Myokardieiskæmi-reperfusionsmodel af rottehjerte forbedres ved hjælp af en selvfremstillet retraktor, polyvinylchloridrør og en unik knudemetode. Elektrokardiogram, triphenyltetrazoliumchlorid og histologisk farvning og procentvise overlevelsesanalyseresultater viste, at den forbedrede modelgruppe har højere succes- og overlevelsesrater end den allerede eksisterende modelgruppe.
Myokardieiskæmi og reperfusionsskade (MIRI), induceret af koronar hjertesygdom (CHD), forårsager skade på kardiomyocytterne. Desuden tyder beviser på, at trombolytisk terapi eller primær perkutan koronar intervention (PPCI) ikke forhindrer reperfusionsskade. Der er stadig ingen ideel dyremodel for MIRI. Denne undersøgelse har til formål at forbedre MIRI-modellen hos rotter for at gøre kirurgi lettere og mere gennemførlig. En unik metode til etablering af MIRI udvikles ved hjælp af et blødt rør i et centralt trin i den iskæmiske periode. For at udforske denne metode blev tredive rotter tilfældigt opdelt i tre grupper: sham-gruppe (n = 10); eksperimentel modelgruppe (n = 10); og eksisterende modelgruppe (n = 10). Resultater af triphenyltetrazoliumchloridfarvning, elektrokardiografi og procent overlevelse sammenlignes for at bestemme nøjagtigheder og overlevelsesrater for operationerne. Baseret på undersøgelsesresultaterne er det blevet konkluderet, at den forbedrede kirurgiske metode er forbundet med en højere overlevelsesrate, forhøjet ST-T-segment og større infarktstørrelse, hvilket forventes at efterligne MIRI’s patologi bedre.
Iskæmisk hjertesygdom er den førende årsag til dødelighed på verdensplan. Kardiovaskulær dødelighed spiller en afgørende rolle for folkesundheden og epidemiologien globalt1. Myokardieiskæmi og reperfusionsskade spiller væsentlige funktioner i iskæmisk hjertesygdom, som refererer til en kompleks patofysiologisk proces, der omfatter udtømning af adenosintrifosfat2, overdreven generering af reaktive iltarter3, inflammatoriske reaktioner4 og mitokondriel dysfunktion på grund af calciumoverbelastning5, hvilket udløser akut myokardieinfarkt via metabolisk dysfunktion og strukturel skade6.
De detaljerede mekanismer, der ligger til grund for myokardieiskæmi og reperfusionsskade (MIRI), forbliver imidlertid ukendte. Det foreliggende arbejde har til formål at udvikle en unik dyremodel, der i tilstrækkelig grad simulerer den kliniske præsentation og behandling af MIRI. Ellers kræver store dyr7 (såsom svin) i forbindelse med MIRI-modelforskning interventionel kirurgi, hvilket er dyrt. Små dyr (såsom kaniner8, mus 9,10,11,12 og rotter13) kræver delikat kirurgi under mikroskopi 10, fjernstyrede saccules 8,11 eller klemmer hjertet ud af hulrummet9, hvilket kræver et højt niveau af teknologi og kan forårsage flere postoperative komplikationer, der forstyrrer nøjagtigheden af fund. En ideel MIRI-model med en højere overlevelsesrate og lavere omkostninger vil spille en afgørende rolle i patologisk forskning.
Denne undersøgelse havde til formål at bekæmpe disse problemer ved at etablere en mere tilgængelig og gennemførlig model for MIRI hos rotter for at lette forskningen i MIRI’s patologi, hvilket kunne føre til opdagelsen af kliniske terapier til MIRI.
Hovedforskellen mellem de allerede eksisterende og forbedrede metoder var brugen af PVC-rør i ligationsprocessen. I den eksisterende kirurgiske metode blev myokardievævet kun ligeret ved hjælp af 6-0 silkesuturen, hvilket inducerede skade på myokardiet under ligering, hvilket resulterede i intraoperativ død. Desuden ville hjertets pulsering løsne slipknot. I modsætning hertil kunne slipknot placeret i rørets rille i den forbedrede metode med PVC-røret strammes, og myokardiets område påvirket af ligering steg. Disse fordele blev observeret under den eksperimentelle procedure og bekræftet af TTC-farvning og procent overlevelsesresultater.
Det kritiske trin i den forbedrede kirurgiske metode var at placere det bløde rør på den proksimale LAD koronararterie, ledsaget af nerver, lymfekar og myokardievæv under ligering i den iskæmiske periode. Dette forberedte bløde rør kan fungere som en pude, der beskytter det perifere væv (nerver, myokardi og lymfekar) og reducerer dødeligheden under koronararterieligation. Operationen udført ved den allerede eksisterende metode lignede operationen for myokardieinfarkt. De procentvise overlevelsesresultater viste, at rotter i den eksisterende modelgruppe hovedsageligt døde i den iskæmiske periode (to rotter døde ved 2 min efter ligation, og to rotter døde ved 45 min efter ligation). Ellers er de underliggende dødsårsager stadig uklare, og der er en række hypoteser, herunder yderligere skade på de nervøse strukturer23, lymfekar og myokardi.
Med hensyn til nervøs skade har tidligere undersøgelser vist, at der i den iskæmiske periode i dyremodellen ud over de direkte lokale virkninger af iskæmi på nervestrukturerne sandsynligvis også er et signifikant fald i neuropeptid Y (NPY) niveauer, der bidrager til forstyrrelser i aksoplastisk transport i den sympatiske innervering24. Dette fund stemmer overens med resultater rapporteret af Han et al.25, der afslørede, at en gradvis forsvinden af NPY forekom inden for det infarkte myokdium efter ligering af LAD koronararterien hos rotter. NPY’s rolle i denne sammenhæng er imidlertid fortsat uklar. Dens deletion dæmper hjertedysfunktion og apoptose under akut myokardieinfarkt26 og er forbundet med arytmi27, højt blodtryk og koronar mikrovaskulær funktion28.
Desuden forekom der negativ obstruktion af hjertelymfestrømmen i den iskæmiske periode, hvilket førte til alvorligt hjerteødem, venstre dysfunktion og blødninger29, hvilket kan være en anden dødsårsag hos rotter. Under denne patologiske proces kan ligaturen i LAD-koronararterien tilskrives obstruktion af koronararterier eller hjertelymfatisk transport inden for infarktområdet, hvilket kan forårsage yderligere komplikationer, såsom negativ ombygning af den epikardielle kollektorlymfati, reduceret lymfestrøm og vedvarende ødem30.
Derfor spiller cirkulation i lymfekar en funktionel rolle i hjertehomeostase31 og sårheling32, og de procentvise overlevelsesresultater i denne undersøgelse tyder på, at den forbedrede MIRI-kirurgiske procedure kan undgå lymfeskader og fremme lymfatisk reperfusion ved at placere det bløde rør på LAD-koronararterien under ligaturen. Til sammenligning er den eksisterende kirurgiske metode mere tilbøjelig til at rive hjertemusklen og forårsage en massiv blødning under ligering af LAD koronararterien uden den dæmpende virkning af det bløde rør. Derudover var den forberedte bløde rørdiameter meget større end 6-0 silkesuturen, og røret kan have kontraheret og induceret en større infarktstørrelse, da slipknot var bundet til røret i den iskæmiske periode.
Denne undersøgelse havde et par begrænsninger. Hjertets infarktstørrelse blev analyseret i det indledende eksperiment. Substitutionsformlen (N = 7,75) blev beregnet ved hjælp af en tidligere rapporteret ligning33. I betragtning af rotternes mulige død under operationen blev N hævet med 25%; derfor blev n = 10 (ti rotter for hver gruppe) besluttet. Ellers havde den allerede eksisterende metode til at generere MIRI-modellen en høj dødelighed. Derfor var der få tilfælde (lav stikprøvestørrelse) i den eksperimentelle modelgruppe, der påvirkede de statistiske resultater. Flere vurderinger, herunder ekkokardiografi30, Evans blå farvning34 og myokardieenzymmåling35, var afgørende for hjertefunktionsevaluering og analyse. På grund af den lave stikprøvestørrelse af dette arbejde blev disse vurderinger ikke udført og vil blive beskrevet i en fremtidig undersøgelse af farmakodynamisk forskning i MIRI. I betragtning af at den eksisterende kirurgiske procedure til generering af MIRI-modellen er forbundet med omfattende myokardieskader, er det imidlertid værd at rapportere denne nuværende metode til forbedring af modelleringen af MIRI hos rotter og bringe lys over denne prækliniske model, der korrekt simulerer iskæmisk hjertesygdom.
Afslutningsvis havde den forbedrede kirurgiske metode til generering af MIRI-modellen en højere overlevelsesrate, et forhøjet ST-T-segment og en større infarktstørrelse end den eksisterende MIRI-modelgenereringsmetode, hvilket tyder på, at den forbedrede model bedre simulerer MIRI-patologi.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af Administration of Traditional Chinese Medicine [SLJ0204], Jiangsu Provincial Hospital of Chinese Medicine (Y21017), National Natural Science Foundation of China [81973763, 81973824,82004239].
10% Neutral Formalin | Chunyu, China | _ | |
2,3,5-Triphenyl-2H-Tetrazolium Chloride | Solarbio, China | T8107 | |
75% Alchol | SCR, China | 10009261 | |
Artery Clip | Zhonglin Dongsheng, China | 6.5cm | |
Camera | Olympus Corporation, Japan | EPL5 | |
Cotton ball | Huachen, China | _ | |
Dpilatory cream | Veet, China | _ | |
Eye speculum | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Gauze | Zhonggan, China | _ | |
GraphPad | GraphPad Software, USA | 8.0 | |
H&E Kit | Solarbio, China | G1120 | |
High-pressure steam sterilizer | TOMY, Japan | SX-500 | |
ImageJ | NIH, USA | _ | |
Masson Kit | Solarbio, China | G1340 | |
Medical Tape | Mr.Song, China | _ | |
Microscope | Olympus Corporation, Japan | CKX31 | |
Microscopy | TEKSQRAY, China | _ | |
Microtome | Leica, Germany | RM2235 | |
Microtome Blade | Leica, Germany | 819 | |
Needle holder | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Ophthalmic scissors | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Ophthalmic tweezers | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Paper clip | Chenguang, China | ABS91613 | |
Physiological saline solution | Kelun, China | _ | |
Powerlab ECG | ADINSTRUMENTS ,China | 4/35 | |
PVC tube | Guanzhijia, China | _ | |
Small animal ventilator | TECHMAN, China | HX-101E | |
Sodium Pentobarbital | SIGEMA, USA | 1030001 | |
Suction trocar | TECHMAN, China | HX-101E | |
Suture line | Lingqiao, China | 4-0 | |
Suture needle with thread | Shanghai Pudong Jinhua Medical Products Co LTD, China | 6-0 |