hjertesvigt parametre. Graden af hjertefibrose kan evalueres ved Massons trikromfarvning og hjerte-MR. Denne MI-model er nyttig til at studere de patofysiologiske og immunologiske ændringer efter MI.

Introduction

Hjerte-kar-sygdomme er et stort folkesundhedsproblem, der kræver 17,9 millioner liv hvert år, hvilket tegner sig for 31 procent af den globale dødelighed¹. Den mest udbredte type kardiovaskulær anomali er koronar hjertesygdom, og myokardieinfarkt (MI) er en af de største manifestationer af koronar hjertesygdom². MI er normalt forårsaget af trombotisk okklusion af en koronararterie på grund af brud på en sårbar plak³. Den resulterende iskæmi forårsager dybe ioniske og metaboliske ændringer i det berørte myokardium såvel som et hurtigt fald i systolisk funktion. MI resulterer i død af kardiomyocytter, hvilket yderligere kan føre til ventrikulær dysfunktion og hjertesvigt⁴.

Forskning i MI hos patienter er begrænset på grund af knaphed på væv fra patienter med MI⁵. Som sådan er murine modeller af MI nyttige til både at studere sygdomsmekanismer samt udvikle potentielle terapeutiske mål. De aktuelt tilgængelige murine modeller af MI omfatter irreversible iskæmimodeller (LCA og ablationsmetoder) og reperfusionsmodeller (iskæmi/reperfusion, I/R)⁶. Permanent ligering af venstre koronararterie (LCA) hos mus er den mest anvendte metode, og den efterligner patofysiologien og immunologien af MI hos patienter ^7,8,9. Permanent MI kan også induceres ved ablationsmetoder, som involverer elektrisk skade eller kryoskade. Ablationsmetoder er i stand til at generere infarkt af ensartet størrelse på det nøjagtige sted¹⁰. På den anden side kan ardannelse, infarktmorfologi og molekylære signalmekanismer variere mellem ablationsmetoderne^10,11. Murine I / R-metoden er en anden vigtig MI-model, da den repræsenterer det kliniske scenario for reperfusionsterapi¹². I/R-modellen er forbundet med udfordringer såsom en variabel infarktstørrelse, vanskeligheder med at skelne respons på indledende skade og reperfusion⁶.

Selvom LCA ligeringsmetoder er meget udbredt, er de forbundet med lave overlevelsesrater og postoperativ smerte¹³. Denne protokol demonstrerer den murinkirurgiske MI-model af LCA-ligation, der involverer forberedelse og intubation af mus, LCA-ligation, postoperativ pleje og validering af MI. I stedet for at bruge en invasiv trakeotomi¹⁴ anvender denne metode endotracheal intubation. Dyret intuberes ved at belyse oropharynx ved hjælp af et laryngoskop, hvilket gør proceduren lettere, sikrere og mindre traumatisk¹⁵. Musen holdes på respiratorstøtte og under isofluranbedøvelse under hele proceduren. Endvidere udføres ekkokardiografi og Massons trikromfarvning for at evaluere henholdsvis hjertefunktion og hjertefibrose efter MI. Samlet set giver denne metode en pålidelig og reproducerbar kirurgisk murinmodel af MI, der kan bruges til at studere patofysiologi og betændelse efter MI.

Protocol

Denne undersøgelsesprotokol blev gennemgået og godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) ved University of Pittsburgh. Otte (sham n = 4 og MI n = 4) 1-årige C57BL/6J hunmus, der vejer 24-30 g, blev brugt til disse forsøg. Ca. 100% og mindst 80% af musene overlevede i henholdsvis de første 24 timer og 28 dage. 1. Forberedelse og endotracheal intubation af musene Forvarm en perlesterilisator (se materialetabel) til 250 °C og…

Representative Results

Figur 1 viser de repræsentative aktive EKG- og respirationssignaler under den ekkokardiografiske evaluering af sham (figur 1A) og MI (figur 1B) mus. Verifikation af aktive EKG- og respirationssignaler er vigtige, før de ekkokardiografiske data erhverves. Figur 2 viser ekkokardiografisk måling af hjertefunktionsparametre efter 28 dage efter LCA-ligation. Figur 2<…

Discussion

Murinmodellen af MI vinder popularitet i kardiovaskulære forskningslaboratorier, og denne undersøgelse beskriver en reproducerbar og klinisk relevant MI-model. Denne protokol forbedrer LCA-ligeringsprocessen på flere måder. Til at begynde med undgås brugen af injicerbare præoperative anæstetika, såsom xylazin / ketamin eller natriumpentobarbital^14,15. Kun isofluranbedøvelse blev anvendt, hvilket hjælper med at forbedre dyreoverlevelsesraten (>80% overle…

Materials

22 G catheter needle	Exel INT	26741	Thoracentesis
24 G catheter needle	Exel INT	26746	Endotracheal intubation
4-0 nylon suture	Covetrus	29263	Suturing of muscles and skin
8-0 nylon suture	S&T	3192	Ligation of LAD
Anesthetic Vaporizers	Vet equip	VE-6047	Anesthetic support
Animal physiology monitor	Fujifilm	VEVO 3100	Monitor heart rate,respiration rate and body temperature
Betadine solution	PBS animal health	11205	Antispetic
Buprenorphine	Covetrus	55175	Analgesic
Disecting microscope	OMANO	OM2300S-V7	Binocular
Electric razor	Wahl	79300-1001M	Shaving
Electrode gel	Parker Laboratories	W60698L	Electrically conductive gel
Ethanol	Decon Laboratories	22-032-601	Disinfectant
Forceps	FST	11065-07	Stainless Steel
Gauze	Curity	CAR-6339-PK	Sterile
Heat lamp	Satco	S4998	Post surgery care
Heating pad	Kent scientific	Surgi-M	Temperature control
Hot Bead sterilizer	Germinator 500	11503	Sterilization of surgical instrument
Isoflurane	Covetrus	29405	Anesthesia
Masson’s trichrome staining kit	Thermoscientific	87019	Measurement of cardiac Fibrosis
Micro Needle Holder	FST	12500-12	Stainless Steel
Micro scissors	FST	15000-02	Stainless Steel
Ophthalmic ointment	Dechra	Puralube Vet	Sterile occular lubricant
Scanning Gel	Parker Laboratories	Aquasonic 100	Aqueous ultrasound transmission gel
Scissors	FST	14060-11	Stainless Steel
Small Animal Laryngoscope	Penn-Century	Model LS-2-M	Illuminating the oropharynx
Small animal ventilator	Harvard apparatus	557058	Ventilator support
Surgical light	Cole parmer	41723	Illuminator Width (in): 7
Vevo 3100 preclinical imaging platform	Fujifilm	VEVO 3100	Echocardiography
VevoLAB software	Fujifilm	VevoLAB 3.2.6	Echocardiography data analysis