Method Article
* These authors contributed equally
تم تحسين نموذج نقص تروية عضلة القلب لقلب الفئران باستخدام متراجع ذاتي الصنع ، وأنبوب كلوريد البولي فينيل ، وطريقة عقد فريدة من نوعها. أظهر مخطط كهربية القلب وكلوريد ثلاثي فينيل تترازوليوم والتلطيخ النسيجي ونتائج تحليل البقاء على قيد الحياة في المئة أن مجموعة النماذج المحسنة لديها معدلات نجاح وبقاء أعلى من مجموعة النماذج الموجودة بالفعل.
يسبب نقص تروية عضلة القلب وإصابة التروية (MIRI) ، الناجمة عن أمراض القلب التاجية (CHD) ، تلفا في الخلايا العضلية القلبية. علاوة على ذلك ، تشير الأدلة إلى أن العلاج بالتخثر أو التدخل التاجي الأولي عن طريق الجلد (PPCI) لا يمنع إصابة التروية. لا يوجد حتى الآن نموذج حيواني مثالي ل MIRI. تهدف هذه الدراسة إلى تحسين نموذج MIRI في الفئران لجعل الجراحة أسهل وأكثر جدوى. تم تطوير طريقة فريدة لإنشاء MIRI باستخدام أنبوب ناعم خلال خطوة رئيسية من فترة نقص التروية. لاستكشاف هذه الطريقة ، تم تقسيم ثلاثين فأرا عشوائيا إلى ثلاث مجموعات: مجموعة صورية (n = 10) ؛ مجموعة النماذج التجريبية (n = 10) ؛ ومجموعة النماذج الحالية (n = 10). تتم مقارنة نتائج تلطيخ كلوريد ثلاثي فينيل تيترازوليوم ، وتخطيط القلب الكهربائي ، والنسبة المئوية للبقاء على قيد الحياة لتحديد دقة ومعدلات البقاء على قيد الحياة للعمليات. استنادا إلى نتائج الدراسة ، تم التوصل إلى أن طريقة الجراحة المحسنة ترتبط بمعدل بقاء أعلى ، وشريحة ST-T مرتفعة ، وحجم احتشاء أكبر ، والذي من المتوقع أن يحاكي أمراض MIRI بشكل أفضل.
مرض القلب الإقفاري هو السبب الرئيسي للوفيات في جميع أنحاء العالم. وفيات القلب والأوعية الدموية لها دور حاسم في الصحة العامة وعلم الأوبئة على الصعيد العالمي1. يلعب نقص تروية عضلة القلب وإصابة التروية وظائف أساسية في مرض نقص تروية القلب ، والذي يشير إلى عملية فسيولوجية مرضية معقدة تشمل استنفاد الأدينوسين ثلاثي الفوسفات2 ، والتوليد المفرط لأنواع الأكسجين التفاعلية3 ، والتفاعلات الالتهابية4 ، وخلل الميتوكوندريا بسبب الحمل الزائد للكالسيوم5 ، مما يؤدي إلى احتشاء عضلة القلب الحاد عن طريق الخلل الأيضي والضرر الهيكلي6.
ومع ذلك، لا تزال الآليات التفصيلية الكامنة وراء نقص تروية عضلة القلب وإصابة التروية (MIRI) غير معروفة. يهدف هذا العمل إلى تطوير نموذج حيواني فريد يحاكي بشكل كاف العرض السريري وعلاج MIRI. خلاف ذلك ، في عملية بحث نموذج MIRI ، تتطلب الحيوانات الكبيرة7 (مثل الخنازير) جراحة تدخلية ، وهي مكلفة. تتطلب الحيوانات الصغيرة (مثل الأرانب 8 والفئران 9،10،11،12 والجرذان13) جراحة دقيقة تحت الفحص المجهري 10 ، أو أكياس يتم التحكم فيها عن بعد 8،11 ، أو الضغط على القلب خارج التجويف9 ، الأمر الذي يتطلب مستوى عال من التكنولوجيا وقد يسبب العديد من مضاعفات ما بعد الجراحة التي تزعج دقة النتائج. سيلعب نموذج MIRI المثالي بمعدل بقاء أعلى وتكلفة أقل دورا حاسما في الأبحاث المرضية.
هدفت هذه الدراسة إلى مكافحة هذه القضايا من خلال إنشاء نموذج أكثر سهولة وجدوى من MIRI في الفئران لتسهيل البحث في علم أمراض MIRI ، مما قد يؤدي إلى اكتشاف العلاجات السريرية ل MIRI.
تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات بجامعة نانجينغ للطب الصيني (إذن رقم 202004A002). اتبعت الدراسة بدقة المبادئ التوجيهية للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) بشأن استخدام المختبر (منشور المعاهد الوطنية للصحة رقم 85-23 ، المنقح 2011). تم استخدام ثلاثين من ذكور فئران Sprague-Dawley (الوزن ، 300 ± 50 جم ؛ العمر ، 12 ± 14 أسبوعا) في هذا العمل.
1. إعداد الحيوان
2. إجراء الجراحة
3. تقييم تلطيخ كلوريد ثلاثي فينيل تيترازوليوم
4. تلطيخ الأنسجة
5. تقييم تخطيط القلب
6. التحليل الإحصائي
TTC تلطيخ
تم تلطيخ أقسام القلب من الفئران التي خضعت إما لإجراء MIRI الحالي أو المحسن أو الجراحة الصورية ب TTC ، وتم تخزين الصور رقميا وتحليلها باستخدام ImageJ. الفئران التي خضعت إما لإجراءات MIRI الموجودة بالفعل أو المحسنة كانت تعاني من احتشاء عضلة القلب ، في حين أن الفئران من المجموعة الوهمية لم تفعل ذلك (الشكل 2B). بالمقارنة مع الفئران في المجموعة الصورية ، كان لدى الفئران في مجموعات نموذج MIRI الموجودة (p < 0.0001) والتجريبية (p < 0.0001) فرقا كبيرا في حجم احتشاء عضلة القلب ، وكان لمجموعة النماذج التجريبية حجم احتشاء عضلة القلب أكبر من مجموعة النماذج الحالية (p = 0.0176) (الشكل 3B).
تلطيخ نسيجي
أظهر تحليل العينات الملطخة باستخدام بقع H&E و Masson 22,23 أنه بالمقارنة مع المجموعة الوهمية ، فإن الخلايا العضلية القلبية لكل من المجموعات النموذجية التجريبية والحالية قد تعرضت لأضرار جسيمة وانحلال نووي وتم اختراقها بواسطة العديد من العدلات (الشكل 3).
اختبار تخطيط القلب
كانت شرائح تخطيط القلب ST-T من الفئران في مجموعات نموذج MIRI الحالية والتجريبية مرتفعة مقارنة بشرائح الفئران في المجموعة الصورية (الشكل 4A) ، وكانت الاختلافات بين النموذج التجريبي والمجموعات الصورية (p < 0.0001) أو مجموعات النموذج والصورية الحالية (p < 0.0001) معنوية (الشكل 4B). وعلاوة على ذلك، كان قطاع ST-T أكثر ارتفاعا في مجموعة النماذج التجريبية منه في مجموعة النماذج الحالية (p = 0.0274) (الشكل 4C).
النسبة المئوية للبقاء على قيد الحياة
كان معدل البقاء على قيد الحياة مختلفا اختلافا كبيرا بين مجموعتي نموذج MIRI (الشكل 4D). ماتت أربعة من الفئران العشرة في المجموعة النموذجية الحالية. كان معدل الوفيات 40٪ خلال فترة إعادة التروية. في المقابل، لم يمت أي من الفئران في مجموعة النموذج التجريبي أثناء الجراحة، مما يدل على أن النموذج المحسن الحالي لديه معدل بقاء أعلى (p = 0.0291).
الشكل 1: الخطوات الرئيسية لجراحة نموذج إصابة نقص تروية عضلة القلب والإصابة التروية (MIRI). تشير النقاط الخضراء إلى بروتوكول الرباط خلال فترة نقص التروية ، بما في ذلك وضع الأنبوب الناعم على الشرايين التاجية (A) ، وربط خط الخياطة في أخدود الأنبوب الناعم المعد مسبقا (B) ، وتخفيف العقدة ، وإزالة الأنبوب الناعم عند بدء فترة التروية (شريط المقياس = 1 سم) (C ). LAA: الزائدة الأذينية اليسرى ، RAA: الزائدة الأذينية اليمنى ، LAD: الأسفل الأمامي الأيسر ، RCA: الشريان التاجي الأيمن ، IVC: الوريد الأجوف السفلي ، SVC: الوريد الأجوف العلوي ، AO: الشريان الأورطي ، PA: الشريان الرئوي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: إجراء الجراحة بأكمله والاختلافات في تلطيخ كلوريد ثلاثي فينيل تترازوليوم (TTC) بين المجموعات المختلفة. يتم عرض المتراجع الصغير المعد مسبقا (شريط المقياس = 15 مم) ، والأنبوب الناعم (شريط المقياس = 10 مم) ، والجراحة بأكملها (شريط المقياس = 15 مم) (A). تم تقسيم ثلاثين فأرا عشوائيا إلى مجموعات تجريبية (n = 10) ، ومجموعة صورية (n = 10) ، ونموذج موجود (n = 10). أشار تلطيخ TTC إلى أن كلا من مجموعات النماذج التجريبية والحالية لديها تغييرات كبيرة مقارنة بالمجموعة الصورية (B). تحول الجدار الأمامي لعضلة القلب في المجموعة التجريبية والجدار الجانبي في مجموعات النماذج الحالية إلى اللون الأبيض الباهت ، مما يؤكد موقع المنطقة الإقفارية (شريط المقياس = 5 مم). يصور "النموذج الحالي" على أنه "النموذج القديم" في الشكل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: الاختلافات في تلطيخ H&E و Masson بين المجموعات. تم تقسيم ثلاثين من ذكور فئران Sprague Dawley عشوائيا إلى مجموعات تجريبية (n = 10) ، ومجموعة صورية (n = 10) ، ونموذج موجود (n = 10) مجموعات ، وتظهر مقارنة التغيرات المورفولوجية الخلوية بين المجموعات (شريط المقياس = 2 مم). يظهر الهيماتوكسيلين والإيوسين (H & E) ، وتلطيخ ماسون أن خلايا عضلة القلب في النموذج التجريبي ومجموعات النماذج الحالية لها أضرار جسيمة ، وانحلال النواة ، ويتم اختراقها بواسطة العديد من العدلات مقارنة بتلك الموجودة في المجموعة الصورية (شريط المقياس = 100 ميكرومتر). يصور "النموذج الحالي" على أنه "النموذج القديم" في الشكل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: الفروق في النتائج الإحصائية بين المجموعات. تم تقسيم ثلاثين من ذكور فئران سبراغ داولي عشوائيا إلى مجموعات تجريبية (ن = 10) ، ومجموعة صورية (ن = 10) ، ونموذج موجود (ن = 10). تظهر نتائج مخطط كهربية القلب أنه بالمقارنة مع مجموعة النماذج الموجودة بالفعل ، فإن مجموعة النماذج التجريبية لديها حجم احتشاء عضلة القلب أكبر (****p < 0.0001 ، * p = 0.0176) (A) ، وارتفاع أعلى لشريحة ST (****p < 0.0001 ، * p = 0.0274) (B) ، ونسبة بقاء أعلى (p = 0.0291) (C ). على وجه الخصوص ، كانت الفئران من المجموعة النموذجية الحالية أكثر عرضة للموت في بداية فترة نقص التروية وبداية فترة إعادة التروية (D). يصور "النموذج الحالي" على أنه "النموذج القديم" في الشكل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل التكميلي 1: تفاصيل المتراجع المعد مسبقا وأنبوب PVC. يتم عرض المتراجع المعد مسبقا (A) وأنبوب PVC (B). يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
كان الفرق الرئيسي بين الطرق الموجودة بالفعل والمحسنة هو استخدام أنابيب PVC في عملية الربط. في طريقة الجراحة الحالية ، تم ربط أنسجة عضلة القلب باستخدام خياطة الحرير 6-0 فقط ، مما تسبب في تلف عضلة القلب أثناء الربط مما أدى إلى الوفاة أثناء الجراحة. علاوة على ذلك ، فإن نبض القلب من شأنه أن يخفف من العقدة. في المقابل ، في الطريقة المحسنة مع أنبوب PVC ، يمكن تشديد الانزلاق الموضوعة في أخدود الأنبوب ، وزيادة مساحة عضلة القلب المتأثرة بالربط. لوحظت هذه الفوائد أثناء الإجراء التجريبي وأكدتها نتائج تلطيخ TTC والنسبة المئوية للبقاء على قيد الحياة.
كانت الخطوة الحاسمة لطريقة الجراحة المحسنة هي وضع الأنبوب الناعم على الشريان التاجي LAD القريب ، مصحوبا بالأعصاب والأوعية اللمفاوية وأنسجة عضلة القلب أثناء الربط في فترة نقص التروية. يمكن أن يكون هذا الأنبوب الناعم المعد مسبقا بمثابة وسادة تحمي الأنسجة الطرفية (الأعصاب وعضلة القلب والأوعية اللمفاوية) وتقلل من الوفيات أثناء ربط الشريان التاجي. كانت الجراحة التي أجرتها الطريقة الموجودة بالفعل مشابهة لجراحة احتشاء عضلة القلب. أشارت نتائج البقاء على قيد الحياة في المئة إلى أن الفئران في المجموعة النموذجية الحالية ماتت بشكل رئيسي خلال فترة نقص التروية (توفي اثنان من الفئران في 2 دقيقة بعد الربط ، وتوفي اثنان من الفئران في 45 دقيقة بعد الربط). خلاف ذلك ، لا تزال الأسباب الكامنة وراء الوفاة غير واضحة ، وهناك سلسلة من الفرضيات ، بما في ذلك الأضرار الإضافية للهياكل العصبية23 ، والأوعية اللمفاوية ، وعضلة القلب.
فيما يتعلق بالضرر العصبي ، أشارت الدراسات السابقة إلى أنه خلال فترة نقص تروية النموذج الحيواني ، إلى جانب الآثار المحلية المباشرة لنقص التروية على الهياكل العصبية ، ربما يكون هناك أيضا انخفاض كبير في مستويات neuropeptide Y (NPY) التي تسهم في اضطرابات في النقل الأكسوبلامي في التعصيب الودي24. تتفق هذه النتيجة مع النتائج التي أبلغ عنها Han et al.25 ، الذي كشف عن حدوث اختفاء تدريجي ل NPY داخل عضلة القلب المحتقنة بعد ربط الشريان التاجي LAD في الفئران. ومع ذلك، لا يزال دور NPY في هذا السياق غير واضح. يؤدي حذفه إلى تخفيف الخلل الوظيفي في القلب وموت الخلايا المبرمج أثناء احتشاء عضلة القلب الحاد26 ، ويرتبط بعدم انتظام ضربات القلب 27 ، وارتفاع ضغط الدم ، ووظيفة الأوعية الدموية الدقيقة التاجية28.
علاوة على ذلك ، حدث انسداد ضار في التدفق اللمفاوي القلبي خلال فترة نقص تروية القلب ، مما أدى إلى وذمة قلبية حادة ، وخلل وظيفي في اليسار ، ونزيف29 ، والذي قد يكون سببا آخر للوفاة في الفئران. خلال هذه العملية المرضية ، يمكن أن يعزى رباط الشريان التاجي LAD إلى انسداد الشرايين التاجية أو النقل اللمفاوي القلبي داخل منطقة الاحتشاء ، والتي يمكن أن تسبب مضاعفات إضافية ، مثل إعادة التشكيل السلبي للليمفاوية المجمعة للقلب ، وانخفاض التدفق اللمفاوي ، والوذمة المستمرة30.
لذلك ، تلعب الدورة الدموية في الأوعية اللمفاوية دورا وظيفيا في التوازن القلبي31 والتئام الجروح32 ، وتشير نتائج البقاء على قيد الحياة في هذه الدراسة إلى أن الإجراء الجراحي المحسن MIRI قد يتجنب التلف اللمفاوي ويعزز التروية اللمفاوية عن طريق وضع الأنبوب الناعم على الشريان التاجي LAD أثناء الرباط. في المقابل ، من المرجح أن تمزق طريقة الجراحة الحالية عضلة القلب وتسبب نزيفا هائلا أثناء ربط الشريان التاجي LAD ، دون تأثير توسيد الأنبوب الناعم. بالإضافة إلى ذلك ، كان قطر الأنبوب الناعم المعد مسبقا أكبر بكثير من خياطة الحرير 6-0 ، وربما يكون الأنبوب قد تقلص وتسبب في حجم احتشاء أكبر عندما تم ربط العقدة بالأنبوب خلال فترة نقص التروية.
كان لهذه الدراسة بعض القيود. تم تحليل حجم احتشاء القلب في التجربة الأولية. تم حساب صيغة الاستبدال (N = 7.75) باستخدام معادلة33 تم الإبلاغ عنها سابقا. وبالنظر إلى احتمال وفاة الفئران أثناء العملية، تم رفع N بنسبة 25٪. وبالتالي ، تم تحديد n = 10 (عشرة فئران لكل مجموعة). خلاف ذلك ، فإن الطريقة الموجودة بالفعل لإنشاء نموذج MIRI لديها معدل وفيات مرتفع. لذلك ، أثرت حالات قليلة (انخفاض حجم العينة) في مجموعة النموذج التجريبي على النتائج الإحصائية. كانت العديد من التقييمات ، بما في ذلك تخطيط صدى القلب30 ، و Evans Blue staining 34 ، وقياس إنزيم عضلة القلب35 ، ضرورية لتقييم وظائف القلب وتحليلها. ونظرا لانخفاض حجم عينة هذا العمل، لم تجر هذه التقييمات وسيتم وصفها في دراسة مستقبلية للبحوث الدوائية الدينامية في معهد ميري. ومع ذلك ، بالنظر إلى أن الإجراء الجراحي الحالي لإنشاء نموذج MIRI يرتبط بتلف عضلة القلب على نطاق واسع ، فمن المفيد الإبلاغ عن هذه الطريقة الحالية لتحسين نمذجة MIRI في الفئران وتسليط الضوء على هذا النموذج قبل السريري الذي يحاكي بشكل صحيح مرض نقص تروية القلب.
في الختام ، كان لطريقة الجراحة المحسنة لتوليد نموذج MIRI معدل بقاء أعلى ، وشريحة ST-T مرتفعة ، وحجم احتشاء أكبر من طريقة توليد نموذج MIRI الحالية ، مما يشير إلى أن النموذج المحسن يحاكي بشكل أفضل علم أمراض MIRI.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل إدارة الطب الصيني التقليدي [SLJ0204] ، ومستشفى مقاطعة جيانغسو للطب الصيني (Y21017) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين [81973763 ، 81973824 ، 82004239].
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
An erratum was issued for: Improved Rodent Model of Myocardial Ischemia and Reperfusion Injury. The Authors section was updated.
The Authors section was updated from:
Hua-Qin Tong*1
Man-Lu Fan*1
Tong Sun1
Hao-Wen Zhang2
Jie Han3
Meng-Xi Wang1
Jian-Dong Chen3
Wei-Xin Sun4
Xiao-Hu Chen3
Mian-Hua Wu5
1First College of Clinical Medicine, Biological Technology Center for Innovation in Chinese Medicine, Nanjing University of Chinese Medicine
2School of Health Preservation and Rehabilitation, Key Laboratory of Acupuncture and Medicine Research of Ministry of Education
3Department of Cardiology, Jiangsu Provincial Hospital of Chinese Medicine
4Department of Cardiology, Yancheng TCM Hospital Affiliated to Nanjing University of Chinese Medicine
5Jiangsu Collaborative Innovation Center of Traditional Chinese Medicine (TCM) Prevention and Treatment of Tumor, Nanjing University of Chinese Medicine
* These authors contributed equally
to:
Hua-Qin Tong*1,2,3
Man-Lu Fan*3
Tong Sun3
Hao-Wen Zhang4
Jie Han5
Meng-Xi Wang3
Jian-Dong Chen5
Wei-Xin Sun6
Xiao-Hu Chen1,2
Mian-Hua Wu7
1Department of Cardiology, Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine
2Department of Cardiology, Jiangsu Province Hospital of Chinese Medicine
3First College of Clinical Medicine, Biological Technology Center for Innovation in Chinese Medicine, Nanjing University of Chinese Medicine
4School of Health Preservation and Rehabilitation, Key Laboratory of Acupuncture and Medicine Research of Ministry of Education
5Department of Cardiology, Jiangsu Provincial Hospital of Chinese Medicine
6Department of Cardiology, Yancheng TCM Hospital Affiliated to Nanjing University of Chinese Medicine
7Jiangsu Collaborative Innovation Center of Traditional Chinese Medicine (TCM) Prevention and Treatment of Tumor, Nanjing University of Chinese Medicine
* These authors contributed equally
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved