Confirmation de Ischémie myocardique et reperfusion chez des souris à l'aide Pad Surface électrocardiographie

Summary

During murine myocardial ischemia/reperfusion surgery, correct placement of the occluding ligature is typically confirmed by visible observation of myocardial pallor. Herein, a method of electrocardiographically confirming ischemia and reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, is demonstrated in male C57Bl/6 mice.

Abstract

Many animal models have been established for the study of myocardial remodeling and heart failure due to its status as the number one cause of mortality worldwide. In humans, a pathologic occlusion forms in a coronary artery and reperfusion of that occluded artery is considered essential to maintain viability of the myocardium at risk. Although essential for myocardial recovery, reperfusion of the ischemic myocardium creates its own tissue injury. The physiologic response and healing of an ischemia/reperfusion injury is different from a chronic occlusion injury. Myocardial ischemia/reperfusion injury is gaining recognition as a clinically relevant model for myocardial infarction studies. For this reason, parallel animal models of ischemia/reperfusion are vital in advancing the knowledge base regarding myocardial injury. Typically, ischemia of the mouse heart after left anterior descending (LAD) coronary artery occlusion is confirmed by visible pallor of the myocardium below the occlusion (ligature). However, this offers only a subjective way of confirming correct or consistent ligature placement, as there are multiple major arteries that could cause pallor in different myocardial regions. A method of recording electrocardiographic changes to assess correct ligature placement and resultant ischemia as well as reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, would help yield consistent infarct sizes in mouse models. In turn, this would help decrease the number of mice used. Additionally, electrocardiographic changes can continue to be recorded non-invasively in a time-dependent fashion after the surgery. This article will demonstrate a method of electrocardiographically confirming myocardial ischemia and reperfusion in real time.

Introduction

Les maladies du cœur reste la principale cause de décès dans le monde ^1,2. Non seulement le ventricule gauche (VG) de la chambre le plus musclé, responsable de pomper le sang du cœur à l'ensemble du corps ^3, il est un site de lésion cardiaque commune post-infarctus du myocarde ^4. la mort des tissus du ventricule gauche se traduit souvent par une insuffisance cardiaque systolique. Les modèles animaux de maladies cardiaques sont indispensables pour l'avancement de la recherche cardiovasculaire biomédicale. La C57BL / 6 souche de souris ont été un choix populaire pour les modèles animaux en raison de leur temps de reproduction rapide, à faible coût et la facilité des altérations génétiques. La plupart des modèles murins chirurgicaux pour l'étude des maladies du cœur impliquent une occlusion de la branche LAD de l'artère coronaire gauche. La DAL est parfois appelé la gauche obtuse marginal ^5,6. Le LAD fournit le sang au antérieure du ventricule gauche et les murs antéro-latéraux. Les études d'occlusion LAD visent à induire des infarctus antérieurs, parfois l'extension into les régions inférieures et latérales paroi ^7.

Deux modèles qui sont fréquemment utilisés pour les études d'infarctus du myocarde comprennent l'occlusion chronique infarctus du myocarde et l'infarctus lésions d'ischémie / reperfusion. L'occlusion chronique est créé par suturer chirurgicalement autour et bloquer de façon permanente le flux sanguin à travers la LAD. La lésion d'ischémie / reperfusion est créé beaucoup de la même manière qu'avec un transitoire, habituellement 30 à 60 minutes, période ischémique. Pour parvenir à une ischémie transitoire, les liens occlusive de suture autour de l'artère interventriculaire antérieure et un petit tube en PE-10 qui est placé parallèle à l'artère interventriculaire antérieure sur la surface épicardique du coeur, suivie d'une période de reperfusion, où le tube et la suture d'occlusion est retirée et le sang est autorisé à circuler à nouveau à travers l'artère et dans le myocarde. La chirurgie d'ischémie / reperfusion a été considérée comme cliniquement pertinente en raison de la nature de la blessure de reperfusion en parallèle le traitement des infarctus humains qui comprend balangioplastie coronaire et pt stenting de l'artère, ou un pontage aorto-coronarien. En règle générale, au cours de ces interventions chirurgicales, l'ischémie du LV dans un cœur de la souris est confirmée par la pâleur visible de la paroi du myocarde. Toutefois, en effectuant simplement les chirurgies sur un électrocardiogramme (ECG) pad dans des conditions de surveillance constante, les changements visibles peuvent être observées dans la forme d'onde d'ECG, confirmant ainsi l'ischémie et de la reperfusion du myocarde de la souris.

Bien que le coeur murin est similaire au cœur humain à bien des égards, y compris sa structure à quatre compartiments, les cœurs ont aussi des différences. Une différence évidente est la fréquence cardiaque de repos moyen de souris adultes est de 600 – 700 battements par minute (bpm) , alors que celle de l' homme adulte est ~ 60-100 bpm ^8,9. De plus, chez les souris les ondes de repolarisation, J et T, se confondent souvent avec les dépolarisation QRS-complexes faisant un segment ST clairement difficile de discerner ^10. Pour compliquer le processus de electrocardiographically confirmant l' ischémie du myocarde, il est l'élévation de l'onde T et le segment ST , qui sont utilisés en tant que marqueurs pour le diagnostic de l' ischémie et la lésion d'infarctus du myocarde chez l'être humain, cliniquement dénommé ST e lévation m yocardial i nfarction ou STEMI. L'une des principales différences entre les formes d'onde humaines et murines est que S-onde est immédiatement suivi soit un J-ondes qui transfère directement dans une onde T négative. Au cours de l' ischémie myocardique aiguë chez la souris , l'amplitude des diminutions S-ondes et est directement suivie par un J-onde anormale et une onde T inversée ^11. L'onde T ne semble pas représenter une partie importante de la repolarisation chez les souris ^11. Malgré la nomenclature et de la souris contre les différences humaines, la confirmation ECG d'ischémie myocardique murin et la reperfusion est toujours possible et relativement simple. Par souci de simplification de la forme d'onde d'interprétation, le segment entre le SJT est appelé ST-SEGMEnt ici.

Lignes directrices STEMI publiés en 2013 recommandent un temps au patient porte-à-ballon de moins de 90 min ¹² .Cet signifie que le laps de temps de l'identification des coronaires occlusion de l' artère du patient jusqu'à ce que l'artère est rouvert devrait être inférieure à 90 min. Le cœur battant travaille constamment et , par conséquent, a un métabolisme oxydatif élevé et un niveau élevé de consommation d'oxygène ^3. À fournir à cet effet , un réseau de capillaires est disponible pour chacun des myocytes ^3. Il suffit d'un cœur quelques battements d'épuiser son oxygène et de l'approvisionnement en éléments nutritifs. Dans une fenêtre de 90 minutes, une région d'une cardiopathie ischémique chez un être humain aura été bloqué de recevoir entre 5.400 et 9.000 cœur bat la valeur du sang riche en oxygène. Dans cette même période de 90 min, une souris aurait 54.000 à 63.000 battements cardiaques. des points temporels expérimentaux pour murine une lésion d'ischémie / reperfusion se situent généralement entre 30 et 60 min.

L'importance de développerment un procédé supplémentaire de confirmation de l'ischémie myocardique et la reperfusion dans un modèle murin a des implications profondes sur la constance et la reproductibilité des résultats dans les études d'ischémie / reperfusion du myocarde. La pratique actuelle d'observer visuellement le coeur pour un changement de couleur des tissus ne suffit pas en tant que stand-alone de diagnostic. En outre, la reperfusion après le retrait du tube et de suture ne sont pas garanties. Bien que l'artère est plus liée au large, l'artère peut avoir subi des dommages au cours de la procédure et peut devenir impossible de reperfusion. Il serait avantageux d'avoir un enregistrement des modifications électrocardiographiques pour confirmer reperfusion plutôt que de compter sur des observations de la pâleur du myocarde et rubor (couleur rouge). Coeurs qui ne montrent pas les marqueurs de lésions d'ischémie / reperfusion peuvent alors être rapidement signalées et une décision sur la façon de procéder peut être faite par les enquêteurs.

Enfin, l'établissement d'un registre des modifications ECG de référence tout au long de the Les périodes ischémiques et de reperfusion permet aux enquêteurs de continuer à surveiller le cœur après la chirurgie initiale. Les enquêteurs actuellement perdent de vue le cœur dès que l'opération est terminée. ECG est un moyen simple pour mieux comprendre les changements qui se produisent dans les heures myocardiques à jours après la chirurgie. ECG enregistré aux points de temps après la chirurgie pourrait révéler ondes Q développement tardif indiquant continué ou l'aggravation de la mort des tissus. Cependant, pour jauger efficacement de nouveaux ou d'aggravation des marqueurs électrocardiographiques, un ECG de base doit être disponible pour la comparaison.

Ce protocole démontrera comment préparer, obtenir, et interpréter l'ECG pour confirmer l'ischémie et la reperfusion du coeur de la souris en utilisant 8 – 12 semaines vieux mâles C57BL / 6 souris.

Protocol

Toutes les interventions chirurgicales réalisées sur des animaux doivent être effectués conformément au Guide pour le soin et l' utilisation des animaux de laboratoire 13 ou d' autres directives éthiques appropriées. Les protocoles doivent être approuvés par le comité de protection des animaux à l'institution appropriée avant de procéder. 1. Préparation de l'ECG NOTE: Avant de commencer, enfiler l'équipement de protecti…

Representative Results

Un ECG murin normal est affiché dans la figure 2 avec des marqueurs d'événements électriques alphabétiques P, Q, R, S, T. J et P est la dépolarisation auriculaire initiale. QRS est la vague de dépolarisation sur les ventricules. J est repolarisation précoce et T représente la repolarisation hétérogène également connu sous le nom de récupération 11. Il convient de noter que de nombreux laboratoires ne pas utiliser la nomenclature J-ondes et a…

Discussion

Utilisation des changements ECG comme une méthode supplémentaire pour confirmer l'ischémie myocardique et la reperfusion assure le positionnement précis de la ligature d'occlusion. La précision de placement ligatures est essentielle pour réduire la variabilité des données chez les animaux. Le LAD dans un cœur de la souris est une artère difficile à visualiser. Par conséquent, complétant la pâleur visuelle avec des changements électrocardiographiques contribuera à assurer le placement correct des …

Materials

Vevo 1100	Fujifilm Visual Sonics		Echocardiography Machine
Mouse Handling Plate	Fujifilm Visual Sonics		Heated ECG plate
Signa-Gel			Highly Conductive Multi-
Electrode Gel	Parker	15-25	Purpose Electrolyte
Transpore Medical Tape	3M	1527-0
PI-Spray II	Pharmaceutical Innovations	NDC 36-2013-25	Cleaning agent for ECG plate
C57Bl6 Mice	The Jackson Laboratory	000664	Male, 8-12 wk
IsoThesia-Isoflurane	Henry Schein	NDC 1169-0500-1
Excel	Microsoft
Systane Nighttime Lubricant Eye Ointment	Alcon	65050935
7-0 Perma-Hand Silk Sutures	Ethicon	640.O32
5-0 Perma-Hand Silk Sutures	Ethicon	K809.O32
Surgical Scissors	ROBOZ	RS-5881
Forceps	Fine Science Tools	11052-10
Gauze	Bio Nuclear Diagnostics Inc	DIS-022B
Needle Holder	Fine Science Tools	12565-14
Buprenex CIII	Patterson Veterinary	0-891-9756	Buprenorphine Hydrochloride Analgesic
Betadine	Purdue Products	67618-150-08