דלקת קרום הלב הסטרילית במיניפיגים של אכנר כמודל למיופתיה פרוזדורים ופרפור פרוזדורים
Summary
אנו מתארים מודל של דלקת קרום הלב סטרילית במיניפיגים כדי לחקור מיופתיה פרוזדורים ופרפור פרוזדורים (AF). אנו מציגים טכניקות כירורגיות והרדמה, אסטרטגיות לגישה לכלי דם ופרוטוקול לחקר האינדוקציה של מיקוד אוטומטי.
Abstract
פרפור פרוזדורים (AF) הוא הפרעת קצב הנפוצה ביותר הנגרמת על ידי שיפוץ מבני של האטריה, המכונה גם מיופתיה פרוזדורים. הטיפולים הנוכחיים מכוונים רק להפרעות החשמליות ולא למיופתיה הפרוזדורית הבסיסית. לפיתוח טיפולים חדשניים, יש צורך במודל חייתי גדול הניתן לשחזור של מיופתיה פרוזדורים. מאמר זה מציג מודל של מיופתיה פרוזדורים סטרילית הנגרמת על ידי דלקת קרום הלב במיני-פיגמנטים של Aachener. דלקת קרום הלב הסטרילית נגרמה על ידי ריסוס טלק סטרילי והשארת שכבה של גזה סטרילית על פני השטח האפיקרדיאליים הפרוזדורים. זה הוביל לדלקת ופיברוזיס, שני מרכיבים חיוניים של הפתופיזיולוגיה של מיופתיה פרוזדורית, מה שהופך את האטריה לרגישה לאינדוקציה של AF. שתי אלקטרודות קוצב לב הוצבו באופן אפיקרדיאלי על כל אטריום וחוברו לשני קוצבי לב מיצרנים שונים. אסטרטגיה זו אפשרה גירוי מתוכנת פרוזדורים לא פולשניים חוזרים ונשנים כדי לקבוע את יכולת ההשראה של AF בנקודות זמן מוגדרות לאחר הניתוח. נעשה שימוש בפרוטוקולים שונים לבדיקת אי-גרימת מיקוד אוטומטי. היתרונות של מודל זה הם הרלוונטיות הקלינית שלו, עם אינדוקציה של AF ואינדוקציה מהירה של דלקת ופיברוזיס – שניהם נוכחים במיופתיה פרוזדורים – ויכולת השכפול שלה. המודל יהיה שימושי בפיתוח טיפולים חדשניים המכוונים למיופתיה פרוזדורים ו- AF.
Introduction
פרפור פרוזדורים (AF) הוא הפרעת קצב הלב השכיחה ביותר, המובילה לתחלואה משמעותית, תמותה והוצאות בריאות1. במקרים רבים, AF הוא רק הסימפטום החשמלי של המיופתיה הפרוזדורית הבסיסית, המוגדרת על ידי שיפוץ מבני, חשמלי, אוטונומי והתכווץ של האטריה. מיופתיה פרוזדורית זו יכולה להוביל למיקוד אוטומטי ולשבץמוחי 2,3. רוב הטיפולים מכוונים רק לשיפוץ החשמלי, אך אינם מכוונים לשינויים המבניים הבסיסיים באטריה (דלקת ופיברוזיס)4,5,6,7. זו כנראה אחת הסיבות לכך שהטיפולים הנוכחיים יעילים רק באופן שולי, במיוחד במיופתיה פרוזדורים מתקדמת יותר8.
מודל של בעלי חיים הניתנים לשחזור הוא חיוני כדי להתמקד בדלקת ובפיברוזיס הנמצאים במיופתיה פרוזדורית. מודלים של טכיפאקינג פרוזדורים פותחו במספר מיני בעלי חיים גדולים 9,10,11,12. במודלים אלה, רקמת הפרוזדורים מואצת ברציפות במשך תקופות ארוכות כדי לגרום לשינויים חשמליים ובסופו של דבר מבניים. החסרונות העיקריים של מודלים tachypacing הם משך הזמן הארוך לפני סימנים מבניים של מיופתיה פרוזדורים מופיעים ואת הרלוונטיות שלהם רק עבור תסמונות קליניות שבהן הפרעות חשמליות לפתח לפני מיופתיה פרוזדורים. סיכון תיאורטי הוא כשל בעופרת עקב פיברוזיס במהלך מעקב ארוך9.
במודלים של דלקת קרום הלב הסטרילית, טלק סטרילי מרוסס על פני השטח האפיקרדיאליים של האטריה כדי לגרום לתגובה דלקתית ופיברוטית חריפה, וכתוצאה מכך מיופתיה פרוזדורים13,14. לחזירים יש אנטומיה לבבית ופיזיולוגיה הדומה לזו של בני אדם, ולכן למודלים חזיריים יש רלוונטיות תרגומית גבוהה. היתרונות של שימוש במיניפיגים הם שהם קלים יותר לטיפול בשל גודלם הקטן יותר מזני חזירים קונבנציונליים וניתן לשמור עליהם במשך תקופה ארוכה ללא כל עלייה משמעותית במשקל הגוף10. כל הסיבות הללו הופכות את דלקת קרום הלב הסטרילית במיניפיגים למודל מצוין לחקירת מיופתיה פרוזדורים ופרפור. פרוטוקול ווידאו זה נועדו להקל על הגדרת מודל זה במתקני מחקר שונים ולתקנן פרוטוקולים כדי לחקור את חוסר ההשראות של AF.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל אמין של בעלי חיים גדולים הוא נכס מרכזי לחקר מיופתיה פרוזדורים ו- AF ופיתוח טיפולים חדשניים ל- AF. השתלת מובילי קוצב לב על אפיקרדיום הפרוזדורים אפשרה מעקב אורכי ובדיקות אלקטרופיזיולוגיות חוזרות ונשנות, דבר שקשה בבעלי חיים קטנים. קל לטפל במיניפיגים, והלבבות שלהם דומים מבחינה מבנית ופיזיו…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מענק מחקר של Industrieel OnderzoeksFonds/Strategisch Basisonderzoek (IOF/SBO) (PID34923) ומענק Geconcerteerde Onderzoeksactie (GOA) (PID36444) של אוניברסיטת אנטוורפן; על ידי מלגת חוקר קליני בכיר (ל- VFS) ומענקי מחקר של הקרן למחקר מדעי פלנדריה (מספרי יישום 1842219N, G021019N, G0D0520N ו- G021420N); על ידי מענק מחקר של ERA.Net RUS Plus (2018, קונסורציום פרויקטים 278); by a Vlaamse Interuniversitaire Raad/Interuniversitair Bijzonder OnderzoeksFonds (VLIR/iBOF) grant (20-VLIR-iBOF-027). אנו מודים לחברות אבוט ובוסטון סיינטיפיק על מתן חסות לחלק גדול ממובילי קוצב הלב ולחברות, מדטרוניק וביוטרוניק, על הלוואתו של מתכנת קוצב לב. אנו מודים לצוות החיות של מתקן החיות של אוניברסיטת אנטוורפן על הטיפול המצוין שלהם בבעלי החיים.
Materials
| Aachener minipig, 6-months old, male, castrated, weight 15-25 kg | Carfil | ||
| Anesthesia and preparation | |||
| ECG electrodes | |||
| Endotracheal tube 6.5 mm ID | Covidien | 115-65OR | |
| External cardioverter-defibrillator | Innomed | Cardio-aid 200B | |
| Heating pad | OK. | OUB 60321 | |
| Intravenous catheter 22 GA, 1 Inch | BD | 381323 | |
| Laryngoscope blade size 4 | Miller | SUS426601 | |
| Monitor | GE Medical systems | 2600040-003 | |
| Respirator | Datex-Ohmeda | 1009-9000-000 | |
| Shaver | Aesculap | GT 104 / REF 985203 | |
| Syringe driver pump | Fresenius Kabi | 082470 | |
| Arterial and central venous line placement | |||
| 3-lumen central venous catheterization set, 7 French, 16 cm, 0.032 Inch guide | Arrow medical | EU-22703-EN | |
| Arteral catheter 3 French, 8 cm | Vygon | 1,15,090 | |
| Caresite Luer access device | B. Braun | 415122-01 | |
| Fluids: IV bags of Plasmalyte, Glucose 5%, NaCl 0.9% (500 mL or 1000 mL) | |||
| heparinized saline | |||
| Needles: 18 Ga / 40 mm and 22 Ga / 40 mm | |||
| Pressure monitoring set, 195 cm | Edwards Lifesciences | T005021M | |
| Pressure tubing 180 cm | Edwards Lifesciences | 50P172 | |
| suture with needle | |||
| Syringes Luerlok: 2 mL, 5 mL, 10 mL, 20 mL, 50 mL | |||
| Ultrasound gel | Zealand coating | 446-1 | |
| Ultrasound with vascular probe | Philips healthcare | EPIQ 7C / REF BZE1723 | |
| Surgical set | |||
| Blunt-tip surgical scissors | Martin | 11-934-25 | |
| 60 degrees curved Debakey forceps | Aesculap | FB403 | |
| Anatomical forceps | AS | 13-102-16 | |
| Debakey forceps | Geister | 10-0634 | |
| Electrocautery module | Alsa | Alsatom SU 140/D MPC | |
| Holders for stainless steel wire | COBE | 013-123 | |
| Mosquito | Leibinger | 32-01008 | |
| Needledriver, fine | Delacroix-Chevalier | 50302-21 | |
| Needledriver, normal | Aesculap | BM 77 | |
| Rib spreader | Martin | 24-178-01 | |
| Scalpel | Swann-Morton | 0511 | no. 24 |
| Scissors for stainless steel wire | Jakobi | 411830 | |
| Spreaders | AS | 16-058-00 | |
| Sternum saw | Eure-Power | 5000020 | |
| Sternum saw blade | MicroAire | ZR-032M | |
| Surgical consumables | |||
| Disinfectant: iodine, chlorhexidine | |||
| Electrocautery pencil with push button, cable 5 m | Dongguan QueenMed Equipment | ESPB4001LQ | |
| Gastric tube | Vygon | 390.12 | |
| Mersilene-0, 75 cm | Ethicon | F2505H | |
| Monocryl 3-0, 70 cm | Ethicon | Y423H | |
| Mouth masks, hair nets | |||
| Oriflex-4 vacuum flask for surgical draining | Oriplast Krayer | VK00352 | |
| Prolene 6-0, 75 cm | Ethicon | 8711H | |
| Stainless steel monofilament non-absorbable suture | Ethicon | W995 | |
| Sterile drapes | 3M | 9010 | |
| Sterile gauze 20 x 10 cm | Stella | 35921 | |
| Sterile gloves | |||
| Sterile surgical gown | |||
| Steritalc PF3 | Novatech | 16863 | |
| Vicryl-0, 75 cm | Ethicon | V324H | |
| Cardiac pacing | |||
| Bipolar pacing lead Fineline II Sterox EZ 58 cm | Boston Scientific | 4474 | |
| Bipolar pacing lead Tendril STS 58 cm | Abbott | 2088TC | |
| Ellegaard Göttingen Minipig Frame 3 | Lomir | DF H1PU | |
| Ellegaard Göttingen Minipig Sling Cover | Lomir | SS CEG1 | |
| Micropace cardiac stimulator | Boston Scientific | EPS 320 | |
| Pacemaker for pacing | Medtronic | Azure XT DR MRI SureScan | |
| Pacemaker for sensing | Biotronik | Eluna 8 DR-T | |
| Pacemaker programmer for pacing | Medtronic | CareLink Encore 29901A | |
| Pacemaker programmer for sensing | Biotronik | ICS 3000 DS CD-W US | |
| Medication | |||
| Adrenaline 1 mg/mL, 1 mL | Sterop | ||
| Atropine 0.5 mg/mL, 1 mL | Sterop | ||
| Catapressan 150 µg/mL, 1 ml clonidine | Boehringer Ingelheim | BE021402 | |
| Cefazoline 2 g powder | Mylan | BE319794 | |
| Cordarone 50 mg/mL, 3 mL amiodarone | Sanofi | ||
| Durogesic 50 µg/h fentanyl patches | Janssen-Cilag | ||
| Glucose 5%, 500 mL | Baxter | AE0063 | |
| Ketalar 50 mg/mL, 10 mL | Pfizer | 804101 | |
| Lanoxin 0.25 mg/mL, 2 mL digoxine | Aspen | ||
| Marcaine 0.5% + adrenaline 1:200,000 | Aspen | ||
| Midazolam 5 mg/ml, 3 mL | B. Braun | 3521740 | |
| Morfine 10 mg/mL, 1 mL | Sterop | ||
| NaCl 0.9%, 500 mL | Baxter | AKE1323 | |
| Nitro Pohl 1 mg/mL, 5 mL nitroglycerine | Pohl Boskamp | ||
| Noradrenaline 1 mg/mL, 4 mL | Aguettant | ||
| Plasmalyte 1000 mL | Baxter | AKE0324 | |
| Propofol 10 mg/mL, 20 mL | B. Braun | 3521810 | |
| Protamine 1400 IU/mL, 5 mL | Leo pharma | ||
| Rapifen 0.5 mg/mL, 2 mL | Janssen-Cilag | 95103 | |
| Seloken 1 mg/mL, 5 mL metoprolol | AstraZeneca | ||
| Sevorane Quick Fill 100% sevoflurane, 250 mL | Abbvie | 1283-415 | |
| Tracrium 10 mg/mL, 5 mL atracurium | Aspen |
References
- Hindricks, G., et al. 2020 ESC Guidelines for the diagnosis and management of atrial fibrillation developed in collaboration with the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS): The Task Force for the diagnosis and management of atrial fibrillation of the European Society of Cardiology (ESC) Developed with the special contribution of the European Heart Rhythm Association (EHRA) of the ESC. European Heart Journal. 42 (5), 373 (2021).
- Sajeev, J. K., Kalman, J. M., Dewey, H., Cooke, J. C., Teh, A. W. The atrium and embolic stroke: myopathy not atrial fibrillation as the requisite determinant. JACC. Clinical Electrophysiology. 6 (3), 251-261 (2020).
- Shen, M. J., Arora, R., Jalife, J. Atrial myopathy. JACC: Basic to Translational Science. 4 (5), 640-654 (2019).
- Jalife, J., Kaur, K. Atrial remodeling, fibrosis, and atrial fibrillation. Trends in Cardiovascular Medicine. 25 (6), 475-484 (2015).
- Fu, X. X., et al. Interleukin-17A contributes to the development of post-operative atrial fibrillation by regulating inflammation and fibrosis in rats with sterile pericarditis. International Journal of Molecular Medicine. 36 (1), 83-92 (2015).
- Liao, J., et al. TRPV4 blockade suppresses atrial fibrillation in sterile pericarditis rats. JCI Insight. 5 (23), 137528 (2020).
- Zhang, Y., et al. Role of inflammation in the initiation and maintenance of atrial fibrillation and the protective effect of atorvastatin in a goat model of aseptic pericarditis. Molecular Medicine Reports. 11 (4), 2615-2623 (2015).
- Vizzardi, E., et al. Risk factors for atrial fibrillation recurrence: a literature review. Journal of Cardiovascular Medicine. 15 (3), 235-253 (2014).
- Dosdall, D. J., et al. Chronic atrial fibrillation causes left ventricular dysfunction in dogs but not goats: experience with dogs, goats, and pigs. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 305 (5), 725-731 (2013).
- Schuttler, D., et al. Animal models of atrial fibrillation. Circulation Research. 127 (1), 91-110 (2020).
- Wijffels, M. C., Kirchhof, C. J., Dorland, R., Allessie, M. A. Atrial fibrillation begets atrial fibrillation. A study in awake chronically instrumented goats. Circulation. 92 (7), 1954-1968 (1995).
- Willems, R., Ector, H., Holemans, P., Van De Werf, F., Heidbuchel, H. Effect of different pacing protocols on the induction of atrial fibrillation in a transvenously paced sheep model. Pacing and Clinical Electrophysiology. 24 (6), 925-932 (2001).
- Pagé, P. L., Plumb, V. J., Okumura, K., Waldo, A. L. A new animal model of atrial flutter. Journal of the American College of Cardiology. 8 (4), 872-879 (1986).
- Schwartzman, D., et al. A plasma-based, amiodarone-impregnated material decreases susceptibility to atrial fibrillation in a post-cardiac surgery model. Innovations. 11 (1), 59-63 (2016).
- BCFI vzw. Vetcompendium BCFIvet Available from: https://www.vetcompendium.be/nl (2021)
- Swindle, M. M., Smith, A. C. . Swine in the laboratory. Surgery, anesthesia, imaging, and experimental techniques, Third edition. , (2016).
- Unit for Laboratory Animal Medicine. Guidelines on anesthesia and analgesia in swine Available from: https://az.research.umich.edu/animalcare/guidelines/guidelines-anesthesia-and-analgesia-swine (2021)
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Gottingen minipig: intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (52), e2652 (2011).
