اعتلال عضلة القلب الناجم عن عدم انتظام دقات القلب كنموذج فشل القلب مزمن في الخنازير
Summary
نقدم هنا، بروتوكولا لإنتاج اعتلال عضلة القلب الناجم عن عدم انتظام دقات القلب في الخنازير. ويمثل هذا النموذج وسيلة قوية لدراسة الهليوكبتر التدريجي من قصور القلب المزمن وآثار العلاج المطبقة.
Abstract
مطلوب نموذج مستقر وموثوق بها من قصور مزمن في القلب للعديد من التجارب لفهم الهليوكبتر أو لاختبار الآثار لطرق العلاج الجديدة. نقدم هنا، هذا نموذج بعضلة الناجمة عن عدم انتظام دقات القلب، التي يمكن أن تنتج من القلب السريع سرعة في الخنازير.
رائد سرعة واحدة ترانسفينوسلي أدخلت في الخنازير صحية تماما فظاعتها، إلى قمة البطين الأيمن، وتركز اهتمامها. ثم هو نفقية نهايته الأخرى دورسالي إلى منطقة مجاورة. هناك، أنه متصل بوحدة لتنظيم ضربات القلب قلب معدلة داخلية ثم يتم زرعها في جيب تحت الجلد.
وكشف الفحص البدني بعد 4-8 أسابيع لتحديد سرعة البطين السريع في معدلات 200-240 نبضة في الدقيقة، علامات فشل القلب الحاد-تسرع النفس، والجيوب الأنفية عفوية عدم انتظام دقات القلب، والتعب. تخطيط صدى القلب وتمدد الأشعة السينية أظهرت جميع الدوائر القلب والاراقة، وشديدة الضعف الانقباضية. هذه النتائج تتوافق مع جيدا لاعتلال عضلة القلب المتوسعة التليف ويتم الاحتفاظ أيضا بعد وقف سرعة.
يمكن استخدام هذا النموذج من اعتلال عضلة القلب الناجم عن عدم انتظام دقات القلب لدراسة الفيزيولوجيا المرضية لقصور القلب المزمن التدريجي، لا سيما التغييرات الفسيولوجية الناجمة عن طرق العلاج الجديدة مثل الميكانيكية ويدعم الدورة الدموية. هذه المنهجية سهلة لأداء والنتائج قوية واستنساخه.
Introduction
مجموعة متنوعة أساليب علاج جديدة لفشل القلب (HF)، لا سيما الاستخدام المتزايد في جميع أنحاء العالم للميكانيكية ويدعم الدورة الدموية والأوكسجين الغشاء خارج الجسم (ECMO) في الممارسة السريرية، التي تعكس في الاختبار التجريبي السريري. كان التركيز الرئيسي على التغييرات الفسيولوجية الناجمة عن طرائق النظر في المعاملة، أي في ضغط الدم النظامية1، احتشاء عضلة القلب contractility، الضغط والتغييرات في الحجم في الدوائر قلب وقلب العمل2،3، تدفق الدم الشرياني في المنهجية والهامشية الشرايين، جنبا إلى جنب مع تعويض التمثيل الغذائي4 -تشبع أنسجة الإقليمية والتروية الرئوية، وتحليل غازات الدم. وتوجه دراسات أخرى عن الآثار الطويلة الأمد لدعم الدورة الدموية5، وما يصاحب ذلك التهاب، أو حدوث انحلال الدم. جميع هذه الأنواع من الدراسة بحاجة إلى من بيوموديل مستقرة من التردد الاحتقاني.
غادر معظم التجارب المنشورة في البطين (LV) الأداء وتم إجراء الهليوكبتر لدعم الدورة الدموية الميكانيكية على نماذج تجريبية ل الحاد التردد2،،6،،من78 , 9 , 10، أو حتى على قلوب سليمة تماما. من ناحية أخرى، في الممارسة السريرية، وكثيراً ما يجري تطبيق يدعم الدورة الدموية الميكانيكية في حالة الدورة الدموية decompensation أن يتطور على أساس سابقا هذا أمراض القلب المزمنة. في مثل هذه الحالات، يتم تطويرها تماما آليات التكيف ويمكن أن تلعب أدواراً هامة في عدم اتساق النتائج لاحظ وفقا “الحدة أو الأزمان” الكامنة وراء مرض القلب11. ولذلك، يمكن أن تقدم نموذجا مستقرا للتردد المزمن رؤى جديدة في الآليات الفيزيولوجية المرضية والهليوكبتر. على الرغم من أن هناك أسباب لماذا يتم استخدام نماذج التردد المزمن الشحيحة-إعداد مضيعة للوقت، وعدم الاستقرار لضربات القلب، والمسائل الأخلاقية، ومعدل الوفيات-مزاياها واضحة، كما أنها توفر وجود طويل الأجل neurohumoral التنشيط، التكيف المنهجية العامة، تغييرات وظيفية من كارديوميوسيتيس، والتعديلات الهيكلية للقلب والعضلات والصمامات12،13.
بشكل عام، وتوافر مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية المستخدمة في الدراسات الفسيولوجية واسعة ويوفر خيار للعديد من احتياجات محددة. لهذه التجارب، ومعظمها الخنزير والكلاب والأغنام، أو مع أصغر إعدادات الفاري والنماذج، ويجري المختار وعرض محاكاة جيدة من ردود الفعل الجسدية البشرية المتوقعة14. وعلاوة على ذلك، أصبحت أشكال التجارب جهاز واحد أكثر تواترا15. بشكل موثوق تقليد الفسيولوجيا المرضية للتردد، هو يجري تداول تدهورت مصطنع. الضرر للقلب قد يتسبب بأساليب مختلفة، غالباً ما أما الاسكيمية، وعدم انتظام ضربات القلب، والضغط الزائد، أو كارديوتوكسيك آثار المخدرات، مع أي من هذه مما يؤدي إلى تدهور الفسيولوجية للنموذج. لإنتاج نموذج حقيقي للتردد المزمن، قد وقت لتطوير التكيف على المدى الطويل في الحي كله. ويمثل هذا نموذج موثوقة ومستقرة جيدا الناجمة عن عدم انتظام دقات القلب عضلة (عرة)، التي يمكن أن تنتج من القلب السريع سرعة في الحيوانات التجريبية.
فقد ثبت أن تدوم طويلاً تاتشيارهيثمياس المتواصلة في قلوب ميالا، يؤدي إلى خلل الانقباضي وتمدد مع انخفاض الناتج القلب. الشرط المشار إليها كما عرة كان أول وصف في عام 191316، تستخدم على نطاق واسع في التجارب منذ17من عام 1962، وهو الآن اضطراب المعترف بها جيدا. يمكن أن يكمن مصدره في أنواع مختلفة من عدم انتظام ضربات القلب–سوبرافينتريكولار وتسرع بطيني القلب يمكن أن يؤدي إلى التدهور التدريجي للوظيفة الانقباضية وتمدد بيفينتريكولار وعلامات سريرية التدريجي من التردد منها الاستسقاء وذمات والخمول ، وفي نهاية المطاف القلب decompensation المؤدية إلى المحطة الطرفية ذات التردد العالي، وإذا لم تعالج، الموت.
لوحظت آثار مماثلة لقمع الدورة الدموية بالأخذ بارتفاع معدل القلب سرعة في نماذج حيوانية. في نموذج الخنزير، أذينية أو البطين معدل ضربات القلب على مدى 200 نبضة/دقيقة قوية ما يكفي لحمل نهاية مرحلة التردد العالي في فترة من 3-5 أسابيع (المرحلة التقدمية) مع خصائص عرة، على الرغم من أن هناك اختلافات إينتيرينديفيدوال18، 19. هذه النتائج تتوافق جيدا التليف اعتلال عضلة القلب، وهي، الأهم من ذلك، الحفاظ على أيضا بعد وقف سرعة (المرحلة المزمنة)19،،من2021،22، 23.
مرارا وتكرارا وأعدت نماذج عرة الخنزير، والكلاب، أو الأغنام لدراسة الفسيولوجيا المرضية للتردد14، كما التغييرات LV تقليد خصائص المتوسعة اعتلال عضلة القلب24. الخصائص الفسيولوجية موصوفة جيدا-زيادة الضغوط نهاية االنبساطي البطين، القلب انخفاض الإنتاج، زيادة المقاومة الوعائية الجهازية، وتمدد من كلا البطينين. وفي المقابل، تضخم الجدار لا يحترم دائماً، وترقق الجدار حتى وصفت من قبل بعض الباحثين25،26. مع تطور لإبعاد البطين، يتطور قلس الصمامات بي26.
في هذا المنشور، نقدم بروتوكولا لإنتاج وعرة بسرعة القلب سريع طويل الأجل في الخنازير. ويمثل هذا بيوموديل وسيلة قوية لدراسة التليف عضلة المتوسعة، الهليوكبتر التردد المزمن التدريجي مع انخفاض الناتج القلب، وآثار العلاج المطبقة.
Protocol
Representative Results
Discussion
التردد المزمن هو مشكلة صحية رئيسية أن يسهم إلى حد كبير في معدلات الاعتلال والوفيات. المرضية وتطور من التردد في البشر المعقدة، ذلك حيوان نموذج مناسب أمر حاسم للتحقيق في الآليات الكامنة واختبار المداواة الرواية التي تهدف للتدخل مع تطور المرض الشديد الأصلي. دراسة عن المرضية وتستخدم النماذج …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
أيد هذا العمل منح البحوث في جامعة تشارلز GA المملكة المتحدة رقم 538216 والجأ المملكة المتحدة رقم 1114213.
Materials
| Medication | |||
| midazolam | Roche | Dormicum | anesthetic |
| ketamine hydrochloride | Richter Gedeon | Calypsol | anesthetic |
| propofol | B.Braun | Propofol | anesthetic |
| cefazolin | Medochemie | Azepo | antibiotic |
| Silver Aluminium Aerosol | Henry Schein | 9003273 | tincture |
| povidone iodine | Egis Praha | Betadine | disinfection |
| morphine | Biotika Bohemia | Morphin 1% inj | analgetic |
| Tools | |||
| Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver | basic surgical equipment | ||
| cauterizer | |||
| 2-0 Vicryl | Ethicon | V323H | absorbable braided suture |
| 2-0 Perma-Hand Silk | Ethicon | A185H | silk tie suture |
| 2-0 Prolene | Ethicon | 8433H | non-absorbable suture |
| Diagnostic devices | |||
| ESP C-arm | GE Healthcare | ESP | X-ray fluoro C-arm |
| Acuson x300 | Siemens Healthcare | ultrasound system | |
| Acuson P5-1 | Siemens Healthcare | echocardiographic probe | |
| Acuson VF10-5 | Siemens Healthcare | sonographic vascular probe | |
| 3PSB, 4PSB and 6PSB | Transonic Systems | perivascular flow probes | |
| TS420 | Transonic Systems | perivascular flow module | |
| TruWave | Edwards Lifesciences | T001660A | fluid-filled pressure transducer |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure sensor catheter | |
| INVOS 5100C Cerebral/Somatic Oximeter | Somanetics/Medtronic | near infrared spectroscopy | |
| CCO Combo Catheter | Edwards Lifesciences | 744F75 | Swan-Ganz pulmonary artery catheter |
| Vigillace II | Edwards Lifesciences | VIG2E | cardiac output monitor |
| 7.0F VSL Pigtail | Transonic Systems | pressure-volume catheter | |
| ADV500 | Transonic Systems | pressure-volume system | |
| LabChart and PowerLab | ADInstruments | data acquisition and analysis system | |
| Prism 6 | GraphPad | statistical analysis software | |
| Pacing devices | |||
| ICS 3000 | Biotronic | 349528 | pacemaker programmer |
| ERA 3000 | Biotronic | 128828 | external pacemaker |
| Effecta DR | Biotronic | 371199 | dual-chamber pacemaker |
| Tendril STS | St. Jude Medical | 2088TC/58 | ventricular pacing lead |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53422 | convergent "Y" connecting part |
| Lead permanent adapter | Osypka | Article 53904 | convergent "Y" connecting part |
| Tear-Away Introducer 7F | B.Braun | 5210593 | tear away introducer sheath |
| Split Cath Tunneler | medComp | AST-L | tunneling tool |
| infusion line | MPH Medical Devices | 2200045 | connecting line |
References
- Ostadal, P., et al. Direct comparison of percutaneous circulatory support systems in specific hemodynamic conditions in a porcine model. Circ Arrhythm Electrophysiol. 5 (6), 1202-1206 (2012).
- Ostadal, P., et al. Increasing venoarterial extracorporeal membrane oxygenation flow negatively affects left ventricular performance in a porcine model of cardiogenic shock. J Transl Med. 13, 266 (2015).
- Shen, I., et al. Left ventricular dysfunction during extracorporeal membrane oxygenation in a hypoxemic swine model. Ann Thorac Surg. 71 (3), 868-871 (2001).
- Hala, P., et al. Regional tissue oximetry reflects changes in arterial flow in porcine chronic heart failure treated with venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. Physiol Res. 65 (Supplementum 5), S621-S631 (2016).
- Church, J. T., et al. Normothermic Ex-Vivo Heart Perfusion: Effects of Live Animal Blood and Plasma Cross-Circulation. ASAIO J. , (2017).
- Bavaria, J. E., et al. Changes in left ventricular systolic wall stress during biventricular circulatory assistance. Ann Thorac Surg. 45 (5), 526-532 (1988).
- Shen, I., et al. Effect of extracorporeal membrane oxygenation on left ventricular function of swine. Ann Thorac Surg. 71 (3), 862-867 (2001).
- Ostadal, P., et al. Novel porcine model of acute severe cardiogenic shock developed by upper-body hypoxia. Physiol Res. 65 (4), 711-715 (2016).
- Ostadal, P., et al. Noninvasive assessment of hemodynamic variables using near-infrared spectroscopy in patients experiencing cardiogenic shock and individuals undergoing venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. J Crit Care. 29 (4), e611-e695 (2014).
- Mlcek, M., et al. Hemodynamic and metabolic parameters during prolonged cardiac arrest and reperfusion by extracorporeal circulation. Physiol Res. 61 (Suppl 2), S57-S65 (2012).
- Tarzia, V., et al. Extracorporeal life support in cardiogenic shock: Impact of acute versus chronic etiology on outcome. J Thorac Cardiovasc Surg. 150 (2), 333-340 (2015).
- Howard, R. J., Stopps, T. P., Moe, G. W., Gotlieb, A., Armstrong, P. W. Recovery from heart failure: structural and functional analysis in a canine model. Can J Physiol Pharmacol. 66 (12), 1505-1512 (1988).
- Moe, G. W., Armstrong, P. Pacing-induced heart failure: a model to study the mechanism of disease progression and novel therapy in heart failure. Cardiovasc Res. 42 (3), 591-599 (1999).
- Power, J. M., Tonkin, A. M. Large animal models of heart failure. Aust N Z J Med. 29 (3), 395-402 (1999).
- Trahanas, J. M., et al. Achieving 12 Hour Normothermic Ex Situ Heart Perfusion: An Experience of 40 Porcine Hearts. ASAIO J. 62 (4), 470-476 (2016).
- Gossage, A. M., Braxton Hicks, J. A. On auricular fibrillation. Quarterly Journal of Medicine. 6, 435-440 (1913).
- Whipple, G. H., Sheffield, L. T., Woodman, E. G., Theophilis, C., Friedman, S. Reversible congestive heart failure due to chronic rapid stimulation of the normal heart. Proceedings of the New England Cardiovascular Society. 20 (1), 39-40 (1962).
- Spinale, F. G., Grine, R. C., Tempel, G. E., Crawford, F. A., Zile, M. R. Alterations in the myocardial capillary vasculature accompany tachycardia-induced cardiomyopathy. Basic Res Cardiol. 87 (1), 65-79 (1992).
- Shinbane, J. S., et al. Tachycardia-induced cardiomyopathy: a review of animal models and clinical studies. J Am Coll Cardiol. 29 (4), 709-715 (1997).
- Moe, G. W., Stopps, T. P., Howard, R. J., Armstrong, P. W. Early recovery from heart failure: insights into the pathogenesis of experimental chronic pacing-induced heart failure. J Lab Clin Med. 112 (4), 426-432 (1988).
- Takagaki, M., et al. Induction and maintenance of an experimental model of severe cardiomyopathy with a novel protocol of rapid ventricular pacing. J Thorac Cardiovasc Surg. 123 (3), 544-549 (2002).
- Tomita, M., Spinale, F. G., Crawford, F. A., Zile, M. R. Changes in left ventricular volume, mass, and function during the development and regression of supraventricular tachycardia-induced cardiomyopathy. Disparity between recovery of systolic versus diastolic function. Circulation. 83 (2), 635-644 (1991).
- Schmitto, J. D., et al. Large animal models of chronic heart failure (CHF). J Surg Res. 166 (1), 131-137 (2011).
- Spinale, F. G., et al. Chronic supraventricular tachycardia causes ventricular dysfunction and subendocardial injury in swine. Am J Physiol. 259 (1 Pt 2), H218-H229 (1990).
- Chow, E., Woodard, J. C., Farrar, D. J. Rapid ventricular pacing in pigs: an experimental model of congestive heart failure. Am J Physiol. 258 (5 Pt 2), H1603-H1605 (1990).
- Howard, R. J., Moe, G. W., Armstrong, P. W. Sequential echocardiographic-Doppler assessment of left ventricular remodelling and mitral regurgitation during evolving experimental heart failure. Cardiovasc Res. 25 (6), 468-474 (1991).
- Roberts, F., Freshwater-Turner, D. Pharmacokinetics and anaesthesia. Contin Educ Anaesth Crit Care Pain. 7 (1), 25-29 (2007).
- Carter, B. S., Farrell, C., Owen, C. Microsurgical clip obliteration of middle cerebral aneurysm using intraoperative flow assessment. J Vis Exp. (31), (2009).
- Wolf, M., Ferrari, M., Quaresima, V. Progress of near-infrared spectroscopy and topography for brain and muscle clinical applications. J Biomed Opt. 12 (6), 062104 (2007).
- Mateu Campos, M. L., et al. Techniques available for hemodynamic monitoring. Advantages and limitations. Med Intensiva. 36 (6), 434-444 (2012).
- Baan, J., et al. Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Ellenbroek, G. H., et al. Primary Outcome Assessment in a Pig Model of Acute Myocardial Infarction. J Vis Exp. (116), (2016).
- Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. J Vis Exp. (111), (2016).
- van Hout, G. P., et al. Admittance-based pressure-volume loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiol Rep. 2 (4), e00287 (2014).
- Kass, D. A., et al. Comparative influence of load versus inotropic states on indexes of ventricular contractility: experimental and theoretical analysis based on pressure-volume relationships. Circulation. 76 (6), 1422-1436 (1987).
- Glower, D. D., et al. Linearity of the Frank-Starling relationship in the intact heart: the concept of preload recruitable stroke work. Circulation. 71 (5), 994-1009 (1985).
- Hendrick, D. A., Smith, A. C., Kratz, J. M., Crawford, F. A., Spinale, F. G. The pig as a model of tachycardia and dilated cardiomyopathy. Lab Anim Sci. 40 (5), 495-501 (1990).
- Wyler, F., et al. The Gottinger minipig as a laboratory animal. 5. Communication: cardiac output, its regional distribution and organ blood flow (author’s transl). Res Exp Med (Berl). 175 (1), 31-36 (1979).
- Cruz, F. E., et al. Reversibility of tachycardia-induced cardiomyopathy after cure of incessant supraventricular tachycardia. J Am Coll Cardiol. 16 (3), 739-744 (1990).
- Umana, E., Solares, C. A., Alpert, M. A. Tachycardia-induced cardiomyopathy. Am J Med. 114 (1), 51-55 (2003).
- Dixon, J. A., Spinale, F. G. Large animal models of heart failure: a critical link in the translation of basic science to clinical practice. Circ Heart Fail. 2 (3), 262-271 (2009).
- Xanthos, T., et al. Baseline hemodynamics in anesthetized landrace-large white swine: reference values for research in cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation models. J Am Assoc Lab Anim Sci. 46 (5), 21-25 (2007).
- Little, W. C. Diastolic dysfunction beyond distensibility: adverse effects of ventricular dilatation. Circulation. 112 (19), 2888-2890 (2005).
- Montgomery, C., Hamilton, N., Ianuzzo, C. D. Effects of different rates of cardiac pacing on rat myocardial energy status. Mol Cell Biochem. 102 (2), 95-100 (1991).
- Qin, F., Shite, J., Mao, W., Liang, C. S. Selegiline attenuates cardiac oxidative stress and apoptosis in heart failure: association with improvement of cardiac function. Eur J Pharmacol. 461 (2-3), 149-158 (2003).
