نموذج للرجفان البطيني طويل الأمد في قلوب الفئران المعزولة
Summary
يقدم هذا البروتوكول نموذجا للرجفان البطيني طويل الأمد في قلوب الفئران الناجم عن التحفيز المستمر بتيار متناوب منخفض الجهد. يتمتع هذا النموذج بمعدل نجاح مرتفع ، وهو مستقر وموثوق وقابل للتكرار ، وله تأثير منخفض على وظيفة القلب ، ولا يسبب سوى إصابة خفيفة في عضلة القلب.
Abstract
الرجفان البطيني (VF) هو عدم انتظام ضربات القلب القاتل مع ارتفاع معدل الإصابة في مرضى القلب ، ولكن توقف VF تحت التروية هو طريقة مهملة للتوقف أثناء العملية في مجال جراحة القلب. مع التطورات الحديثة في جراحة القلب ، زاد الطلب على دراسات VF المطولة تحت التروية. ومع ذلك ، يفتقر الحقل إلى نماذج حيوانية بسيطة وموثوقة وقابلة للتكرار من الرجفان البطيني المزمن. يحفز هذا البروتوكول VF على المدى الطويل من خلال التحفيز الكهربائي للتيار المتردد (AC) للنخاب. تم استخدام ظروف مختلفة للحث على VF ، بما في ذلك التحفيز المستمر بجهد منخفض أو مرتفع للحث على VF طويل المدى والتحفيز لمدة 5 دقائق بجهد منخفض أو مرتفع للحث على VF التلقائي طويل المدى. تمت مقارنة معدلات نجاح الحالات المختلفة ، وكذلك معدلات إصابة عضلة القلب واستعادة وظائف القلب. أظهرت النتائج أن التحفيز المستمر للجهد المنخفض يحفز VF على المدى الطويل وأن 5 دقائق من التحفيز منخفض الجهد تسبب في VF التلقائي طويل الأجل مع إصابة عضلة القلب الخفيفة وارتفاع معدل استعادة وظيفة القلب. ومع ذلك ، فإن نموذج VF طويل الأجل منخفض الجهد والمحفز باستمرار كان له معدل نجاح أعلى. قدم التحفيز عالي الجهد معدلا أعلى من تحريض VF ولكنه أظهر معدل نجاح منخفض لإزالة الرجفان ، وضعف استعادة وظائف القلب ، وإصابة عضلة القلب الشديدة. على أساس هذه النتائج ، يوصى بالتحفيز المستمر لتيار متردد النخاب منخفض الجهد لمعدل نجاحه العالي ، والاستقرار ، والموثوقية ، والتكاثر ، والتأثير المنخفض على وظائف القلب ، وإصابة عضلة القلب الخفيفة.
Introduction
عادة ما يتم إجراء جراحة القلب عن طريق بضع الصدر ، مع انسداد الشريان الأورطي والتروية بمحلول شلل القلب لإيقاف القلب. يمكن أن تكون جراحة القلب المتكررة أكثر صعوبة من الجراحة الأولية ، مع ارتفاع المضاعفات ومعدلات الوفيات1،2،3. علاوة على ذلك ، قد يتسبب نهج بضع القص المتوسط التقليدي في تلف أوعية الجسر خلف القص والشريان الأورطي الصاعد والبطين الأيمن والهياكل المهمة الأخرى. النزيف الشديد بسبب انفصال النسيج الضام ، وعدوى الجرح القصي ، والتهاب العظم والنقي القصي بسبب بضع القص كلها مضاعفات محتملة. يزيد التشريح الشامل من خطر الإصابة بالآفات والنزيف في الهياكل القلبية الحيوية.
مع تطور جراحة القلب طفيفة التوغل ، أصبحت الشقوق أصغر ، ويصعب أحيانا تحقيق السكتة القلبية. تكرار جراحة القلب تحت الرجفان البطيني (VF)4,5 آمن وممكن وقد يوفر حماية أفضل لعضلة القلب. لذلك ، يقدم هذا البروتوكول طريقة السكتة القلبية VF في الجراحة مع الدورة الدموية خارج الجسم طفيفة التوغل. يفقد القلب تقلصا فعالا أثناء VF ، وبالتالي ، ليست هناك حاجة لخياطة ومنع الشريان الأورطي الصاعد أثناء الجراحة ، مما يبسط الإجراء. ومع ذلك ، حتى لو كان القلب معطرا باستمرار ، فقد يظل VF طويل المدى ضارا بالقلب.
نظرا لاستخدام هذه الطريقة على نطاق واسع ، تصبح مسألة كيفية حماية القلب أثناء VF ذات أهمية متزايدة. سيتطلب ذلك دراسات مكثفة ومتعمقة باستخدام نماذج حيوانية من VF طويل الأجل. في الماضي ، استخدمت الأبحاث في هذا المجال في الغالب الحيوانات الكبيرة 6,7 وتطلبت التعاون بين الجراحين وأطباء التخدير وأخصائيي الإرواء وغيرهم من الباحثين. استغرقت هذه الدراسات وقتا طويلا ، وكانت أحجام العينات صغيرة في كثير من الأحيان ، وركزت الدراسات بشكل عام على وظيفة القلب وأقل على التقييمات الميكانيكية والجزيئية. حتى الآن ، لم تبلغ أي دراسة عن بروتوكول مفصل لإنشاء نموذج VF طويل الأجل.
وبالتالي ، يوفر هذا البروتوكول التفاصيل اللازمة لتطوير نموذج فأر VF طويل الأجل باستخدام جهاز Langendorff. البروتوكول بسيط واقتصادي وقابل للتكرار ومستقر.
Protocol
Representative Results
Discussion
ينشئ هذا البروتوكول نموذجا حيوانيا ل VF طويل الأجل في قلوب الفئران المعزولة التي لم يتم الإبلاغ عنها من قبل. بالإضافة إلى ذلك ، تمت مقارنة ظروف التحفيز الكهربائي المختلفة في هذه الدراسة. تقدم هذه الدراسة نموذجا للدراسات المتعلقة بتوقف الرجفان البطيني أثناء جراحة القلب.
يعد ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تنفيذ هذا العمل بدعم من جراحة القلب والأوعية الدموية ، المركز الطبي الأول ، مستشفى PLA الصيني العام ومركز المختبر ، مستشفى PLA الصيني العام.
Materials
| 0 Non-absorbable suture | Ethicon, Inc. | Preparation of the isolated heart | |
| 95% O2 + 5% CO2 | Beijing BeiYang United Gas Co., Ltd. | K-H buffer | |
| AcqKnowledge software | BIOPAC Systems Inc. | Version 4.2.1 | Software |
| Automatic biochemistry analyzer | Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd. | Chemray 800 | CK-MB assay |
| BIOPAC research systems | BIOPAC Systems Inc. | MP150 | Hardware |
| Blunt needle (20 G, TWLB) | Tianjin Hanaco MEDICAL Co., Ltd. | H-113AP-S | Modified Langendorff perfusion system |
| Calcium chloride | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 10005861 | K-H buffer |
| CK-MB assay kits | Changchun Huili Biotech Co., Ltd. | C060 | CK-MB assay |
| Curved forcep | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| EDTA | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 10009717 | K-H buffer |
| Electrical stimulator | BIOPAC Systems Inc. | STEMISOC | Hardware |
| Filter | Tianjin Hanaco MEDICAL Co., Ltd. | H-113AP-S | |
| Glucose | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 63005518 | K-H buffer |
| Heparin sodium | Tianjin Biochem Pharmaceutical Co., Ltd. | H120200505 | Preparation of the isolated heart |
| Isoflurane | RWD Life Science Co.,LTD | 21082201 | Preparation of the isolated heart |
| Magnesium sulfate | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 20025118 | K-H buffer |
| Needle electrodes | BIOPAC Systems Inc. | EL452 | Hardware |
| Ophthalmic clamp | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| Ophthalmic forceps | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| Ophthalmic scissors | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| Perfusion tube | Tianjin Hanaco MEDICAL Co., Ltd. | H-113AP-S | Modified Langendorff perfusion system |
| Potassium chloride | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 10016318 | K-H buffer |
| Sodium bicarbonate | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 10018960 | K-H buffer |
| Sodium chloride | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 10019318 | K-H buffer |
| Sodium dihydrogen phosphate dihydrate | Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd | 20040718 | K-H buffer |
| Sprague-Dawley (SD) rats | SPF (Beijing) biotechnology Co., Ltd. | Male, 300-350g | Preparation of the isolated heart |
| Thermometer | Jiangsu Jingchuang Electronics Co., Ltd. | GSP-6 | Modified Langendorff perfusion system |
| Tissueforceps | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| Tissue scissors | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| Toothed forceps | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., Ltd. | Preparation of the isolated heart | |
| Ventilator | Chengdu Instrument Factory | DKX-150 | Preparation of the isolated heart |
| Water bath1 | Ningbo Scientz Biotechnology Co.,Ltd. | SC-15 | Modified Langendorff perfusion system |
| Water bath2 | Shanghai Yiheng Technology Instrument Co., Ltd. | DK-8D | Modified Langendorff perfusion system |
References
- Kilic, A., et al. Clinical outcomes of mitral valve reoperations in the United States: An analysis of the society of thoracic surgeons national database. The Annals of Thoracic Surgery. 107 (3), 754-759 (2019).
- Akins, C. W., et al. Risk of reoperative valve replacement for failed mitral and aortic bioprostheses. The Annals of Thoracic Surgery. 65 (6), 1551-1542 (1998).
- Jamieson, W. R., et al. Reoperation for bioprosthetic mitral structural failure: risk assessment. Circulation. 108 (Suppl 1), 98 (2003).
- Seeburger, J., et al. Minimally invasive mitral valve surgery after previous sternotomy: Experience in 181 patients. The Annals of Thoracic Surgery. 87 (3), 709-714 (2009).
- Arcidi, J. M., et al. Fifteen-year experience with minimally invasive approach for reoperations involving the mitral valve. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 143 (5), 1062-1068 (2012).
- Cox, J. L., et al. The safety of induced ventricular fibrillation during cardiopulmonary bypass in nonhypertrophied hearts. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 74 (3), 423-432 (1977).
- Schraut, W., Lamberti, J. J., Kampman, K., Glagov, S. Ventricular fibrillation during cardiopulmonary bypass: Long-term effects on myocardial morphology and function. The Annals of Thoracic Surgery. 27 (3), 230-234 (1979).
- Li, L., et al. Pravastatin attenuates cardiac dysfunction induced by lysophosphatidylcholine in isolated rat hearts. European Journal of Pharmacology. 640 (1-3), 139-142 (2010).
- Lang, S., et al. CXCL10/IP-10 neutralization can ameliorate lipopolysaccharide-induced acute respiratory distress syndrome in rats. PLoS One. 12 (1), e0169100 (2017).
- Lubbe, W. F., Bricknell, O. L., Marzagao, C. Ventricular fibrillation threshold and vulnerable period in the isolated perfused rat heart. Cardiovascular Research. 9 (5), 613-620 (1975).
- Hottentrott, C. E., Towers, B., Kurkji, H. J., Maloney, J. V., Buckberg, G. The hazard of ventricular fibrillation in hypertrophied ventricles during cardiopulmonary bypass. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 66 (5), 742-753 (1973).
- Hottenrott, C., Maloney, J. V., Buckberg, G. Studies of the effects of ventricular fibrillation on the adequacy of regional myocardial flow. I. Electrical vs. spontaneous fibrillation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 68 (4), 615-625 (1974).
- Buckberg, G. D., et al. Studies of the effects of hypothermia on regional myocardial blood flow and metabolism during cardiopulmonary bypass. I. The adequately perfused beating, fibrillating, and arrested heart. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 73 (1), 87-94 (1977).
- Gazmuri, R. J., Berkowitz, M., Cajigas, H. Myocardial effects of ventricular fibrillation in the isolated rat heart. Critical Care Medicine. 27 (8), 1542-1550 (1999).
- Clasen, L., et al. A modified approach for programmed electrical stimulation in mice: Inducibility of ventricular arrhythmias. PLoS One. 13 (8), e0201910 (2018).
- Diaz-Maue, L., et al. Advanced cardiac rhythm management by applying optogenetic multi-site photostimulation in murine hearts. Journal of Visualized Experiments. (174), e62335 (2021).
- Jungen, C., et al. Impact of intracardiac neurons on cardiac electrophysiology and arrhythmogenesis in an ex vivo Langendorff system. Journal of Visualized Experiments. 135, e57617 (2018).
- Koretsune, Y., Marban, E. Cell calcium in the pathophysiology of ventricular fibrillation and in the pathogenesis of postarrhythmic contractile dysfunction. Circulation. 80 (2), 369-379 (1989).
- Brazier, J. R., Cooper, N., McConnell, D. H., Buckberg, G. D. Studies of the effects of hypothermia on regional myocardial blood flow and metabolism during cardiopulmonary bypass. III. Effects of temperature, time, and perfusion pressure in fibrillating hearts. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 73 (1), 102-109 (1977).
- von Planta, I., et al. Cardiopulmonary resuscitation in the rat. Journal of Applied Physiology. 65 (6), 2641-2647 (1988).
- Luo, X., et al. Ageing increases cardiac electrical remodelling in rats and mice via NOX4/ROS/CaMKII-mediated calcium signalling. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022, 8538296 (2022).
- Hohnloser, S., Weirich, J., Antoni, H. Influence of direct current on the electrical activity of the heart and on its susceptibility to ventricular fibrillation. Basic Research in Cardiology. 77 (3), 237-249 (1982).
- Xie, J., et al. High-energy defibrillation increases the severity of postresuscitation myocardial dysfunction. Circulation. 96 (2), 683-688 (1997).
- Manoach, M., Netz, H., Erez, M., Weinstock, M. Ventricular self-defibrillation in mammals: Age and drug dependence. Age and Ageing. 9 (2), 112-116 (1980).
- Filippi, S., Gizzi, A., Cherubini, C., Luther, S., Fenton, F. H. Mechanistic insights into hypothermic ventricular fibrillation: The role of temperature and tissue size. Europace. 16 (3), 424-434 (2014).
