Forbedring af en lukket brystet svin myokardieinfarkt Model af standardisering af væv og blod prøveudtagningsprocedurer
Summary
Her viser vi en protokol for at standardisere prøveudtagningsprocedurer af en etableret svin model af akut myokardieinfarkt for at øge dens translationel værdi i forståelsen af Patofysiologi af Myokardie iskæmi/reperfusion skade og til at teste nye lægemiddelkandidater.
Abstract
Myokardie iskæmi reperfusion (jeg / R) skade bidrager til næsten halvdelen af området nekrotisk efter myokardieinfarkt. Til dato er der ikke godkendt lægemiddel til at forebygge eller mindske Myokardie jeg / Rasmussen skade. Undersøgelsen og forståelse af de patofysiologiske mekanismer, der af Myokardie / Rasmussen skade er afgørende for at udvikle vellykkede behandlinger. Store dyreforsøg er et vigtigt skridt i translationel metoder. Den svin model af akut myokardieinfarkt har været etableret og beskrevet af os selv og andre. Vi havde til formål at forbedre værdien af modellen ved at fokusere nærmere på stikprøver til brug i fremtidige eksperimenter. Desuden understreger vi små men vigtige skridt, der kan påvirke kvaliteten af de endelige resultater. At efterligne den kliniske situation af Myokardie jeg / Rasmussen skade, perkutan koronar intervention (PCI) kateter er indsat i venstre forreste faldende koronararterie (LAD) af en bedøvede gris. ° ° ° Denne model efterligner akut myokardieinfarkt og PCI behandling hos mennesker med mulighed for præcist bestemme området på risiko samt den nekrotiske- og levedygtige iskæmisk væv. Her blev modellen brugt til at undersøge effekten af en bicykliske peptid hæmmer af FXIIa. Modellen kan også ændres for at tillade længere reperfusion gange at studere senere virkninger af myokardieinfarkt.
Introduction
Iskæmisk hjertesygdom, især akut myokardieinfarkt (MI), er den vigtigste dødsårsag i udviklede lande 1. I dag, er den standard behandling af MI perkutan koronar intervention (PCI), ballon kateter behandling. En af de kritiske faktorer, der påvirker livskvaliteten og prognosticering af patienter efter PCI-behandles akut MI er infarkt størrelse. Reduktion af størrelsen kan have stor indflydelse på patienternes overlevelse og prognose 2. Myokardie iskæmi/reperfusion (jeg / R) skade har en betydelig indflydelse på infarkt størrelse, så en af de vigtigste mål i hjerte-kar-forskning er at forebygge eller mindske Myokardie jeg / R skade 3. De præcise mekanismer af jeg / Rasmussen skade er stadig under efterforskning 4. Aktivering af plasma kaskader og endotelceller er kendetegnende for jeg / R skade 5. Aktivering af koagulation system er klart involveret 6,7. For nylig, FXII, rolle som en tidlig opstrøms peptid involveret i kontakt fase aktivering af koagulationskaskaden, er blevet vist i en FXII banke ud rotte model af cerebral / R skade 8. Validering af disse resultater i en svin model er et vigtigt skridt i klinisk oversættelse. Derfor, vi tester en roman bicykliske (80 kDa protease) FXIIa hæmmer i forbindelse med Myokardie jeg / Rasmussen skade i en pilotundersøgelse.
Dyremodeller, der efterligner den kliniske situation af akut MI og PCI-behandlinger, er afgørende for at forbedre vores forståelse af Patofysiologi af Myokardie jeg / Rasmussen skade og til at teste nye behandlingsmuligheder. Svin repræsenterer en god dyremodel for kliniske Myokardie jeg / Rasmussen skade. Dette er ikke kun fordi deres hjerter er meget lig menneskers hjerter anatomi og koronar omsætning, men de viser også lignende patofysiologiske svar til Myokardie iskæmi og reperfusion 9,10. Andre modeller som rotter og mus ikke opfylde disse kriterier og viser store forskelle i forhold til menneskers hjerter 11,12, mens hunde for eksempel har mange flere sikkerhedsstillelse koronar fartøjer forhold mennesker 13.
Svin akut myokardieinfarkt model har været meget anvendt i hjerte-kar-forskning for at undersøge iskæmisk hjertesygdom herunder Myokardie jeg / Rasmussen skade 14,15,16,17. Sidstnævnte er en inflammatorisk tilstand, på grund af hvilke minimere den inflammatoriske reaktion relateret til sternotomi eller torakotomi bruges i åben kiste kirurgi er afgørende. Den lukkede kiste model ved hjælp af en klinisk C-arm angiografi indstilling overvinder dette problem. Desuden er et af de vigtigste punkter, at vores protokol giver en nøjagtig skelnen mellem iskæmisk (område i fare, AAR) og ikke-iskæmiske områder af venstre ventrikel (område ikke i fare, ANR) således at infarkt størrelse (nekrotisk iskæmisk væv, NIT) præcist bestemmes. Vores mål for dette papir er at definere en reproducerbar metode af et svin Myokardie jeg / Rasmussen skade model, navnlig med hensyn til Myokardie væv prøveudtagning, som vil muliggøre en mere præcis analyse af de molekylære mekanismer af jeg / Rasmussen skade og en klarere billede af virkningerne af nye medicinske behandlingsmetoder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Myokardial jeg / Rasmussen skade har en betydelig indvirkning på den endelige infarkt størrelse, som er direkte oversat til patientens prognose efter akut myokardieinfarkt3. Forståelse Patofysiologi af Myokardie jeg / Rasmussen skade er det første skridt til at mindske eller forhindre det. Myokardial jeg / Rasmussen skade er en akut tilstand, der opstår direkte efter reperfusion occluded fartoejer. Jeg / Rasmussen skade fører til aktivering af det medfødte immunforsvar og cellulære skader …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne anerkende Professor Christian Heinis for at give FXIIa-hæmmer og de respektive kontrol. Vi anerkender også taknemmeligt Olgica Beslac, Dr. Daniel Mettler og Kay Nettelbeck fra enhedens eksperimentel kirurgi, Institut for biomedicinsk forskning, Berns universitet for teknisk support. Celine Guillod og Matthias Rausch fra Institut for diagnostiske, Interventional og pædiatrisk radiologi, Bern University Hospital, Inselspital ydet støtte med røntgenudstyr og teknikker. Dette projekt blev finansieret af den schweiziske National Science Foundation, projekt nr. 320030_156193. Vi vil også gerne takke Mr. Reto Haenni fra kommunikation og marketing, Bern University Hospital, Inselspital for video-optagelse vores eksperiment.
Materials
| ABL 90 Flex, blood gas analyser | Radiometer | – | Blood gas analysis (BGA) |
| ACT Plus | Medtronic | – | Activated clotting time |
| Atropin | Sintetica | – | Atropinum Sulfas, 0,5mg/ml |
| Balance (20-500 Kg) | NAGATA Scale, Tiwan | HTB/HTR | Alternative products can be used |
| Balance (21-4200 g) | Mettler toledo, Switzerland | MS4002SDR | Alternative products can be used |
| Blood collection tubes: EDTA, citrate and serum | S-Monovette, Nuembrecht, Germany | 05.1167.001, 05.1071.001 and 05.1557.001 respectively |
Alternative products can be used |
| BV Pulsera mobile C-arm | Philips | – | Alternative products can be used |
| Centrifuge | Labcare, UK | ALC PK120R | Alternative products can be used |
| Defibrillator Lifepak 12 | Medtronic | – | Alternative products can be used |
| Dextran from Leuconostoc mesenteroides | Sigma-Aldrich, Germany | D3759 | Average M.wt 48000-90000 |
| Digital single lens reflex camera | Sony, Thailand | DSLR-A500/A550 | Alternative products can be used |
| Dissecting forceps | Alternative products can be used | ||
| EMPIRA RX PCI dilatation catheter | Cordis, Johnson&Johnson, USA | 85R15300S | Diameter 3 mm, length 15 mm, Alternative products can be used |
| EMPIRA RX PCI dilatation catheter | Cordis, Johnson&Johnson, USA | 85R15350S | Diameter 3.5 mm, length 15 mm, Alternative products can be used |
| Evans Blue | Sigma-Aldrich, Germany | E2129 | Toxic |
| Fabius GS premium respirator | Dräger, Lübeck, Germany | – | Anesthesia work station, Alternative products can be used |
| Fentanyl | Inselspital ISPI | – | Fentanyl 2500mcg/50ml |
| Formaldehyde | Pathology Institute, Bern University | SI148701 | Alternative products can be used |
| FXIIa inhibitor | Provided by Prof. Christian Heinis' laboratory in EPFL | Novel bicyclic peptide | |
| Galeo, coronary guidewire | Biotronik, Germany | 125497 | Alternative products can be used |
| Guidance catheter | Boston Scientific, Florida, USA | 34356-06 | 6F (100 cm, EB3.75). Alternative products can be used |
| Heparin Sodium | Drossapharm, Basel, Switzerland | – | Liquemin, 25000 U.I./5 ml |
| High end electrosurgery | BOWA, Germany | ARC 400 | Electrical source for blood suction. Alternative products can be used |
| Hydro-Guardmini breathing filter | Intersurgical, Lithuania | 1745000 | Filters |
| Image J | National Institute of Health, USA | 1.47v | Alternative products can be used |
| Inflation device, Atrion QL2530 | Atrion medical product, Alabama, USA | 96402 | Alternative products can be used |
| IntelliVue MP 70 | Philips, Boeblingen, Germany | – | Monitor (ECG, heart rate, blood presure and body temperature). Alternative products can be used |
| KCl | Sintetica SA | – | Potassium chloride 15% |
| Ketamine | Vetoquinol | – | Narketan, 1ml/100mg |
| LR-ACT | Medtronic | 402-01 | ACT special syringes |
| Midazolam | Roche | – | Dormicum, 5mg/ml |
| Monopolar scalpel | Alternative products can be used | ||
| Needle holder | Alternative products can be used | ||
| High resolution camera, PathStand Macro Imaging Stand for Grossing | Spotimaging, USA | 1080 p HD resolution. Alternative products can be used | |
| PBS | In-house preparation | – | Alternative products can be used |
| Peripheral venous cannula, 18 G | Alternative products can be used | ||
| PowerLab 4/35 data acquisition system | Adinstruments, Spechbach, Germany | – | |
| Rotamax120T | Heidolph, Germany | 544-41200-00 | Shaker. Alternative can be used |
| Rüschelit-Super Safety Clear Tube | Teleflex, Dublin, Irland | 112480 | Air way tubing, Alternative products can be used |
| Safe Pico Aspirator Syringes | Radiometer | 956-622 | BGA special syringes |
| Saline | Sintetica Bioren | – | NaCl 0,9%. Alternative products can be used |
| Sevorane 1.5% | AbbVie AG | – | Sevorane 250ml 100% |
| Sheath | Cordis, Johnson&Johnson, USA | 504-607 A | AVANTI + / 7 F, Alternative products can be used |
| Space infusion pump | B.Braun Medical AG, Germany | – | For infusion of fentanyl. Alternative products can be used |
| SPR-350 (Millar catheter) | Adinstruments, Texas, USA | 840-8166 | MIKRO-TIP, 5F, 120 cm |
| Sternotomy saw | Alternative products can be used | ||
| Sutures | ETHICON, Johnson&Johnson, USA | Y3110H | Monocryl 3-0 SH-1 Plus. Alternative products can be used |
| Syringes (20, 10 and 5 mL) | CODAN,Baar, Switzerland | 62.7602, 62.6616, 62.5607 respectively |
Used to inject anesthetic materials intramuscularly or directly into the central venous line. Also to inject heparin or FXIIa or the respective control. Alternative products can be used |
| Thorax spreader | Alternative products can be used | ||
| Tissue-tek | SAKURA, Netherlands | 4583 | O.C.T. compound |
| Vascular forceps | Alternative products can be used | ||
| Xenetix 300 contrast media | Guerbet, Zürich, Switzerland | – | Lobitridol, 300 mg iodide/ml |
| Xylazine | Vetoquinol | – | Xylapan, 20mg/1 mL |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium choride | Sigma-Aldrich, Austria | T8877 | |
| 500 μL tubes (eppendorf) | Trefflab, Switzerland | 96.08185.9.03 | Alternative products can be used |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update. Circulation. 133, e338-e360 (2016).
- Miller, T. D., et al. Infarct size after acute myocardial infarction measured by quantitative tomographic 99mTc sestamibi imaging predicts subsequent mortality. Circulation. 92, 334-341 (1995).
- Ovize, M., et al. Postconditioning and protection from reperfusion injury: where do we stand? Position Paper from the Working Group of Cellular Biology of the Heart of the European Society of Cardiology. Cardiovasc Res. 87, 406-423 (2010).
- Neri, M., Riezzo, I., Pascale, N., Pomara, C., Turillazzi, E. Ischemia/Reperfusion Injury following Acute Myocardial Infarction: A Critical Issue for Clinicians and Forensic Pathologists. Mediators Inflamm. 2017, 1-14 (2017).
- Yang, Q., He, G. -. W., Underwood, M. J., Yu, C. -. M. Cellular and molecular mechanisms of endothelial ischemia/reperfusion injury: perspectives and implications for postischemic myocardial protection. Am J Transl Res. 8, 765-777 (2016).
- Massberg, S., et al. Platelet-Endothelial Cell Interactions During Ischemia/Reperfusion: The Role of P-Selectin. Blood. 92, 507-515 (1998).
- Wang, J., et al. Antithrombin is protective against myocardial ischemia and reperfusion injury. J Thromb and Haemost. 11, 1020-1028 (2013).
- Hopp, S., et al. Targeting coagulation factor XII as a novel therapeutic option in brain trauma. Ann Neurol. 79, 970-982 (2016).
- Crick, S. J., Sheppard, M. N., Ho, S. Y., Gebstein, L., Anderson, R. H. Anatomy of the pig heart: comparisons with normal human cardiac structure. J Anat. 193 (Pt 1), 105-119 (1998).
- Heusch, G., Skyschally, A., Schulz, R. The in-situ pig heart with regional ischemia/reperfusion – ready for translation. J Mol Cell Cardiol. 50, 951-963 (2011).
- Poirier, P. Exercise, heart rate variability, and longevity: the cocoon mystery?. Circulation. , 2085-2087 (2014).
- Milani-Nejad, N., Janssen, P. M. L. Small and large animal models in cardiac contraction research: advantages and disadvantages. Pharmacol Ther. 141, 235-249 (2014).
- Bloor, C. M., White, F. C. Functional development of the coronary collateral circulation during coronary artery occlusion in the conscious dog. Am J Pathol. 67, 483-500 (1972).
- Banz, Y. Locally targeted cytoprotection with dextran sulfate attenuates experimental porcine myocardial ischaemia/reperfusion injury. Eur Heart J. 26, 2334-2343 (2005).
- Krombach, G. A., Kinzel, S., Mahnken, A. H., Günther, R. W., Buecker, A. Minimally Invasive Close-Chest Method for Creating Reperfused or Occlusive Myocardial Infarction in Swine. Invest Radiol. 40, 14 (2005).
- Suzuki, Y., Lyons, J. K., Yeung, A. C., Ikeno, F. In vivo porcine model of reperfused myocardial infarction: in situ double staining to measure precise infarct area/area at risk. Catheter Cardiovasc Interv. 71, 100-107 (2008).
- McCall, F. C., et al. Myocardial infarction and intramyocardial injection models in swine. Nat Protoc. 7, 1479-1496 (2012).
- Koudstaal, S., et al. Myocardial infarction and functional outcome assessment in pigs. J Vis Exp. , e51269 (2014).
- Kamat, P., et al. Dexrazoxane Shows No Protective Effect in the Acute Phase of Reperfusion during Myocardial Infarction in Pigs. PLoS One. 11, e0168541 (2016).
- Carden, D. L., Granger, D. N. Pathophysiology of ischaemia-reperfusion injury. J Pathol. 190, 255-266 (2000).
- Pérez de Prado, A., et al. Closed-chest experimental porcine model of acute myocardial infarction-reperfusion. J Pharmacol Toxicol Methods. 60, 301-306 (2009).
- Lown, B., Levine, S. A. The carotid sinus. Clinical value of its stimulation. Circulation. 23, 766-789 (1961).
- Regueiro-Purriños, M., et al. Ventricular Arrhythmias and Mortality Associated with Isoflurane and Sevoflurane in a Porcine Model of Myocardial Infarction. J Am Assoc Lab Anim Sci. , (2011).
- Roberts, L. N. Evans blue toxicity. Can Med Assoc J. 71, 489-491 (1954).
- Ellenbroek, G. H. J. M., et al. Primary Outcome Assessment in a Pig Model of Acute Myocardial Infarction. J Vis Exp. , e54021 (2016).
