Sol Koroner Arter Ligasyonu: Miyokard Enfarktüsünün Cerrahi Murin Modeli
Summary
Burada sunulan, farelerde sol koroner arterin kalıcı olarak bağlanması için cerrahi bir prosedürdür. Bu model, miyokard enfarktüsü sonrası patofizyolojiyi ve ilişkili inflamatuar yanıtı araştırmak için kullanılabilir.
Abstract
İskemik kalp hastalığı ve ardından gelen miyokard enfarktüsü (MI), Amerika Birleşik Devletleri’nde ve dünyada mortalitenin önde gelen nedenlerinden biridir. Miyokard enfarktüsü sonrası patofizyolojik değişiklikleri araştırmak ve gelecekteki tedavileri tasarlamak için MI’nin araştırma modellerine ihtiyaç vardır. Farelerde sol koroner arterin (LCA) kalıcı ligasyonu, MI sonrası kardiyak fonksiyonu ve ventriküler yeniden şekillenmeyi araştırmak için popüler bir modeldir. Burada LCA’nın kalıcı ligasyonu ile daha az invaziv, güvenilir ve tekrarlanabilir bir cerrahi murin MI modeli tanımlanmıştır. Cerrahi modelimiz kolay geri dönüşümlü genel anestezi, trakeotomi gerektirmeyen endotrakeal entübasyon ve torakotomiden oluşmaktadır. MI’den sonraki 28. günde ekokardiyografi kalp fonksiyonlarını ve kalp yetmezliği parametrelerini ayırt edecektir. Kardiyak fibrozis derecesi Masson trikrom boyama ve kardiyak MRG ile değerlendirilebilir. Bu MI modeli, MI sonrası patofizyolojik ve immünolojik değişiklikleri incelemek için yararlıdır.
Introduction
Kardiyovasküler hastalık, her yıl 17,9 milyon yaşam iddia eden ve küresel ölümlerin yüzde 31’ini oluşturan önemli bir halk sağlığı sorunudur1. En sık görülen kardiyovasküler anomali tipi koroner kalp hastalığıdır ve miyokard enfarktüsü (MI) koroner kalp hastalığının başlıca belirtilerinden biridir2. MI genellikle hassas bir plağın yırtılmasına bağlı olarak koroner arterin trombotik tıkanıklığındankaynaklanır 3. Ortaya çıkan iskemi, etkilenen miyokardda derin iyonik ve metabolik değişikliklere ve ayrıca sistolik fonksiyonda hızlı bir azalmaya neden olur. MI, kardiyomiyositlerin ölümüyle sonuçlanır, bu da ventriküler disfonksiyona ve kalp yetmezliğine yol açabilir4.
Hastalarda MI üzerine yapılan araştırmalar, MI5’li hastalardan elde edilen dokuların azlığı nedeniyle sınırlıdır. Bu nedenle, MI’nin murin modelleri hem hastalık mekanizmalarını incelemede hem de potansiyel terapötik hedeflerin geliştirilmesinde yararlıdır. MI’nin şu anda mevcut murin modelleri, geri dönüşümsüz iskemi modellerini (LCA ve ablasyon yöntemleri) ve reperfüzyon modellerini (iskemi / reperfüzyon, I / R) 6’yı içermektedir. Farelerde sol koroner arterin (LCA) kalıcı ligasyonu en çok kullanılan yöntemdir ve 7,8,9 hastalarında MI’nin patofizyolojisini ve immünolojisini taklit eder. Kalıcı MI, elektriksel hasar veya kriyoyaralanma içeren ablasyon yöntemleri ile de indüklenebilir. Ablasyon yöntemleri,10 numaralı kesin yerde eşit büyüklükte enfarktüs üretebilir. Öte yandan, skar oluşumu, enfarktüs morfolojisi ve moleküler sinyal mekanizmaları ablasyon yöntemleri arasında farklılık gösterebilir10,11. Murin I/R yöntemi, reperfüzyon tedavisinin klinik senaryosunu temsil ettiği için bir diğer önemli MI modelidir12. I / R modeli, değişken enfarktüs boyutu, ilk yaralanma yanıtlarını ayırt etmede zorluk ve reperfüzyon6 gibi zorluklarla ilişkilidir.
LCA ligasyon yöntemleri yaygın olarak kullanılmasına rağmen düşük sağkalım oranları ve postoperatif ağrı ile ilişkilidir13. Bu protokol, farelerin hazırlanması ve entübasyonunu, LCA ligasyonunu, ameliyat sonrası bakımı ve MI’nin doğrulanmasını içeren LCA ligasyonunun murin cerrahi MI modelini göstermektedir. Hayvan, orofarenksi bir laringoskop kullanarak aydınlatılarak entübe edilir, bu da prosedürü daha kolay, daha güvenli ve daha az travmatikhale getirir 15. Fare, prosedür boyunca ventilatör desteğinde ve izofluran anestezisi altında tutulur. Ayrıca, MI sonrası kalp fonksiyonlarını ve kardiyak fibrozisi değerlendirmek için sırasıyla ekokardiyografi ve Masson trikrom boyama yapılır. Genel olarak, bu yöntem, MI sonrası patofizyoloji ve inflamasyonu incelemek için kullanılabilecek güvenilir ve tekrarlanabilir bir cerrahi murin MI modeli sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
MI’nin murin modeli kardiyovasküler araştırma laboratuvarlarında popülerlik kazanmaktadır ve bu çalışma tekrarlanabilir ve klinik olarak ilgili bir MI modelini tanımlamaktadır. Bu protokol, LCA ligasyon sürecini çeşitli şekillerde geliştirir. Başlangıç olarak, ksilazin / ketamin veya sodyum pentobarbital14,15 gibi enjekte edilebilir ameliyat öncesi anesteziklerin kullanımından kaçınılır. Sadece izofluran anestezisi kullanıldı, bu da ha…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüsü hibeleri (R01HL143967, R01HL142629, R01AG069399 ve R01DK129339), AHA Dönüşümsel Proje Ödülü (19TPA34910142), AHA Yenilikçi Proje Ödülü (19IPLOI34760566) ve ALA İnovasyon Projesi Ödülü (IA-629694) (PD’ye) tarafından desteklenmiştir.
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).
