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Method Article
右心不全(RHF)は、右側の心臓の拡張と肥大を特徴とし、心室および心房の機能不全を引き起こします。RHFに関連する心肺疾患は、心不整脈のリスクの増加を伴います。この記事では、心室および心房性不整脈形成の亢進に関連する肺動脈バンディング誘発性RHFの標準化されたモデルについて説明します。
慢性閉塞性肺疾患や肺動脈性肺高血圧症(PAH)などの臨床症状は、慢性的な右心室圧過負荷や進行性右心不全(RHF)につながる可能性があります。RHF は、RV と右心房 (RA) に影響を与える異常な心筋機能に関連する右側心肥大と拡張によって特定できます。私たちは最近、重度のRHFが心房の炎症、心房線維症、および心房不整脈(CA)の最も一般的なタイプである心房細動(AF)のリスクの増加を伴うことを示しました。最近の研究では、RVおよびRAの炎症が、AFを含むCAの不整脈形成に重要な役割を果たしていることが示されています。しかし、RHFにおけるCAおよびAFの発症における炎症の影響については、十分に説明されていません。
RHFの実験モデルは、右側心筋の炎症とCAとの関連をよりよく理解するために必要です。モノクロタリン(MCT)誘発性肺高血圧症(PH)のラットモデルは、RHFを誘発することが十分に確立されています。しかし、MCTは重度の肺毒性と肺の炎症を引き起こします。したがって、MCT誘発性RHFは、その後の心筋炎症がRHF自体に由来するのか、それとも損傷した肺から分泌される循環炎症シグナルに由来するのかを区別するのに役立ちません。
この記事では、肺動脈幹バンディング(PAB)を含む機械的方法を使用して、右側の心不整脈を誘発しました。PAB は、肺動脈幹の永久縫合を 3 週間行うことで構成されます。このようなアプローチでは、右側の圧力過負荷が増加します。PAB 後の D21 では、縫合糸により、肥大、拡張、および炎症を起こした RV と RA が生じます。PAB 誘発性 RHF は、心房細動を含む心室性および心房性不整脈に対する脆弱性も伴います。
右心不全(RHF)は、右心室(RV)および心房(RA)の肥大と拡張を特徴とし、肺動脈(PA)の狭窄による慢性的なRV圧力過負荷に反応して右側心不全を引き起こします1。したがって、PAの狭窄を誘発する条件は、RHF 1,2,3,4のリスク増加の原因となる可能性があります。臨床データから、RHFがPA高血圧症(PAH)患者の入院の主な原因(56%)であることが明らかになりました2。臨床研究では、血栓塞栓性肺高血圧症(PH)や特発性PAHなどのPAHの原因とは無関係に、患者はRHFにしばしば影響を受け、上室性頻脈性不整脈や心房細動(AF)2,5,6などの心不整脈を発症しやすくなることが示されています。
PAHとRHFとの関連をよりよく理解するために、モノクロタリン(MCT)の単回投与モデルを含む動物実験を使用して、重度の肺炎症とRHF7,8を誘発しています。最近、MCT誘発性RHFがRA炎症およびAF9と関連していることが観察されました。しかし、MCT誘発性肺炎症および循環サイトカインの重要性のために、MCT誘発性RA炎症がRHFのみの結果であるかどうかを説明することは困難であった9。したがって、RHF 誘発性心不整脈の新しいモデルが必要でした RA 炎症状態を研究するために。
PAトランクバンディング(PAB)実験モデルは、閉塞性PA疾患を模倣し、心臓の右側に影響を与える関連する病理学的心臓リモデリングを研究するために、さまざまな動物種で使用されてきました10。PAB は、RV 過負荷 10,11,12,13,14,15,16 を模倣したさまざまな研究で、右 RV の機能不全と失敗を誘発する効果的な方法として報告されています。技術的には、PABはPA体幹に永久縫合糸を留置することであり、PA体幹の直径10の機械的減少を引き起こす。PABは、RV10への圧力過負荷を増加させます。まず、RV後負荷の急激な増加に対する代償的適応として、RV腔が拡張し、慢性的なRV肥大10,13を引き起こします。RVの拡張と肥大は三尖弁に影響を及ぼし、三尖弁は漏れやすくなります13。より正確には、RVの顕著な拡張と高いRV後負荷の組み合わせは、RVとRA13,17の間に位置する三尖弁輪を伸ばす効果があります。弁の不完全な閉塞により、収縮期にRVから排出される血液の一部は、RA腔17に向けられます。三尖弁の漏出は心エコー検査で観察でき、三尖弁逆流と呼ばれます17。その後、RAは不適切に高血圧になり、RAの拡張と肥大の増加に寄与します13。慢性的なRVおよびRAリモデリングは、RVおよびRA線維症および機能の喪失につながる局所的な心筋炎症反応を伴います9,13。心臓線維症は、収縮性が低く、心室細動やAFなどの心不整脈の発症に関与する伝導ブロックおよび再突入回路を誘発しやすい低電圧ゾーンの発達を特徴としています18,19。
この論文の独創性は、PAB 誘発性の右側心臓リモデリングの標準化された方法を利用して、PAB 後 3 週間で心不整脈の誘発性を誘発および研究することにあります。この外科的アプローチの主な利点は、i) PA体幹径の減少に対する直接的な制御、および ii) 肺の炎症を回避してRHFに焦点を当てた 心筋不整脈、AFを含む心不整脈を研究するための炎症。
ここで説明するアプローチには、PAB を作成するための精密な顕微手術、RV 後負荷の増加の評価、PAB 誘発性心筋の構造的および機能的リモデリングを観察するための心エコー検査、および AF を含む心不整脈に対する脆弱性を評価するための電気生理学的研究が含まれます。
以下に説明するすべての手順は、モントリオール心臓研究所の倫理委員会(プロトコル番号:2021-2938-2021-47-01および2024-3412-2024-48-01)によって承認され、カナダ動物管理評議会(CCAC)のガイドラインに厳密に従いました。6〜8週齢の雄のWistarラット(225〜275 g)を手順に使用しました。すべての動物はモントリオール心臓研究所の動物管理施設に収容され、水と食物に無料でアクセスできました。
1. 術前準備
2.麻酔の導入と動物の準備
注:分析は、6〜8週齢の雄のWistarラット(225〜275 g)で行われました。.次の手順のすべてのステップで加熱パッドを使用して、動物の体温を約37°Cに保ちます。 直腸プローブを適用して体温を監視します。
3. 挿管
注:挿管は、前述のように行われました20。
図1:PABの顕微手術の準備に必要な主要な器具 (A)PAB後のPA体幹の直径1mmを得るためのリードとして使用される修正された19G針。(B)ラットの気管内ツールの使用または挿管の成功。 1. ヘラは、麻酔をかけたラットの舌圧子として使用され、気管を露出させます。 2. 16Gカテーテルは、スタイラスの先端を鈍らせた後、気管内チューブとして機能します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
4. PAB手術(図2)
注:すべての手順は、厳格な無菌手術技術に従って実行する必要があります。
図2:PABの手順と5.0シルク縫合糸と金属クリップの検証。 PAトランクの段階的な単離と結紮の写真、(A)PAトランクの露出と単離、(B)PAトランクの周りの縫合糸(5.0シルク)の位置、(C)PA(PAB)の結紮(リードとして19G針を使用)を示しています。(D)PABに続く心臓の動きとPAルートおよびRV過負荷の検証。(E)シルク縫合糸と金属クリップで行われたPABの比較。(F)PABの絹縫合糸の選択の検証により、PA体幹の周囲に1mmのより再現性のある直径を作り出すこと。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5. 術後の回復
6. 経胸壁心エコー検査
注:この論文は、ラットが経胸壁心エコー検査を受けた手術後21日目に得られたデータを示しています。ただし、研究目的と研究デザインの要件に応じて、研究者はPAB経胸壁心エコー検査の前後に他の時点を定義できます。
7. 電気生理学的研究(図3)
図3:安静時の心拍の図と in vivo 電気生理学的研究のための経食道カテーテルの適切な位置 (A)P波、PR間隔、QRS群、QT間隔、およびR-R間隔を示す安静時の2つの連続した心拍の代表的な心電図。(B)心臓(1)の縦断面と食道(2)の概略図で、四極カテーテル(3)が導入されて心房心電図を刺激し、獲得します。(C)表面心電図(上側トレース)からの心房信号(赤線)がカテーテル心電図(下側トレース)の心房信号と一致する場合の経食道カテーテルの好ましい位置を示す代表的な心電図信号。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
8. 心電図解析
注:ECGの記録と刺激は、ECG取得ソフトウェアを使用して行われました。解析は、ECG解析ソフトウェアを用いて行いました(図3A)。
9. 組織学的解析
10. 統計分析
手術中のPA体幹の適切な結紮の視覚的確認
PAB処置中、縫合糸の良好な位置決めの指標は、血圧の即時増加とRVとRVとの接合部でのPA体幹の根元の迅速な拡張です。縫合糸は、3週間にわたって一定かつ恒久的な圧力過負荷を確保するために動かしてはなりません。この研究では、5-0 Silkの使用が金属製のクリップよりも安定していることが確認されました(...
PABの正常なパフォーマンスは、このプロトコルの最も重要な部分です。大動脈とPA体幹を適切に区別することが重要です。PAの分離は、処置中の裂傷、出血、死亡を避けるために細心の注意を払って行う必要があります。19Gリードの周りの縫合糸の適用は、リードの存在によるPAの「完全な閉塞」が長すぎるのを避けるために、迅速に行い、その後すぐにリードを取り...
著者は何も開示していません。
著者らは、経胸壁心エコー検査の技術的性能についてColombe Roy氏、YanFen Shi氏、Sandra Querry氏、Josiane Deslandes氏に感謝し、PAB法の標準化における予備的な技術支援を提供してくれたNathalie L'Heureux氏に感謝しています。モントリオール心臓研究所の動物ケア施設のメンバーに感謝しています。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% Sodium Chlorine Injection USB (100 ml) | Baxter | JB1302P | Solution used for drugs (analgesic and anti-inflammatory) dilution and for preparing saline water syringes dedicated to rehydrating the animal after the surgery |
19 G x 1 1/2 PrecisionGlide Needle | BD | 305187 | Needle modified (bent and blunted) to be used as a spacer during for the partial constriction of the pulmonary trunk |
2" x 2" Non Woven Non-Sterile Ritmed Gauze Sponge, 4-Ply | AMD-Ritmed | A2101-CH | Gauze sponges used to absorb blood from the wound or to gently push organs (ex: thymus) aside. |
4" x 4" Non Woven Non-Sterile Ritmed Gauze Sponge, 4-Ply (x200) | AMD-Ritmed | A2100-CH | Gauze sponges used to absorb blood from the wound or to gently push organs (ex: thymus) aside. |
5-0 Vicryl Violet Suture RB-1 1/2 Circle Needle 17mm 27" | Ethicon | J303H | Synthetic absorbable sterile surgical suture with a taperpoint needle used for muscle and skin wounds closure. |
Anafen (100 mg/mL) | Merial Canada, Inc. | 1938126 | Diluted injectable solution of ketoprofen administered as a nonsteroidal anti-inflammatory, analgesic and antipyretic drug. |
AutoClip System | FST | 12020-00 | Can be used to close the skin wound. Includes a clip applier, wound clips (9 mm) and a clip remover. |
Dumont #5/45 Forceps | FST | 11251-35 | Dumoxel forceps with tips angled at 45°. Used to tighten the knots around the spacer placed on the pulmonary trunk. |
Fine Scissors - Sharp | FST | 14060-10 | Stainless steel iris scissors dedicated to intercostal muscles incision and suture cutting. |
Forane (Isoflurane) 100 mL | Baxter Canada | BAXCA2L9100 | Inhalation anesthetic used for rodents during their PAB surgery. |
IV Catheter 16 G x 1.77 " (Straight) | BD Insyte | 381257 | Catheter used as an endotracheal tube with its metal stylet blunted. |
Light LED 130 F - DrMach | Eickemeyer | M130300 | LED wall mounted light. |
Magnetic Fixator Retraction System: Base plate | FST | 18200-50 | Metal plate on which the associated fixtures are installed. It is placed around the heating plate. |
Magnetic Fixator Retraction System: Elastomer (2 m Roll) | FST | 18200-07 | Used to attach the retractors to the fixators. |
Magnetic Fixator Retraction System: Fixators | FST | 18200-02 | Movable anchors that can be placed on the base plate. |
Magnetic Fixator Retraction System: Retractors | FST | 18200-11 | Retractors allowing to maintain the surgical wound with the desired opening |
Metzenbaum Scissors (Curved) | FST | 14017-14 | Stainless steel blunt scissors used for blunt dissection of the skin and muscles. |
Micro-Adson Forceps | FST | 11018-12 | Stainless steel serrated forceps used to grasp skin and other tissues. |
Oster Golden A5 2-Speed Clipper | Oster Professional | 34264416949 | Pet grooming clipper used to prepare the surgical field. Since it's meant to be used with large animals, the user needs to be careful with rats. |
Rodent heating plate or warming system | Custom made | N/A | Plate connected to a unit equipped with a LED screen displaying the temperature detected by the rectal probe as well as the target temperature. |
Rodent Ventilator Model 683 | Harvard Apparatus | 74240-2 | Mechanical ventilator used for small laboratory animals (max 5 kg). |
Semken Forceps with Serrations (Curved) | FST | 11009-13 | Stainless steel forceps used for tissue dissection. |
Semken Forceps with Serrations (Straight) | FST | 11008-13 | Stainless steel forceps used for tissue dissection. |
Silky Fresh Hair removal Cream | Veet | 62200825036 | Hair removal product used to prepare the surgical site after shaving. |
Soluprep | 3M | 103.26 | Bottled antiseptic solution tinted with 2% chlorhexidine and 70 % alcohol 225 mL. |
Stainless steel spatula 195 mm | Heathrow Scientific | HS15907 | Spatula used as a tongue depressor during rat intubation. |
Stereomicroscope System SZ61TR | Olympus | 88-126 | Microscope equipped with binoculars and a built-in camera allowing for video filming. |
Sterile Sodium Chloride 0.9% Irrigation Bottle (60 mL) | Saline H2O | 25-6048SA-L | Solution used to keep the wound moist throughout the surgery. |
Surgical Scissors - Sharp-Blunt (Straight) | FST | 14001-12 | Stainless steel scissors used to make the initial skin incision. |
Suture 5-0 Silk No Needle | Henry Schein | 102-6344 | Silk thread used to do the constriction of the pulmonary trunk |
Systane Ointment | Alcon | 2444062 | Eyes lubricant providing a temporary relief of burning and irritation caused by the dryness of the eyes during surgery. |
SZ2-STU2 stereomicroscope stand | Olympus | N1198900 | The arm attached to the base provides a great freedom of movement to the microscope head. |
Tissue forceps - 1X2 Teeth | FST | 11021-15 | Stainless steel forceps allowing to grasp, hold and manipulate tissues (skin and muscles). |
Transpore Surgical Tape | 3M | 1527-1 | Medical tape used to immobilized the rats' forelimbs and hindlimbs. |
Vetbond Tissue Adhesive (3 mL) | 3M | 1469SB | Surgical glue that can be applied in small amounts on the skin It can be used as a complement to subcutaneous sutures. |
Vetergesic Multidose (0.3 mg/mL) 10 mL | Ceva Canada | 2342510 | Diluted injectable solution of buprenorphine administered as an analgesic drug. |
Veterinary anesthesia evaporator Tec 4 | Dispomed | 34001 Iso | Enables vaporization of isoflurane and concentration at 0–5%. |
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