אישור של שריר לב איסכמיה ופציעת reperfusion בעכברים באמצעות אלקטרוקרדיוגרפיה Pad Surface
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
שמחלות לב הן סיבת המוות המובילה בעולם 1,2. לא רק החדר השמאלי (LV) החדר שהרירי ביותר, אחראי שאיבת דם מן הלב אל הגוף כולו 3, הוא אוטם משותף לב פגיע באתר שלאחר לבבי 4. מוות חדרית רקמות שמאל לעתים קרובות תוצאות אי ספיקת לב סיסטולית. במודלים של בעלי חיים של מחלות לב הן הכרח לקידום מחקר לב וכלי דם ביו. זן C57Bl / 6 של עכברים היה בחירה פופולרית עבור במודלים של בעלי חיים עקב זמן רבייה המהיר שלהם, עלות הנמוכה וקל ב שינויים גנטיים. רוב הדגמים כירורגית בעכברים לחקר מחלות לב לערב חסימה של הסניף LAD של העורק הכלילי השמאלי. הנער הוא המכונה לעתים 5,6 השולי הקהה השמאל. הנער המספק דם הקדמי של החדר השמאלי וקירות לרוחב אנטרו. מחקרי חסימת LAD מכוונים גרימת אוטם קדמי, לפעמים הארכת into אזורי הקיר הנחותים לרוחב 7.
שני מודלים המשמשים לעתים קרובות ללימודים אוטם שריר הלב כוללים אוטם שריר הלב חסימה כרונית שריר הלב איסכמיה / פציעה reperfusion. החסימה הכרונית נוצרה בניתוח ידי תפירה סביב ולצמיתות חסימת זרימת דם דרך LAD. פציעת איסכמיה / reperfusion נוצרה הרבה באותה הדרך יחידה עם חולף, בדרך כלל 30-60 דקות, תקופה איסכמי. כדי להשיג איסכמיה חולפת, קשרי תפר occluding ברחבי LAD ושפופרת PE-10 קטנה אשר ממוקם במקביל LAD על פני שטח epicardial של הלב, ואחריה תקופת reperfusion שבו צינורות תפר occluding מוסר ודם הוא מותר שוב לזרום דרך העורק אל שריר הלב. ניתוח איסכמיה / reperfusion כבר ייחשב להיות רלוונטי קליני בשל האופי של פגיעת reperfusion במקביל לטיפול אוטם אדם הכולל לנשףאנגיופלסטיקה ו סטנט כלילי pt של העורק, או מעקפים. בדרך כלל, במהלך ניתוחים אלה, איסכמיה של LV בתוך לב עכבר היא אושר על ידי חיוורון גלוי של קיר שריר הלב. עם זאת, פשוט על ידי ביצוע הניתוחים על כרית רל (א.ק.ג.) בתנאי ניטור מתמיד, שינויים נראים לעין ניתן להבחין בצורת גל א.ק.ג., ובכך המאשרים איסכמיה ו reperfusion של שריר לב העכבר.
למרות הלב בעכברים דומה ללב האדם במובנים רבים, כולל מבנה ארבעה חדרים שלה, את ליבם גם יש הבדלים. הבדל ברור הראשון הוא קצב לב במנוחה הממוצע של עכברים בוגרים הוא 600 – 700 פעימות לדקה (BPM) ואילו לזו של בני אדם מבוגרים ~ 60-100 8,9 BPM. בנוסף, בעכברים הגלים repolarization, J ו- T, לעתים קרובות להתמזג עם QRS קומפלקס שלילת קוטביות ביצוע קשה במקטע ST ברור להבחין 10. כדי לסבך את התהליך של electrocardiographically המאשר איסכמיה לבבית, זה לעילוי T-גל ואת מקטע ST אשר משמשים כסמנים לאבחון איסכמיה ופציעה אוטם שריר הלב אצל בני אדם, קלינית המכונה ST דואר levation מ yocardial אני nfarction או STEMI. אחד ההבדלים העיקריים בין אדם וצורות גל בעכברים היא כי S-גל מיד אחריו להיות גל J-המעביר ישירות לתוך T-גל שלילי. במהלך איסכמיה לבבית חריפה בעכברים משרעת של ירידות S-גל והוא בעקבות ישירות על ידי J-גל נורמלי ו 11 T-גל הפוך. ה- T-גל לא נראה להוות חלק משמעותי של repolarization בעכברים 11. למרות מינוח ועכבר מול הבדלים אנושיים, אישור א.ק.ג. של איסכמיה לבבית murine ו reperfusion הוא עדיין ריאלי יחסית פשוט. למען פישוט פרשנות צורת גל, בקטע שבין SJT המכונה ST-segmeNT בזאת.
הנחיות STEMI שפורסמו בשנת 2013 ממליצות זמן מדלת בלון חולה של פחות מ -90 דקות 12 .זה אומר כי מסגרת הזמן מזיהוי של החסימה של העורקים הכליליים של המטופל עד העורק נפתחת מחדש צריך להיות פחות מ 90 דקות. הלב הפועם פועל באופן מתמיד ולכן, יש מטבוליזם חמצונים גבוה ורמה גבוהה של צריכת חמצן 3. כדי לספק לכך, רשת של נימים זמינה לכל myocyte 3. זה לוקח רק לב כמה פעימות למצות החמצן שלה ואספקה של חומר מזין. בחלון 90 דקות, אזור לב איסכמית אדם יהיה נחסם מלקבל בין 5,400 ל -9,000 לב פועם שווה של דם עשיר בחמצן. באותה חלון 90 דק ', עכבר יצטרך 54,000 עד 63,000 פעימות הלב. נקודות זמן הניסוי בגין נזקי איסכמיה / reperfusion בעכברים הם בדרך כלל בין 30 ל -60 דקות.
חשיבותה של לפתחing שיטה משלימה של מאשר איסכמיה ו reperfusion שריר לב במודל בעכברים יש השלכות מרחיקות לכת על עקביות השחזור של נתונים במחקרי איסכמיה / reperfusion שריר לב. הנוהג הקיים של ראיית התבוננות בלב לשם שינוי בצבע רקמה אינו מספיק בתור עצמאי אבחון. בנוסף, reperfusion לאחר הסרת צינורות תפר אינו מובטח. למרות שעורק כבר לא נקשר, העורק יכול להיות נזק שנגרם במהלך ההליך ושעשויים אפשר reperfuse. זה יהיה מועיל יש תיעוד של שינוי באק"ג כדי לאשר reperfusion ולא להסתמך על תצפיות של חיוורון שריר הלב rubor (צבע אדום). לבבות שאינם להראות סמנים של פציעה איסכמיה / reperfusion אז יכול להיות מסומן במהירות החלטה כיצד להמשיך יכול להתבצע על ידי החוקרים.
לבסוף, הקמת תיעוד של א.ק.ג. משנת מתחילת המחקר ברחבי הדואר תקופות איסכמי ו reperfusion מאפשר לחוקרים להמשיך לפקח על הלב לאחר הניתוח הראשוני. חוקר כעת לאבד את הלב ברגע הניתוח הושלם. אק"ג היא דרך פשוטה כדי לקבל תובנה שינויים המתרחשים בשעות שריר הלב כדי ימים לאחר הניתוח. א.ק.ג. רשם בנקודות זמן לאחר הניתוח יכול לחשוף מאחרים להתפתח Q-גלים המצביעים על המשך או חמרה למוות של רקמות. עם זאת, כדי להעריך ביעילות סמנים באק"ג חדשים או החמרה, א.ק.ג. הבסיס חייב להיות זמין להשוואה.
פרוטוקול זה יהיה להדגים כיצד להכין, להשיג, ולפרש את א.ק.ג. לאשר איסכמיה ו reperfusion של הלב העכבר באמצעות 8 – 12 בשבוע עכברים C57Bl / 6 גבר בן.
Protocol
Representative Results
Discussion
בעזרת שינויי ECG כשיטה משלימה לצורך וידוא איסכמיה לבבית ו reperfusion מבטיח מיקום מדויק של ליגטורה הגורם לחסימה. דיוק של מיקום ליגטורה הוא קריטי לצמצום השתנות נתונים בקרב בעלי חיים. הנער בתוך לב עכבר הוא עורק קשה לדמיין. לכן, השלמת חיוורון ויזואלי עם שינויים באק"ג יעזור ל?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Merit Review awards (BX002332 and BX000640) from the Biomedical Laboratory Research and Development Service of the Veterans Affairs Office of Research and Development, National Institutes of Health (R15HL129140), and funds from Institutional Research and Improvement account. The project is supported in part by the National Institutes of Health grant C06RR0306551.
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 |
References
- Kochanek, K. D., Murphy, S. L., Xu, J. Deaths: Final Data for 2011. Natl Vital Stat Rep. 63 (3), 1-120 (2015).
- Klabunde, R. E. . Cardiovascular Physiology Concepts 2edn. , 243 (2012).
- Bhardwaj, R., Kandoria, A., Sharma, R. Myocardial infarction in young adults-risk factors and pattern of coronary artery involvement. Niger Med J. 55 (1), 44-47 (2014).
- Xu, Z., Alloush, J., Beck, E., Weisleder, N. A murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury through ligation of the left anterior descending artery. J Vis Exp. (86), (2014).
- Fernández, B., et al. The coronary arteries of the C57BL/6 mouse strains: implications for comparison with mutant models. J Anat. 212 (1), 12-18 (2008).
- Thaler, M. S. . The Only EKG Book You’ll Ever Need. , (2003).
- Poirier, P. Exercise, heart rate variability, and longevity: the cocoon mystery?. Circulation. 129 (21), 2085-2087 (2014).
- Boudoulas, K. D., Borer, J. S., Boudoulas, H. Heart Rate, Life Expectancy and the Cardiovascular System: Therapeutic Considerations. Cardiology. 132 (4), 199-212 (2015).
- Wehrens, X. H., Kirchhoff, S., Doevendans, P. A. Mouse electrocardiography: an interval of thirty years. Cardiovasc Res. 45 (1), 231-237 (2000).
- Boukens, B. J., Rivaud, M. R., Rentschler, S., Coronel, R. Misinterpretation of the mouse ECG: ‘musing the waves of Mus musculus. J Physiol. 592 (21), 4613-4626 (2014).
- O’Gara, P. T., et al. ACCF/AHA guideline for the management of ST-elevation myocardial infarction: executive summary: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines: developed in collaboration with the American College of Emergency Physicians and Society for Cardiovascular Angiography and Interventions. Catheter Cardiovasc Interv. 82 (1), E1-E27 (2013).
- . . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 1, 71-83 (2011).
- Jong, W. M., et al. Reduced acute myocardial ischemia-reperfusion injury in IL-6-deficient mice employing a closed-chest model. Inflamm Res. 65 (6), 489-499 (2016).
- Nadtochiy, S. M., et al. In vivo cardioprotection by S-nitroso-2-mercaptopropionyl glycine. J Mol Cell Cardiol. 46 (6), 960-968 (2009).
- Preda, M. B., Burlacu, A. Electrocardiography as a tool for validating myocardial ischemia-reperfusion procedures in mice. Comp Med. 60 (6), 443-447 (2010).
- Speerschneider, T., Thomsen, M. B. Physiology and analysis of the electrocardiographic T wave in mice. Acta Physiol (Oxf. 209 (4), 262-271 (2013).
- Kersten, J. R., Schmeling, T. J., Pagel, P. S., Gross, G. J., Warltier, D. C. Isoflurane mimics ischemic preconditioning via activation of K(ATP) channels: reduction of myocardial infarct size with an acute memory phase. Anesthesiology. 87 (2), 361-370 (1997).
- Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53 (1), E55-E69 (2012).
- Curtis, M. J., et al. The Lambeth Conventions (II): guidelines for the study of animal and human ventricular and supraventricular arrhythmias. Pharmacol Ther. 139 (2), 213-248 (2013).
