Legatura coronaria sinistra: un modello chirurgico murino di infarto miocardico

Summary

Presentato qui è una procedura chirurgica per la legatura permanente dell’arteria coronaria sinistra nei topi. Questo modello può essere utilizzato per studiare la fisiopatologia e la risposta infiammatoria associata dopo infarto miocardico.

Abstract

La cardiopatia ischemica e il successivo infarto miocardico (IM) sono una delle principali cause di mortalità negli Stati Uniti e in tutto il mondo. Al fine di esplorare i cambiamenti fisiopatologici dopo infarto miocardico e progettare trattamenti futuri, sono necessari modelli di ricerca di IM. La legatura permanente dell’arteria coronaria sinistra (LCA) nei topi è un modello popolare per studiare la funzione cardiaca e il rimodellamento ventricolare post MI. Qui descriviamo un modello di MI murino chirurgico meno invasivo, affidabile e riproducibile mediante legatura permanente dell’LCA. Il nostro modello chirurgico comprende un’anestesia generale facilmente reversibile, un’intubazione endotracheale che non richiede una tracheotomia e una toracotomia. L’elettrocardiografia e la misurazione della troponina devono essere eseguite per garantire l’infarto miocardico. L’ecocardiografia al giorno 28 dopo l’infarto miocardico discernerà la funzione cardiaca e i parametri di insufficienza cardiaca. Il grado di fibrosi cardiaca può essere valutato dalla colorazione tricromatica di Masson e dalla risonanza magnetica cardiaca. Questo modello di MI è utile per studiare le alterazioni fisiopatologiche e immunologiche dopo l’infarto miocardico.

Introduction

Le malattie cardiovascolari sono una delle principali preoccupazioni per la salute pubblica che mietono 17,9 milioni di vite ogni anno, rappresentando il 31% della mortalità globale¹. Il tipo più diffuso di anomalia cardiovascolare è la malattia coronarica e l’infarto miocardico (MI) è una delle principali manifestazioni della malattia coronarica². L’infarto miocardico è solitamente causato dall’occlusione trombotica di un’arteria coronaria dovuta alla rottura di una placca vulnerabile³. L’ischemia risultante provoca profondi cambiamenti ionici e metabolici nel miocardio interessato, nonché una rapida diminuzione della funzione sistolica. L’infarto miocardico provoca la morte dei cardiomiociti, che può ulteriormente portare a disfunzione ventricolare e insufficienza cardiaca⁴.

La ricerca sull’infarto miocardico nei pazienti è limitata a causa della scarsità di tessuti ottenuti da pazienti con infarto^{miocardico 5}. Pertanto, i modelli murini di infarto miocardico sono utili sia nello studio dei meccanismi della malattia che nello sviluppo di potenziali bersagli terapeutici. I modelli murini di IM attualmente disponibili includono modelli di ischemia irreversibile (LCA e metodi di ablazione) e modelli di riperfusione (ischemia/riperfusione, I/R)⁶. La legatura permanente dell’arteria coronaria sinistra (LCA) nei topi è il metodo più utilizzato e imita la fisiopatologia e l’immunologia dell’infarto miocardico nei pazienti ^7,8,9. L’infarto miocardico permanente può anche essere indotto da metodi di ablazione, che comportano danni elettrici o criolesioni. I metodi di ablazione sono in grado di generare infarto di dimensioni uniformi nella posizione precisa¹⁰. D’altra parte, la formazione di cicatrici, la morfologia dell’infarto e i meccanismi di segnalazione molecolare possono variare tra i metodi di ablazione^10,11. Il metodo I/R murino è un altro importante modello di MI in quanto rappresenta lo scenario clinico della terapia di riperfusione¹². Il modello I/R è associato a sfide quali una dimensione variabile dell’infarto, difficoltà nel distinguere le risposte della lesione iniziale e riperfusione⁶.

Sebbene ampiamente utilizzati, i metodi di legatura LCA sono associati a bassi tassi di sopravvivenza e dolore post-operatorio¹³. Questo protocollo dimostra il modello di infarto miocardico chirurgico murino della legatura LCA che prevede la preparazione e l’intubazione dei topi, la legatura LCA, la cura post-operatoria e la convalida dell’infarto miocardico. Piuttosto che utilizzare una tracheotomia invasiva¹⁴, questo metodo impiega l’intubazione endotracheale. L’animale viene intubato illuminando l’orofaringe usando un laringoscopio, rendendo la procedura più facile, più sicura e meno traumatica¹⁵. Il topo viene tenuto sul supporto del ventilatore e in anestesia isoflurana durante tutta la procedura. Inoltre, l’ecocardiografia e la colorazione tricromatica di Masson vengono eseguite per valutare rispettivamente la funzione cardiaca e la fibrosi cardiaca dopo l’infarto miocardico. Nel complesso, questo metodo fornisce un modello murino chirurgico affidabile e riproducibile di MI che può essere utilizzato per studiare la fisiopatologia e l’infiammazione dopo l’infarto miocardico.

Protocol

Il presente protocollo di studio è stato esaminato e approvato dall’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dell’Università di Pittsburgh. Per questi esperimenti sono stati utilizzati otto topi femmina C57BL / 6J di 1 anno del peso di 24-30 g. Circa il 100% e almeno l’80% dei topi sono sopravvissuti rispettivamente nelle prime 24 ore e 28 giorni. 1. Preparazione e intubazione endotracheale dei topi Preriscaldare uno sterilizzatore a sfere (vedere <stron…

Representative Results

La Figura 1 mostra i segnali rappresentativi attivi dell’ECG e della respirazione durante la valutazione ecocardiografica dei topi sham (Figura 1A) e MI (Figura 1B). La verifica dei segnali attivi ECG e respirazione è importante prima di acquisire i dati ecocardiografici. La Figura 2 mostra la misurazione ecocardiografica dei parametri funzionali cardiaci dopo 28 giorni dopo la legatu…

Discussion

Il modello murino di infarto miocardico sta guadagnando popolarità nei laboratori di ricerca cardiovascolare e questo studio descrive un modello di infarto miocardico riproducibile e clinicamente rilevante. Questo protocollo migliora il processo di legatura LCA in diversi modi. Per cominciare, si evita l’uso di anestetici pre-operatori iniettabili come xilazina / ketamina o pentobarbital di sodio^14,15. È stata utilizzata solo l’anestesia con isoflurano, che aiu…

Materials

22 G catheter needle	Exel INT	26741	Thoracentesis
24 G catheter needle	Exel INT	26746	Endotracheal intubation
4-0 nylon suture	Covetrus	29263	Suturing of muscles and skin
8-0 nylon suture	S&T	3192	Ligation of LAD
Anesthetic Vaporizers	Vet equip	VE-6047	Anesthetic support
Animal physiology monitor	Fujifilm	VEVO 3100	Monitor heart rate,respiration rate and body temperature
Betadine solution	PBS animal health	11205	Antispetic
Buprenorphine	Covetrus	55175	Analgesic
Disecting microscope	OMANO	OM2300S-V7	Binocular
Electric razor	Wahl	79300-1001M	Shaving
Electrode gel	Parker Laboratories	W60698L	Electrically conductive gel
Ethanol	Decon Laboratories	22-032-601	Disinfectant
Forceps	FST	11065-07	Stainless Steel
Gauze	Curity	CAR-6339-PK	Sterile
Heat lamp	Satco	S4998	Post surgery care
Heating pad	Kent scientific	Surgi-M	Temperature control
Hot Bead sterilizer	Germinator 500	11503	Sterilization of surgical instrument
Isoflurane	Covetrus	29405	Anesthesia
Masson’s trichrome staining kit	Thermoscientific	87019	Measurement of cardiac Fibrosis
Micro Needle Holder	FST	12500-12	Stainless Steel
Micro scissors	FST	15000-02	Stainless Steel
Ophthalmic ointment	Dechra	Puralube Vet	Sterile occular lubricant
Scanning Gel	Parker Laboratories	Aquasonic 100	Aqueous ultrasound transmission gel
Scissors	FST	14060-11	Stainless Steel
Small Animal Laryngoscope	Penn-Century	Model LS-2-M	Illuminating the oropharynx
Small animal ventilator	Harvard apparatus	557058	Ventilator support
Surgical light	Cole parmer	41723	Illuminator Width (in): 7
Vevo 3100 preclinical imaging platform	Fujifilm	VEVO 3100	Echocardiography
VevoLAB software	Fujifilm	VevoLAB 3.2.6	Echocardiography data analysis