Name: tachycardia-induced cardiomyopathy as a chronic heart failure model in swine
Uploaded: 2018-02-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
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この作品は、カレル大学研究助成金ジョージア州英国号 538216 とジョージア州英国号 1114213 によって支持されました。

この実験的なプロトコルに見直された最初医学部、カレル大学で機関の動物専門家委員会による承認し、大学実験室、生理学教室第一部で行われました。動物に対する虐待行為の保護に関する医学、チャールズ大学プラハ、チェコ共和国で、法律第 246/1992 年高専、に従って。すべての動物が扱われ、気遣われる心配のためのガイドに従い、国民アカデミーの出版物、によって 2011 年に公開された第 8 版は、実験動物の使用。すべてのプロシージャは、獣医の標準規則に従って行われたと各研究の完了時に動物が犠牲になったし、剖検では。まで雌豚 (Sus イノシシ イエバエ) を交雑 5 健康的な適切な解剖学のため生後 6 ヶ月は、この実験に含まれていた。彼らの平均体重のデータ コレクションの一日 66 ± 20 kg だった。
1. 全身麻酔
<ol><li>1 日断食、ミダゾラム 0.3 mg/kg の塩酸ケタミン (15-20 mg/kg)、臀部に筋肉内投与による麻酔を開始します。</li>
	<li>静脈内の薬剤のアプリケーションの耳静脈に末梢のカニューレを挿入します。</li>
	<li>プロポ フォール (2 mg/kg) とモルヒネ (0.1 - 0.2 mg/kg) の静脈ボーラスを管理します。</li>
	<li>顔のマスクと事前 6.5 7.5 mm の直径のカフ付き気管内チューブの気管挿管を介して酸素を動物を提供します。</li>
	<li>プロポ フォールの組み合わせによる全静脈麻酔を続ける (6-12 mg/kg/h)、ミダゾラム (0.1 - 0.2 mg/kg/h) とモルヒネ (0.1 - 0.2 mg/kg/h)、調整 - 個々 の応答によると用量角膜反射は、自発呼吸を抑制して運動応答。動物の目の乾燥を防ぐために軟膏を保護します。</li>
	<li>閉ループ自動デバイス ・ ターゲット呼気 CO2 38 42 mmhg と十分なヘモグロビン飽和度 95-99% を維持する適応サポート換気セットで機械的人工換気を動作します。すべての重要な機能、特に心拍数と体温を監視します。</li>
	<li>仰臥位で操作テーブルにそっと足を確保することにより、動物を取り付けます。</li>
	<li>広いスペクトル抗生物質 - 耳静脈カニューレを通して静脈内セファゾリン 1 g を管理します。</li>
</ol>2. 心室鉛注入
<ol><li>施術部位を見つけて正しく胸鎖乳突筋の上 (1) 頸領域と (2) 動物の首の背面側に一方的な傍脊柱領域にかみそりを使用して肌を剃る。</li>
	<li>超音波血管プローブを使用して、外頚静脈を視覚化し、皮膚上の場所をマークします。その損傷を防ぐためにも頚動脈を探します。</li>
	<li>広い皮膚消毒は、ポビドン ヨードを使用して後、穴と滅菌手術用ドレープ マーク頸静脈地域をカバーします。</li>
	<li>ペース メーカー植え込み術のすべての必要なツールを準備してそれらを滅菌。プロシージャ全体の無菌環境を維持するために重要です。</li>
	<li>外頚静脈上平行切り傷、深さ 10 mm 以上、軟部組織の浅い皮下ポケットを形成します。すべての大型船が公開されません。</li>
	<li>前もって形成されたポケットの底から標準セルジンガー法を用いた外頸静脈にシースを挿入します。まず、12 G 穿刺針から柔らかい先端ガイドワイヤーを挿入し、ガイドワイヤー上、散大と 7 フランス プラスチック涙離れてイントロデューサを導入します。</li>
	<li>透視下このシースを介してリードをペーシング 58 cm を紹介し、その先端右の心室の頂点に位置します。鞘を削除し、そのらせんをねじ込むによって心筋に電極のアクティブな先端を凝視します。</li>
	<li>ペーシング パラメーター - 心室の心電図から鉛検出信号をテストしインピー ダンスが安定していなければならない、ペーシング閾値が振幅 1 V のパルス幅 0.4 ms 以下にする必要があります。</li>
	<li>ペーシング リードをゴムの袖を引いて、2 つの非吸収性縫合糸編組スレッド ステッチによって前もって形成された頸静脈皮下ポケットの下に一緒に両方を修正します。重要なは、動物の将来の可能な成長を考慮した、ペーシング リードの長さが十分を挿入する必要があります。</li>
</ol>3. 皮下リード トンネル
<ol><li>その側に動物を裏返し、バックボーン領域横以前剃毛肌を消毒し、孔を有する滅菌手術用覆布でカバーします。頸静脈皮下ポケットとリードに無菌のままであることを確認します。</li>
	<li>バックボーンに横方向の皮膚をカットし、深く、広々 とした、皮下ポケットを形成します。退屈な準備を使用し、任意の可能な出血を停止します。</li>
	<li>その両端を切りセット滅菌注入から柔らかいゴム製のエクス テンション チューブを取る。トンネルのツールを使用すると、頸と背の皮下ポケットを接続するこのエクス テンション チューブで直接皮下トンネルをプリフォームします。</li>
	<li>1 コネクタ上に引っ張ることで心室リードにチューブのもう一方の端を接続し、背側チューブを引いて背の皮下ポケットに前もって形成されたトンネルを介してリードを描きます。シルク ネクタイとの接続をセキュリティで保護することができます。</li>
	<li>トンネルのツールと背の皮下ポケットから心室リードの公開延長チューブの両方を削除します。</li>
</ol>4. ペース メーカー植え込み術
<ol><li>「Y」パーツを接続すると両室埋込型心臓ペース メーカー ユニットを設定します。"Y"接続により、両方のペース メーカーの収束接続に参加して単一のペーシングに一緒に接続する出力リード (図 1および図 2)。この設定は後でペーシング周波数の広い範囲を提供します。</li>
	<li>ペーシング リードを接続した後、ペース メーカー ヘッダー ユニット、"Y"のリード接続は 1 接続ネジがすべてを固定します。</li>
	<li>ペーシング システム深い背側のポケットに全体を非表示には。ペース メーカーのユニットを収容する十分なスペースと、冗長な鉛の必要があります。</li>
	<li>最終的なペーシング パラメーターを確認します。心臓心室ペーシング ペース メーカーの両方の出力から可能であることを確認します。</li>
	<li>ポビドン ヨードでフラッシュして、両方の皮下ポケットを閉じる。使用吸収性の縫合線維組織層、皮膚の適応のための非吸収性縫合糸編組。</li>
</ol>5. 術後のケア
<ol><li>それは十分な意識を取り戻すまで、動物を慎重に観察します。</li>
	<li>広いスペクトルの静脈内抗生物質療法で傷が癒されるを続行セファゾリン 1 g のすべての 12 h. 管理の鎮痛薬の適切な投与量、例えば、モルヒネ 0.2 mg/kg 皮下注射によって 3 日間のすべての 6-12 h。必要な場合は、十分に痛みを防ぐために用量調整を行います。</li>
	<li>部屋の温度で快適で静かな施設で動物を配置します。水と適切な栄養に無料アクセスをできます。</li>
	<li>癒しの清潔を維持するために定期的に滅菌スクラブと傷をドレスアップします。</li>
	<li>手術後残りの部分を提供するために、少なくとも 3 日間ネイティブ心臓のリズムによって抑制されたペース メーカーを維持します。</li>
	<li>完全に治癒、術後後約 10-14 日と非吸収性皮膚縫合を削除します。</li>
</ol>6. ペーシングのプロトコル
<ol><li>十分な休息期間後ペーシングのプロトコルを開始します。当初、両室ペース メーカーを D00 モードに設定すると、200 拍/分、100 拍/分、および付随して 300 ms (間隔、ペースの表 1を参照してくださいにペースと一致) へ AV ディレイを調整するペースで心室心拍数を高めます。単極ペーシング両方の出力を選択します。</li>
	<li>220 拍/分 1 週間後と 2 週間 (図 3) 後 240 拍/分のペースでの心拍数を高める段階的。連続循環動態容認されていない限り、この周波数でペースを維持します。HF が余りにすぐに進行する場合は、一週間後に再度増加する前にペースで心拍数を減らします。</li>
	<li>心拍、心電図、ペース メーカー尋問毎日聴診を心拍数および電池の寿命などのパラメーターをペーシング定数を確認します。</li>
</ol>7. 心不全誘導と監視
<ol><li>専門獣医師による定期的なケアを確保し、動物の一般的な健康状態を監視します。自発的な身体活動や食欲の増加するネイティブの心と呼吸速度、末梢パルス酸素濃度計、および削減の評価の臨床的観察は、心不全の進行に関する情報を提供します。</li>
	<li>無線の経皮ペースメーカ尋問の利点を使用し、可能であれば、連続心電図記録 - 頻繁に非持続性心室頻拍 (VT)、重度の心不全の進行のサイン。</li>
	<li>心エコー法による評価を使用して、心臓の構造と機能の変化を明らかにします。ブタの解剖学および心臓膨張 - 典型的な 4 室表示に従って最適な画像ウィンドウを見つけるに注意を払う、剣状の下右に探触子を配置し、角度の首や左肩をポイントします。短い軸ビュー、肋間 windows を使用します。ネイティブの心拍で房室 regurgitations 室駆出率の低減は、数週間後顕著なする必要があります。 注: 高速心室ペーシング トレランスの大きな個人差が存在します。したがって、頻繁に監視とペーシングのプロトコルの個別に適合させる調整が必要です。</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57030/57030fig1.jpg"> 図 1: 心臓ペーシング ユニット概略図。両室ペース メーカー (1)、(2) 実施 convergently"Y"字型アダプター単一ペーシングに一緒に両方のペース メーカーの出力 (3) を導きます。リードの先端は右心室キャビティ (4) の頂端部に釘付けになった。この設定は、高いペーシング周波数の広い範囲を提供します。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57030/57030fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57030/57030fig2.jpg"> 図 2: 心臓のペーシングのユニットX 線 (A)、両室ペース メーカー (1) の写真 (B)、"Y"形アダプター (2) と (3) 心室ペーシング リードします。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57030/57030fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>必要な時間</td>
			<td>設定ペース メーカー率</td>
			<td>間隔のペースにペース</td>
		</tr>
<tr>
<td>ビート/分</td>
			<td>ビート/分</td>
			<td>ms</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>200</td>
			<td>100</td>
			<td>300</td>
		</tr>
<tr>
<td>220</td>
			<td>110</td>
			<td>270</td>
		</tr>
<tr>
<td>240</td>
			<td>120</td>
			<td>250</td>
		</tr>
<tr>
<td>250</td>
			<td>125</td>
			<td>240</td>
		</tr>
</tbody></table>表 1: ペース メーカー パラメーター 。心臓ペーシングの社内変更デュアルチャンバーのぺース ユニット高率をできるように、テーブルは必要なペースで心拍数 (HR) とペース間隔の値に一致するペースを示します。ペース メーカーは必要な時間の半分のレートで D00 操作モードに設定する必要があります、AV ディレイは間隔 (ミリ秒) をペースに対応するペースに設定。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57030/57030fig3.jpg"> 図 3: プロトコルをペーシングします。3 日間の休息期間後 TIC 誘導の進歩的な段階を開始します。ペース メーカーが必要なペースで周波数の 50% のペーシング周波数 D00 モードに設定し、AV 遅延間隔のペースに一致するペースを設定 (表 1 参照)。"Y"字型アダプターのおかげで両方のペース メーカーの出力を単一のペーシング リードを行っています。bpm のビート/分を =。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57030/57030fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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慢性心不全の罹患率と死亡率に大きく貢献する主要な健康問題であります。病態と人間の心不全の進行は、適切な動物モデルが基になっているメカニズム解明のため、ネイティブの深刻な病気の進行を妨害することを目指す治療をテストするのには重要なので、複雑です。その病因を研究するには、実験の大動物モデルを使用されています。
一般に、慢性心不全の外科?...

心不全 (心不全)、機械的循環サポートと膜型人工肺 (ecmo) 臨床の現場での特に成長している世界的な使用に対する新しい治療法の様々 な臨床実験で反映しています。血行動態の変化によって引き起こさ検査治療すなわち全身血圧1、心筋収縮力、圧力および心腔と心の仕事2,3, での体積変化にされている主な焦点全身動脈と末梢動脈に代謝補償4 - と共に地域組織彩度、肺の血流と血液ガス分析の動脈血流。他の研究は、循環サポート5、併用の炎症、または溶血の発生の長期的な影響されます。研究のすべてのこれらの種類には、うっ血性心不全の安定した biomodel が必要があります。
公開実験のほとんど左心室 (LV) 性能と機械的循環補助の血行動態は急性心不全2,6,7,8の実験モデルで行われています。,9,10、または完全にそのままの心にも。その一方で、臨床実習では、機械的循環サポートは、開発以前の敷地内現在慢性心疾患循環不全の状態では適用よくされています。このような状況に適応メカニズムを完全に開発し、「鋭さや慢性」によると観測結果の矛盾で重要な役割を果たすことの基になる心臓病11。したがって、安定した慢性心不全モデルは血行動態および病態生理学的メカニズムに新しい洞察力を提供できます。慢性心不全モデルの使用が乏しければ - 理由がありますが時間のかかる準備, 心臓のリズム、倫理的な質問、および死亡率 - の不安定性の利点に多くの長期の神経体液性活性化の存在を提供します。一般的な全身の適応、心筋細胞の機能変化と心臓の筋肉や弁12,13の構造変化。
一般に、可用性とさまざまな血行力学的研究に使用される動物モデルは広い、多くの特定のニーズに最適を提供しています。これらの実験は、主にブタ、イヌ、ヒツジ、または小さく設定マウス選択されており期待される人間の身体反応14の良いシミュレーション モデルであります。さらに、単一臓器の実験の形態はより頻繁に15になっています。確実に心不全の病態を模倣、循環は人為的に劣化します。心臓への障害可能性があります、さまざまな方法で多くの場合虚血、不整脈、圧負荷、または心毒性薬剤の効果によってとモデルの血行動態の悪化につながるの。慢性心不全の真のモデルを生成するには、時間は全体の生物の長期的な適応を開発するために提供されます。このような信頼性と安定したモデルは頻拍誘発型心筋症 (TIC)、急速な心臓の実験動物におけるペーシングによって作り出すことができるによってよく表されます。
それは、心の傾向の中で長期にわたる絶え間ない頻脈性不整脈は収縮機能障害と心拍出量の低下による拡張術につながることを示されています。チックは最初と呼ばれる条件 1913年16, 1962年17、以来広く実験でに記載されている、今よく知られている障害です。その起源は各種不整脈であることができる - 上室性と心室性頻脈の収縮機能、両心室の拡張、腹水、浮腫、無気力など HF の進歩的な臨床症状の悪化につながることができます。、と最終的に心臓の代償不全がターミナル心不全に至ると、治療しないと、死。
循環抑制の同様の効果は心臓ペーシング動物モデルで高率の導入によって観察されました。18,存在する個人差が豚モデルで 200 拍/分で心房または心室心拍、tic、特性を持つ 3-5 週間 (進歩的な段階) の期間の末期心不全を誘発するのには十分に強力な19ですこれらの所見に対応しても代償性心筋症とは、重要なのは、21,2220,(慢性期)19、、、をペーシングの中止後も保持。23。
ブタやイヌ、ヒツジのチック モデルは、LV への変更は、拡張型心筋症24の特性を模倣するよう繰り返し HF14の病態を検討する調製しました。血行動態の特性がよく述べ増加心室末期圧力、減らされた心臓出力、全身血管抵抗と両方の心室の肥大を増加しました。対照的に、壁の肥大が一貫して、観測されていないと一部研究者25,26によって記述されていたも減します。室寸法の進行とは、房室弁の逆流は26を開発しています。
この文書では、豚の長期的な高速心臓ペーシングによってチックを生成するプロトコルを提案します。この biomodel は、非代償性拡張型心筋症、低心拍出量と進行性慢性心不全の血行動態と応用治療の効果を研究するための強力な手段を表します。

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Medication&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>midazolam</td><td>Roche</td><td>Dormicum</td><td>anesthetic</td></tr><tr><td>ketamine hydrochloride</td><td>Richter Gedeon</td><td>Calypsol</td><td>anesthetic</td></tr><tr><td>propofol</td><td>B.Braun</td><td>Propofol</td><td>anesthetic</td></tr><tr><td>cefazolin</td><td>Medochemie</td><td>Azepo</td><td>antibiotic</td></tr><tr><td>Silver Aluminium Aerosol</td><td>Henry Schein</td><td>9003273</td><td>tincture</td></tr><tr><td>povidone iodine</td><td>Egis Praha</td><td>Betadine</td><td>disinfection</td></tr><tr><td>morphine</td><td>Biotika Bohemia</td><td>Morphin 1% inj</td><td>analgetic</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Tools&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver</td><td>basic surgical equipment</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cauterizer</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-0 Vicryl</td><td>Ethicon</td><td>V323H</td><td>absorbable braided suture</td></tr><tr><td>2-0 Perma-Hand Silk</td><td>Ethicon</td><td>A185H</td><td>silk tie suture</td></tr><tr><td>2-0 Prolene</td><td>Ethicon</td><td>8433H</td><td>non-absorbable suture</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Diagnostic devices&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESP C-arm</td><td>GE Healthcare</td><td>ESP</td><td>X-ray fluoro C-arm</td></tr><tr><td>Acuson x300</td><td>Siemens Healthcare</td><td></td><td>ultrasound system</td></tr><tr><td>Acuson P5-1</td><td>Siemens Healthcare</td><td></td><td>echocardiographic probe</td></tr><tr><td>Acuson VF10-5</td><td>Siemens Healthcare</td><td></td><td>sonographic vascular probe</td></tr><tr><td>3PSB, 4PSB and 6PSB</td><td>Transonic Systems</td><td></td><td>perivascular flow probes</td></tr><tr><td>TS420</td><td>Transonic Systems</td><td></td><td>perivascular flow module</td></tr><tr><td>TruWave&amp;nbsp;</td><td>Edwards Lifesciences</td><td>T001660A</td><td>fluid-filled pressure transducer</td></tr><tr><td>7.0F VSL Pigtail</td><td>Transonic Systems</td><td></td><td>pressure sensor catheter</td></tr><tr><td>INVOS 5100C Cerebral/Somatic Oximeter</td><td>Somanetics/Medtronic</td><td></td><td>near infrared spectroscopy</td></tr><tr><td>CCO Combo Catheter</td><td>Edwards Lifesciences</td><td>744F75</td><td>Swan-Ganz pulmonary artery catheter</td></tr><tr><td>Vigillace II</td><td>Edwards Lifesciences</td><td>VIG2E</td><td>cardiac output monitor</td></tr><tr><td>7.0F VSL Pigtail</td><td>Transonic Systems</td><td></td><td>pressure-volume catheter</td></tr><tr><td>ADV500</td><td>Transonic Systems</td><td></td><td>pressure-volume system</td></tr><tr><td>LabChart and PowerLab</td><td>ADInstruments</td><td></td><td>data acquisition and analysis system</td></tr><tr><td>Prism 6</td><td>GraphPad</td><td></td><td>statistical analysis software</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Pacing devices&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ICS 3000</td><td>Biotronic</td><td>349528</td><td>pacemaker programmer</td></tr><tr><td>ERA 3000</td><td>Biotronic</td><td>128828</td><td>external pacemaker</td></tr><tr><td>Effecta DR</td><td>Biotronic</td><td>371199</td><td>dual-chamber pacemaker</td></tr><tr><td>Tendril STS</td><td>St. Jude Medical</td><td>2088TC/58</td><td>ventricular pacing lead</td></tr><tr><td>Lead permanent adapter</td><td>Osypka</td><td>Article 53422</td><td>convergent &quot;Y&quot; connecting part</td></tr><tr><td>Lead permanent adapter</td><td>Osypka</td><td>Article 53904</td><td>convergent &quot;Y&quot; connecting part</td></tr><tr><td>Tear-Away Introducer 7F</td><td>B.Braun</td><td>5210593</td><td>tear away introducer sheath&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Split Cath Tunneler</td><td>medComp</td><td>AST-L</td><td>tunneling tool</td></tr><tr><td>infusion line</td><td>MPH Medical Devices</td><td>2200045</td><td>connecting line</td></tr></tbody></table>

tachycardia-induced cardiomyopathy as a chronic heart failure model in swine

慢性心不全の安定性と信頼性の高いモデルは、血行動態を理解したり、新しい治療法の効果をテストする多くの実験に必要です。頻拍誘発型心筋症による、急速な心臓の豚でペーシングによって作り出すことができるようなモデルを紹介します。
単一のペーシング リードは右心室の頂点に、完全に麻酔の健康な豚に導入された transvenously を執着します。もう一方の端は、傍脊柱領域に、背側トンネリングされます。そこに、皮下ポケットに移植した社内の変更の心ペース メーカー単位に接続されています。
200-240 拍/分の速度で急速な心室ペーシングの 4-8 週間後診察には重症心不全 - 自然洞性頻脈、呼吸促迫、疲労の兆候が明らかにしました。心エコー検査と x 線は、心腔、体腔液、シストリック機能障害の拡張を示した。これらの所見は非代償性拡張型心筋症にも対応し、ペーシングの中止後も保持されます。
頻拍誘発型心筋症のこのモデルは、病態の進行性慢性心不全、特に血行動態変化による機械的循環サポートのような新しい治療法を研究するため使用できます。この方法は簡単に実行できます、結果は堅牢で再現。

モデルをテスト:非代償性の慢性心不全の兆候が顕著になった後、麻酔・人工呼吸管理は再度、上記原則に従う投与された低心による調整された投与27を出力します。麻酔薬の影響で可能な cardiodepressive、重要な機能の集中的な注視が必要です。
動物は、仰臥位で接続されていた、すべての侵?...

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Tachycardia-Induced Cardiomyopathy As a Chronic Heart Failure Model in Swine

豚の慢性心不全モデルとして頻拍誘発性心筋

ここでは、豚の頻拍誘発型心筋症を生成するためのプロトコルを提案する.このモデルは、進行性の慢性心不全の血行動態や応用治療の効果を研究する強力な方法を表します。

A stable and reliable model of chronic heart failure is required for many experiments to understand hemodynamics or to test effects of new treatment ...

tachycardia-induced-cardiomyopathy-as-chronic-heart-failure-model

Research

JoVE Journal

Medicine

13.4K ビュー.  Charles University. ここでは、豚の頻拍誘発型心筋症を生成するためのプロトコルを提案する.このモデルは、進行性の慢性心不全の血行動態や応用治療の効果を研究する強力な方法を表します。

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Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

豚における心筋梗塞および機能的結果の評価

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

医学

Surgical Placement of Catheters for Long-term Cardiovascular Exercise Testing in Swine

This protocol describes the surgical procedure to chronically instrument swine and the procedure to exercise swine on a motor-driven treadmill. Early cardiopulmonary dysfunction is difficult to diagnose, particularly in animal models, as cardiopulmonary function is often measured invasively, requiring anesthesia. As many anesthetic agents are cardiodepressive, subtle changes in cardiovascular function may be masked. In contrast, chronic instrumentation allows for measurement of cardiopulmonary function in the awake state, so that measurements can be obtained under quiet resting conditions, without the effects of anesthesia and acute surgical trauma. Furthermore, when animals are properly trained, measurements can also be obtained during graded treadmill exercise.
Flow probes are placed around the aorta or pulmonary artery for measurement of cardiac output and around the left anterior descending coronary artery for measurement of coronary blood flow. Fluid-filled catheters are implanted in the aorta, pulmonary artery, left atrium, left ventricle and right ventricle for pressure measurement and blood sampling. In addition, a 20 G&#160;catheter is positioned in the anterior interventricular vein to allow coronary venous blood sampling.
After a week of recovery, swine are placed on a motor-driven treadmill, the catheters are connected to pressure and flow meters, and swine are subjected to a five-stage progressive exercise protocol, with each stage lasting 3 min. Hemodynamic signals are continuously recorded and blood samples are taken during the last 30 sec of each exercise stage.
The major advantage of studying chronically instrumented animals is that it allows serial assessment of cardiopulmonary function, not only at rest but also during physical stress such as exercise. Moreover, cardiopulmonary function can be assessed repeatedly during disease development and during chronic treatment, thereby increasing statistical power and hence limiting the number of animals required for a study.

Here we present a protocol to assess cardiopulmonary function in awake swine, at rest and during graded treadmill exercise. Chronic instrumentation allows for repeated hemodynamic measurements uninfluenced by cardiodepressive anesthetic agents.

豚の長期心血管運動テストのためのカテーテルの外科的配置

This protocol describes the surgical procedure to chronically instrument swine and the procedure to exercise swine on a motor-driven treadmill. Early ...

A Chronic Cardiac Ischemia Model in Swine Using an Ameroid Constrictor

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but regardless of the approach, an in vivo model is needed to test each treatment. The pig is one of the most used large animal models for cardiovascular disease. Its heart is very similar in anatomy and function to that of a human. The ameroid placement technique creates an ischemic area of the heart, which has many useful applications in studying myocardial infarction. This model has been used for surgical research, pharmaceutical studies, imaging techniques, and cell therapies.
There are several ways of inducing an ischemic area in the heart. Each has its advantages and disadvantages, but the placement of an ameroid constrictor remains the most widely used technique. The main advantages to using the ameroid are its prevalence in existing research, its availability in various sizes to accommodate the anatomy and size of the vessel to be constricted, the surgery is a relatively simple procedure, and the post-operative monitoring is minimal, since there are no external devices to maintain. This paper provides a detailed overview of the proper technique for the placement of the ameroid constrictor.

The purpose of this protocol is to demonstrate the placement of a delayed constricting device (an ameroid constrictor) around a coronary artery in a swine model. This device creates an ischemic area of the heart that is useful for studying new diagnostic imaging techniques and new methods of treatment.

アメロイド収縮を使用して豚の慢性心筋虚血モデル

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but ...

Surgical Swine Model of Chronic Cardiac Ischemia Treated by Off-Pump Coronary Artery Bypass Graft Surgery

Chronic cardiac ischemia that impairs cardiac function, but does not result in infarct, is termed hibernating myocardium (HM). A large clinical subset of coronary artery disease (CAD) patients have HM, which in addition to causing impaired function, puts them at higher risk for arrhythmia and future cardiac events. The standard treatment for this condition is revascularization, but this has been shown to be an imperfect therapy. The majority of pre-clinical cardiac research focuses on infarct models of cardiac ischemia, leaving this subset of chronic ischemia patients largely underserved. To address this gap in research, we have developed a well-characterized and highly reproducible model of hibernating myocardium in swine, as swine are ideal translational models for human heart disease. In addition to creating this unique disease model, we have optimized a clinically relevant treatment model of coronary artery bypass surgery in swine. This allows us to accurately study the effects of bypass surgery on heart disease, as well as investigate additional or alternate therapies. This model surgically induces single vessel stenosis by implanting a constrictor on the left anterior descending (LAD) artery in a young pig. As the pig grows, the constrictor creates a gradual stenosis, resulting in chronic ischemia with impaired regional function, but preserving tissue viability. Following the establishment of the hibernating myocardium phenotype, we perform off-pump coronary artery bypass graft surgery to revascularize the ischemic region, mimicking the gold-standard treatment for patients in the clinic.

This protocol presents a surgical large animal model of chronic, single vessel ischemia that results in regional abnormalities but does not create infarct, known as hibernating myocardium. Following establishment of chronic ischemia, animals are treated with off-pump LIMA-LAD coronary artery bypass graft surgery to revascularize the ischemic tissue.

冠動脈バイパス移植手術によって治療慢性心筋虚血の外科豚モデル

Chronic cardiac ischemia that impairs cardiac function, but does not result in infarct, is termed hibernating myocardium (HM). A large clinical subset of ...

Establishing a Swine Model of Post-myocardial Infarction Heart Failure for Stem Cell Treatment

Although advances have been achieved in the treatment of heart failure (HF) following myocardial infarction (MI), HF following MI remains one of the major causes of mortality and morbidity around the world. Cell-based therapies for cardiac repair and improvement of left ventricular function after MI have attracted considerable attention. Accordingly, the safety and efficacy of these cell transplantations should be tested in a preclinical large animal model of HF prior to clinical use. Pigs are widely used for cardiovascular disease research due to their similarity to humans in terms of heart size and coronary anatomy. Therefore, we sought to present an effective protocol for the establishment of a porcine chronic HF model using closed-chest coronary balloon occlusion of the left circumflex artery (LCX), followed by rapid ventricular pacing induced with pacemaker implantation. Eight weeks later, the stem cells were administered by intramyocardial injection in the peri-infarct area. Then the infarct size, cell survival, and left ventricular function (including echocardiography, hemodynamic parameters, and electrophysiology) were evaluated. This study helps establish a stable preclinical large animal HF model for stem cell treatment.

We sought to establish a swine model of heart failure induced by left circumflex artery blockage and rapid pacing to test the effect and safety of intramyocardial administration of stem cells for cell-based therapies.

幹細胞治療のための心筋梗塞後心不全の豚モデルの確立

Although advances have been achieved in the treatment of heart failure (HF) following myocardial infarction (MI), HF following MI remains one of the major ...

Post-Myocardial Infarction Heart Failure in Closed-chest Coronary Occlusion/Reperfusion Model in G&#246;ttingen Minipigs and Landrace Pigs

The development of heart failure is the most powerful predictor of long-term mortality in patients surviving acute myocardial infarction (MI). There is an unmet clinical need for prevention and therapy of post-myocardial infarction heart failure (post-MI HF). Clinically relevant pig models of post-MI HF are prerequisites for final proof-of-concept studies before entering into clinical trials in drug and medical device development.
Here we aimed to characterize a closed-chest porcine model of post-MI HF in adult G&#246;ttingen minipigs with long-term follow-up including serial cardiac magnetic resonance imaging (CMRI) and to compare it with the commonly used Landrace pig model.
MI was induced by intraluminal balloon occlusion of the left anterior descending coronary artery for 120 min in G&#246;ttingen minipigs and for 90 min in Landrace pigs, followed by reperfusion. CMRI was performed to assess cardiac morphology and function at baseline in both breeds and at 3 and 6 months in G&#246;ttingen minipigs and at 2 months in Landrace pigs, respectively.
Scar sizes were comparable in the two breeds, but MI resulted in a significant decrease of left ventricular ejection fraction (LVEF) only in G&#246;ttingen minipigs, while Landrace pigs did not show a reduction of LVEF. Right ventricular (RV) ejection fraction increased in both breeds despite the negligible RV scar sizes. In contrast to the significant increase of left ventricular end-diastolic (LVED) mass in Landrace pigs at 2 months, G&#246;ttingen minipigs showed a slight increase in LVED mass only at 6 months.
In summary, this is the first characterization of post-MI HF in G&#246;ttingen minipigs in comparison to Landrace pigs, showing that the G&#246;ttingen minipig model reflects post-MI HF parameters comparable to the human pathology. We conclude that the G&#246;ttingen minipig model is superior to the Landrace pig model to study the development of post-MI HF.

The overall goal of the current study is to present the techniques of induction of myocardial infarction (MI) and post-myocardial infarction heart failure (post-MI HF) in closed-chest, adult G&#246;ttingen minipigs and the characterization of post-MI HF model in G&#246;ttingen minipigs as compared to Landrace pigs.

ヘッティンゲンミニピッグとランドレーツ豚における閉胸冠動脈閉塞/再灌流モデルにおける心筋梗塞後心不全

The development of heart failure is the most powerful predictor of long-term mortality in patients surviving acute myocardial infarction (MI). There is an ...

Sterile Pericarditis in Aachener Minipigs As a Model for Atrial Myopathy and Atrial Fibrillation

Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia caused by structural remodeling of the atria, also called atrial myopathy. Current therapies only target the electrical abnormalities and not the underlying atrial myopathy. For the development of novel therapies, a reproducible large animal model of atrial myopathy is necessary. This paper presents a model of sterile pericarditis-induced atrial myopathy in Aachener minipigs. Sterile pericarditis was induced by spraying sterile talcum and leaving a layer of sterile gauze over the atrial epicardial surface. This led to inflammation and fibrosis, two crucial components of the pathophysiology of atrial myopathy, making the atria susceptible to the induction of AF. Two pacemaker electrodes were positioned epicardially on each atrium and connected to two pacemakers from different manufacturers. This strategy allowed for repeated non-invasive atrial programmed stimulation to determine the inducibility of AF at specified time points after surgery. Different protocols to test AF inducibility were used. The advantages of this model are its clinical relevance, with AF inducibility and the rapid induction of inflammation and fibrosis-both present in atrial myopathy-and its reproducibility. The model will be useful in the development of novel therapies targeting atrial myopathy and AF.

We describe a sterile pericarditis model in minipigs to study atrial myopathy and atrial fibrillation (AF). We present surgical and anesthetic techniques, strategies for vascular access, and a protocol to study the inducibility of AF.

心房ミオパチーおよび心房細動のモデルとしてのAachenerミニブタにおける滅菌心膜炎

Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia caused by structural remodeling of the atria, also called atrial myopathy. Current therapies only ...

A Surgical Model of Heart Failure with Preserved Ejection Fraction in Tibetan Minipigs

More than half of heart failure (HF) cases are classified as heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) worldwide. Large animal models are limited for investigating the fundamental mechanisms of HFpEF and identifying potential therapeutic targets. This work provides a detailed description of the surgical procedure of descending aortic constriction (DAC) in Tibetan minipigs to establish a large animal model of HFpEF. This model used a precisely controlled constriction of the descending aorta to induce chronic pressure overload in the left ventricle. Echocardiography was used to evaluate the morphological and functional changes in the heart. After 12 weeks of DAC stress, the ventricular septum was hypertrophic, but the thickness of the posterior wall was significantly reduced, accompanied by dilation of the left ventricle. However, the LV ejection fraction of the model hearts was maintained at &gt;50% during the 12-week period. Furthermore, the DAC model displayed cardiac damage, including fibrosis, inflammation, and cardiomyocyte hypertrophy. Heart failure marker levels were significantly elevated in the DAC group. This DAC-induced HFpEF in minipigs is a powerful tool for investigating molecular mechanisms of this disease and for preclinical testing.

The present protocol describes a step-by-step procedure to establish a minipig model of heart failure with preserved ejection fraction using descending aortic constriction. The methods for evaluating cardiac morphology, histology, and function of this disease model are also presented.

チベットミニブタの駆出率が保たれた心不全の外科的モデル

More than half of heart failure (HF) cases are classified as heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) worldwide. Large animal models are ...

Translational Rabbit Model of Chronic Cardiac Pacing

Animal models of cardiac pacing are beneficial for testing novel devices, studying the pathophysiology of artificially paced heart rhythms, and studying arrhythmia-induced cardiomyopathies and subsequent heart failure. Currently, only a few such models are available, and they mostly require extensive resources. We report a new experimental cardiac pacing model in small mammals with the potential to study arrhythmia-induced heart failure.
In six New Zealand white rabbits (mean weight: 3.5 kg) under general inhalational anesthesia the jugular region was dissected and a single pacing lead was inserted via the right external jugular vein. Using fluoroscopic guidance, the lead was further advanced to the right ventricular apex, where it was stabilized using passive fixation. A cardiac pacemaker was then connected and buried in a subcutaneous pocket.
The pacemaker implantation was successful with good healing; the rabbit anatomy is favorable for the lead placement. During 6 months of follow-up with intermittent pacing, the mean sensed myocardial potential was 6.3 mV (min: 2.8 mV, max: 12 mV), and the mean lead impedance measured was 744 &#937; (min: 370 &#937;, max: 1014 &#937;). The pacing threshold was initially 0.8 V &#177; 0.2 V and stayed stable during the follow-up.
This present study is the first to present successful transvenous cardiac pacing in a small-mammal model. Despite the size and tissue fragility, human-size instrumentation with adjustments can safely be used for chronic cardiac pacing, and thus, this innovative model is suitable for studying the development of arrhythmia-induced cardiomyopathy and consequent heart failure pathophysiology.

We present a minimally invasive leporine model of long-term cardiac pacing that can be utilized for artificial pacing and heart failure development in preclinical studies.

慢性心臓ペーシングの並進ウサギモデル

Animal models of cardiac pacing are beneficial for testing novel devices, studying the pathophysiology of artificially paced heart rhythms, and studying ...

圧力過負荷誘発性心不全を研究するための上行大動脈バンディング

A Minimally Invasive Model of Aortic Stenosis in Swine

Large animal models of heart failure play an essential role in the development of new therapeutic interventions due to their size and physiological similarities to humans. Efforts have been dedicated to creating a model of pressure-overload induced heart failure, and ascending aortic banding while still supra-coronary and not a perfect mimic of aortic stenosis in humans, closely resembling the human condition.
The purpose of this study is to demonstrate a minimally invasive approach to induce left ventricular pressure overload by placing an aortic band, precisely calibrated with percutaneously introduced high-fidelity pressure sensors. This method represents a refinement of the surgical procedure (3Rs), resulting in homogenous trans-stenotic gradients and reduced intragroup variability. Additionally, it enables swift and uneventful animal recovery, leading to minimal mortality rates. Throughout the study, animals were followed for up to 2 months after surgery, employing transthoracic echocardiography and pressure-volume loop analysis. However, longer follow-up periods can be achieved if desired. This large animal model proves valuable for testing new drugs, particularly those targeting hypertrophy and the structural and functional alterations associated with left ventricular pressure overload.

著者スポットライト:信頼性と再現性のある心血管研究のための低侵襲大動物モデルの開発 

This protocol describes a minimally invasive surgical procedure for ascending aortic banding in swine.

ブタの大動脈弁狭窄症の低侵襲モデル

Large animal models of heart failure play an essential role in the development of new therapeutic interventions due to their size and physiological ...