Хирургическое свиной модель хронической ишемии сердца, лечили-насос аортокоронарное шунтирование трансплантата

Резюме

Этот протокол представляет хирургической крупных животных модель ишемии хронических, одно судно, что приводит к региональных аномалий, но не создавать инфаркте, известный как зимующих миокарда. После создания хронической ишемии животные лечатся-насос Лима-лад аортокоронарное шунтирование трансплантата к реваскуляризации ишемии тканей.

Аннотация

Хронической ишемии сердца, что ухудшает сердечной функции, но не приводит к инфаркте, называется зимующих миокарда (HM). Большой клинический подмножество коронарной артерии (CAD) пациентов имеют HM, который помимо вызывая нарушение функции, ставит их в более высокий риск для аритмии и будущих событий сердца. Стандартное лечение этого состояния является реваскуляризации, но это было показано, быть несовершенным терапии. Большинство доклинических исследований сердца фокусируется на модели инфаркте сердца ишемии, оставляя это подмножество больных хронической ишемии во многом недостаточно. Чтобы устранить этот разрыв в области исследований, мы разработали модель хорошо изученных и высокую воспроизводимость зимующих миокарда в свиней, как свиней являются идеальным трансляционная модели для человека болезни сердца. Помимо создания этой модели уникальный болезни, мы оптимизировали клинически значимых лечения модель аортокоронарного шунтирования в свиней. Это позволяет нам точно изучить последствия шунтирования на болезни сердца, а также исследовать дополнительные или альтернативные методы лечения. Эта модель хирургически вызывает одно судно стенозом, имплантации Удав на левой передней нисходящей артерии (лад) в молодой свиньи. Как свинья растет, удав создает постепенное стенозом, что приводит к хронической ишемии с нарушениями функции региональных, но сохранение жизнеспособности тканей. После создания зимующих фенотип миокарда мы выполняем-насос коронарной артерии шунтирование трансплантата к реваскуляризации ишемического региона, подражая золотой стандарт лечения для пациентов в клинике.

Введение

Ишемическая болезнь сердца (ИБС) затрагивает приблизительно 15,5 миллионов человек в Соединенных Штатах ¹ и является одной из ведущих причин смерти во всем мире. В то время как уровень смертности, связанной с ИБС снизилась в последние годы, распространенности и нагрузку на системы здравоохранения и пациентов остаются высокий ¹. Первичного лечения тяжелой CAD-реваскуляризации, который улучшает выживание и уменьшает стенокардии^2,3,4. Однако функции сердца часто остается депрессии, особенно в условиях возросшей рабочей нагрузки и может прогрессировать до сердечной недостаточности^5,6. Клинические испытания аортокоронарное шунтирование (АКШ) для хронической ишемии демонстрируют улучшение в области выживания и симптомы, но фракция изгнания показывает только скромные 8-10%^{, 78}. Наши инновационные и хорошо изученных свиной модель хронической ишемии миокарда — это модель клинической CAD с прогрессивной сосудистого стеноза. Мы продемонстрировали сокращение миокарда сократимости, результатом постепенного сокращения в крови поток ⁹. Миокард не не инфаркте и может оставаться жизнеспособным в этом сценарии. Восстановление возможно, хотя результаты являются переменными даже с своевременной реваскуляризации. Хронически ишемии миокарда, которая остается жизнеспособной характеризуется снижением кровотока и функции в покое с нераспределенной сократительной резерв был назван HM и лечение требует АКШ. Хотя реваскуляризации HM следует восстановить сократительная функция, экспериментальных и клинических наблюдений продемонстрировать, что восстановление является неполной^8,10.

HM характеризуется наличием жизнеспособных еще неблагополучных миокарда в присутствии сокращение региональных крови поток¹¹. Несмотря на нарушения сократимости и метаболической активности в состоянии покоя, HM сможет продемонстрировать функциональных и метаболических резерва под инотропной стимуляции¹². HM подозревается в большинстве пациентов с CAD и охватывает широкий спектр заболеваний. В этом протоколе мы продемонстрировать нашу модель установленным свиной HM обошел с левой внутренние грудные артерии (Лима) лад артерии, который имитирует клинические сценарии. Свиней обеспечивают отличную модель болезни сердца над других крупных животных, как они не имеют эпикардиальной преодоление коллатералей. Это позволяет стеноз парень только в результате региональных ишемии¹³.

Здесь мы описываем хирургический метод индуцировать зимующих миокарда в свином путем создания одного судна стеноза в лад артерии. После того, как был создан хронической ишемии (8 недель после имплантат лад Удав), мы описываем метод воссоздания клинического лечения для HM в нашей модели свиней:-насос коронарное шунтирование. Эти хирургические методы позволяют не только изучить клинически значимых модель хронической ишемии сердца, но также изучить последствия шунтирования сердца ишемии, а также проверки потенциальных альтернативных или дополнительной терапии для сердечная ишемия.

протокол

Все исследования на животных были утверждены институциональный уход животных и использование комитетами Миннеаполис ва медицинский центр и в университете штата Миннесота. Следовать за текущие национальные институты здравоохранения руководящие принципы использования и ухода за ними лабораторных животных.

1. спящий хирургии

1. Подготовка животных
   1. Для создания модели зимующих миокарда, использование 5 - неделя старый, женщина, Йоркшир свиньи, которые весят в диапазоне от 8-10 кг с 9,2 кг как средний вес.
   2. Для дооперационного работоспособностью весят животное в течение трех дней до операции.
   3. Быстрая животное за 12 ч до начала наркоза. Убедитесь, что вода доступна в любое время для поста животных.
   4. Дать SR бупренорфин 0,18 мг/кг IM 24 ч до операции.
2. Индукция
   1. Степенный животное с 6,6 мг/кг tiletamine-zolazepam и ксилазина коктейль, учитывая внутримышечно. Разрешить 5-15 мин для препарата коктейль вступили в силу.
   2. Подготовьте уха вен асептически, вытирая три раза с 70% изопропиловый спирт для размещения катетера IV.
      Примечание: Если ухо вен не является адекватным, другой периферических вен может быть использован (то есть поворот на головку).
   3. Применить глазная мазь для обоих глаз для предотвращения высыхания роговицы.
   4. При необходимости, вызвать обезболивание, управляющей 1-2 мг/кг пропофола IV или масках с 3 Л/мин кислорода и 3% изофлюрановая, чтобы разрешить для интубации трахеи.
      Примечание: Животное считается надлежащим образом наркотизированных когда мигать рефлекс или челюсть тон отсутствует.
   5. Интубировать животное с соответствующего размера эндотрахеальной трубки.
3. Хирургия
   1. Как только животное наркоз, бреют области левой грудной хирургии.
   2. Инициируйте механической вентиляции на 10-15 вдохов в набор кислорода мин на 1-4 Л/мин и изофлюрановая между 1.0 и 3,0%, необходимые для поддержания хирургической плоскости анестезии.
   3. Место устройства мониторинга на животных. Устройства контроля должна включать ЭКГ, артериального давления, температуры и пульсоксиметр.
   4. Подключите IV катетер к IV капельно с физиологический 0,9% в размере 5-10 мл/кг/ч.
   5. Асептически Подготовьте левой боковой груди с FDA утвержденных хирургические скраб.
   6. Оценки глубины анестезии каждые 5-15 минут записи исходных жизненно важные признаки (ЧСС, ЭКГ, SpO₂, Отведениях, ETCO₂ и температуры) каждые 15 мин.
      Примечание: Животное считается надлежащим образом наркотизированных когда мигать рефлекс или челюсть тон отсутствует.
   7. С животным, лежа на своей правой стороне место стерильным шторы в левой части груди от позвоночника к Центрирование пространство третьего ребра в стерильные области лопатки.
      Примечание: Поле стерильным включает левой передней плечо, включая подмышечные области, продолжая грудины к шестой космической ребра краниально.
   8. Аккуратно скраб поле с хирургический метод утвержденных FDA как хлоргексидин глюконат или хирургические скраб йода на 2 мин, с использованием шаблона целевой.
   9. Промыть области с водой и мыть два раза с помощью метода утвержденных FDA как выше на 2 мин полоскания операционного поля с водой между моет, а затем высушите с стерильных губки марлевые полотенца или 4 x 4 см.
   10. Спрей области с раствор йода и драпировка весь животных (за исключением хирургического поля) с стерильных драпировкой. Используйте паровой и газовой стерилизации для стерилизации инструментов, платья и шторы для процедуры.
   11. Администрировать межреберных нервов блок, используя 0,3 мл 0,5% bupivicaine на 2, 3 и 4-го ребра.
   12. Дать 125 мг содержит цефазолина IV перед открытием грудной клетки.
       Примечание: 1.5 мг/кг succinylcholine IV может предоставляться как паралитического агента для сокращения мышц на хирурга запрос во время открытия грудной полости.
   13. Разоблачить сердца через левый торакотомии. До сердца манипуляции дают 2 мг/кг IV болюс лидокаина для предотвращения сердечного ритма. Сделать боковой третий пространства торакотомия разрез с монополярной электрокоагуляции. Разрез должна распространяться из черепной аспект лопатки подмышечные области для приблизительно 10 см. Использование Прижигающая надрезать кожу и основной мускулатуры разрешить вступление в грудной полости.
   14. Место finochietto ребра втягивающего устройства и введите плевральной полости на третьего межреберное пространство отозвать легких.
   15. Резко надрезать перикарда и убрать в сторону с помощью 2-0 полиглактин пребывания швы, подвергая лад артерии и Вены. Убрать левого предсердий придаток с втягивающим устройством марля охвачены шпателем.
   16. С помощью ножниц Ирис, откройте адвентиции над парень.
   17. Тупо вскрыть примерно 0,25 см часть лад артерии примерно 1 см дистальнее лад и диакритического артерии junction. Используйте зажим угловые окружить парень.
   18. Место два 4-0 полиэстер швов вокруг артерии без размещения любого натяжение.
   19. Место пластиковые c образный удав с внутренним диаметром 1,5 мм на лад проксимальнее первый Диагональ без поглощения судна.
   20. Закрепите его с двумя 4-0 полиэстер связей, обводить парень.
   21. Слабо закройте перикарда, используя полиглактин швом 2-0 в простой шаблон прерван.
   22. Выполните дыхание удержания для удаления воздуха из груди, в то время как слой межреберные мышцы закрыт. Внимательно следить за сократимость манометр на машине анестезии для поддержания давления в необходимом диапазоне 20-30 см воды и освободить после завершения.
       Примечание: Это устраняет необходимость для груди трубу в послеоперационный период.
   23. Закройте мышцы и кожу слои стандартным способом, используя 2-0 и 3-0 рассасывающиеся шовные.
   24. Используйте клей кожи через разрез кожи закрытия.
   25. Администрирование общей дозы бупивакаин 1 мг/кг внутримышечно в нескольких местах по длине разреза в конце процедуры. Администрировать Мелоксикам 0,2 мг/кг кв до транспорта в области восстановления.
   26. Отучить животное от вентилятора, как слой кожи закрыт.
   27. Оставьте животное, подключенный к машине анестезии, до тех пор, пока она может спонтанно дышать и защитные рефлексы начнут возвращаться.
   28. Не удаляйте эндотрахеальную трубку до тех пор, пока животное может проглотить защищать его сократимость миокарда.
   29. Применить стерильные, non сторонник заправкой с тройной антибиотик мазь через разрез.
4. После операции
   1. Записать пульс, частота дыхания, температуру тела и слизистой цвет каждые 15 мин до тех пор, пока животное может содержать грудины позицию без посторонней помощи.
   2. Не оставляйте животное без присмотра до тех пор, пока он может поднять и держать голову вверх и может стоять без посторонней помощи.
   3. Подкожно дать мелоксикам (0,2 мг/кг).
   4. Администрировать устойчивый выпуска бупренорфин 6 ч после первоначального дооперационного дозы.
   5. Оставьте повязку на разрез до 3 дней, если он остается чистым и сухим. Замените повязки, если она становится грязной.
   6. Контролировать уровень боли, общее самочувствие и состояние разрез в течение 5 дней после процедуры.
      Примечание: Масштаб гримаса Пятачок теперь доступен оценить уровень боли в этих животных постоперационно¹⁴. Используйте половину дозы Мелоксикам по мере необходимости раз в день для прорыва боли.
   7. Одноместный дом животного в период восстановления 5 день, чтобы ограничить деятельность и позволяют исцелять раны.
   8. Разрешить 8 недель в полной мере развивать зимующих фенотип миокарда.

2. реваскуляризации или выключить насос обход

1. Подготовка животных
   1. Вес животного в течение 3 дней до операции.
   2. Быстрая животное за 12 ч до операции. Убедитесь, что вода доступна в любое время для поста животных.
   3. Придать устойчивый выпуска бупренорфин 0,18 мг/кг внутримышечно 24 ч до операции.
2. Индукция
   1. Степенный животное с tiletamine-zolazepam/Ксилазина коктейль 6,6 мг/кг внутримышечно. 5-15 мин после седации, подготовить уха вен асептически для размещения катетера.
      Примечание: Если ухо вен не является адекватным, другой периферических вен может быть использован (то есть поворот на головку).
   2. Применить глазная мазь для обоих глаз.
   3. Побудить анестезии с 1-2 мг/кг пропофола IV.
   4. Интубировать животное с соответствующего размера эндотрахеальной трубки.
3. Хирургия
   1. Брить животного грудины, левая боковые груди и бедренной треугольников для хирургии.
   2. Установка искусственной вентиляции легких на 10-15 вдохов в минуту, кислорода в 1-4 Л/мин и изофлюрановая 1,0-3,0%, необходимые для поддержания хирургической плоскости анестезии.
   3. Положение мониторинга оборудования (ЧСС, ЭКГ, SpO₂, прямые кровяного давления, ETCO₂ и температуры) на животных.
   4. Подключите к IV капельно с физиологическим или LRS IV катетер.
   5. Асептически Подготовьте кожу с повидон йод скраб или других утвержденных FDA метода.
   6. Оцените животное для глубины анестезии.
      Примечание: Животное считается глубоко осознающие когда глаз или челюсть рефлекс отсутствует.
   7. Поместите животное Дорзально, подготовить кожу как описано ранее и драпировка животное с стерильных полотенца.
   8. Выполните разрубом вниз на бедренной артерии и катетеризации. Используйте для создания монополярной электрокоагуляции приблизительно 3 см разрез кожи над бедренной артерии, чтобы разоблачить его для катетеризации.
   9. Выполните бедренного нерва блока после разреза, чтобы разрешить точное размещение препарата. Подключите бедренной канюлю датчика для контроля кровяного давления во время операции.
   10. Используйте электро Прижигающая надрезать от рукоятка мечевидный процесса, а также надрезать мышечной, жировой и соединительной ткани до уровня грудины.
   11. Разделите грудины с Осциллирующий станок.
       Примечание: С помощью осциллирующий увидел, а не стандартный грудинного пила избегает потенциальных миокардиального ушиба от перикарда спайки в результате торакотомия для размещения Удав на лад.
   12. Администрировать лидокаина (2 мг/кг IV нагрузочной дозы, 50 мкг/кг/мин непрерывной инфузии IV) для предотвращения аритмий. Развести в лидокаина в мешке 500 мл физиологическим в концентрации 1 мг/мл.
   13. Разделите пластину задней грудины с прямыми ножницами Mayo.
   14. Используйте груди втягивающего подвергать грудной полости.
   15. Возьмите вниз спайки с монополярной электро Прижигающая.
   16. Использование же втягивающего устройства, с нежным высота левой грудной границы ассистентом, вскрыть левой внутренней молочной артерии свободной от стенки грудной клетки.
   17. Контроль артериальной ветвей с hemoclips.
   18. Heparinize животное с 100-300 единиц/кг гепарина IV.
   19. После 3 минут, делят артерии с дистального конца более сшиты. Подготовьте проксимальный конец для прививки.
   20. Открыть и отозвать перикарда. Убедитесь, что длина Лима является адекватной для достижения соответствующей анастомоза сайта на лад.
   21. Выполните Лима на лад анастомоза с 7-0 полипропилен швом с использованием от насоса технику с сердечной стабилизатор, весной клип формы и размера внутрипросветная устройств.
   22. Место грудь трубки между ребрами на левой боковой груди, вовне и придает вакуум, чтобы удалить воздух из грудной полости для 15-30 мин.
   23. Приблизительное грудины с #5 полиэстер швы с помощью шаблона восьмерка.
   24. Закройте мышц, кожи и подкожных слоев в обычный моды как описано в хирургии спящего режима. Снять трубку груди во время выполнения Вальсальвы удалить любой остаточный воздух из грудной полости и закрыть разрез с один кетгут.
   25. Применять клей кожи на кожу для защиты грудной разрез. Аккуратно удалите бедренной катетер и ремонт артерии, с помощью 7-0 полипропилен шовный материал в шаблон строки кошелек. Закройте кожи, с использованием 2-0 полиглактин шов в шаблоне subcuticular.
   26. Администрирование общей дозы бупивакаин 1 мг/кг внутримышечно в нескольких местах по длине разреза в конце процедуры.
   27. Администрировать Мелоксикам 0,2 мг/кг подкожно до транспорта в области восстановления.
   28. Следуйте послеоперационные протокол в процедуре спящего режима.

Результаты

После первоначального спячки хирургии стеноз, более 70% должны быть в состоянии соблюдаться клинические методы визуализации таких МРТ ангиографии или сердечная (рис. 1А). 8 недель после хирургической применение лад удав, анализ региональных фун...

Обсуждение

Здесь мы покажем, что наша свиной модель HM точно имитирует клинический опыт пациентов с болезнью одного судна и сохранены функции левого желудочка. До реваскуляризации животных с одним судном HM экспонат минимальными нарушениями в глобальной функции как измеряется фракция изгнания, но...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bair Hugger	3M	Model 505	Patient Warming system
SR Buprenorphine 10 mg/mL	Abbott Labs	NADA 141-434	Post operative Analgesic
Surgical Spring Clip	Applied Medical	A1801	Clamp end of LIMA after takedown
Arterial Line Kit	Arrow	ASK-04510-HF	Femoral catheter for blood pressure monitoring
1000mL 0.9% Sodium chloride	Baxter	2B1324X	IV replacement fluid
250 mL 0.9% saline	Baxter	UE1322D	Replacement IV Fluid
500mL 0.9% Sodium chloride	Baxter	2B1323Q	Drug delivery, Provide mist for Blower Mister
Flo-thru 1.0	Baxter	FT-12100	used to anastomos LIMA to L
Flo-thru 1.25	Baxter	FT-12125
Flo-thru 1.5	Baxter	FT-12150
Flo-thru 2.0	Baxter	FT-12200
Cloroprep	Becton Dickenson	260815	Surgical skin prep
Meloxicam	Boehringer Ingelheim Vetmedica, Inc.	0010-6013-01	NSAID for analgesia
Hypafix	BSN Medical	4210	Secure wound dressing and IV catheters
IV Tubing for Blower Mister	Carefusion	42493E	Adapts to IV Fluids for Blower/Mister
Bovie Cautery hand piece	Covidien	E2516	Hemostasis
Chest Tube	Covidien	8888561043	Evacuates air from chest cavity
Monopolar Cautery	Covidien	Valleylab FT10	Hemostasis
Telpha pad	Covidien	2132	Sterile wound dressing
4-0 Tevdek II Strands	Deknatel	7-922	Suture to secure constrictor around LAD
Propofol	Diprivan	269-29	Induction agent
long blade for laryngoscope	DRE	12521	Allows for visualization of trachea for intubation
ECG Pads	DRE	1496	Monitor heart rhythm
laryngoscope	DRE	12515
Anesthesia Machine + ventilator	DRE Drager- Fabius Tiro	DRE0603FT	Deliver Oxygen and inhalant to patient
5 Ethibond	Ethicon	MG46G	Suture
0 Vicryl	Ethicon	J208H	Suture
2-0 Vicryl	Ethicon	J317H	Suture
3-0 Vicryl	Ethicon	VCP824G	Suture
7-0 Prolene	Ethicon	M8702	Suture
Dermabond	Ethicon	DNX12	Skin adhesive
Ligaclips	Ethicon	MSC20	Surgical Staples for LIMA takedown
Sterile Saline 20 mL	Fisher Scientific	20T700220	Flush for IV catheters
Telazol 100 mg/mL	Fort Dodge	01L60030	Pre operative Sedative
Triple Antibiotic Ointment	Johnson & Johnson	23734	Topical over wound
6.0 mm ID endotracheal tube	Mallinckrodt	86049	Establish airway for Revasc,MRI and Termination
1" medical tape	Medline	MMM15271Z	Secure wound dressing and IV catheters
4.0 mm ID endotracheal tube	Medline	DYND43040	Establish airway for Hibernation
4.5 mm ID endotracheal tube	Medline	DYND43045	Establish airway for Hibernation
5.0 mm ID endotracheal tube	Medline	DYND43050	Establish airway for Hibernation
6.5 mm ID endotracheal tube	Medline	DYND43065	Establish airway for Revasc,MRI and Termination
7.0 mm ID endotracheal tube	Medline	DYND43070	Establish airway for Revasc,MRI and Termination
Bair Hugger Blanket -  Large size, underbody	Medline	AUG55501	Patient Warming system
Basic pack	Medline	DYNJP1000	Sterile drapes and table cover
Bone Wax	Medline	ETHW31G	Hemostasis of cut bone
Suction  tubing	Medline	DYND50223
Suction Container	Medline	DYNDCL03000
1 mL Syringe	Medtronic/Covidien	1188100777	Administer injectable agents
12 mL Syringe	Medtronic/Covidien	8881512878	Administer injectable agents
20 mL Syringe	Medtronic/Covidien	8881520657	Administer injectable agents
3 mL Syinge	Medtronic/Covidien	1180300555	Administer injectable agents
6  mL Syringe	Medtronic/Covidien	1180600777	Administer injectable agents
60 mL Syringe	Medtronic/Covidien	8881560125	Administer injectable agents
Blower Mister Kit	Medtronic/Covidien	22120	Clears surgical field for vessel anastomosis
Roncuronium	Mylan	67457-228-05	Neuromuscular blocking agent
# 40 clipper blade	Oster	078919-016-701	Remove hair from surgery sites
Hair Clipper	Oster	078566-011-002	Remove hair from surgery sites
Bupivicaine	Pfizer	00409-1161-01	Local Anesthetic
Cephazolin	Pfizer	00409-0805-01	Antibiotic
Heparin	Pfizer	0409-2720-03	anticoaggulant
Lidocaine 2%	Pfizer	00409-4277-01	Local Anesthetic/ antiarrthymic
Succinylcholine 20 mg/mL	Pfizer	00409-6629-02	Neuromuscular blocking agent
Anesthesia Monitor	Phillips  Intellivue	MP70	Supports ventilation with inhalant
Artificial Tears	Rugby	0536-1086-91	Lubricate eyes to prevent corneal drying
Buprenorphine 0.3 mg/mL	Sigma Aldrich	B9275	Pre operative Analgesic for survivial procedures
Isoflurane	Sigma Aldrich	CDS019936	General Anesthestic- Inhalant
36” Pressure monitoring tubing	Smith’s Medical	MX563	Connect art. Line  to transducer
48” Pressure monitoring tubing	Smith’s Medical	MX564	Connect art. Line  to transducer
Jelco 18 ga IV catheter	Smiths medical	4054	IV access in Revasc, MRI and Term
Jelco 20 ga IV catheter	Smiths medical	4059	IV access in the MRI
Jelco 22 ga  IV catheter	Smiths medical	4050	IV access in Hibernation Procedure
OPVAC Synergy II	Terumo Cardiovascular System	401-230	Heart positioner and Stabilizer
Sternal Saw/ Necropsy Saw	Thermo Fisher	812822	Used to open chest cavity
Delrin Constrictor	U of MN	Custom made	Creates stenosis of LAD
Oxygen Tank E cylinder	various	various	Used for Blower Mister if anesthesia machine doesn't have auxiliary flow meter
Pressure Transducer	various	Must adapt to anesthesia monitor	Monitor direct arterial pressures
Xylazine 100 mg/mL	Vedco	468RX	Pre operative Sedative/ analgesic