En Cryoinjury modell for å studere hjerteinfarkt i Mouse
Summary
Denne artikkelen demonstrerer en modell for å studere CARDIAC remodeling etter hjerteinfarkt cryoinjury i mus.
Abstract
Bruken av dyremodeller er avgjørende for å utvikle nye terapeutiske strategier for akutt koronar syndrom og dens komplikasjoner. I denne artikkelen viser vi en murine cryoinjury infarkt modell som genererer presise infarkt størrelser med høy reproduserbarhet og replicability. I korte trekk, etter intubering og sternotomy av dyret, blir hjertet løftet fra thorax. Sonden av en håndholdt flytende nitrogen leveringssystem påføres på hjerteinfarkt veggen for å indusere cryoinjury. Nedsatt ventrikkel funksjon og elektrisk ledning kan overvåkes med ekkokardiografi eller optisk kartlegging. Transmuralt hjerteinfarkt remodeling av infarcted området er preget av kollagen deponering og tap av cardiomyocytes. Sammenlignet med andre modeller (f. eks LAD-ligation), denne modellen benytter en håndholdt flytende nitrogen leveringssystem for å generere mer ensartet infarkt størrelser.
Introduction
Akutt koronar syndrom (ACS) er de viktigste årsakene til dødsfall i den vestlige verden1,2. Akutt okklusjon av koronar arterier fører til aktivering av iskemiske Cascade og nekrose av berørte CARDIAC tissue3. Skadet myokard blir gradvis erstattet av ikke-kontraktile arrvev, som manifestz klinisk som en hjertesvikt4,5. Til tross for nylige fremskritt i behandling av ACS, er utbredelsen av ACS og ACS-relatert hjertesvikt stigende, og terapeutiske alternativer er begrenset6,7. Derfor utvikler dyremodeller å studere ACS og dens komplikasjoner er av enorm interesse.
Hittil er den mest brukte dyremodell for å studere ACS og ACS-indusert hjerteinfarkt remodeling ligation av den venstre synkende koronar arterie (LAD). Ligation av LAD fører til akutte iskemi i myokard, ligner menneskelig hjerteinfarkt vev under ACS. Imidlertid forblir inkonsekvent infarkt størrelser Achilles ‘ hæl av LAD ligation. Kirurgisk variasjon og anatomisk variasjon av gutten fører til inkonsekvente infarkt størrelser og hindrer reproduserbarhet og replicability i denne prosedyren8,9,10. I tillegg har LAD ligation en høyt intra-og postoperative dødelighet. Til tross for nylige bestrebelser for å forbedre reproduserbarhet og redusere dødelighet11,12, er et stort antall dyr fortsatt nødvendig for å riktig vurdere anti-remodeling terapier.
Alternative modeller av ACS har blitt foreslått og studert i løpet av de siste årene, inkludert Radio-frekvens13, termisk14 eller kryogene skader15,16,17,18. Nåværende cryoinjury metoder bruke en metall stang pre-avkjølt i flytende nitrogen å skade motivet ‘ s CARDIAC tissue15,16. Denne prosedyren må imidlertid gjentas flere ganger for å generere en tilstrekkelig infarkt størrelse. På grunn av høy ledningsevne og lav varmekapasitet av stangen i forhold til vevet, varmes sonden raskt, og vevet er avkjølt (og dermed infarcted) heterogeneously. For å overkomme disse begrensningene beskriver vi her en cryoinfarction modell som bruker et håndholdt flytende nitrogen leveringssystem. Denne modellen er reproduserbar, enkel å utføre og kan etableres raskt og pålitelig. En reproduserbar transmuralt infarkt lesjon, uavhengig av koronar anatomi, genereres, som til slutt fører til hjertesvikt. Denne metoden er spesielt egnet til å studere remodeling prosessen for evaluering av romanen terapeutiske farmakologiske og vev engineering-baserte strategier.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne artikkelen beskriver en mus cryoinjury modell for å undersøke ACS og beslektede farmakologiske og terapeutiske alternativer.
Det mest avgjørende trinnet er anvendelsen av cryoprobe på CARDIAC vev. Kontaktvarigheten må være strengt kontrollert for å oppnå optimal infarkt størrelse og for å garantere reproduserbar resultat. Langvarig kjøling av myokard vil føre til overdimensjonert infarkter eller ventrikkel perforering. I kontrast, forkortet kjøle tiden genererer begrenset ep…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Christiane Pahrmann for hennes tekniske assistanse. D.W. ble støttet av Max Kade Foundation. T.D. fikk tilskudd fra Else Kröner Fondation (2012_EKES. 04) og Deutsche Forschungsgemeinschaft (DE2133/2 -1 _. S. S. mottatt forskningsstipend 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).
