En Kryoskade model til undersøgelse af myokardieinfarkt i mus
Summary
Denne artikel viser en model til at studere hjerte remodeling efter myokardial kryoskade i mus.
Abstract
Brugen af dyremodeller er afgørende for at udvikle nye terapeutiske strategier for akut koronarsyndrom og dets komplikationer. I denne artikel viser vi en murine cryoskade infarkt model, der genererer præcise infarkt størrelser med høj reproducerbarhed og replikabilitet. Kort sagt, efter intubation og sternotomi af dyret, hjertet løftes fra brystkassen. Sonden af et håndholdt flydende nitrogen-leveringssystem påføres på Myokardie væggen for at inducere kryoskade. Nedsat ventrikelfunktion og elektrisk ledning kan overvåges med ekkokardiografi eller optisk kortlægning. Transmural myokardial remodellering af det infarkted område er karakteriseret ved kollagen deposition og tab af kardiomyocytter. Sammenlignet med andre modeller (f. eks, LAD-ligation), bruger denne model et håndholdt flydende nitrogen leveringssystem til at generere mere ensartede infarkt størrelser.
Introduction
Akut koronarsyndrom (ACS) er den førende dødsårsager i den vestlige verden1,2. Akut okklusion af kranspulsårerne fører til aktivering af iskæmisk kaskade og nekrose af det angrebne hjertevæv3. Beskadigede myokardiet er gradvist erstattet af non-contractile arvæv, som manifestz klinisk som et hjertesvigt4,5. Trods nylige fremskridt i behandlingen af ACS er forekomsten af ACS og ACS-relaterede hjertesvigt stigende, og terapeutiske muligheder er begrænset til6,7. Derfor er udvikling af dyremodeller til at studere ACS og dens komplikationer af enorm interesse.
Til dato, den mest udbredte dyremodel til at studere ACS og ACS-induceret myokardial remodeling er ligering af venstre faldende koronararterie (Lad). Ligering af drengen fører til akut iskæmi af myokardiet, svarende til humant myokardieinfarkt under ACS. Men inkonsekvente infarkt størrelser forbliver akilleshælen af LAD ligationen. Kirurgisk variation og anatomisk variabilitet af drengen fører til inkonsekvente infarkt størrelser og hindrer reproducerbarhed og replikabilitet af denne procedure8,9,10. Desuden har Lad ligering en høj intra-og postkirurgisk dødelighed. På trods af nylige bestræbelser på at forbedre reproducerbarhed og reducere dødeligheden11,12, et stort antal dyr er stadig nødvendigt at korrekt evaluere anti-remodeling behandlingsformer.
Alternative modeller af ACS er blevet foreslået og undersøgt i de seneste år, herunder radiofrekvenser13, termiske14 eller kryogene skader15,16,17,18. Nuværende kryoskade metoder anvende en metalstang forkølet i flydende kvælstof til at beskadige motivet hjertevævet15,16. Men, denne procedure skal gentages flere gange for at generere en tilstrækkelig infarkt størrelse. På grund af den høje ledningsevne og lav varmekapacitet af stangen i forhold til vævet, sonde varmer hurtigt, og vævet afkøles (og dermed infarcted) heterogene. For at overvinde disse begrænsninger beskriver vi heri en kryoinfarkt model, der udnytter et håndholdt flydende nitrogen leveringssystem. Denne model er reproducerbar, nem at udføre og kan etableres hurtigt og pålideligt. En reproducerbar transmural infarkt læsion uafhængigt af koronar anatomi genereres, hvilket i sidste ende fører til hjertesvigt. Denne metode er især egnet til at studere remodeling proces til evaluering af nye terapeutiske farmakologiske og vævs Engineering-baserede strategier.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne artikel beskriver en muse kryoskade model til at undersøge ACS og relaterede farmakologiske og terapeutiske muligheder.
Det mest afgørende skridt er anvendelsen af cryoprobe på hjertets væv. Kontakt varigheden skal være stramt kontrolleret for at opnå den optimale infarkt størrelse og for at sikre reproducerbare resultater. Langvarig afkøling af myokardiet vil føre til overdimensionerede infarkter eller ventrikel perforation. Forkortede afkølingstiden genererer derimod begræns…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Christiane Pahrmann for hendes tekniske bistand. D.W. blev støttet af Max Kade Foundation. T.D. modtog tilskud fra Else Kröner Fondation (2012_EKES. 04) og Deutsche Forschungsgemeinschaft (DE2133/2 -1 _. S. S. modtog forskningsstipendier fra Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG; SCHR992/3-1, SCHR992/4-1).
Materials
| 10 ml Syringe | Thermo Scientific | 03-377-23 | |
| 5-0 prolene suture | Ethicon | EH7229H | |
| 6-0 prolene suture | Ethicon | 8706H | |
| 8-0 Ethilon suture | Ethicon | 2808G | |
| Absorption Spears | Fine Science Tools | 18105-01 | |
| BALB/c | The Jackson Laboratory | Stock number 000651 | |
| Bepanthen Eye and Nose ointment | Bayer | 1578675 | Eye ointment |
| Betadine Solution | Betadine Purdue Pharma | NDC:67618-152 | |
| Blunt Forceps | Fine Science Tools | 18025-10 | |
| Buprenex | Reckitt Benckiser | NDC Codes: 12496-0757-1, 12496-0757-5 | Buprenorphine |
| Cryoprobe 3mm | Brymill Cryogenic Systems | Cry-AC-3 B-800 | |
| Ethanol 70% | Th. Geyer | 2270 | |
| Forceps curved | S&T | 00284 | |
| Forceps fine | Fine Science Tools | 11251-20 | |
| Forceps standard | Fine Science Tools | 11023-10 | |
| Gross Anatomy Probe | Fine Science Tools | 10088-15 | |
| Hair clipper | WAHL | 8786-451A ARCO SE | |
| High temperature cautery kit | Bovie | 18010-00 | |
| ISOFLURANE | Henry Schein Animal Health | 029405 | |
| IV Catheter 20G | B. Braun | 603028 | |
| Mini-Goldstein Retractor | Fine Science Tools | 17002-02 | |
| NaCl 0.9% | B.Braun | PZN 06063042 Art. Nr.: 3570160 | saline |
| Needle holder | Fine Science Tools | 12075-14 | |
| Needle Holder, Curved | Harvard Apparatus | 72-0146 | |
| Novaminsulfon | Ratiopharm | PZN 03530402 | Metamizole |
| Operating Board | Braintree Scientific | 39OP | |
| Replaceable Fine Tip | Bovie | H101 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14028-10 | |
| Small Animal Ventilator | Kent Scientific | RV-01 | |
| Spring Scissors – Angled to Side | Fine Science Tools | 15006-09 | |
| Surgical microscope | Leica | M651 | |
| Transpore Surgical Tape | 3M | 1527-1 | |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15400-12 | |
| Vaporizer | Kent Scientific | VetFlo-1205S |
References
- Writing Group. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 133 (4), 38-360 (2016).
- de Alencar Neto, J. N. Morphine, Oxygen, Nitrates, and Mortality Reducing Pharmacological Treatment for Acute Coronary Syndrome: An Evidence-based Review. Cureus. 10 (1), 2114 (2018).
- Detry, J. M. The pathophysiology of myocardial ischaemia. European Heart Journal. 17, 48-52 (1996).
- Ertl, G., Frantz, S. Healing after myocardial infarction. Cardiovascular Research. 66 (1), 22-32 (2005).
- Jugdutt, B. I. Ventricular remodeling after infarction and the extracellular collagen matrix: when is enough enough. Circulation. 108 (11), 1395-1403 (2003).
- Velagaleti, R. S., Vasan, R. S. Heart failure in the twenty-first century: is it a coronary artery disease or hypertension problem. Cardiology Clinics. 25 (4), 487-495 (2007).
- Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2017 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 135 (10), 146-603 (2017).
- Morrissey, P. J., et al. A novel method of standardized myocardial infarction in aged rabbits. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 312 (5), 959-967 (2017).
- Degabriele, N. M., et al. Critical appraisal of the mouse model of myocardial infarction. Experimental Physiology. 89 (4), 497-505 (2004).
- Chen, J., Ceholski, D. K., Liang, L., Fish, K., Hajjar, R. J. Variability in coronary artery anatomy affects consistency of cardiac damage after myocardial infarction in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 313 (2), 275-282 (2017).
- Reichert, K., et al. Murine Left Anterior Descending (LAD) Coronary Artery Ligation: An Improved and Simplified Model for Myocardial Infarction. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (122), e55353 (2017).
- Kim, S. C., et al. A murine closed-chest model of myocardial ischemia and reperfusion. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (65), e3896 (2012).
- Antonio, E. L., et al. Left ventricle radio-frequency ablation in the rat: a new model of heart failure due to myocardial infarction homogeneous in size and low in mortality. J Card Fail. 15 (6), 540-548 (2009).
- Ovsepyan, A. A., et al. Modeling myocardial infarction in mice: methodology, monitoring, pathomorphology. Acta Naturae. 3 (1), 107-115 (2011).
- Ciulla, M. M., et al. Left ventricular remodeling after experimental myocardial cryoinjury in rats. Journal of Surgical Research. 116 (1), 91-97 (2004).
- Grisel, P., et al. The MRL mouse repairs both cryogenic and ischemic myocardial infarcts with scar. Cardiovascular Pathology. 17 (1), 14-22 (2008).
- Duerr, G. D., et al. Comparison of myocardial remodeling between cryoinfarction and reperfused infarction in mice. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 961298 (2011).
- Ma, N., et al. Intramyocardial delivery of human CD133+ cells in a SCID mouse cryoinjury model: Bone marrow vs. cord blood-derived cells. Cardiovascular Research. 71 (1), 158-169 (2006).
- Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. Journal of Applied Physiology (1985). 102 (6), 2104-2111 (2007).
- van den Bos, E. J., Mees, B. M., de Waard, M. C., de Crom, R., Duncker, D. J. A novel model of cryoinjury-induced myocardial infarction in the mouse: a comparison with coronary artery ligation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 289 (3), 1291-1300 (2005).
