Braz J Med Biol Res, February 2010, Volume 43(2) 206-210

An improved in vivo method for atrioventricular node ablation via thoracotomy

R.H. MacIver1, R.D. Stewart1, C.L. Backer1, S. Tsao2, D.A. Harrington1,3 and C., Cleveland, OH, USA

Abstract
Introduction
Material and Methods
Results
Discussion

Acknowledgments
Correspondence and Footnotes

Abstract

The atrioventricular (AV) node is permanently damaged in approximately 3% of congenital heart surgery operations, requiring implantation of a permanent pacemaker., As melhorias no design do pacemaker e nas modalidades de tratamento alternativas requerem um modelo in vivo eficaz de bloqueio cardíaco completo (CHB) antes de os testes poderem ser realizados em seres humanos. Tal modelo deve permitir indução precisa, confiável e detectável da patologia cirúrgica. Através dos esforços do nosso laboratório no desenvolvimento de uma terapia de engenharia de tecidos para o CHB, descrevemos aqui um modelo in vivo melhorado para induzir bloco AV crônico. O método emprega uma toracotomia direita no coelho adulto, a partir da qual o apêndice Auricular direito pode ser retraído para expor um canal de Acesso para o nó AV., Foi concebido um novo dispositivo de injecção, que restringe fisicamente a profundidade da agulha e fornece informação eléctrica através da interface electrocardiográfica. Esta combinação de recursos fornece orientação em tempo real ao pesquisador para confirmar o contato com o nó AV, e documenta sua ablação após a injeção de formalina. Embora todos os animais testados pudessem ser induzidos a um bloqueio AV agudo, os que tinham orientação ECG tinham maior probabilidade de manter um bloqueio cardíaco crónico

12 h., Nosso modelo permite que o pesquisador reproduza tanto CHB quanto a fibrose periférica associada que estaria presente em uma cirurgia cardíaca congênita aberta, e que inevitavelmente impactaria o design e utilidade de uma substituição de nó AV tecidular.,

palavras-Chave: nó Atrioventricular; bloqueio Cardíaco; Ablação; engenharia de Tecidos; medicina Regenerativa; Em modelo vivo

Introdução

O atrioventricular (AV) nó é um componente integral do sistema de condução cardíaca, atuando como uma estação de retransmissão e uma pausa temporária para o ritmo sinal do nó sinoatrial. Sua posição delicada no chão do átrio direito faz do nó AV uma baixa inadvertida de procedimentos reconstrutivos, com danos permanentes em aproximadamente 3% das operações congênitas de Cirurgia Cardíaca (1)., Atualmente, o único tratamento para bloqueio cardíaco Classe III AV é a implantação de um pacemaker artificial permanente. Enquanto tais dispositivos revolucionaram a sobrevida dos pacientes e a qualidade de vida, a sua utilização implica uma série de questões associadas, incluindo um número limitado de dispositivo de vida ativa do paciente consciência de campos magnéticos fortes, gradual redução de condutividade devido ao desgaste ou formação de cicatriz no eléctrodo, e, para a população pediátrica, a incapacidade de um dispositivo artificial para crescer com a criança., Os tratamentos futuros, tais como andaimes biodegradáveis produzidos por engenharia de tecidos, poderiam resolver com êxito estas questões, através da biointegração no tecido existente (2).os investigadores em concepção de pacemaker e modalidades de tratamento alternativas necessitam de um modelo in vivo eficaz de bloqueio cardíaco AV antes de poderem ser realizados ensaios em seres humanos. Múltiplos métodos de ablação de nó AV foram descritos na literatura (3), incluindo ablação elétrica, crio, química e/ou corte do trato nodal AV., The first use of a chemical sclerosing agent without an atriotomy to destroy the AV node was reported by Erlanger and Blackman in 1909 (4). Eles injetaram uma mistura de iodo e álcool diretamente na área do nó AV, com resultados fracos no que diz respeito à obtenção de bloqueio cardíaco completo (CHB). A técnica foi modificada com melhores resultados mudando para 10% de formalina (5) e usando um mapeamento bipolar/dispositivo de injeção (6)., Williams and Lambert (7) subsequently described a technique of creating AV block without the need of a thoracotomy by using a cateter guiado by pressure, fluoroscopy and ECG to locate the AV node. Muitos estudos usam esta abordagem baseada em cateter, pois é menos estressante para o animal, atinge excelente focalização no nó AV, e permite testes fisiológicos imediatos ao invés de ter que esperar que o animal se recupere de uma toracotomia.,materiais e métodos para as nossas próprias experiências, escolhemos deliberadamente realizar uma toracotomia seguida de injecção química no nó AV, uma vez que sentimos que corresponde mais de perto às condições presentes no estado patológico do bloco AV após cirurgia cardíaca. A indução do bloco AV através de um cateter não criaria as adesões periféricas e a cicatriz presente após o pericárdio ter sido aberto numa toracotomia., Isto é relevante ao testar uma potencial terapêutica implantada, uma vez que a integração funcional do enxerto será significativamente afetada pelo tecido cicatricial circundante. Usando uma toracotomia também evita muito do custo e configuração da abordagem do cateter.escolhemos realizar os nossos experimentos no coelho adulto, pois proporciona maior acesso cirúrgico do que o rato, mas com custo reduzido em comparação com o cão, ovelha ou porco., Notavelmente, o método de ablação do cateter também seria difícil nesta espécie, uma vez que grande parte do equipamento convencional disponível é adequado apenas para uso humano e animal de grande porte.enquanto estes pontos abordam os aspectos cirúrgicos práticos do modelo, o sucesso do método baseia-se principalmente na capacidade do pesquisador de obter acesso direto e preciso ao nó AV, entregar de forma confiável pequenos volumes do agente de necrose, e confirmar definitivamente a ablação do tecido do nó AV., Para este fim, empregámos uma agulha de calibre 27, dobrada a 90°, a 5 mm da ponta, para injecção (figura 1A). Esta técnica mantém uma profundidade constante (tal como anteriormente aplicada noutras espécies (8,9), mas ainda não descrita no coelho adulto) para assegurar a entrega a um local definido. Os nossos primeiros experimentos de viabilidade empregavam agulhas com comprimentos de inserção mais curtos (3 mm) ou ângulos de distribuição alternados (0°, 45°); no entanto, descobrimos que os parâmetros acima de 5 mm e 90° eram ideais para acessar o sulco auricular e evitar uma sobrestimação da localização do nó AV.,enquanto a adaptação da agulha fornecia um guia físico para localizar o local de injecção adequado, também procurámos uma confirmação fisiológica. Para este efeito, uma extremidade de um chumbo de cobre foi fixada à base da agulha, e a outra extremidade foi ligada a um ECG. Após inserção da agulha na ranhura auricular e contacto com o nó AV, formou-se uma onda H no ECG. Esta orientação foi utilizada em todos os procedimentos de ablação antes da injecção., Sem esta confirmação elétrica, injecções múltiplas foram muitas vezes necessárias para a indução inicial de CHB; a confirmação da onda H reduziu substancialmente esta necessidade.um parâmetro final relevante foi a escolha de um agente de necrose. Os relatórios anteriores em coelhos e outras espécies indicaram uma indução bem sucedida da CHB através da utilização de álcool isopropílico a 70% ou 100%. Em contraste com estes relatórios, obtivemos maus resultados utilizando estes agentes nos nossos primeiros estudos de viabilidade, e depois escolhemos formalina tamponada neutra de 10% (NBF) como injectado., NBF está prontamente disponível em muitos laboratórios, e é conhecido por induzir a morte celular rápida e completa. A NBF foi utilizada em todos os ensaios notificados nesta comunicação.com estes parâmetros no lugar, realizamos um conjunto completo de experimentos para confirmar o método em coelhos adultos da Nova Zelândia. Após a aprovação do Comitê de cuidado e uso institucional interno (Children’s Memorial Research Center), as 8 coelhas (peso médio de 3,7 ± 0,27 kg) foram anestesiadas com 0.,5 mg/kg acepromazine (Promace®, Fort Dodge Animal Health, EUA), 40 mg/kg de ketamina (Vetalar®, Fort Dodge Saúde Animal) e 7 mg/kg de xilazina (Rompun®, da Bayer Healthcare, LLC, EUA), antes de ser entubado e colocado em um respirador com 2% de isoflurano (Abbott Laboratories, EUA), 1 L/min. Cada animal foi colocado em decúbito dorsal e inclinado para a esquerda 30° com a perna dianteira direita estendida para cima. A área de interesse foi raspada e esfregada cuidadosamente com betadine. O peito foi acedido através de uma toracotomia direita com aproximadamente 4 cm de comprimento no quinto espaço intercostal., Foi feito um bolso subcutâneo com extensão posterior de ~2 x 2 cm para alojar um gerador Medtrónico de pacemaker VVI (MicroMinex 8360®, Medtronic, EUA). O pulmão foi retraído com uma gaze húmida de 4 x 4. Evitando o nervo frénico, o pericárdio foi inserido e retraído com suturas de Prolene 6-0 na parede torácica criando um poço. Um chumbo epicárdico foi então fixado à superfície do ventrículo direito com duas suturas de Prolene 6-0. A outra extremidade do chumbo do pacemaker foi puxada através de um buraco de 1 mm no sexto espaço intercostal e roscada no bolso subcutâneo.,o apêndice Auricular direito foi retraído para expor a área do nó AV para injecção. A localização do nó AV foi aproximada inserindo a ponta da agulha modificada na ranhura entre a aorta e o átrio direito e direcionando a ponta para a cúspide septal da válvula tricúspide. A localização foi confirmada pela identificação de uma onda H, utilizando o chumbo needle-ECG acima descrito. Injeções de 10% de NBF foram feitas em volumes de 0, 1-cc até que o bloco AV foi observado visualmente pela contração Auricular contínua, sem contração ventricular coordenada subsequente., Uma vez preparado com sucesso, o animal foi imediatamente pisado a 180 bpm, primeiro pelo programador CareLink® 2090 (Medtronic), e depois pelo pacemaker implantado, com limiares estabelecidos em duas vezes a taxa de captura. Os animais foram monitorados para a função do nó AV no pós-operatório, reduzindo a taxa do pacemaker abaixo da taxa estabelecida de 180 bpm. Os animais cujos batimentos cardíacos caíram abaixo de 180 bpm foram determinados como estando no bloco AV.

Depois de observar CHB e iniciar pacing externo, esperámos 30 minutos para garantir que a ablação permanente dos nódulos AV foi obtida., A recuperação inadvertida do nó AV devido à ablação incompleta foi descrita (3), e este mesmo problema foi observado em nossos experimentos preliminares. Observamos empiricamente que a ablação AV seria retida para o curto prazo se a função não retornasse dentro de 30 minutos, e usamos este valor para nos guiar no conjunto completo de experimentos. Após a retenção bem sucedida de CHB, o peito foi fechado em camadas de vicryl 4-0, e a pele foi fechada com uma sutura de nylon 5-0., Uma seringa de 60 mL, ligada a um tubo torácico, foi utilizada para evacuar a cavidade torácica circundante à medida que cada animal recuperava da anestesia. Enrofloxacino (5 mg/kg; Baytril®, da Bayer Healthcare) foi dada para prevenir a infecção e 0,05 mg/kg de cloridrato de buprenorfina (Buprenex®, Webster Veterinária, EUA) foi dada como necessária para a dor nas primeiras 24 h. Qualquer sinal de descontrole sofrimento no animal durante o monitoramento diário levou a eutanásia humanitária do animal.,

Resultados

definimos infarto agudo do bloco como CHB mantida por 30 min após a injeção, enquanto cardíaca crônica bloco foi definido como CHB mantida por 12 h. Para uso a longo prazo como um modelo, a condição crônica foi claramente o nosso objectivo para os estudos, como pudemos notar que, se os animais não têm a recuperação da AV função após cerca de 12 h, a recuperação não ocorre., Como listado na Tabela 1, o bloqueio cardíaco agudo foi bem sucedido em 8/8 coelhos, como confirmado pelo ECG, e pela verificação visual da contração Auricular continuada sem subsequente contração ventricular coordenada. O início do bloqueio cardíaco foi imediato após a injecção de uma alíquota de 0, 1-0, 2 mL de formalina a 10% no plano correcto. No entanto, a recuperação do nó AV dentro de 12 h ocorreu no coelho 1, levando-nos a desenvolver o dispositivo de orientação da onda H, que foi empregado para os restantes animais (3-8)., Nestes animais, encontramos melhorias imediatas na localização do local de injecção desejado, e entregando o injetado de uma forma que criaria CHB de longo prazo como desejado.houve duas mortes operativas. O primeiro (animal 2) ocorreu após o animal ter sido extubado antes de se recuperar completamente do anestésico, uma vez que o ritmo diafragmático foi mal interpretado como respiração. A segunda morte operativa (animal 4) teve etiologia desconhecida, mas foi provavelmente secundária a um pneumotórax de tensão não diagnosticada. Não houve infecções relacionadas com o dispositivo.,os coelhos que sobreviveram ao procedimento foram sacrificados num período pré-determinado entre 1 e 2 semanas pós-operatórias para serem examinados. O Animal 5 foi mantido durante 37 dias antes do sacrifício, como um meio para julgar o limite superior da longevidade animal. O nosso maior objectivo de induzir bloqueio AV crónico (>12 h de duração) foi atingido em 4 dos 5 animais sobreviventes utilizando a orientação do injector da onda H.nas duas primeiras semanas pós-operatórias, os animais toleraram bem o seu bloqueio AV com ingestão nutricional suficiente e boa actividade, embora com um aumento de peso negligenciável., Nas semanas seguintes, 2/7 coelhos desenvolveram taquipneia progressiva e sinais de aflição. Estes animais foram subsequentemente eutanasiados. Na autópsia, ambos tiveram enormes efusões pleurais bilaterais. A inspecção grosseira do coração, peito e abdómen destes animais não revelou qualquer outra anomalia.

a Figura 1. A, injector modificado com ponta dobrada a 90°, profundidade de injecção de 5 mm e chumbo de cobre para a captura do sinal., B, Sample electrocardiogram output, demonstrating the appearance of an H wave (white arrow), which indicates tip contact with the atrioventricular node.

Table 1. Experimental data for atrioventricular node ablation trials in adult rabbits.,

Discussão

Estas derrames foram: o chefe de patologia em coelhos com maior tempo de sobrevivência, e acreditamos que estes eram secundárias para pacing o animal insuficiente taxa de (180 bpm), reduzindo o débito cardíaco. Tínhamos notado um relatório anterior (10) de coelhos com CHB induzido que foram acelerados a taxas tão baixas como 140 bpm, com efeitos nocivos mínimos a curto prazo. No entanto, observou-se também uma diminuição no débito cardíaco nesse estudo, e os coelhos a correr a 140 bpm apenas sobreviveram durante 8 dias., Um modelo de insuficiência cardíaca após a criação de CHB com ritmo insuficiente foi também estabelecido anteriormente em cães (11). Uma diminuição na saída cardíaca pode ser suportada pela descoberta da perda de peso de nossos animais, embora isso também pode ter sido devido ao estresse da cirurgia. Embora exista a possibilidade de que as efusões sejam puramente reativas, é significativo que não tenhamos encontrado grandes efusões nos animais que foram sacrificados anteriormente.,valores cardíacos fisiológicos de 200-300 bpm antes da cirurgia, e os resultados acima sugerem que 180 bpm permite sobrevivência intermediária, mas podem ser insuficientes para o modelo. Desde então, reprogramámos os pacemakers para permitir o ritmo a estas taxas mais elevadas. Nossas primeiras experiências preliminares compreensivelmente envolveram algumas mortes cirúrgicas devido aos fatores acima., Estas mortes operativas e pós-operatórias podem geralmente ser evitadas com a experiência e compreensão das necessidades específicas dos animais, e temos visto melhorias contínuas na sobrevivência animal após o uso dos procedimentos revistos.como descrito acima, as nossas experiências futuras centrar-se-ão em substituições de nós AV de engenharia de tecidos. Neste cenário de cirurgia de sobrevivência, o bloqueio cardíaco será induzido com nosso método químico, e o animal será mantido em um pacemaker mecânico, imitando a condição clínica. No momento da indução de CHB, uma amostra de tecido também será tomada, e.g.,, a partir de tecidos cardíacos, esqueléticos ou de medula óssea, para fornecer uma fonte celular para a construção de engenharia de tecidos. Este andaime pode ser cultivado in vitro até que a densidade celular, o alinhamento e a diferenciação sejam suficientes para reimplantação. Neste modelo, o pacemaker original pode ser ligado ou desligado para testar se o implante de engenharia pode conduzir o seu sinal de forma independente. A nossa técnica de injecção vai novamente encontrar utilidade, antes do sacrifício animal, identificando e ablando selectivamente a construção implantada., Se o tecido implantado for bem sucedido na criação de uma ligação eléctrica entre o átrio e o ventrículo, a frequência cardíaca deverá diminuir novamente após a suspensão do enxerto.

em resumo, temos descrito um método melhorado para facilitar a ablação do nó AV no modelo do coelho, através da confirmação externa da localização do nó AV. Nosso dispositivo de injeção, com uma ponta de injeção inclinada, distância de injeção fixa e leitura de ondas H, fornece orientação física e elétrica para alcançar o local de interesse., Estas características reduzem danos desnecessários ao tecido cardíaco circundante, e diminuem a quantidade de formalina necessária para criar CHB. Enquanto bloco AV agudo poderia ser rapidamente induzido com injeções de NBF em todos os animais, nosso objetivo final de bloco AV crônico foi mais bem alcançado através do uso deste dispositivo de injeção melhorado. Este modelo in vivo fornece um recurso necessário para o investigador, para testar novas terapias na restauração da condução AV.

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agradecimentos

Agradecemos ao Dr. J., Hernandez e a equipe da RSF no centro de pesquisa Memorial infantil para anestesia de coelho, gerenciamento de vias aéreas e excelente cuidado com animais. Todo o equipamento de pacemaking foi generosamente doado pela Medtronic (Minneapolis, MN, EUA). O Procurador Harrington agradece o apoio do Dr. Ralph e Marian C. Falk Medical Research Trust. Reconhecemos o apoio financeiro do Hospital Memorial das Crianças, Centro de pesquisa Memorial das crianças.

correspondência e notas de rodapé

recebeu 4 de Março de 2009. Aceitou 20 De Outubro De 2009. Disponível online em 15 de janeiro de 2010.,e Brazilian Journal of Medical and Biological Research is partially financed by