During murine myocardial ischemia/reperfusion surgery, correct placement of the occluding ligature is typically confirmed by visible observation of myocardial pallor. Herein, a method of electrocardiographically confirming ischemia and reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, is demonstrated in male C57Bl/6 mice.
Many animal models have been established for the study of myocardial remodeling and heart failure due to its status as the number one cause of mortality worldwide. In humans, a pathologic occlusion forms in a coronary artery and reperfusion of that occluded artery is considered essential to maintain viability of the myocardium at risk. Although essential for myocardial recovery, reperfusion of the ischemic myocardium creates its own tissue injury. The physiologic response and healing of an ischemia/reperfusion injury is different from a chronic occlusion injury. Myocardial ischemia/reperfusion injury is gaining recognition as a clinically relevant model for myocardial infarction studies. For this reason, parallel animal models of ischemia/reperfusion are vital in advancing the knowledge base regarding myocardial injury. Typically, ischemia of the mouse heart after left anterior descending (LAD) coronary artery occlusion is confirmed by visible pallor of the myocardium below the occlusion (ligature). However, this offers only a subjective way of confirming correct or consistent ligature placement, as there are multiple major arteries that could cause pallor in different myocardial regions. A method of recording electrocardiographic changes to assess correct ligature placement and resultant ischemia as well as reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, would help yield consistent infarct sizes in mouse models. In turn, this would help decrease the number of mice used. Additionally, electrocardiographic changes can continue to be recorded non-invasively in a time-dependent fashion after the surgery. This article will demonstrate a method of electrocardiographically confirming myocardial ischemia and reperfusion in real time.
Les maladies du cœur reste la principale cause de décès dans le monde 1,2. Non seulement le ventricule gauche (VG) de la chambre le plus musclé, responsable de pomper le sang du cœur à l'ensemble du corps 3, il est un site de lésion cardiaque commune post-infarctus du myocarde 4. la mort des tissus du ventricule gauche se traduit souvent par une insuffisance cardiaque systolique. Les modèles animaux de maladies cardiaques sont indispensables pour l'avancement de la recherche cardiovasculaire biomédicale. La C57BL / 6 souche de souris ont été un choix populaire pour les modèles animaux en raison de leur temps de reproduction rapide, à faible coût et la facilité des altérations génétiques. La plupart des modèles murins chirurgicaux pour l'étude des maladies du cœur impliquent une occlusion de la branche LAD de l'artère coronaire gauche. La DAL est parfois appelé la gauche obtuse marginal 5,6. Le LAD fournit le sang au antérieure du ventricule gauche et les murs antéro-latéraux. Les études d'occlusion LAD visent à induire des infarctus antérieurs, parfois l'extension into les régions inférieures et latérales paroi 7.
Deux modèles qui sont fréquemment utilisés pour les études d'infarctus du myocarde comprennent l'occlusion chronique infarctus du myocarde et l'infarctus lésions d'ischémie / reperfusion. L'occlusion chronique est créé par suturer chirurgicalement autour et bloquer de façon permanente le flux sanguin à travers la LAD. La lésion d'ischémie / reperfusion est créé beaucoup de la même manière qu'avec un transitoire, habituellement 30 à 60 minutes, période ischémique. Pour parvenir à une ischémie transitoire, les liens occlusive de suture autour de l'artère interventriculaire antérieure et un petit tube en PE-10 qui est placé parallèle à l'artère interventriculaire antérieure sur la surface épicardique du coeur, suivie d'une période de reperfusion, où le tube et la suture d'occlusion est retirée et le sang est autorisé à circuler à nouveau à travers l'artère et dans le myocarde. La chirurgie d'ischémie / reperfusion a été considérée comme cliniquement pertinente en raison de la nature de la blessure de reperfusion en parallèle le traitement des infarctus humains qui comprend balangioplastie coronaire et pt stenting de l'artère, ou un pontage aorto-coronarien. En règle générale, au cours de ces interventions chirurgicales, l'ischémie du LV dans un cœur de la souris est confirmée par la pâleur visible de la paroi du myocarde. Toutefois, en effectuant simplement les chirurgies sur un électrocardiogramme (ECG) pad dans des conditions de surveillance constante, les changements visibles peuvent être observées dans la forme d'onde d'ECG, confirmant ainsi l'ischémie et de la reperfusion du myocarde de la souris.
Bien que le coeur murin est similaire au cœur humain à bien des égards, y compris sa structure à quatre compartiments, les cœurs ont aussi des différences. Une différence évidente est la fréquence cardiaque de repos moyen de souris adultes est de 600 – 700 battements par minute (bpm) , alors que celle de l' homme adulte est ~ 60-100 bpm 8,9. De plus, chez les souris les ondes de repolarisation, J et T, se confondent souvent avec les dépolarisation QRS-complexes faisant un segment ST clairement difficile de discerner 10. Pour compliquer le processus de electrocardiographically confirmant l' ischémie du myocarde, il est l'élévation de l'onde T et le segment ST , qui sont utilisés en tant que marqueurs pour le diagnostic de l' ischémie et la lésion d'infarctus du myocarde chez l'être humain, cliniquement dénommé ST e lévation m yocardial i nfarction ou STEMI. L'une des principales différences entre les formes d'onde humaines et murines est que S-onde est immédiatement suivi soit un J-ondes qui transfère directement dans une onde T négative. Au cours de l' ischémie myocardique aiguë chez la souris , l'amplitude des diminutions S-ondes et est directement suivie par un J-onde anormale et une onde T inversée 11. L'onde T ne semble pas représenter une partie importante de la repolarisation chez les souris 11. Malgré la nomenclature et de la souris contre les différences humaines, la confirmation ECG d'ischémie myocardique murin et la reperfusion est toujours possible et relativement simple. Par souci de simplification de la forme d'onde d'interprétation, le segment entre le SJT est appelé ST-SEGMEnt ici.
Lignes directrices STEMI publiés en 2013 recommandent un temps au patient porte-à-ballon de moins de 90 min 12 .Cet signifie que le laps de temps de l'identification des coronaires occlusion de l' artère du patient jusqu'à ce que l'artère est rouvert devrait être inférieure à 90 min. Le cœur battant travaille constamment et , par conséquent, a un métabolisme oxydatif élevé et un niveau élevé de consommation d'oxygène 3. À fournir à cet effet , un réseau de capillaires est disponible pour chacun des myocytes 3. Il suffit d'un cœur quelques battements d'épuiser son oxygène et de l'approvisionnement en éléments nutritifs. Dans une fenêtre de 90 minutes, une région d'une cardiopathie ischémique chez un être humain aura été bloqué de recevoir entre 5.400 et 9.000 cœur bat la valeur du sang riche en oxygène. Dans cette même période de 90 min, une souris aurait 54.000 à 63.000 battements cardiaques. des points temporels expérimentaux pour murine une lésion d'ischémie / reperfusion se situent généralement entre 30 et 60 min.
L'importance de développerment un procédé supplémentaire de confirmation de l'ischémie myocardique et la reperfusion dans un modèle murin a des implications profondes sur la constance et la reproductibilité des résultats dans les études d'ischémie / reperfusion du myocarde. La pratique actuelle d'observer visuellement le coeur pour un changement de couleur des tissus ne suffit pas en tant que stand-alone de diagnostic. En outre, la reperfusion après le retrait du tube et de suture ne sont pas garanties. Bien que l'artère est plus liée au large, l'artère peut avoir subi des dommages au cours de la procédure et peut devenir impossible de reperfusion. Il serait avantageux d'avoir un enregistrement des modifications électrocardiographiques pour confirmer reperfusion plutôt que de compter sur des observations de la pâleur du myocarde et rubor (couleur rouge). Coeurs qui ne montrent pas les marqueurs de lésions d'ischémie / reperfusion peuvent alors être rapidement signalées et une décision sur la façon de procéder peut être faite par les enquêteurs.
Enfin, l'établissement d'un registre des modifications ECG de référence tout au long de the Les périodes ischémiques et de reperfusion permet aux enquêteurs de continuer à surveiller le cœur après la chirurgie initiale. Les enquêteurs actuellement perdent de vue le cœur dès que l'opération est terminée. ECG est un moyen simple pour mieux comprendre les changements qui se produisent dans les heures myocardiques à jours après la chirurgie. ECG enregistré aux points de temps après la chirurgie pourrait révéler ondes Q développement tardif indiquant continué ou l'aggravation de la mort des tissus. Cependant, pour jauger efficacement de nouveaux ou d'aggravation des marqueurs électrocardiographiques, un ECG de base doit être disponible pour la comparaison.
Ce protocole démontrera comment préparer, obtenir, et interpréter l'ECG pour confirmer l'ischémie et la reperfusion du coeur de la souris en utilisant 8 – 12 semaines vieux mâles C57BL / 6 souris.
Utilisation des changements ECG comme une méthode supplémentaire pour confirmer l'ischémie myocardique et la reperfusion assure le positionnement précis de la ligature d'occlusion. La précision de placement ligatures est essentielle pour réduire la variabilité des données chez les animaux. Le LAD dans un cœur de la souris est une artère difficile à visualiser. Par conséquent, complétant la pâleur visuelle avec des changements électrocardiographiques contribuera à assurer le placement correct des …
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by Merit Review awards (BX002332 and BX000640) from the Biomedical Laboratory Research and Development Service of the Veterans Affairs Office of Research and Development, National Institutes of Health (R15HL129140), and funds from Institutional Research and Improvement account. The project is supported in part by the National Institutes of Health grant C06RR0306551.
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Mouse Handling Plate | Fujifilm Visual Sonics |
Heated ECG plate | |
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Electrode Gel | Parker | 15-25 | Purpose Electrolyte |
Transpore Medical Tape | 3M | 1527-0 | |
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C57Bl6 Mice | The Jackson Laboratory | 000664 | Male, 8-12 wk |
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Excel | Microsoft | ||
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5-0 Perma-Hand Silk Sutures | Ethicon | K809.O32 | |
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Betadine | Purdue Products | 67618-150-08 |