冠動脈バイパス移植手術によって治療慢性心筋虚血の外科豚モデル
Summary
このプロトコルは、地域の異常の結果、梗塞、冬眠の心筋層として知られているが発生しない慢性的な単一容器の虚血の外科大動物モデルを提示します。慢性虚血の確立、次の動物は、ポンプをリマ若者冠動脈バイパス術後虚血組織血行再建の適応と扱われます。
Abstract
心機能を損なうが、梗塞が発生しない慢性心筋虚血は、冬眠の心筋層 (HM) と呼ばれます。冠動脈疾患 (CAD) 患者の大規模な臨床サブセットがある HM は、機能障害を引き起こすだけでなく、不整脈と将来の心イベントのリスクが高いにそれらを置きます。この条件の標準治療は血行再建術が、この不完全な療法であることが示されています。前臨床心臓研究の大半は、この主に恵まれなかった慢性虚血患者のサブセットを残しての心筋虚血、梗塞モデルについて説明します。研究で、このギャップに対処するためとして開発を進めて豚、冬眠の心筋層の特徴と再現性の高いモデル豚が人間の心臓病のための理想的な並進モデル。このユニークな疾患モデルを作成するに加えてブタの冠動脈バイパス手術の臨床的治療モデルを最適化しています。これにより正確に心臓病のバイパス手術の効果し同様に追加または代替療法を調査できます。このモデルは手術、動脈左前下行枝 (LAD) は若い豚の収縮をはめ込むことによって単一の容器の狭窄症を誘導します。豚が大きくなると、括約筋は漸進的な狭窄、地域機能が障害を伴う慢性虚血の結果、組織の実行可能性を維持するを作成します。冬眠心筋表現の確立、次の診療所で患者のための金本位治療を模倣した冠動脈バイパス術後虚血領域血行再建の適応を実行します。
Introduction
冠状動脈性心臓病 (CHD) アメリカ合衆国1推定 1550 万人に影響し、グローバルに死の主要な原因の一つです。冠動脈疾患に関連する死亡率は、ここ数年でダウンして、発生率、患者と医療制度の負担まま高1。深刻な CAD の主な治療法は、血行再建術、生存率を改善し、狭心症2,3、4を減らすです。ただし、心機能は多くの場合特に増加する負荷の下で、押したままにしておくし、心不全5,6に進むことができます。慢性虚血の冠動脈バイパス手術 (CABG) の臨床試験は、生存や症状の改善が 8-10 7,8の放出割合ショーのみささやかな改善点を示しています。慢性心筋虚血の私達の革新的な特徴の豚のモデルは、進歩的な血管狭窄症臨床の CAD のモデルです。我々 は血流9の段階的な削減の結果心筋収縮力の減少を示しています。心筋梗塞ではない行われずこのシナリオで実行可能に残ることができます。回復は、結果が変数でもタイムリーな血行再建が可能です。慢性的なまま実行可能な心筋の虚血は血流の低下によって特徴付けされている剰余室収縮予備能との残りの関数は、HM と呼ばれているし、治療冠動脈バイパス手術が必要です。HM の血行再建術は、収縮の機能を復元する必要があります、不完全な8,10を回復には実験と臨床観察を示しています。
HM の存在下で機能不全心筋局所血流11の減少はまだ実行可能の存在によって特徴付けられます。にもかかわらず障害収縮と HM、安静時代謝活動は変力作用刺激12特別法の機能と代謝を示すことができます。病気の広いスペクトルを包含して、冠動脈疾患患者の大半で疑われて HM。このプロトコルでは臨床シナリオを模倣している若者の動脈に左内胸動脈 (リマ) で回避される HM の私たちの確立された豚のモデルを示しています。心外膜の架橋担保を持たないので、豚は他の大型動物を心臓病の優れたモデルを提供します。これにより局所虚血13の結果一人の若者の狭窄です。
ここでは、若者の動脈で単一血管狭窄を作成することで豚の冬眠の心筋層を誘導する手術の方法について述べる.慢性虚血が確立されたら (8 週間ポスト若者収縮のインプラント)、豚モデル HM の臨床治療を再作成の方法を述べる: オフポンプ冠動脈バイパス術。これらの手術の方法は、だけでなく慢性の心筋虚血の臨床的に関連するモデルを勉強するが、また心筋虚血のための潜在的な代替または補助療法をテストし同様、心筋虚血に対するバイパス手術の効果を調査に使用できます。
Protocol
すべての動物の研究は、動物介護制度とミネアポリス VA の医療センター、ミネソタ大学の使用委員会によって承認されました。用や実験動物の世話現在の国立衛生研究所のガイドラインに従ってください。 1. 休止状態の手術 動物の準備 冬眠の心筋層、5 週間の古い、女性の使用、平均重量 9.2 kg で 8 〜 10 キロの範囲内の重量を量るヨークシャー豚のモデル…
Representative Results
次の初期休止状態手術 70% 以上の狭窄は血管造影や心臓 mri 検査 (図 1A) などの臨床画像処理技術によって観察されることができる必要があります。若者収縮の外科的アプリケーションを次の 8 週間エコーや心臓 MRI による地域の機能の解析は、(図 2) の負荷の増加の下で減らされた機能を明らかにします。これ?…
Discussion
ここでは、HM の豚モデルは正確に単一の容器病患者の臨床経験を模倣しているし、左室機能を維持を示します。血行再建術は、前に単一の容器 HM を持つ動物展示駆出率によって測定されたグローバル関数で最小限の障害、局所壁肥厚を大幅に削減。以下の血行再建術、回復の 1 つまたは 3 つのヶ月で CMR イメージングは収縮予備能低用量ドブタミン負荷テストでの推定値でない限り、永続的?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品はによって、VA メリット レビュー #I01 BX000760 (RFK) アメリカ合衆国 (米国) からサポートされていた復員事務 BLR & Dこの仕事の内容は、ビューの米国政府の退役の米国部門を表しません。
Materials
| Bair Hugger | 3M | Model 505 | Patient Warming system |
| SR Buprenorphine 10 mg/mL | Abbott Labs | NADA 141-434 | Post operative Analgesic |
| Surgical Spring Clip | Applied Medical | A1801 | Clamp end of LIMA after takedown |
| Arterial Line Kit | Arrow | ASK-04510-HF | Femoral catheter for blood pressure monitoring |
| 1000mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1324X | IV replacement fluid |
| 250 mL 0.9% saline | Baxter | UE1322D | Replacement IV Fluid |
| 500mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1323Q | Drug delivery, Provide mist for Blower Mister |
| Flo-thru 1.0 | Baxter | FT-12100 | used to anastomos LIMA to L |
| Flo-thru 1.25 | Baxter | FT-12125 | |
| Flo-thru 1.5 | Baxter | FT-12150 | |
| Flo-thru 2.0 | Baxter | FT-12200 | |
| Cloroprep | Becton Dickenson | 260815 | Surgical skin prep |
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim Vetmedica, Inc. | 0010-6013-01 | NSAID for analgesia |
| Hypafix | BSN Medical | 4210 | Secure wound dressing and IV catheters |
| IV Tubing for Blower Mister | Carefusion | 42493E | Adapts to IV Fluids for Blower/Mister |
| Bovie Cautery hand piece | Covidien | E2516 | Hemostasis |
| Chest Tube | Covidien | 8888561043 | Evacuates air from chest cavity |
| Monopolar Cautery | Covidien | Valleylab FT10 | Hemostasis |
| Telpha pad | Covidien | 2132 | Sterile wound dressing |
| 4-0 Tevdek II Strands | Deknatel | 7-922 | Suture to secure constrictor around LAD |
| Propofol | Diprivan | 269-29 | Induction agent |
| long blade for laryngoscope | DRE | 12521 | Allows for visualization of trachea for intubation |
| ECG Pads | DRE | 1496 | Monitor heart rhythm |
| laryngoscope | DRE | 12515 | |
| Anesthesia Machine + ventilator | DRE Drager- Fabius Tiro | DRE0603FT | Deliver Oxygen and inhalant to patient |
| 5 Ethibond | Ethicon | MG46G | Suture |
| 0 Vicryl | Ethicon | J208H | Suture |
| 2-0 Vicryl | Ethicon | J317H | Suture |
| 3-0 Vicryl | Ethicon | VCP824G | Suture |
| 7-0 Prolene | Ethicon | M8702 | Suture |
| Dermabond | Ethicon | DNX12 | Skin adhesive |
| Ligaclips | Ethicon | MSC20 | Surgical Staples for LIMA takedown |
| Sterile Saline 20 mL | Fisher Scientific | 20T700220 | Flush for IV catheters |
| Telazol 100 mg/mL | Fort Dodge | 01L60030 | Pre operative Sedative |
| Triple Antibiotic Ointment | Johnson & Johnson | 23734 | Topical over wound |
| 6.0 mm ID endotracheal tube | Mallinckrodt | 86049 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 1" medical tape | Medline | MMM15271Z | Secure wound dressing and IV catheters |
| 4.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43040 | Establish airway for Hibernation |
| 4.5 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43045 | Establish airway for Hibernation |
| 5.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43050 | Establish airway for Hibernation |
| 6.5 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43065 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 7.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43070 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| Bair Hugger Blanket - Large size, underbody | Medline | AUG55501 | Patient Warming system |
| Basic pack | Medline | DYNJP1000 | Sterile drapes and table cover |
| Bone Wax | Medline | ETHW31G | Hemostasis of cut bone |
| Suction tubing | Medline | DYND50223 | |
| Suction Container | Medline | DYNDCL03000 | |
| 1 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1188100777 | Administer injectable agents |
| 12 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881512878 | Administer injectable agents |
| 20 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881520657 | Administer injectable agents |
| 3 mL Syinge | Medtronic/Covidien | 1180300555 | Administer injectable agents |
| 6 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1180600777 | Administer injectable agents |
| 60 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881560125 | Administer injectable agents |
| Blower Mister Kit | Medtronic/Covidien | 22120 | Clears surgical field for vessel anastomosis |
| Roncuronium | Mylan | 67457-228-05 | Neuromuscular blocking agent |
| # 40 clipper blade | Oster | 078919-016-701 | Remove hair from surgery sites |
| Hair Clipper | Oster | 078566-011-002 | Remove hair from surgery sites |
| Bupivicaine | Pfizer | 00409-1161-01 | Local Anesthetic |
| Cephazolin | Pfizer | 00409-0805-01 | Antibiotic |
| Heparin | Pfizer | 0409-2720-03 | anticoaggulant |
| Lidocaine 2% | Pfizer | 00409-4277-01 | Local Anesthetic/ antiarrthymic |
| Succinylcholine 20 mg/mL | Pfizer | 00409-6629-02 | Neuromuscular blocking agent |
| Anesthesia Monitor | Phillips Intellivue | MP70 | Supports ventilation with inhalant |
| Artificial Tears | Rugby | 0536-1086-91 | Lubricate eyes to prevent corneal drying |
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | Sigma Aldrich | B9275 | Pre operative Analgesic for survivial procedures |
| Isoflurane | Sigma Aldrich | CDS019936 | General Anesthestic- Inhalant |
| 36” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX563 | Connect art. Line to transducer |
| 48” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX564 | Connect art. Line to transducer |
| Jelco 18 ga IV catheter | Smiths medical | 4054 | IV access in Revasc, MRI and Term |
| Jelco 20 ga IV catheter | Smiths medical | 4059 | IV access in the MRI |
| Jelco 22 ga IV catheter | Smiths medical | 4050 | IV access in Hibernation Procedure |
| OPVAC Synergy II | Terumo Cardiovascular System | 401-230 | Heart positioner and Stabilizer |
| Sternal Saw/ Necropsy Saw | Thermo Fisher | 812822 | Used to open chest cavity |
| Delrin Constrictor | U of MN | Custom made | Creates stenosis of LAD |
| Oxygen Tank E cylinder | various | various | Used for Blower Mister if anesthesia machine doesn't have auxiliary flow meter |
| Pressure Transducer | various | Must adapt to anesthesia monitor | Monitor direct arterial pressures |
| Xylazine 100 mg/mL | Vedco | 468RX | Pre operative Sedative/ analgesic |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update A Report From the American Heart Association. Circulation. 133 (4), 350 (2015).
- Di Carli, M. F., et al. Value of metabolic imaging with positron emission tomography for evaluating prognosis in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction. Am J Cardiol. 73 (8), 527-533 (1994).
- Gerber, B. L., et al. Prognostic value of myocardial viability by delayed-enhanced magnetic resonance in patients with coronary artery disease and low ejection fraction: impact of revascularization therapy. J Am Coll Cardiol. 59 (9), 825-835 (2012).
- McFalls, E., et al. Regional glucose uptake within hypoperfused swine myocardium as measured by positron emission tomography. Am J Physiol-Heart C. 272 (1), 343-349 (1997).
- Velazquez, E. J., et al. Coronary-artery bypass surgery in patients with left ventricular dysfunction. New Engl J Med. 364 (17), 1607-1616 (2011).
- Canty, J. M., Fallavollita, J. A. Hibernating myocardium. J Nucl Cardiol. 12 (1), 104-119 (2005).
- Joyce, D., et al. Revascularization and ventricular restoration in patients with ischemic heart failure: the STICH trial. Curr Opin Cardiol. 18 (6), 454-457 (2003).
- Shah, B. N., Khattar, R. S., Senior, R. The hibernating myocardium: current concepts, diagnostic dilemmas, and clinical challenges in the post-STICH era. Eur Heart J. 34 (18), 1323-1336 (2013).
- Stone, L. L. H., et al. Magnetic resonance imaging assessment of cardiac function in a swine model of hibernating myocardium 3 months following bypass surgery. J Thorac Cardiov Sur. , (2016).
- Kukulski, T., et al. Implication of right ventricular dysfunction on long-term outcome in patients with ischemic cardiomyopathy undergoing coronary artery bypass grafting with or without surgical ventricular reconstruction. J Thorac Cardiov Sur. 149 (5), 1312-1321 (2014).
- Rahimtoola, S. H. The hibernating myocardium. Am Heart J. 117 (1), 211-221 (1989).
- Fallavollita, J. A., Logue, M., Canty, J. M. Stability of hibernating myocardium in pigs with a chronic left anterior descending coronary artery stenosis: absence of progressive fibrosis in the setting of stable reductions in flow, function and coronary flow reserve. J Am Coll Cardiol. 37 (7), 1989-1995 (2001).
- White, F. C., Carroll, S. M., Magnet, A., Bloor, C. M. Coronary collateral development in swine after coronary artery occlusion. Circ Res. 71 (6), 1490-1500 (1992).
- Viscardi, A. V., Hunniford, M., Lawlis, P., Leach, M., Turner, P. V. Development of a Piglet Grimace Scale to Evaluate Piglet Pain Using Facial Expressions Following Castration and Tail Docking: A Pilot Study. Front Vet Sci. 4, 51 (2017).
- Holley, C. T., Long, E. K., Lindsey, M. E., McFalls, E. O., Kelly, R. F. Recovery of hibernating myocardium: what is the role of surgical revascularization. J Cardiac Surg. 30 (2), 224-231 (2015).
- Cooper, H. A., Braunwald, E. Clinical importance of stunned and hibernating myocardium. Coronary Artery Dis. 12 (5), 387-392 (2001).
- McFalls, E. O., et al. Utility of positron emission tomography in predicting improved left ventricular ejection fraction after coronary artery bypass grafting among patients with ischemic cardiomyopathy. Cardiology. 93 (1-2), 105-112 (2000).
- Pasquet, A., et al. Prediction of global left ventricular function after bypass surgery in patients with severe left ventricular dysfunction. Impact of pre-operative myocardial function, perfusion, and metabolism. Eur Heart J. 21 (2), 125-136 (2000).
Cite This Article
Hocum Stone, L., Wright, C., Chappuis, E., Messer, M., Ward, H. B., McFalls, E. O., Kelly, R. F. Surgical Swine Model of Chronic Cardiac Ischemia Treated by Off-Pump Coronary Artery Bypass Graft Surgery. J. Vis. Exp. (133), e57229, doi:10.3791/57229 (2018).