ربط الشريان التاجي الأيسر: نموذج الفئران الجراحي لاحتشاء عضلة القلب
Summary
يظهر هنا إجراء جراحي للربط الدائم للشريان التاجي الأيسر في الفئران. يمكن استخدام هذا النموذج للتحقيق في الفيزيولوجيا المرضية والاستجابة الالتهابية المرتبطة بها بعد احتشاء عضلة القلب.
Abstract
يعد مرض نقص تروية القلب واحتشاء عضلة القلب اللاحق (MI) أحد الأسباب الرئيسية للوفيات في الولايات المتحدة وحول العالم. من أجل استكشاف التغيرات الفيزيولوجية المرضية بعد احتشاء عضلة القلب وتصميم العلاجات المستقبلية ، هناك حاجة إلى نماذج بحثية من MI. يعد الربط الدائم للشريان التاجي الأيسر (LCA) في الفئران نموذجا شائعا للتحقيق في وظيفة القلب وإعادة تشكيل البطين بعد MI. هنا نصف نموذج MI للفأرة الجراحية الأقل توغلا وموثوقية وقابلية للتكرار عن طريق الربط الدائم ل LCA. يتكون نموذجنا الجراحي من تخدير عام يمكن عكسه بسهولة ، والتنبيب الرغامي الذي لا يتطلب بضع القصبة الهوائية ، وبضع الصدر. يجب إجراء تخطيط كهربية القلب وقياس التروبونين لضمان MI. تخطيط صدى القلب في اليوم 28 بعد MI سوف يميز وظائف القلب ومعلمات قصور القلب. يمكن تقييم درجة التليف القلبي من خلال تلطيخ ماسون ثلاثي الألوان والتصوير بالرنين المغناطيسي للقلب. نموذج MI هذا مفيد لدراسة التغيرات الفيزيولوجية المرضية والمناعية بعد MI.
Introduction
تعد أمراض القلب والأوعية الدموية مصدر قلق كبير للصحة العامة يودي بحياة 17.9 مليون شخص كل عام ، وهو ما يمثل 31 في المائة من الوفيات العالمية1. النوع الأكثر انتشارا من شذوذ القلب والأوعية الدموية هو مرض القلب التاجي ، واحتشاء عضلة القلب (MI) هو أحد المظاهر الرئيسية لأمراض القلب التاجية2. عادة ما يحدث MI بسبب انسداد الشريان التاجي الخثاري بسبب تمزق لوحة ضعيفة3. يسبب نقص التروية الناتج تغيرات أيونية واستقلابية عميقة في عضلة القلب المصابة ، بالإضافة إلى انخفاض سريع في الوظيفة الانقباضي. MI يؤدي إلى وفاة خلايا عضلة القلب ، والتي يمكن أن تؤدي إلى مزيد من ضعف البطين وفشل القلب4.
البحث عن MI في المرضى محدود بسبب ندرة الأنسجة التي تم الحصول عليها من المرضى الذين يعانون من MI5. على هذا النحو ، فإن نماذج الفئران من MI مفيدة في كل من دراسة آليات المرض وكذلك تطوير الأهداف العلاجية المحتملة. تشمل نماذج الفئران المتاحة حاليا من MI نماذج نقص التروية التي لا رجعة فيها (LCA وطرق الاستئصال) ونماذج إعادة التروية (نقص التروية / إعادة التروية ، I / R)6. الربط الدائم للشريان التاجي الأيسر (LCA) في الفئران هو الطريقة الأكثر استخداما ، وهو يقلد الفيزيولوجيا المرضية والمناعة في MI في المرضى7،8،9. يمكن أيضا إحداث MI الدائم عن طريق طرق الاجتثاث ، والتي تنطوي على تلف كهربائي أو إصابة بالتبريد. طرق الاجتثاث قادرة على توليد احتشاء موحد الحجم في الموقع الدقيق10. من ناحية أخرى ، قد يختلف تكوين الندبة ومورفولوجيا الاحتشاء وآليات الإشارات الجزيئية بين طرق الاجتثاث10,11. طريقة الفئران I / R هي نموذج MI مهم آخر لأنها تمثل السيناريو السريري لعلاج إعادة التروية12. يرتبط نموذج I / R بتحديات مثل حجم الاحتشاء المتغير ، وصعوبة التمييز بين استجابات الإصابة الأولية ، وإعادة التروية6.
على الرغم من استخدامها على نطاق واسع ، إلا أن طرق ربط LCA ترتبط بمعدلات بقاء منخفضة وألم ما بعد الجراحة13. يوضح هذا البروتوكول نموذج MI الجراحي للفئران لربط LCA الذي يتضمن تحضير الفئران وتنبيبها ، وربط LCA ، والرعاية بعد الجراحة ، والتحقق من صحة MI. بدلا من استخدام بضع القصبة الهوائيةالغازية 14 ، تستخدم هذه الطريقة التنبيب الرغامي. يتم تنبيب الحيوان عن طريق إلقاء الضوء على البلعوم الفموي باستخدام منظار الحنجرة ، مما يجعل الإجراء أسهل وأكثر أمانا وأقل صدمة15. يتم الاحتفاظ بالماوس على دعم جهاز التنفس الصناعي وتحت تخدير الأيزوفلوران طوال العملية. علاوة على ذلك ، يتم إجراء تخطيط صدى القلب وتلطيخ ماسون ثلاثي الألوان لتقييم وظائف القلب والتليف القلبي بعد MI ، على التوالي. بشكل عام ، توفر هذه الطريقة نموذجا جراحيا موثوقا به وقابلا للتكرار من MI يمكن استخدامه لدراسة الفيزيولوجيا المرضية والالتهاب بعد MI.
Protocol
Representative Results
Discussion
يكتسب نموذج الفئران من MI شعبية في مختبرات أبحاث القلب والأوعية الدموية ، وتصف هذه الدراسة نموذج MI القابل للتكرار والمناسب سريريا. يعمل هذا البروتوكول على تحسين عملية ربط LCA بعدة طرق. بادئ ذي بدء ، يتم تجنب استخدام التخدير عن طريق الحقن قبل الجراحة مثل زيلازين / الكيتامين أو بنتوباربيتال ال?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من خلال منح المعهد الوطني للصحة (R01HL143967 و R01HL142629 و R01AG069399 و R01DK129339) ، وجائزة AHA للمشروع التحويلي (19TPA34910142) ، وجائزة AHA للمشروع المبتكر (19IPLOI34760566) ، وجائزة مشروع الابتكار ALA (IA-629694) (إلى PD).
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 |
References
- Virani, S. S., et al. Heart disease and stroke statistics-2021 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 143 (8), 254 (2021).
- Mendis, S., et al. World Health Organization definition of myocardial infarction: 2008-09 revision. International Journal of Epidemiology. 40 (1), 139-146 (2011).
- Frangogiannis, N. G. Pathophysiology of myocardial infarction. Comprehensive Physiology. 5 (4), 1841-1875 (2011).
- Smit, M., Coetzee, A., Lochner, A. The pathophysiology of myocardial ischemia and perioperative myocardial infarction. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 34 (9), 2501-2512 (2020).
- Johny, E., et al. Platelet mediated inflammation in coronary artery disease with Type 2 Diabetes patients. Journal of Inflammation Research. 14, 5131 (2021).
- Martin, T. P., et al. Preclinical models of myocardial infarction: from mechanism to translation. British Journal of Pharmacology. 179 (5), 770-791 (2022).
- De Villiers, C., Riley, P. R. Mouse models of myocardial infarction: comparing permanent ligation and ischaemia-reperfusion. Disease Models & Mechanisms. 13 (11), (2020).
- Vasamsetti, S. B., et al. Apoptosis of hematopoietic progenitor-derived adipose tissue-resident macrophages contributes to insulin resistance after myocardial infarction. Science Translational Medicine. 12 (553), (2020).
- Fernandez, B., et al. The coronary arteries of the C57BL/6 mouse strains: implications for comparison with mutant models. Journal of Anatomy. 212 (1), 12-18 (2008).
- van Amerongen, M. J., Harmsen, M. C., Petersen, A. H., Popa, E. R., van Luyn, M. J. Cryoinjury: a model of myocardial regeneration. Cardiovascular Pathology. 17 (1), 23-31 (2008).
- Lam, N. T., Sadek, H. A. Neonatal heart regeneration: comprehensive literature review. Circulation. 138 (4), 412-423 (2018).
- Heusch, G., Gersh, B. J. The pathophysiology of acute myocardial infarction and strategies of protection beyond reperfusion: a continual challenge. European Heart Journal. 38 (11), 774-784 (2017).
- Srikanth, G., Prakash, P., Tripathy, N., Dikshit, M., Nityanand, S. Establishment of a rat model of myocardial infarction with a high survival rate: A suitable model for evaluation of efficacy of stem cell therapy. Journal of Stem Cells & Regenerative Medicine. 5 (1), 30-36 (2009).
- Lugrin, J., Parapanov, R., Krueger, T., Liaudet, L. Murine myocardial infarction model using permanent ligation of left anterior descending coronary artery. Journal of Visualized Experiments. (150), e59591 (2019).
- Muthuramu, I., Lox, M., Jacobs, F., De Geest, B. Permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice: a model of post-myocardial infarction remodelling and heart failure. Journal of Visualized Experiments. (94), e52206 (2014).
- Pistner, A., Belmonte, S., Coulthard, T., Blaxall, B. C. Murine echocardiography and ultrasound imaging. Journal of Visualized Experiments. (42), e2100 (2010).
- Li, L., et al. Assessment of cardiac morphological and functional changes in mouse model of transverse aortic constriction by echocardiographic imaging. Journal of Visualized Experiments. (112), e54101 (2016).
- Vasamsetti, S. B., et al. Sympathetic neuronal activation triggers myeloid progenitor proliferation and differentiation. Immunity. 49 (1), 93-106 (2018).
- Reichert, K., et al. Murine left anterior descending (LAD) coronary artery ligation: an improved and simplified model for myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments. (122), e55353 (2017).
- Alwardt, C. M., Redford, D., Larson, D. F. General anesthesia in cardiac surgery: a review of drugs and practices. The Journal of Extra-Corporeal Technology. 37 (2), 227-235 (2005).
- Kolk, M. V., et al. LAD-ligation: a murine model of myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments. (32), e1438 (2009).
- Wu, Y., Yin, X., Wijaya, C., Huang, M. -. H., McConnell, B. K. Acute myocardial infarction in rats. Journal of Visualized Experiments. (48), e2464 (2011).
- Kalogeris, T., Baines, C., Krenz, M., Korthuis, R. Chapter six-cell biology of ischemia/reperfusion injury. International Review of Cell and Molecular Biology. , 229-317 (2012).
- Scofield, S. L., Singh, K. Confirmation of myocardial ischemia and reperfusion injury in mice using surface pad electrocardiography. Journal of Visualized Experiments. (117), e54814 (2016).
- Yan, X., et al. Temporal dynamics of cardiac immune cell accumulation following acute myocardial infarction. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 62, 24-35 (2013).
- Xu, Q., et al. Protective effects of fentanyl preconditioning on cardiomyocyte apoptosis induced by ischemia-reperfusion in rats. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 50 (2), 5286 (2017).
- Leuschner, F., et al. Rapid monocyte kinetics in acute myocardial infarction are sustained by extramedullary monocytopoiesis. Journal of Experimental Medicine. 209 (1), 123-137 (2012).
- Leuschner, F., et al. Silencing of CCR2 in myocarditis. European Heart Journal. 36 (23), 1478-1488 (2015).
- Dutta, P., et al. E-selectin inhibition mitigates splenic HSC activation and myelopoiesis in hypercholesterolemic mice with myocardial infarction. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (9), 1802-1808 (2016).
- Jiang, C., et al. A modified simple method for induction of myocardial infarction in mice. Journal of Visualized Experiments. (178), e63042 (2021).
