Name: real-time pressure-volume analysis of acute myocardial infarction in mice
Uploaded: 2018-07-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice at JoVE.com

Die Autoren erkennen die folgenden Finanzierungsquellen: Else Kröner-Fresenius-Stiftung (Tienush Rassaf); Hans Und Gertie Fischer Stiftung (Tienush Rassaf), zu gewähren, von der medizinischen Fakultät, Universität Duisburg-Essen, Deutschland (Tienush Rassaf, Lars Michel); Ernst Und Berta Grimmke-Stiftung (Christos Rammos).

Alle Experimente wurden in Übereinstimmung und die Einhaltung aller einschlägigen Vorschriften abgeschlossen ("Europäische Konvention für den Schutz von Wirbeltieren für Versuchs- und andere wissenschaftliche Zwecke (Richtlinie 2010/63/EU) und Tierbetreuung verwendet wurde, nach institutionellen Richtlinien. Alle Experimente wurden mit männlichen Mäusen C57BL/6JRj im Alter von 6 Monaten durchgeführt.
1. Vorbereitung
<ol><li>Bereiten Sie ein Operationsmikroskop und ein Heizkissen sowie eine rektale Sonde, die Körpertemperatur zu überwachen. Reinigen Sie und Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente.</li>
	<li>Bereiten Sie 2 Stück von 10 cm 5-0 Seidenfaden Schiff Ligation, 5 cm von 6-0 Polypropylen Faden und 2 mm Silikonschlauch für die Unterbindung der LC-a.</li>
	<li>Bereiten Sie die PV-Katheter-Kalibrierung-Küvette, indem es auf 37 ° C vorheizen und bereiten Sie eine 100 µL Hamilton-Spritze gefüllt mit 15 % Natriumchlorid (NaCl) in H2O für saline Kalibrierung.</li>
	<li>Ort der PV-Katheter (3 cm, 1,4 F) bei 37 ° C vorgewärmte 0,9 % NaCl in H2O (Kochsalzlösung) mindestens 30 Minuten vor der Messung. Verbinden Sie den Katheter mit dem Datenerfassungsgerät und schließen Sie das Gerät an eine Analog/Digital-Wandler. Beide Geräte an einen Computer anschließen.</li>
	<li>Richten Sie die Software. Führen Sie Software-gesteuerten druckkalibrierung und Leitwert Kalibrierung wie Software-gesteuerten Workflow8gefordert.</li>
</ol>(2) Anästhesie und Analgesie
<ol><li>Die Maus mit Ketamin 100 mg/kg Körpergewicht und Xylazin Hydrochlorid 10 mg/kg Körpergewicht durch intraperitoneale Injektion zu betäuben. Am Anfang von I / R Chirurgie, Verwalten von 0,05 mg/kg Körper Gewicht Buprenorphin intraperitoneal um Analgesie erhalten.</li>
	<li>Führen Sie nach 10 min eine endotracheale Intubation mit einem 20 G intravenöse (iv) Katheter und lüften Sie die Maus mit 40 % Sauerstoff (O2) und 2 % (V) Isofluran. Legen Sie geeignete Belüftung Parameter (z. B. 220 µL Schlagvolumen, 150/min für eine 25-30 g C57BL/6JRj-Maus).</li>
	<li>Körper-Temperatur über rektale Sonde kontinuierlich zu überwachen. Befestigen Sie Maus mit dem Kopf in Richtung des Prüfers auf die beheizte Platte. Normale Körpertemperatur Maus ist 36,5-38 ° C. Körpertemperatur innerhalb 1 Grad durch Anpassung der beheizte Platte Temperatur beizubehalten.</li>
</ol>3. linke ventrikuläre Katheterisierung
<ol><li>Brust und Hals mit drei wechselnden Peelings Betadine und 70 % Alkohol zu desinfizieren.  Haut-Desinfektionsmittel zum Trocknen warten. Entfernen Sie die Brustbehaarung mithilfe einer kleinen tierischen Rasiersystem.</li>
	<li>Führen Sie einen 10 mm längs Median Schnitt 5 mm unterhalb der Unterlippe in Richtung Brustbein mit kleine Chirurgische Schere.</li>
	<li>Die linken und rechten Teil der mandibulären Drüse über stumpfe Vorbereitung mit einer Pinzette zu sezieren. Separate Muskel- und Fettgewebe in der richtigen Paratracheal Region, die richtige Gemeinde Halsschlagader verfügbar zu machen. Mobilisieren und Bindegewebe über stumpfe sorgfältiger neben das Schiff mit einer gebogenen Pinzette das Schiff auf einer Gesamtlänge von ca. 5-10 mm trennen. Hinweis: Vermeiden Sie mechanische Manipulation des Nervus Vagus oder des Glomus caroticum zu jeder Zeit, da dies schwere Hypotonie und Bradykardie verursachen kann.</li>
	<li>Das Schiff unterqueren Sie der beiden vorbereiteten Seidenfäden. Verbinden Sie das distale Schiff mit einem festen Knoten und einen losen Knoten auf der proximalen exponierten Region, die noch des Katheters ermöglicht.</li>
	<li>Befestigen Sie das Gewinde des kranialen (festen) Knoten neben dem Kopf der Mäuse, eine leichte Spannung auf dem Schiff anzuwenden, da dies die Einführung des Katheters erleichtern wird. Platzieren einer Gefäßklemme vaskulären Klemme auf dem proximalen Schiff proximal der losen Knoten reversibel Blutfluss blockieren.</li>
	<li>Führen Sie einen keilförmigen Einschnitt 1 mm proximal zu den kranialen Knoten, das Schiff mit Mikro Schere zu öffnen. Hinweis: Ein kleiner Bluttropfen wird ordnungsgemäße Durchführung dieses Schrittes angezeigt.</li>
	<li>Legen Sie den Katheter vorsichtig für 10 mm. Aufnahme der Katheter Daten. Hinweis: Dehnung des Schnittes mit einer Pinzette kann diesen Prozess erleichtern.</li>
	<li>Extrahieren Sie die vaskuläre Klemme. Der Einschnitt Erleichterung des Katheters fügen Sie 1-2 Tropfen Kochsalzlösung hinzu. Einführung des Katheters für etwa weitere 10 mm weiter. Nach dem passieren des proximalen Knotens mit der Sensorspitze, befestigen Sie den Knoten vorsichtig gerade genug, um zu verhindern, dass Blut Reflux neben die dünneren Teile des Katheters ohne Beeinträchtigung der Katheter Bewegung. Hinweis: Die Größe des Sensors an der Spitze des Katheters verhindert Rückfluss von Blut beim vaskulären Klemme zu extrahieren.</li>
	<li>Sanft weiter einführen des Katheters bis Druck Analyse zeigt arteriellen Blutdruck Profil angibt, dass der Katheter in der Aorta (Abbildung 3A) platziert wird. Hinweis: Der Katheter erreichen die Aortenklappe wird durch Lichtbeständigkeit und Puls-synchronisierte Bewegung des Katheters angezeigt.</li>
	<li>Bei Widerstand versuchen, durch die Aortenklappe zu gelangen, ziehen Sie den Katheter 5 mm und Fortschritt wieder zurück bis LV Katheterisierung eine Änderung der PV Analyse angegeben wird, wie diastolischer Druck 0 - zu erreichen 20 MmHg (Abb. 3 b). Beachten Sie die Volumenänderungen Überwachung zur weiteren Bestätigung Links ventrikulären Platzierung der Sensorspitze (Abbildung 3). Befestigen Sie den proximalen Knoten enger um Katheter Bewegung zu verhindern.</li>
</ol>(4) Ischämie/Reperfusion Chirurgie
<ol><li>Führen Sie Hautschnitt vom kaudalen Brustbein in Richtung der linken Achselhöhle auf einer Gesamtlänge von 15 mm. gehen Sie mit stumpfen Vorbereitung von zwei Muskelschichten, bis die Rippen visualisiert werden können.</li>
	<li>Öffnen Sie den Brustkorb über Schnitt zwischen dem dritten und vierten linken Rippe. Zugriff auf das Perikard chirurgische Haken verwendet. Das Perikard oberhalb des Herzens zu resezieren. Bevor Sie fortfahren mit LCA Ligation, warten 30 s ohne das Tier zu PV-Eintragsdaten für gültige Analyse.</li>
	<li>Lokalisieren der Ökobilanz unter der linken Ohrmuschel Schwellen- und absteigend auf der linken Seite des Herzens in Richtung der Spitze. Verwenden Sie eine 6: 0-Polypropylen-Naht die Arterie mit einer Schleife 2 mm unterhalb der linken Ohrmuschel einzukreisen. Einen kleinen Silikonschlauch unter der Schleife legen Sie und einen festen Knoten oben. Hinweis: Distale Myokard grau dient als Positivkontrolle für LCA Okklusion6. Ich / R Operation sollte innerhalb von 5 Minuten unabhängig von der operativen Prüfer durchgeführt werden.</li>
	<li>Schneiden Sie die Naht bei 1 mm Länge. Lassen Sie die chirurgische Haken und manuell schließen Sie die Muskelschichten oberhalb der Schnitt. Kontinuierliche Datenaufzeichnung PV 45 min zu warten.</li>
	<li>Öffnen Sie nach 45 min erneut die Inzision und entfernen Sie der Silikonschlauch Reperfusion induzieren. Daten für weitere 20 Minuten. Hinweis: Eine Änderung an einer roten Farbe als Ischämie gesehen zeigt erfolgreiche Reperfusion.</li>
</ol>(5) Kalibrierung
Hinweis: Die Kalibrierung des kathetersystems PV besteht aus 4 verbindliche Schritte, von denen zwei nach der Messung durchgeführt werden müssen. Nach jedem Versuch um valide Ergebnisse zu gewährleisten sollten Kalibrierung wiederholt werden.
<ol><li>Durchführen Sie druckkalibrierung und Leitwert Kalibrierung vor dem Experiment wie in Schritt 1.5 beschrieben.</li>
	<li>Durchführen Sie Kochsalzlösung Kalibrierung, wenn der Katheter noch in der linken Herzkammer platziert wird, nachdem das Experiment selbst abgeschlossen ist. Lokalisieren der rechten Halsschlagader Lateral der Halsschlagader im Bereich bereit. Injizieren 10 µL 25 % NaCl in H2O über eine Hamilton Spritze während der Aufzeichnung von Daten.</li>
	<li>Berechnen Sie die Kalibrierung mit Hilfe der Software zur Datenerfassung durch Hervorhebung der aufsteigenden Phase in Volumen-Kurve (Abbildung 5). Wiederholen Sie diesen Vorgang für insgesamt 3 Mal. Vermeiden Sie Blutverlust nach der Spritze Extraktion mithilfe einer vaskulären Klemme schnell die Punktion zu komprimieren.</li>
	<li>Führen Sie Volumen Kalibrierung um Volumen-Datenerfassung durch Analyse der standardisierten Volumina zu kalibrieren. Herzpunktion ca. 500 µL Maus Blut mit einer leicht heparinisierten 1 mL Spritze (z.B. 5 µL pro 200 IE Heparin) einzuholen. Zurückziehen des Katheters PV 10-15 mm zur Vermeidung von Schäden des Katheters.</li>
	<li>Füllen Sie das gewonnene Blut in die 37 ° C vorgewärmte Kalibrierung Küvette (Abb. 5A). Vermeiden Sie Luftblasen, wie es die Ergebnisse beeinträchtigen. Fügen Sie die Katheterspitze in jedem gut und erfassen Daten. Erhalten Sie eine Standardkurve durch Software-geführte Analyse (Abb. 5 b). Wiederholen Sie den Vorgang für insgesamt 3 Mal.</li>
	<li>Einschläfern Sie Mäuse durch Entbluten oder Zervikale Dislokation, während ausreichend Isofluran-Narkose zu jeder Zeit eingehalten wird.</li>
</ol>(6) Datenanalyse
<ol><li>Nach Abschluss der Kalibrierung-Schritte, Datenanalyse-Software geführt. Daher markieren Sie den entsprechenden Abschnitt (mindestens zehn Zyklen) im Bereich " analysieren " des PV-Workflow und durchführen Sie Baseline-Analyse. Zyklen mit Abweichungen durch Lüftung oder Manipulation auszuschließen, falls erforderlich (Abbildung 3D).</li>
	<li>Durchführen Sie PV-Baseline-Analyse vor dem Durchgang der Aortenklappe (arterielle Druck nur), unmittelbar vor und nach LCA Okklusion Fahren Sie durch die Durchführung von PV-Baseline-Analyse und in Abständen von 5 min. während Ischämie und Reperfusion. Am Ende des Experiments durchführen Sie Analyse von Druckdaten nach zurückziehen des Katheters aus dem linken Ventrikel (Blutdruck).</li>
	<li>Analysieren Sie mindestens 10 aufeinander folgenden Zyklen um Abtastfehler zu vermeiden. Wann erleben starke Interferenzen von erhalten Werte mit der Lüftung, vorübergehende Unterbrechung der Belüftung für maximal 5 s betrachtet werden kann.</li>
	<li>Verwenden Sie die folgenden Parameter, die in der Baseline-Analyse (Abbildung 3D) zur Charakterisierung der LV-Funktion berechnet werden:<ol>
<li>Schlagvolumen (µL)</li>
		<li>Auswurffraktion: Stroke Volume / End-diastolischen Volumen (%)</li>
		<li>HZV: Stroke Volume * Herzfrequenz (µL/min)</li>
		<li>Herzindex: Cardiac output / Fläche (µL/(min*cm²) body</li>
		<li>Arbeit zu streicheln: innere Bereich der PV-Kurve (MmHg * µL)</li>
		<li>Maximaler Druck (Pmax); Mitteldruck (Pmtl)</li>
		<li>Max. dP/dt (MmHg/s) als Parameter der systolischen LV-Funktion</li>
		<li>min dP/dt (MmHg/s) als Parameter für die LV-compliance</li>
		<li>Zeitkonstante des Isovolumetric Entspannung: Tau (ms)</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Sanchis-Gomar, F., Perez-Quilis, C., Leischik, R., Lucia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+coronary+heart+disease+and+acute+coronary+syndrome.">Epidemiology of coronary heart disease and acute coronary syndrome.</a> Annals of Translational Medicine. 4 (13), 256 (2016).</li><li>Anderson, J. L., Morrow, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+Myocardial+Infarction.">Acute Myocardial Infarction.</a> New England Journal of Medicine. 376 (21), 2053-2064 (2017).</li><li>McNamara, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+in-hospital+mortality+in+patients+with+acute+myocardial+infarction.">Predicting in-hospital mortality in patients with acute myocardial infarction.</a> Journal of the American College of Cardiology. 68 (6), 626-635 (2016).</li><li>Kurian, G. A., Rajagopal, R., Vedantham, S., Rajesh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Oxidative+Stress+in+Myocardial+Ischemia+and+Reperfusion+Injury+and+Remodeling:+Revisited.">The Role of Oxidative Stress in Myocardial Ischemia and Reperfusion Injury and Remodeling: Revisited.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. , (2016).</li><li>Turer, A. T., Hill, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathogenesis+of+myocardial+ischemia-reperfusion+injury+and+rationale+for+therapy.">Pathogenesis of myocardial ischemia-reperfusion injury and rationale for therapy.</a> American Journal of Cardiology. 106 (3), 360-368 (2010).</li><li>Totzeck, M., Hendgen-Cotta, U. B., French, B. A., Rassaf, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+approach+to+remote+ischemic+preconditioning+and+ischemic+preconditioning+against+myocardial+ischemia/reperfusion+injury.">A practical approach to remote ischemic preconditioning and ischemic preconditioning against myocardial ischemia/reperfusion injury.</a> Journal of Biological Methods. 3 (4), (2016).</li><li>Respress, J. L., Wehrens, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transthoracic+echocardiography+in+mice.">Transthoracic echocardiography in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (39), (2010).</li><li>Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Batkai, S., Kass, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+cardiac+function+using+pressure-volume+conductance+catheter+technique+in+mice+and+rats.">Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats.</a> Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (2008).</li><li>Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+catheterization+in+mice+to+measure+the+pressure+volume+relationship:+Investigating+the+Bowditch+effect.">Cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: Investigating the Bowditch effect.</a> Journal of Visualized Experiments. (100), e52618 (2015).</li><li>Rossello, X., Hall, A. R., Bell, R. M., Yellon, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+Langendorff+perfused+isolated+mouse+heart+model+of+global+ischemia-reperfusion+injury:+Impact+of+ischemia+and+reperfusion+length+on+infarct+size+and+LDH+release.">Characterization of the Langendorff perfused isolated mouse heart model of global ischemia-reperfusion injury: Impact of ischemia and reperfusion length on infarct size and LDH release.</a> Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 21 (3), 286-295 (2016).</li><li>Task Force on the management of ST-segment elevation acute myocardial infarction of the European Society of Cardiology (ESC). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ESC+Guidelines+for+the+management+of+acute+myocardial+infarction+in+patients+presenting+with+ST-segment+elevation.">ESC Guidelines for the management of acute myocardial infarction in patients presenting with ST-segment elevation.</a> European Heart Journal. 33 (20), 2569-2619 (2012).</li><li>Shigemitsu, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+myocardial+infarction+due+to+left+main+coronary+artery+occlusion.+Therapeutic+strategy.">Acute myocardial infarction due to left main coronary artery occlusion. Therapeutic strategy.</a> Japanese Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 50 (4), 146-151 (2002).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

PV monitoring der LV Hämodynamik bei akutem Myokardinfarkt dient als eine neuartige Methode zur Echtzeit- in Vivo Beurteilung von Kardiogener Schock und eingeschränkter LV-Funktion i / R Verletzungen. PV-Katheterisierung bieten ein breites Spektrum an Parameter in Bezug auf LV systolischen und diastolischen Funktion. Neben der LV Volumetrische Parameter in der Regel durch Echokardiographie oder MRT (Kammer Bände, EF, Schlagvolumen und Herzzeitvolumen) erhalten ergibt PV-Analyse ein vollständigeres Profil der...

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in der westlichen Zivilisation1. Akutem Myokardinfarkt ist ein kritisches Ereignis, das welches hohe akute und chronische Mortalität2zugeordnet ist. Auch wenn Revaskularisation erzielte per Notfall perkutane Koronarintervention (PCI) ist, bleibt Sterblichkeit hoch, besonders innerhalb der ersten 48 Stunden nach Auftreten der Symptome bei Patienten mit akutem Myokardinfarkt3. Kardiogener Schock durch akute Rückgang der linken Herzkammer (LV) Funktion ist eine der Hauptursachen für die im Krankenhaus-Mortalität in dieser Patienten-3. Diese frühen Verringerung der LV-Funktion wird durch myokardialen Schädigung verursacht nach Ischämie und Reperfusion. Diese sogenannten Ischämie/Reperfusion (ich / R) Verletzungen wird durch Veränderungen im zellulären Metabolom wie übertriebene Generation von reaktiven Sauerstoff-Spezies4,5vermittelt.
Um mögliche Schutzmechanismen führt zu einem Rückgang der myokardialen Beschädigung in einer präklinischen Umgebung zu erkunden, sind zuverlässige Maus-Modellen einschließlich der Methoden zur Bewertung der Post-I/R LV Funktion6. In dieser Einstellung transthorakalen Echokardiographie7 und Magnetresonanz-Bildgebung (MRI)6 für funktionale Phänotypisierung8,9verbreitet. Doch diese Methoden eignen sich nicht für die Beurteilung der schwere LV-Dysfunktion und kardiogenem Schock bei einer laufenden akutem Myokardinfarkt und können nicht direkt Daten auf LV Druck anzeigen. Die Langendorff-Apparat mit isolierte Herz in ein ex-Vivo -Test informiert über die zugrunde liegenden Pathomechanismen der frühen Phase ich / R Verletzungen10. Diese Methode ist aufgrund seiner Unfähigkeit, in Vivo Anpassungsmechanismen wie Regulierung des autonomen Nervensystems oder hormonelle Regulation und Säure-Basen-Homöostase zu reproduzieren. Es gibt derzeit keine Methode für eine komplette funktionale Phänotypisierung von Kardiogener Schock und linksventrikulärer Dysfunktion während einer laufenden myokardialen ich / R Verletzungen.
Ein synchronisierter Ansatz mit Kombination von Druck-Volumen (PV) Katheterisierung und transiente chirurgische linken Haupt Koronararterie (LCA) Okklusion wäre vorteilhaft, aber technisch herausfordernd. Stabile Klappendysplasie Hämodynamik während I / R Verletzungen sind Voraussetzung für gültige Ergebnisse, da instabile Anästhesie oder Blut Verlust stark die Ergebnisse beeinflussen könnten. Eine neuartige Ansatz zur hämodynamischen Phänotypisierung von I / R Verletzungen über LV PV Katheterisierung und Transient LCA Okklusion konnte bringen neue Erkenntnisse auf Kardiogener Schock und LV-Dysfunktion bei akutem Myokardinfarkt und dienen als eine Methode zur späteren Analyse auf Herzschutz.

<table><tbody><tr><td>Betaisodona Loesung</td><td>Mundipharma</td><td>4162-1606/89x30mm</td><td>Povidon-Iod</td></tr><tr><td>Calibration cuvette</td><td>Millar instruments</td><td>910-1049</td><td>Calibration cuvette</td></tr><tr><td>Contura professional hair trimmer</td><td>Wella</td><td>HS-60</td><td>Small animal shaving system</td></tr><tr><td>Eclipse Needle 27G</td><td>BD</td><td>REF 305770</td><td>27G needle</td></tr><tr><td>Forceps</td><td>FST</td><td>11203-25, 11069-08, 11616-15, 11506-12, 11051-10</td><td>Surgical forceps</td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Aesculap Braun</td><td>BN731R, BD 311R</td><td>Surgical forceps</td></tr><tr><td>Foris FS2434</td><td>Eizo</td><td>0FTD2033</td><td>Monitor</td></tr><tr><td>Hamilton Syringe 100 &amp;micro;l needle</td><td>Hamilton</td><td>80621</td><td>100&amp;micro;l syringe with needle</td></tr><tr><td>Heated Small animal OP table</td><td>Harvard Apparatus</td><td>15001</td><td>Heated OP table</td></tr><tr><td>Heparin-Natrium 25000</td><td>Ratiopharm</td><td>N68542.04</td><td>Heparin</td></tr><tr><td>Ketamin 10% 100 mg/ml</td><td>bela-pharm</td><td>FS1670041</td><td>Ketamin</td></tr><tr><td>Labchart Pro 8 + Pro modules</td><td>AD Instruments</td><td>MLS260/8</td><td>PV data analysis software</td></tr><tr><td>LAS EZ</td><td>Leica</td><td>LAS EZ</td><td>Microscope camera software</td></tr><tr><td>Leica IC80 HD</td><td>Leica</td><td>IC80 HD</td><td>Microscope camera</td></tr><tr><td>Leica M80</td><td>Leica</td><td>M80</td><td>Microscope</td></tr><tr><td>Micro-tip catheter transducer</td><td>Millar instruments</td><td>SPR-839</td><td>PV catheter</td></tr><tr><td>MiniVent</td><td>Harvard Apparatus</td><td>845</td><td>ventilation</td></tr><tr><td>MPVS Ultra</td><td>Millar instruments</td><td>PL3508B48/M</td><td>PV catheter data acquisition device</td></tr><tr><td>Octenisept</td><td>Sch&amp;uuml;lke</td><td>20000832-A</td><td>disinfectant</td></tr><tr><td>Plastipak 1ml</td><td>PD</td><td>REF 303172</td><td>1ml syringe</td></tr><tr><td>PowerLab 8/35</td><td>AD Instruments</td><td>PL3508</td><td>analog/digital converter</td></tr><tr><td>Prolene 6-0</td><td>Ethicon</td><td>XNEH7814.P31</td><td>Polypropylene suture</td></tr><tr><td>Retraction Kit</td><td>FST</td><td>18200-20</td><td>retraction of surgical situs</td></tr><tr><td>Seraflex 5-0</td><td>Naila</td><td>IC108000</td><td>silk suture</td></tr><tr><td>Small and micro-scissors</td><td>FST Essen</td><td>14059-11, 15007-08, 14064-11</td><td>Surgical scissors</td></tr><tr><td>Small silicon tube</td><td>Reichelt Chemietechnik</td><td></td><td>tube for LCA occlusion</td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7653</td><td>Sodium Chloride</td></tr><tr><td>testo 108</td><td>testo</td><td>5631080</td><td>rectal thermometer</td></tr><tr><td>Thinkcentre desktop computer</td><td>Lenovo</td><td>PC0EJS2V</td><td>Computer</td></tr><tr><td>Vasofix Safety 20G</td><td>Braun</td><td>4269110S-01</td><td>intubation catheter</td></tr><tr><td>Windows 10</td><td>Microsoft</td><td>KW9-00240</td><td>Operating system</td></tr><tr><td>Xylazin 2%</td><td>Ceva</td><td>6324464.00.00</td><td>Xylazine hydrochloride</td></tr></tbody></table>

real-time pressure-volume analysis of acute myocardial infarction in mice

Akutem Myokardinfarkt kann zu akutem Herzversagen und kardiogenen Schock führen. Die Evaluierung der Hämodynamik ist entscheidend für die Bewertung von jeder möglicher Therapieansatz gegen akute linksventrikulärer (LV) Dysfunktion. Aktuelle bildgebende Modalitäten (zB., Echokardiographie und Magnet-Resonanz-Tomographie) haben mehrere Einschränkungen, da Daten über LV Druck nicht direkt gemessen werden können. LV-Katheterisierung bei Mäusen in der koronaren Okklusion könnte als eine neuartige Methode für eine Echtzeit-Auswertung der LV-Funktion dienen.
Zu Beginn des Verfahrens wurden Mäuse betäubt gefolgt von endotracheale Intubation. Für LV Katheterisierung war die rechten Halsschlagader ausgesetzt über Mitte Hals Schnitt. Der Katheter wurde eingeführt und in den LV-Hohlraum platziert. Linken Thorakotomie erfolgte und der wichtigsten linken Koronararterie (LCA) war ligiert. Reperfusion induzieren, erschien die Naht nach 45 min. Druck-Volumen-Daten zu allen Zeiten aufgezeichnet wurde.
Unterbindung der LC-a verursacht eine Abnahme der LV systolischen Funktion wie eine Ermäßigung von 30 % belegt in Schlagvolumen, LV Auswurffraktion (EF) und Herzleistung. Maximale dP/dt als Parameter für LV Kontraktilität wurde auch deutlich reduziert und diastolische Funktion stark beeinträchtigt wurde (minimale dP/dt-40 %). Reperfusion über einen Zeitraum von 20 min führte nicht zu einer vollständigen Erholung der LV-Funktion.
Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse diente als ein gültiges Verfahren zur Überwachung der Herzfunktion bei akutem Myokardinfarkt bei Mäusen. Aufrechterhaltung stabiler Anästhesie und einen standardisierten chirurgischen Ansatz war entscheidend, um valide Ergebnisse zu gewährleisten. Die frühe Phase der akuten Myokardinfarkt ist kritisch für Morbidität und Mortalität, könnte die abgegrenzte Methode für präklinische Evaluierung neuer Strategien für Cardioprotection Vorteil sein.

Nach LV Katheterisierung wurde für 45 min, gefolgt von 10 min der Reperfusion reversible LCA-Ligatur durchgeführt. PV-Daten wurde zu allen Zeiten (Abbildung 1) aufgenommen.
Korrekte Platzierung des Katheters PV wurde bestätigt durch den Erhalt der charakteristischen LV PV-Diagramm (Abbildung 2A). LV-Katheter-Platzierung zeigte die typische ventrikuläre Druckbereich ...

Watch this Scientific Journal Video about Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice at JoVE.com

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Akutem Myokardinfarkt bei Mäusen induziert akute aber unvollständig zeichnet sich Veränderungen in der linken Herzkammer (LV) Funktion. LV-Katheterisierung bei Mäusen in der koronaren Okklusion dient als eine neuartige Methode für eine Echtzeit-Auswertung der LV-Funktion.

Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse eines akuten Myokardinfarkts bei Mäusen

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

real-time-pressure-volume-analysis-acute-myocardial-infarction

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

9.0K Aufrufe.  University Hospital Essen. Akutem Myokardinfarkt bei Mäusen induziert akute aber unvollständig zeichnet sich Veränderungen in der linken Herzkammer (LV) Funktion. LV-Katheterisierung bei Mäusen in der koronaren Okklusion dient als eine neuartige Methode für eine Echtzeit-Auswertung der LV-Funktion.

Serie: Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ideal model for testing novel therapeutic strategies.
In vivo magnetic resonance imaging (MRI) gives excellent views of the heart noninvasively with clear anatomical detail, which can be used for accurate functional assessment. Contrast agents can provide basic measures of tissue viability but these are nonspecific. Positron emission tomography (PET) is a complementary technique that is highly specific for molecular imaging, but lacks the anatomical detail of MRI. Used together, these techniques offer a sensitive, specific and quantitative tool for the assessment of the heart in disease and recovery following treatment.
In this paper we explain how these methods are carried out in mouse models of acute myocardial infarction. The procedures described here were designed for the assessment of putative protective drug treatments. We used MRI to measure systolic function and infarct size with late gadolinium enhancement, and PET with fluorodeoxyglucose (FDG) to assess metabolic function in the infarcted region. The paper focuses on practical aspects such as slice planning, accurate gating, drug delivery, segmentation of images, and multimodal coregistration. The methods presented here achieve good repeatability and accuracy maintaining a high throughput.

We describe how to perform MRI and PET imaging of the mouse heart. The protocol is tailored to assess treatment efficacy in models of myocardial infarction and heart failure.

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

Forschung

Medizin

A Murine Model of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury through Ligation of the Left Anterior Descending Artery

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms at work during MI and developing effective therapeutic approaches requires methodology to reproducibly simulate the clinical incidence and reflect the pathophysiological changes associated with MI. Here, we describe a surgical method to induce MI in mouse models that can be used for short-term ischemia-reperfusion (I/R) injury as well as permanent ligation. The major advantage of this method is to facilitate location of the left anterior descending artery (LAD) to allow for accurate ligation of this artery to induce ischemia in the left ventricle of the mouse heart. Accurate positioning of the ligature on the LAD increases reproducibility of infarct size and thus produces more reliable results. Greater precision in placement of the ligature will improve the standard surgical approaches to simulate MI in mice, thus reducing the number of experimental animals necessary for statistically relevant studies and improving our understanding of the mechanisms producing cardiac dysfunction following MI. This mouse model of MI is also useful for the preclinical testing of treatments targeting myocardial damage following MI.

We introduce a surgical method to induce experimental ischemia/reperfusion (I/R) injury to simulate myocardial infarction (MI) in mouse models that allows for more clarity in positioning of the ligation on the left anterior descending artery (LAD) to increase the reproducibility of MI experiments in mice.

Einem Mausmodell der myokardialen Ischämie-Reperfusion Injury durch Ligation des linken vorderen absteigenden Arterie

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms ...

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

In Vivo quantitative Bewertung der myokardialen Struktur, Funktion, Perfusion und Lebensfähigkeit Mit Herz Micro-Computertomographie

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

Biotechnik

Minimal Invasive Surgical Procedure of Inducing Myocardial Infarction in Mice

Myocardial infarction still remains the main cause of death in western countries, despite considerable progress in the stent development area in the last decades. For clarification of the underlying mechanisms and the development of new therapeutic strategies, the availability of valid animal models are mandatory. Since we need new insights into pathomechanisms of cardiovascular diseases under in vivo conditions to combat myocardial infarction, the validity of the animal model is a crucial aspect. However, protection of animals are highly relevant in this context. Therefore, we establish a minimally invasive and simple model of myocardial infarction in mice, which assures a high reproducibility and survival rate of animals. Thus, this models fulfils the requirements of the 3R principle (Replacement, Refinement and Reduction) for animal experiments and assure the scientific information needed for further developing of therapeutical strategies for cardiovascular diseases.

A highly reproducible model for myocardial infarction in mice with minimal invasive manipulations is described. The model can be easily performed, resulting in a high reproducibility and survival rate. Thus, the described model will reduce the number of required animals as requested by the 3R principle (Replacement, Refinement and Reduction).

Minimal-invasive chirurgische Verfahren zur Induktion Myokardinfarkt in Mice

Myocardial infarction still remains the main cause of death in western countries, despite considerable progress in the stent development area in the last ...

Permanent Ligation of the Left Anterior Descending Coronary Artery in Mice: A Model of Post-myocardial Infarction Remodelling and Heart Failure

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It is characterized by fluid retention, shortness of breath, and fatigue, in particular on exertion. Heart failure is a growing public health problem, the leading cause of hospitalization, and a major cause of mortality. Ischemic heart disease is the main cause of heart failure.
Ventricular remodelling refers to changes in structure, size, and shape of the left ventricle. This architectural remodelling of the left ventricle is induced by injury (e.g., myocardial infarction), by pressure overload (e.g., systemic arterial hypertension or aortic stenosis), or by volume overload. Since ventricular remodelling affects wall stress, it has a profound impact on cardiac function and on the development of heart failure. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is used to investigate ventricular remodelling and cardiac function post-myocardial infarction. This model is fundamentally different in terms of objectives and pathophysiological relevance compared to the model of transient ligation of the left anterior descending coronary artery. In this latter model of ischemia/reperfusion injury, the initial extent of the infarct may be modulated by factors that affect myocardial salvage following reperfusion. In contrast, the infarct area at 24 hr after permanent ligation of the left anterior descending coronary artery is fixed. Cardiac function in this model will be affected by 1) the process of infarct expansion, infarct healing, and scar formation; and 2) the concomitant development of left ventricular dilatation, cardiac hypertrophy, and ventricular remodelling.
Besides the model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery, the technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented in detail.

Heart failure is the leading cause of hospitalization and a major cause of mortality. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is applied to investigate ventricular remodelling and cardiac dysfunction post-myocardial infarction. The technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented.

Permanent Ligation des linken vorderen absteigenden Koronararterie bei Mäusen: Ein Modell der Post-Myokardinfarkt Umbau und Herzinsuffizienz

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It ...

Primary Outcome Assessment in a Pig Model of Acute Myocardial Infarction

Mortality after acute myocardial infarction remains substantial and is associated with significant morbidity, like heart failure. Novel therapeutics are therefore required to confine cardiac damage, promote survival and reduce the disease burden of heart failure. Large animal experiments are an essential part in the translational process from experimental to clinical therapies. To optimize clinical translation, robust and representative outcome measures are mandatory. The present manuscript aims to address this need by describing the assessment of three clinically relevant outcome modalities in a pig acute myocardial infarction (AMI) model: infarct size in relation to area at risk (IS/AAR) staining, 3-dimensional transesophageal echocardiography (TEE) and admittance-based pressure-volume (PV) loops. Infarct size is the main determinant driving the transition from AMI to heart failure and can be quantified by IS/AAR staining. Echocardiography is a reliable and robust tool in the assessment of global and regional cardiac function in clinical cardiology. Here, a method for three-dimensional transesophageal echocardiography (3D-TEE) in pigs is provided. Extensive insight into cardiac performance can be obtained by admittance-based pressure-volume (PV) loops, including intrinsic parameters of myocardial function that are pre- and afterload independent. Combined with a clinically feasible experimental study protocol, these outcome measures provide researchers with essential information to determine whether novel therapeutic strategies could yield promising targets for future testing in clinical studies.

Reliable and accurate outcome assessment is the key for translation of preclinical therapies into clinical treatment. The current paper describes how to assess three clinically relevant primary outcome parameters of cardiac performance and damage in a pig acute myocardial infarction model.

Primärer Ergebnisbeurteilung in einem Schwein Modell eines akuten Myokardinfarkts

Mortality after acute myocardial infarction remains substantial and is associated with significant morbidity, like heart failure. Novel therapeutics are ...

Murine Myocardial Infarction Model using Permanent Ligation of Left Anterior Descending Coronary Artery

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine models of MI with permanent ligation of left-anterior descending (LAD) coronary artery closely mimics MI in humans. Murine models benefit from the extensive genetic engineering available nowadays. Here we propose a reproducible murine surgical model of myocardial infarction by permanent LAD coronary ligation. Our technique comprises anesthesia with ketamine/xylazine that can be rapidly reversed by administration of an antagonist, intubation without tracheotomy for mechanical-assisted ventilation, ventilation with application of extrinsic positive end-expiratory pressure (PEEP) to avoid alveolar collapse, a thoracotomy method limiting to the minimum surgical lesions made to skeletal muscles, and lung inflation without thoracentesis. This method is sparsely invasive, reproducible and reduces post-surgery mortality and complications.

Herein we describe a surgical procedure showing how to achieve permanent ligation of the left-anterior descending coronary artery in mice. This model is of high relevance to investigate the pathophysiology of myocardial infarction and the concomitant biological processes.

Murine Myokardinfarkt Modell mit permanenten Ligation der linken Anterior absteigende Koronararterie

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine ...

A Cryoinjury Model to Study Myocardial Infarction in the Mouse

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we demonstrate a murine cryoinjury infarct model that generates precise infarct sizes with high reproducibility and replicability. In brief, after intubation and sternotomy of the animal, the heart is lifted from the thorax. The probe of a handheld liquid nitrogen delivery system is applied onto the myocardial wall to induce cryoinjury. Impaired ventricular function and electrical conduction can be monitored with echocardiography or optical mapping. Transmural myocardial remodeling of the infarcted area is characterized by collagen deposition and loss of cardiomyocytes. Compared to other models (e.g., LAD-ligation), this model utilizes a handheld liquid nitrogen delivery system to generate more uniform infarct sizes.

This article demonstrates a model to study cardiac remodeling after myocardial cryoinjury in mice.

Ein Cryoinjury-Modell zur Untersuchung des Myokardinfarkts in der Maus

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we ...

A Modified Simple Method for Induction of Myocardial Infarction in Mice

Myocardial infarction (MI) represents one of the leading causes of death. MI models are widely used for investigating the pathomechanisms of post-MI remodeling and evaluation of novel therapeutics. Different methods (e.g., isoproterenol treatment, cryoinjury, coronary artery ligation, etc.) have been used to induce MI. Compared with isoproterenol treatment and cryoinjury, coronary artery ligation may better reflect the ischemic response and chronic remodeling after MI. However, traditional methods for coronary ligation in mice are technically challenging. The current study describes a simple and efficient process for induction of MI in mice with readily available materials. The mouse chest skin was cut open under stable anesthesia. The heart was immediately externalized through the intercostal space after blunt separation of the pectoralis major and pectoralis minor. The left anterior descending branch (LAD) was ligated with a 6-0 suture 3 mm from its origin. Following LAD ligation, staining with 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride (TTC) indicated successful induction of MI and temporal changes of post-MI scar size. Meanwhile, survival analysis results showed overt mortality within 7 days after MI, mainly due to cardiac rupture. Moreover, post-MI echocardiographic assessment demonstrated successful induction of contractile dysfunction and ventricular remodeling. Once mastered, an MI model can be established in mice within 2-3 min with readily available materials.

Under adequate anesthesia, the mouse heart was externalized through the intercostal space, and myocardial infarction was successfully induced by ligating the left anterior descending artery (LAD) using materials readily available in most laboratories.

Eine modifizierte einfache Methode zur Induktion von Myokardinfarkt bei Mäusen

Myocardial infarction (MI) represents one of the leading causes of death. MI models are widely used for investigating the pathomechanisms of post-MI ...

An Experimental Model of Myocardial Infarction for Studying Cardiac Repair and Remodeling in Knockout Mice

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of death in Western countries, with acute myocardial infarction (MI) being the most prevalent form. This paper describes a protocol for studying the role of galectin 3 (Gal-3) in the temporal evolution of cardiac healing and remodeling in an experimental animal model of MI. 
The procedures described include an experimental model of MI with a permanent coronary ligature in male C57BL/6J (control) and Gal-3 knockout (KO) mice, an echocardiography procedure to study cardiac remodeling and systolic function in vivo, a histological evaluation of interstitial myocardial fibrosis with picrosirius red-stained and rhodamine-conjugated lectin-stained sections for studying myocyte hypertrophy by the cross-sectional area (MCSA), and the quantification of infarct size and cardiac remodeling (scar thinning, septum thickness, and expansion index) by planimetry in slices stained with Masson's trichrome and triphenyl tetrazolium chloride. Gal-3 KO mice with MI showed disrupted cardiac remodeling and an increase in the scar thinning ratio and the expansion index. At the onset of MI, myocardial function and cardiac remodeling were also severely affected. At 4 weeks post MI, the natural evolution of fibrosis in infarcted Gal-3 KO mice was also affected. 
In summary, the experimental model of MI is a suitable model for studying the temporal evolution of cardiac repair and remodeling in mice with the genetic deletion of Gal-3 and other animal models. The lack of Gal-3 affects the dynamics of cardiac repair and disrupts the evolution of cardiac remodeling and function after MI.

Here, we describe an experimental model of myocardial infarction, an echocardiography procedure to study cardiac remodeling and function, and procedures for quantifying fibrosis and hypertrophy in picrosirius red-stained and rhodamine-stained sections, as well as the infarct size and expansion index in slices stained with Masson's trichrome.

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of death in Western countries, with acute myocardial infarction (MI) being the most prevalent form. ...