模拟人类疾病自然进程的心肌梗死（MI）动物模型对于理解病理生理机制以及测试新兴疗法的安全性和有效性至关重要。本文介绍了一种通过经皮植入栓塞线圈建立的心肌梗死猪模型。
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摘要
摘要
心肌梗死（MI）是全球范围内导致死亡的首要原因。尽管已采用基于证据的治疗方法，包括冠状动脉血运重建和心血管药物，仍有相当比例的患者在心肌梗死后出现病理性左心室重构及进行性心力衰竭。因此，已开发出包括细胞治疗和基因治疗在内的多种新型治疗手段，以修复和再生受损心肌。在此背景下，心肌梗死的动物模型对于探索这些实验性疗法在临床转化前的安全性和有效性至关重要。由于猪的心脏在冠状动脉解剖结构、心脏动力学以及心肌梗死后愈合过程方面与人类心脏高度相似，因此相较于小型动物，大型动物模型（如猪）更受青睐。本文旨在描述一种通过永久性弹簧圈置入建立猪心肌梗死模型的方法。该方法主要包括经股动脉逆行途径进行经皮选择性冠状动脉插管。在完成冠状动脉造影后，在透视引导下将弹簧圈释放至目标分支。最后通过重复冠状动脉造影确认完全闭塞。该技术可行性强、可重复性高，能够模拟人类未接受血运重建的心肌梗死发病过程，同时避免了传统开胸手术及其术后炎症反应。根据随访时间的不同，该技术适用于急性、亚急性或慢性心肌梗死模型。
引言
心肌梗死（MI）是全球范围内导致死亡、疾病和残疾的最常见原因1。尽管现有的治疗手段已取得进展，仍有相当比例的患者在发生心肌梗死后出现不良的心室重构和进行性心力衰竭，进而因心室功能障碍和猝死而导致预后不良2,3,4。因此，目前正在积极探索用于修复和/或再生受损心肌的新疗法，而转化型心肌梗死动物模型在评估这些疗法的安全性和有效性方面至关重要。尽管已有多种动物模型被用于心血管研究，包括大鼠5,6、小鼠7,8、犬9和绵羊10，但猪因其在心脏大小、冠状动脉解剖结构、心脏动力学、生理学、代谢以及心肌梗死后愈合过程等方面与人类高度相似，成为研究心肌缺血的最佳模型之一11,12,13,
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方案
本研究经德国斯·特里亚斯·普霍尔健康研究所（IGTP）动物实验单位伦理委员会和政府主管部门（加泰罗尼亚自治区；批准编号：10558 和 11208）批准，并严格遵守《实验动物护理与使用指南》25 中规定的有关动物在科研与教学中使用的全部指南要求。
1. 动物术前准备
- 使用杂交长白猪 × 大白猪（30–35 kg），性别不限。
- 术前 12 小时将动物保持禁食状态。
2. 镇静、麻醉与镇痛
- 通过肌肉注射（IM）给予氯胺酮（3 mg/kg）、咪达唑仑（0.3 mg/kg）和右美托咪定（0.03 mg/kg）对动物进行镇静。等待约10-15分钟。
- 猪只镇静后，使用面罩通入氧气（90-100%）-异氟烷（1-2%）混合气体，以确保充分镇静。
- 在猪的眼睛上涂抹兽用眼膏，防止角膜干燥。
注意：每20分钟重复一次。 - 在耳缘静脉建立静脉通路（20 G导管），静脉注射丙泊酚（1-2 mg/kg）以诱导麻醉。
- 当猪无吞咽反射时，使用气管插管（30-35 kg猪选用6.5-7.0号）进行气管插管。
注意：应根据猪的体型调整气管插....
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结果
心肌梗死的存活率与位置
共有57头猪接受了冠状动脉分支的弹簧圈植入，其中25头（12头雌性，13头雄性）在左回旋支（LCX）的边缘支植入，32头（16头雌性，16头雄性）在前降支（LAD）的第一与第二对角支之间植入，并在术后随访30天。在LCX边缘支诱发心肌梗死（MI）的动物中，存活率为80%（n = 20）。3头猪在弹簧圈释放前因房室（AV）传导阻滞和停搏等致命性并发症死亡，2头猪在弹簧圈植入后因透壁性心肌梗死引发的室颤（VF）死亡。在LAD支诱发心肌梗死的动物中，存活率为72%（n = 23）：1头猪在弹簧圈释放后因AV传导阻滞和停搏死亡，8头动物因室颤死亡（5头在弹簧圈释放后立即死亡，2头在心肌梗死后12–48小时死亡，1头在心肌梗死后26天死亡）。LCX边缘支（直径2–2.5 mm）与中段LAD（直径2.5–3 mm）心肌梗死模型的存活率存在差异，这可能归因于LAD模型中心肌梗死范围更大。
所有动物在心肌梗死（MI）后30天进行磁共振成像（MRI）分析。图2展示了左回旋支（.......
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讨论
在冠状动脉中放置的线圈可提供一种可重复且稳定的猪非再灌注心肌梗死（MI）临床前模型，可用于开发和测试新的心血管治疗策略。
在我们的操作中，随访期间的死亡率为19%，主要与心肌梗死（MI）的并发症相关，且大多发生在手术后的最初24小时内。所有这些死亡事件均与未再灌注心肌梗死的自然病程相关，是本研究的主要结局指标。本方案中最关键的步骤之一是微导管进入冠状动脉的操作。在某些情况下，推进微导管可引发迷走神经反应，导致严重低血压、房室传导阻滞，最终出现心脏停搏。然而，可通过在推进微导管前静脉推注肾上腺素（0.001 mg/kg）来避免此类情况。另一类并发症为恶性心律失常，可能引发心室颤动（VF）。此类事件通常发生在心肌梗死建立后约30分钟。我们建议 持续输注利多卡因（50–100 µg/kg/min），至少维持1小时，以降低室性心律失常的风险。作为替代方案，也可持续输注胺碘酮（50–80 µg/kg/min）。然而，若发生室性心律失常事件，建议给予利多卡因冲击剂量（1.5–3.5 mg/kg）。若出现严重心动过缓，建议给予阿托品冲击剂量（0.01 mg/kg）；对于轻度或中度低血压.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露
致谢
我们感谢加泰罗尼亚比较医学与生物成像中心（CMCiB）及其工作人员在动物模型实施过程中所做出的贡献。本研究得到了卡洛斯三世健康研究所（PI18/01227、PI18/00256、INT20/00052）、西班牙心脏病学会以及加泰罗尼亚自治区政府[2017-SGR-483]的资助。本研究还获得了细胞治疗网络—TerCel[RD16/0011/0006]和心血管CIBER[CB16/11/00403]项目的支持，属于国家研发计划的一部分，并由ISCIII-评估总局和欧洲区域发展基金（FEDER）共同资助。Fadeuilhe博士获得了西班牙心脏病学会（西班牙马德里）提供的资助支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 6-F JR4 0-71"引导导管 | Medtronic | LA6JR40 | 6F JR4 90 cm 引导导管 |
| 肾上腺素 1 mg/mL | B.Braun | 国家编码 (NC). 602486 | 肾上腺素 |
| 阿托品 1 mg/mL | B.Braun | NC. 635649 | 阿托品 |
| 贝塔碘 | Mylan | NC. 694109-1 | 聚维酮碘溶液 |
| Bupaq 0.3 mg/mL | Richter Pharma AG | NC. 578816.6 | 丁丙诺啡 |
| Dexdomitor 0.5 mg/mL | Orion Pharma | NC. 576303.3 | 右美托咪定 |
| Draxxin | Zoetis | NC. 576313.2 | 泰拉菌素 |
| EMERALD 导丝 | Cordis | 502-585 | 0.035英寸J型头导丝 |
| 体外除颤器 | DigiCare | CS81XVET | 手动体外除颤器 |
| Fendivia 100 µg/h | Takeda | NC. 658524.5 | 芬太尼透皮贴剂 |
| 导丝导入针 18 G x 7 cm | Argon | GWI1802 | 导入针 |
| 肝素 1% | ROVI | NC. 641647.1 | 肝素 |
| Hi-Torque VersaTurn F | Abbott | 1013317J | 0.014英寸 200 cm 导丝 |
| IsoFlo | Zoetis | 50019100 | 异氟烷 |
| Ketamidor | Richter Pharma AG, | NC. 580393.7 | 氯胺酮 |
| 利多卡因 50 mg/mL | B.Braun | NC. 645572.2 | 利多卡因 |
| MD8000vet | Meditech Equipment | MD8000vet | 多参数监护仪 |
| 咪达唑仑 | Laboratorios Normon | NC. 624437.1 | 咪达唑仑 |
| Prelude.6F.11 cm (4.3").0.035" (0.89 mm).50 cm (19.7").双端.不锈钢.6F.16 | Merit | PSI-6F-11-035 | 6F 血管鞘 |
| Propovet Multidosis 10 mg/mL | Zoetis | NC. 579742.7 | 丙泊酚 |
| RENEGADE STC-18 150/20/STRAIGHT/1RO | Boston Scientific | M001181370 | 长度150 cm，内径0.017英寸的微导管 |
| Ruschelit | Teleflex | 112482 | 带球囊的气管插管 (#6.5) |
| SPUR II | Ambu | 325 012 000 | 气道面罩袋通气装置 (AMBU) |
| Vasofix 20 G | B.Braun | 4269098 | 20 G 套管针 |
| Visipaque 320 mg/mL USB 10 x 200 mL | General Electrics | 1177612 | 含碘造影剂 |
| VortX-18 Diamond 3 mm/3.3 mm | Boston Scientific | M0013822030 | 栓塞微圈 |
| WATO EX-35 | Mindray | WATO EX-35Vet | 麻醉机 |
参考文献
- Khan, M., et al. Global epidemiology of ischemic heart disease: Results from the global burden of disease study. Cureus. 12 (7), 9349(2020).
- Bhatt, A. S., Ambrosy, A. P., Velazquez, E. J. Adverse remodeling and reverse remodeling after....
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重印与许可
勘误
Formal Correction: Erratum: Myocardial Infarction by Percutaneous Embolization Coil Deployment in a Swine Model
Posted by JoVE Editors on 5/26/2022. Citeable Link.
An erratum was issued for: Myocardial Infarction by Percutaneous Embolization Coil Deployment in a Swine Model. The Protocol and Discussion sections were updated.
Step 3.5 was updated from:
Clean the right femoral area with surgical soap and antiseptic povidone-iodine solution under sterile conditions
to:
Clean the right femoral area with surgical soap followed by alternating antiseptic povidone-iodine solution and alcohol 3 times under sterile conditions.
Section 9 was updated from:
9. Euthanasia method
- Under previous sedation and anesthesia, as previously described, administer an IV sodium thiopental overdose (200 mg/kg).
- Confirm cardiorespiratory arrest and death by monitoring vital signs (electrocardiogram, blood pressure, capnography).
to:
9. Postoperative pain assessment and monitoring
- During the post-surgical follow-up, monitor the general condition of the animals, including the respiratory rate, food and water intake, activity and interaction with the other individuals, appearance and coloration of the skin, and the evolution of the surgical wound.
- Apply a daily supervision protocol according to the following scoring criteria:
- Weight:
0: Normal
1: <10% weight loss
2: 10-20% weight loss
3:> 20% weight loss
- Body condition:
0: Good: non-prominent vertebrae, pelvic or spinal bones
2: Regular: evidence of spinal segmentation, palpable pelvic bones
3: Emaciation: extremely marked skeleton, little or no meat to cover
- Behavior:
0: Normal: Active and interactive in your environment
1: Slight decline in activity and less interactive
2: Abnormal: pronounced decline in activity, isolated
3: Abnormal: Immobile or hyperactivity, possible self-harm
- Physical appearance:
0: Normal: skin/hair shiny and eyes bright
1: Disappears embalming, skin/hair without shine
2: Poor skin/nasal secretions
3: Poor skin, abnormal or hunched posture
- Behavioral disorders:
0: None
1: Inability to move normally
2: Unable to reach food/drink, isolated from other animals
3: Intention to hide/corner, does not respond to stimuli (dying)
- Clinical signs:
0: None
1: Hypothermia, fever, mild respiratory failure
2: Infection of the surgical wound, moderate respiratory failure with muco-bloody secretions
3: Heart failure, severe respiratory failure (cyanosis, open mouth)
Score:
- 1-5: Supervise the animals once a day.
- 6-12: Provide supportive therapy if necessary.
- Any animal with a score of 3 in any of the above parameters or with a total score >12 will be euthanized.
NOTE: The animals should be monitored daily by the animal care staff and twice a week by the research and veterinary team. - Although no pain and distress are expected from the procedure, if any animal shows signs of pain, give analgesic therapy (tramadol, oral, 2-4 mg/kg, daily). If any animal does not respond to analgesic medication and shows signs of chronic pain (very low probability), euthanize the animal with an anesthetic overdose (sodium thiopental, IV, 200 mg/kg).
- If the surgical wound shows signs of infection (low probability) despite the antibiotic therapy administered, treat the wound daily and initiate a new antibiotic regimen (cefquinome sulphate, IM, 2 mg/kg, daily).
10. Euthanasia method
- Under previous sedation and anesthesia, as previously described, administer an IV sodium thiopental overdose (200 mg/kg).
- Confirm cardiorespiratory arrest and death by monitoring vital signs (electrocardiogram, blood pressure, capnography).
