Vänster kranskärlsligering: En kirurgisk murin modell av hjärtinfarkt

Summary

Här presenteras ett kirurgiskt ingrepp för permanent ligering av vänster kransartär hos möss. Denna modell kan användas för att undersöka patofysiologin och tillhörande inflammatoriskt svar efter hjärtinfarkt.

Abstract

Ischemisk hjärtsjukdom och efterföljande hjärtinfarkt (MI) är en av de främsta orsakerna till dödlighet i USA och runt om i världen. För att utforska de patofysiologiska förändringarna efter hjärtinfarkt och designa framtida behandlingar krävs forskningsmodeller av MI. Permanent ligering av vänster kranskärl (LCA) hos möss är en populär modell för att undersöka hjärtfunktion och ventrikulär ombyggnad efter MI. Här beskriver vi en mindre invasiv, pålitlig och reproducerbar kirurgisk murin MI-modell genom permanent ligering av LCA. Vår kirurgiska modell består av en lätt reversibel generell anestesi, endotrakeal intubation som inte kräver trakeotomi och en thorakotomi. Elektrokardiografi och troponinmätning bör utföras för att säkerställa MI. Ekokardiografi vid dag 28 efter MI kommer att urskilja hjärtfunktion och hjärtsviktparametrar. Graden av hjärtfibros kan utvärderas med Massons trikromfärgning och hjärt-MR. Denna MI-modell är användbar för att studera patofysiologiska och immunologiska förändringar efter MI.

Introduction

Hjärt-kärlsjukdom är ett stort folkhälsoproblem som kräver 17,9 miljoner liv varje år, vilket står för 31 procent av den globala dödligheten¹. Den vanligaste typen av kardiovaskulär anomali är kranskärlssjukdom, och hjärtinfarkt (MI) är en av de viktigaste manifestationerna av kranskärlssjukdom². MI orsakas vanligtvis av trombotisk ocklusion av ett kranskärl på grund av bristning av en sårbar plack³. Den resulterande ischemin orsakar djupa joniska och metaboliska förändringar i det drabbade myokardiet, liksom en snabb minskning av systolisk funktion. MI resulterar i kardiomyocyters död, vilket ytterligare kan leda till ventrikulär dysfunktion och hjärtsvikt⁴.

Forskning om MI hos patienter är begränsad på grund av bristen på vävnader erhållna från patienter med MI⁵. Som sådan är murina modeller av MI användbara både för att studera sjukdomsmekanismer och utveckla potentiella terapeutiska mål. För närvarande tillgängliga murina modeller av MI inkluderar irreversibla ischemimodeller (LCA och ablationsmetoder) och reperfusionsmodeller (ischemi/reperfusion, I/R)⁶. Permanent ligering av vänster kranskärl (LCA) hos möss är den mest använda metoden, och den imiterar patofysiologin och immunologin för MI hos patienter ^7,8,9. Permanent MI kan också induceras genom ablationsmetoder, som involverar elektrisk skada eller kryoskada. Ablationsmetoder kan generera infarkt av enhetlig storlek på den exakta platsen¹⁰. Å andra sidan kan ärrbildning, infarktmorfologi och molekylära signalmekanismer variera mellan ablationsmetoderna^10,11. Murin I / R-metoden är en annan viktig MI-modell eftersom den representerar det kliniska scenariot för reperfusionsterapi¹². I/R-modellen är förknippad med utmaningar som variabel infarktstorlek, svårigheter att urskilja reaktioner vid initial skada och reperfusion⁶.

Även om LCA-ligeringsmetoder används i stor utsträckning är de förknippade med låg överlevnad och postoperativ smärta¹³. Detta protokoll demonstrerar den murina kirurgiska MI-modellen av LCA-ligering som involverar beredning och intubation av möss, LCA-ligering, postoperativ vård och validering av MI. I stället för att använda en invasiv trakeotomi¹⁴ använder denna metod endotrakeal intubation. Djuret intuberas genom att belysa orofarynx med hjälp av ett laryngoskop, vilket gör proceduren enklare, säkrare och mindre traumatisk¹⁵. Musen hålls i respirator och under isofluranbedövning under hela ingreppet. Vidare utförs ekokardiografi och Massons trikromfärgning för att utvärdera hjärtfunktion respektive hjärtfibros efter MI. Sammantaget ger denna metod en tillförlitlig och reproducerbar kirurgisk murin modell av MI som kan användas för att studera patofysiologi och inflammation efter MI.

Protocol

Det aktuella studieprotokollet granskades och godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid University of Pittsburgh. Åtta (sham n = 4 och MI n = 4) 1-åriga kvinnliga C57BL / 6J-möss som väger 24-30 g användes för dessa experiment. Cirka 100% och minst 80% av mössen överlevde under de första 24 timmarna respektive 28 dagarna. 1. Beredning och endotrakeal intubation av mössen Förvärm en pärlsterilisator (se materialförteck…

Representative Results

Figur 1 visar de representativa aktiva EKG- och andningssignalerna under ekokardiografisk utvärdering av möss med skenmus (figur 1A) och hjärtinfarkt (figur 1B). Verifiering av aktiva EKG och andningssignaler är viktiga innan ekokardiografiska data förvärvas. Figur 2 visar ekokardiografisk mätning av hjärtfunktionella parametrar efter 28 dagar efter LCA-ligering. <strong class=…

Discussion

Murina modellen av MI ökar popularitet i kardiovaskulära forskningslaboratorier, och denna studie beskriver en reproducerbar och kliniskt relevant MI-modell. Detta protokoll förbättrar LCA-ligeringsprocessen på flera sätt. Till att börja med undviks användning av injicerbara preoperativa anestetika såsom xylazin / ketamin eller natriumpentobarbital^14,15. Endast isoflurananestesi användes, vilket bidrar till att förbättra djurens överlevnad (>80% öve…

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