Chronisches Myokardinfarkt-Modell am Schwein : Untersuchungen zur Infarktgrößenentwicklung und zur Herzfunktion
Für die Myokardinfarktforschung spielen Schweine als Tiermodell durch die humanähnliche Anatomie der Koronararterien eine entscheidende Rolle. Vorangegangene Studien konnten anhand von Schweinemodellen bereits zu einem besseren Verständnis der Pathogenese von akuten Myokardinfarkten beitragen. Allerdings bedarf es einer weiterführenden Forschung hinsichtlich einer möglichen Risikostratifizierung und Prognosestellung von chronisch-ischämischen Herzkrankheiten. Dabei stehen ventrikuläre Arrhythmien als Vorreiter des plötzlichen Herztodes im Fokus der Forschung. Als mögliche Prädiktionsparameter für ventrikuläre Arrhythmien werden die Größe des Myokardinfarktes und die Herzfunktion in Form der linksventrikulären Ejektionsfraktion diskutiert. Für das Schwein existieren bisher keine systematischen Daten über das Auftreten von ventrikulären Arrhythmien in Zusammenhang mit der Infarktgröße und der Herzfunktion. Es wird jedoch angenommen, dass die Infarktnarbe im Zuge der Myokardheilung vermehrt zu ventrikulären Arrhythmien führt und eine negative Korrelation zwischen der linksventrikulären Ejektionsfraktion und dem Auftreten von ventrikulären Arrhythmien vorliegt.
Um einen möglichen Zusammenhang zwischen der Infarktgröße, der Herzfunktion und dem Auftreten ventrikulärer Arrhythmien zu untersuchen, war es Ziel dieser Arbeit einen zeitlichen Zusammenhang zwischen dem Auftreten von ventrikulären Arrhythmien bei konstanter Größe des Infarktareals und konstant eingeschränkter Herzfunktion im Tiermodell Schwein herzustellen.
Zu diesem Zweck wurde ein bereits etabliertes Myokardinfarkt-Modell (90-minütige Ballonokklusion des Ramus interventricularis paraconalis mit anschließender Reperfusion) eingesetzt und ein Ereignisrekorder implantiert. Die Studie wurde an insgesamt zwölf weiblichen Schweinen durchgeführt (Myokardinfarkt-Gruppe: n = 8, Kontrollgruppe (SHAM): n = 4). Durch serielle MRT-Messungen wurde die Infarktgröße und die linksventrikuläre Ejektionsfraktion ermittelt (erfolgten vor und anschließend drei Tage, eine Woche und acht Wochen nach Infarktinduktion oder SHAM-Eingriff). Die Bestätigung der Infarktgröße des linken Ventrikels erfolgte zusätzlich färbungsbasiert durch die Vitalfärbung mit Tetrazoliumchlorid im Anschluss an die Euthanasie.
Die Infarktinduktion führte in der Myokardinfarkt-Gruppe zu einer färbungsbasierten Infarktgröße von 14 % des linken Ventrikels. Zwischen der färbungsbasierten und MRT-basierten Infarktgrößenbestimmung gab es keinen signifikanten Unterschied. Außerdem kam es über die gesamte Studiendauer zu keiner signifikanten Änderung der Infarktgröße. Die linksventrikuläre Ejektionsfraktion lag bei beiden Versuchsgruppen zu Beginn bei 67 %. Nach der Infarktinduktion reduzierte sich die linksventrikuläre Ejektionsfraktion in der Myokardinfarkt-Gruppe um 30 % und änderte sich bis zum Studienende nicht mehr signifikant. Außerdem kam es in der Myokardinfarktgruppe zu einem ungleichmäßigen Auftreten von ventrikulären Extrasystolen, ventrikulären Tachykardien und Bradykardien. Die ventrikulären Extrasystolen traten hierbei gehäuft in der perakuten Phase (innerhalb von zwei Tagen) und die Bradykardien in der chronischen Phase (ab vier Wochen) nach Myokardinfarkt auf.
Das ungleichmäßige Auftreten der Arrhythmien innerhalb der Myokardinfarkt-Gruppe trotz unveränderter Infarktgröße und Herzfunktion legt die Vermutung nahe, dass die diese Parameter nicht allein entscheidend für das Arrhythmievorkommen sind, sondern individuell unterschiedliche anatomische Ausprägungen des kardialen Erregungsbildungs- und Leitungssystems eine entscheidendere Rolle für das Auftreten ventrikulärer Arrhythmien spielen.
For myocardial infarction research, pigs play a crucial role as animal models due to the human-like anatomy of the coronary arteries. Previous studies have already contributed to a better understanding of the pathogenesis of acute myocardial infarction using porcine models. However, further research is needed regarding possible risk stratification and prognosis with respect to chronic ischemic heart disease. In this context, ventricular arrhythmias as precursors of sudden cardiac death are in the focus of research. Myocardial infarct size and cardiac function in the form of left ventricular ejection fraction are discussed as possible predictive parameters for ventricular arrhythmias. For the pig, no systematic data exist to date on the occurrence of ventricular arrhythmias in relation to infarct size and cardiac function. However, it is hypothesized that the infarct scar leads to increased ventricular arrhythmias during myocardial healing and that there is a negative correlation between left ventricular ejection fraction and the occurrence of ventricular arrhythmias.
To investigate a possible connection between infarct size, cardiac function, and the occurrence of ventricular arrhythmias, the aim of this work was to establish a temporal context between the occurrence of ventricular arrhythmias at constant infarct area size and constant impaired cardiac function in the animal model pig.
For this purpose, an established myocardial infarction model (90-minute balloon occlusion of the ramus interventricularis paraconalis followed by reperfusion) was used and an event recorder was implanted. The study was performed in a total of twelve female pigs (myocardial infarction group: n = 8, control group (SHAM): n = 4). Serial MRI measurements were used to determine infarct size and left ventricular ejection fraction (performed before and three days, one week, and eight weeks after infarct induction or SHAM-intervention). Confirmation of left ventricular infarct size was additionally stain-based by vital staining with tetrazolium chloride following euthanasia. Infarct induction resulted in a staining-based infarct size of 14 % of the left ventricle in the myocardial infarction group. There was no significant difference between staining-based and MRI-based infarct sizing. In addition, there was no significant change in infarct size throughout the study period. Left ventricular ejection fraction was 67% at baseline in both experimental groups. After infarct induction, left ventricular ejection fraction decreased by 30% in the myocardial infarction group and did not change significantly until the end of the study. In addition, there was a nonuniform occurrence of ventricular extrasystoles, ventricular tachycardia and bradycardia in the myocardial infarction group. Ventricular extrasystoles occurred more frequently in the hyperacute phase (within two days) and bradycardia in the chronic phase (over four weeks) after myocardial infarction.
The uneven occurrence of arrhythmias within the myocardial infarction group despite unchanged infarct size and cardiac function suggests that infarct size and cardiac function are not the only decisive factors for arrhythmia occurrence, but that individual differences in anatomical characteristics of the cardiac excitation formation and conduction system is more decisive for the occurrence of ventricular arrhythmias.
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