쥐 심장의 심근 허혈-재관류 모델은 자체 제작된 리트랙터, 폴리염화비닐 튜브, 및 독특한 매듭 방법을 사용하여 개선된다. 심전도, 트리페닐테트라졸륨 클로라이드 및 조직학적 염색 및 퍼센트 생존율 분석 결과는 개선된 모델 그룹이 이미 존재하는 모델 그룹보다 더 높은 성공률 및 생존율을 갖는다는 것을 보여주었다.
관상 동맥 심장 질환 (CHD)에 의해 유발 된 심근 허혈 및 재관류 손상 (MIRI)은 심근 세포에 손상을 일으킨다. 또한, 증거는 혈전 용해 요법 또는 원발성 경피 관상 동맥 중재 (PPCI)가 재관류 손상을 예방하지 못한다는 것을 암시합니다. MIRI에 대한 이상적인 동물 모델은 아직 없습니다. 이 연구는 쥐의 MIRI 모델을 개선하여 수술을보다 쉽고 실현 가능하게 만드는 것을 목표로합니다. MIRI를 확립하기 위한 독특한 방법은 허혈성 기간의 핵심 단계 동안 연질 튜브를 사용하여 개발된다. 이 방법을 탐구하기 위해, 30 마리의 쥐를 무작위로 세 그룹으로 나눴다: 가짜 그룹 (n = 10); 실험 모델군 (n=10); 및 기존 모델 그룹 (n = 10). 트리페닐테트라졸륨 클로라이드 염색, 심전도 및 생존 퍼센트의 발견은 수술의 정확도 및 생존율을 결정하기 위해 비교된다. 연구 결과에 기초하여, 개선된 수술 방법은 더 높은 생존율, 상승된 ST-T 세그먼트 및 더 큰 경색 크기와 연관되며, 이는 MIRI의 병리학을 더 잘 모방할 것으로 예상된다.
허혈성 심장 질환은 전 세계적으로 사망의 주요 원인입니다. 심혈관 사망률은 전 세계적으로 공중 보건 및 역학에서 중요한 역할을합니다1. 심근 허혈 및 재관류 손상은 허혈성 심장 질환에서 필수적인 기능을 수행하는데, 이는 아데노신 삼인산염2의 고갈, 반응성 산소 종3의 과도한 생성, 염증 반응4 및 칼슘 과부하로 인한 미토콘드리아 기능 장애5를 포함하는 복잡한 병리 생리학적 과정을 말하며, 이는 대사 기능 장애 및 구조적 손상을 통해 급성 심근 경색을 유발합니다6.
그러나 심근 허혈 및 재관류 손상 (MIRI)의 기초가되는 상세한 메커니즘은 알려지지 않았습니다. 본 연구는 MIRI의 임상 발표 및 치료를 적절하게 시뮬레이션하는 독특한 동물 모델을 개발하는 것을 목표로합니다. 그렇지 않으면, MIRI 모델 연구 과정에서 대형 동물7 (예 : 돼지)은 중재 수술이 필요하며 이는 비용이 많이 듭니다. 작은 동물(예: 토끼 8, 생쥐 9,10,11,12 및 쥐 13)은 현미경(10), 원격 제어된 석회(8,11) 또는 공동(9)에서 심장을 압박하여 섬세한 수술을 받아야 하는데, 이는 높은 수준의 기술을 필요로 하며 결과의 정확성을 방해하는 몇 가지 수술 후 합병증을 유발할 수 있다. 더 높은 생존율과 낮은 비용을 가진 이상적인 MIRI 모델은 병리학 적 연구에서 중요한 역할을 할 것입니다.
이 연구는 MIRI에 대한 임상 요법의 발견으로 이어질 수있는 MIRI의 병리학에 대한 연구를 용이하게하기 위해 쥐에서 MIRI의보다 접근하기 쉽고 실현 가능한 모델을 수립함으로써 이러한 문제를 해결하는 것을 목표로했습니다.
이미 존재하는 방법과 개선 된 방법의 주요 차이점은 결찰 과정에서 PVC 튜브를 사용하는 것이 었습니다. 기존의 수술 방법에서, 심근 조직은 6-0 실크 봉합사만을 사용하여 결찰되었고, 이는 결찰 동안 심근의 손상을 유발하여 수술 중 사망을 초래했다. 더욱이, 심장의 맥동은 미끄러운 매듭을 느슨하게 할 것입니다. 대조적으로, PVC 튜브를 사용한 개선 된 방법에서, 튜브의 홈에 배치 된 슬립 매듭은 조여질 수 있었고, 결찰에 의해 영향을받는 심근의 면적이 증가했습니다. 이러한 이점은 실험 절차 동안 관찰되었고, TTC 염색 및 퍼센트 생존 소견에 의해 확인되었다.
개선된 수술 방법의 중요한 단계는 허혈성 기간에 결찰 동안 신경, 림프관 및 심근 조직을 동반하는 근위 LAD 관상동맥 상에 연질 튜브를 배치하는 것이었다. 이 사전 준비된 연질 튜브는 말초 조직 (신경, 심근 및 림프관)을 보호하고 관상 동맥 결찰 중 사망률을 감소시키는 쿠션 역할을 할 수 있습니다. 이미 존재하는 방법에 의해 수행 된 수술은 심근 경색에 대한 수술과 유사했다. 퍼센트 생존 결과는 기존 모델 그룹의 쥐가 주로 허혈성 기간 동안 사망했다는 것을 나타냈다 (두 마리의 쥐는 결찰 후 2 분에 사망하고 두 마리의 쥐는 결찰 후 45 분에 사망했다). 그렇지 않으면 근본적인 사망 원인이 여전히 불분명하며 신경 구조23, 림프관 및 심근에 대한 추가 손상을 포함한 일련의 가설이 있습니다.
신경 손상과 관련하여, 이전의 연구들은 동물 모델에서 허혈 기간 동안, 신경 구조에 대한 허혈의 직접적인 국소 효과 외에, 교감신경 과민(24)에서 축사체 수송의 교란에 기여하는 뉴로펩티드 Y(NPY) 수준의 현저한 감소가 또한 있을 수 있음을 나타냈다. 이 발견은 Han et al.25에 의해보고 된 결과와 일치하며, 그는 쥐에서 LAD 관상 동맥의 결찰 후 경색 심근 내에서 NPY의 점진적 실종이 발생했음을 밝혀 냈습니다. 그러나 이러한 맥락에서 NPY의 역할은 불분명하다. 이의 결실은 급성 심근 경색(26) 동안 심장 기능 장애 및 아폽토시스를 약화시키고, 부정맥(27), 고혈압 및 관상동맥 미세혈관 기능(28)과 연관된다.
또한, 허혈 기간 동안 심장 림프 흐름의 불리한 방해가 발생하여 심각한 심장 부종, 왼쪽 기능 장애 및 출혈29로 이어졌으며 이는 쥐의 또 다른 사망 원인이 될 수 있습니다. 이 병리학 적 과정에서 LAD 관상 동맥의 합자는 관상 동맥의 폐쇄 또는 경색 영역 내의 심장 림프 수송에 기인 할 수 있으며, 이는 심막 수집기 림프관의 불리한 리모델링, 림프 흐름 감소 및 지속적인 부종30과 같은 추가 합병증을 유발할 수 있습니다.
따라서 림프관에서의 순환은 심장 항상성 (31) 및 상처 치유 (32)에 기능적 역할을하며,이 연구에서 생존 퍼센트 발견은 개선 된 MIRI 수술 절차가 결찰 동안 LAD 관상 동맥에 연질 튜브를 배치함으로써 림프 손상을 피하고 림프 재관류를 촉진 할 수 있음을 시사한다. 이에 비해, 기존의 수술 방법은 연질 튜브의 쿠션 효과 없이 LAD 관상동맥의 결찰 시 심장 근육이 찢어지고 다량의 출혈을 일으킬 가능성이 더 높다. 추가적으로, 미리 준비된 연질 튜브 직경은 6-0 실크 봉합사보다 훨씬 컸으며, 허혈성 기간 동안 슬립 매듭이 튜브에 묶여있을 때 튜브가 수축하고 더 큰 경색 크기를 유도했을 수 있습니다.
이 연구에는 몇 가지 한계가 있었다. 심장의 경색 크기를 예비 실험에서 분석하였다. 치환식(N=7.75)은 이전에 보고된 수학식33을 이용하여 계산하였다. 수술 중 쥐의 가능한 죽음을 고려하여, N은 25 % 상승했다; 따라서, n=10(각 그룹마다 10마리의 래트)이 결정되었다. 그렇지 않으면, MIRI 모델을 생성하는 기존의 방법은 높은 사망률을 가졌다. 따라서 실험 모델 그룹의 몇 가지 사례 (낮은 표본 크기)가 통계 결과에 영향을 미쳤습니다. 심초음파(30), 에반스 블루 염색(Evans blue staining), 및 심근효소 측정(35)을 포함하는 몇몇 평가는 심장 기능 평가 및 분석에 필수적이었다. 이 작업의 낮은 샘플 크기 때문에, 이러한 평가는 수행되지 않았으며 MIRI의 약력학 연구에 대한 향후 연구에서 설명 될 것입니다. 그러나, MIRI 모델을 생성하기 위한 기존의 외과적 시술이 광범위한 심근 손상과 연관된다는 점을 고려하면, 래트에서 MIRI의 모델링을 개선하고 허혈성 심장 질환을 정확하게 시뮬레이션하는 이러한 전임상 모델에 빛을 가져오기 위해 본 방법을 보고하는 것이 가치가 있다.
결론적으로, MIRI 모델을 생성하는 개선된 수술 방법은 기존의 MIRI 모델 생성 방법보다 더 높은 생존율, 상승된 ST-T 세그먼트, 및 더 큰 경색 크기를 가졌으며, 이는 개선된 모델이 MIRI 병리를 더 잘 시뮬레이션한다는 것을 시사한다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구는 중국 전통 의학 행정 [SLJ0204], 장쑤성 한의학 병원 (Y21017), 중국 국립 자연 과학 재단 [81973763, 81973824,82004239]의 지원을 받았다.
10% Neutral Formalin | Chunyu, China | _ | |
2,3,5-Triphenyl-2H-Tetrazolium Chloride | Solarbio, China | T8107 | |
75% Alchol | SCR, China | 10009261 | |
Artery Clip | Zhonglin Dongsheng, China | 6.5cm | |
Camera | Olympus Corporation, Japan | EPL5 | |
Cotton ball | Huachen, China | _ | |
Dpilatory cream | Veet, China | _ | |
Eye speculum | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Gauze | Zhonggan, China | _ | |
GraphPad | GraphPad Software, USA | 8.0 | |
H&E Kit | Solarbio, China | G1120 | |
High-pressure steam sterilizer | TOMY, Japan | SX-500 | |
ImageJ | NIH, USA | _ | |
Masson Kit | Solarbio, China | G1340 | |
Medical Tape | Mr.Song, China | _ | |
Microscope | Olympus Corporation, Japan | CKX31 | |
Microscopy | TEKSQRAY, China | _ | |
Microtome | Leica, Germany | RM2235 | |
Microtome Blade | Leica, Germany | 819 | |
Needle holder | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Ophthalmic scissors | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Ophthalmic tweezers | Shanghai Jingzhong, China | _ | |
Paper clip | Chenguang, China | ABS91613 | |
Physiological saline solution | Kelun, China | _ | |
Powerlab ECG | ADINSTRUMENTS ,China | 4/35 | |
PVC tube | Guanzhijia, China | _ | |
Small animal ventilator | TECHMAN, China | HX-101E | |
Sodium Pentobarbital | SIGEMA, USA | 1030001 | |
Suction trocar | TECHMAN, China | HX-101E | |
Suture line | Lingqiao, China | 4-0 | |
Suture needle with thread | Shanghai Pudong Jinhua Medical Products Co LTD, China | 6-0 |