本文介绍了一种心脏外科手术方法，用于在成年Lewis大鼠的房室（AV）沟内植入工程化组织。
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摘要
摘要
啮齿类动物手术通常是评估工程化组织效用的重要组成部分。在常见的实验大鼠或小鼠中可开展多种外科手术，这些手术经常作为体外实验与大型动物测试或人体临床试验之间的中间环节。由于啮齿类动物是一种已被确立、经济高效且生理上具有相关性的模型系统，可用于测试支架材料与细胞的新组合，因此特别适用于心血管组织工程研究。目前，我们描述了一种开胸心脏手术，用于将含有肌源性前体细胞的工程化组织植入大鼠心脏的房室（AV）沟中。这些植入物旨在在右心房与右心室之间建立一条电传导通路，最终目标是为患有完全性心脏传导阻滞的儿科患者提供一种替代传统起搏器植入的治疗方案[1]。工程化组织通过开胸术植入AV沟。在本研究中，使用Lewis大鼠，在无菌手术过程中对其进行麻醉并进行有创通气，以维持气道正压。通过右侧前外侧第5肋间切口行右胸廓切开术，以暴露心脏。th肋间空间。使用单根7-0 Prolene缝线将组织构建物固定于房室沟，并置于心脏腹侧的右心室与右心房之间。部分去除心外膜，以使受体心肌细胞与工程化组织中的细胞实现直接接触。植入后，逐层关闭胸壁，排出任何气胸，并拔除气管插管，给予镇痛治疗。
方案
第1部分：全身麻醉的诱导
- 使用30 G针头向腹腔内注射50 mg/kg氯胺酮（Ketamine）和4 mg/kg赛拉嗪（Xylazine），对一只200–250 g的Lewis大鼠进行麻醉。剪除上腹部和右侧胸部的毛发，并用70%乙醇彻底清洁手术切口部位，随后使用聚维酮碘局部消毒液进行消毒。
- 通过气管内插管，将16 G静脉导管连接至小型动物呼吸机（Harvard Apparatus）。呼吸机连接挥发性麻醉剂蒸发器，以提供含0.5%至1.0%异氟烷（Isoflurane，Baxter）的100%氧气混合气体，维持全身麻醉状态。根据大鼠体重调整呼吸频率和潮气量。手术过程中将动物置于加热垫（Hood Thermo-Pad）上，以维持其体温。
- 为在手术过程中持续监测心率和血氧饱和度，将脉搏血氧仪（Nellcor）夹在动物的一只后肢上。
第2部分：开胸手术与工程化组织植入
- 手术部位使用无菌手术巾覆盖，并用巾钳固定。
- 从右侧胸部前外侧至侧壁，在第五肋间上方做一个切口th 肋间隙。通过第5肋间隙进入胸腔内部。th 肋间隙，并放置小型牵开器（Roboz）以获得最佳视野。
- 心包在右心耳和右心室上方，从心脏基底部向心尖方向切开。随后，辨认房室沟，并轻轻分离紧邻主动脉-心房-心室三角区域的心外膜层。
- 将7-0 Prolene缝线（Ethicon）穿过右心室基底部。从工程化组织构建物上切取一块2 x 2 x 2 mm的组织，置于房室沟内，并用Prolene缝线轻轻结扎固定。
- 检查手术区域有无出血，并使用两针4-0薇乔缝线（Vicryl sutures，Ethicon）缝合上下肋间间隙，以关闭胸廓。
- 任何明显的气胸均需通过呼吸机使肺膨胀来进行处理。
- 然后逐层关闭胸壁。
第3部分：恢复
- 在动物从手术中恢复期间，切口部位需浸润 5 mL 0.25% 布比卡因[2]。
- 动物在脱离呼吸机后拔管，待其完全清醒并呈胸卧位后，将其放回铺有新鲜垫料的笼中。随后，大鼠每隔 12 小时皮下注射一次 0.01 mg/kg 的丁丙诺啡镇痛剂，持续 3 天。
第4部分：代表性结果
如果操作得当，将工程化组织植入心脏房室沟（如图1所示）的外科手术可使动物恢复率超过90%。
图1. 暴露心脏的实物照片，显示工程化组织的植入部位。
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讨论
为了获得理想的手术效果，正确地对动物进行气管插管并实施侵入性通气至关重要。如果仅对大鼠进行镇静而允许其自主呼吸，在胸腔打开后，由于啮齿类动物具有共通的胸膜腔，双侧肺必然会发生塌陷。在关闭胸腔前，必须彻底排除任何气胸并使肺充分膨胀，以减少肺不张的发生。否则，脱离呼吸机及术后恢复将无法成功，动物会出现高碳酸血症和/或低氧血症[3]。在房室沟内去除心外膜组织具有潜在风险，可能因大鼠心房壁结构脆弱而导致右心房大静脉出血。在步骤2.4中放置Prolene缝线时，必须注意并避开心外膜冠状动脉分支。在恢复期间，应将动物置于加热垫上保持体温，否则其体温会急剧下降。
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披露
动物实验严格按照波士顿儿童医院机构动物护理和使用委员会制定的指南和规定进行。
致谢
本工作由美国国立卫生研究院研究基金（HL068915；HL088206）以及波士顿儿童医院心脏传导基金的捐款资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 | |
|---|---|---|---|---|
| 7x4 热垫，每盒4个 | 设备 | Hood Thermo-Pad，加拿大不列颠哥伦比亚省萨默兰 | 型号 704R | |
| Inspira ASV 呼吸机 | 设备 | Harvard Apparatus | ||
| 手持式脉搏血氧仪 | 设备 | Nellcor | N20PA | |
| 牵开器 | 设备 | Roboz 外科器械公司 | RS-6514 | |
| 异氟烷（Forane） | 试剂 | 百特国际有限公司 | 1001936040 | |
| 盐酸氯胺酮 | 试剂 | Hospira 公司 | RL-0065 | |
| 赛拉嗪（AnaSed） | 试剂 | Lloyd 公司 | LB15705A | |
| 盐酸丁丙诺啡注射液 | 试剂 | Bedford 实验室 | Div-BUP-P00 | |
| 0.25% 布比卡因 | 试剂 | Hospira 公司 |
参考文献
- Choi, Y. H. Cardiac conduction through engineered tissue. Am J Pathol. 169, 72-85 (2006).
- Shin, J. W. Low-dose systemic bupivacaine prevents the development of allodynia after thoracotomy in rats. Anesth Analg. 107, 1587-1591 (2008).
- Horstick, G. Surgical procedure affects physiological parameters in rat myocardial ischemia: need for mechanical ventilation. Am J Physiol. 276, H472-H479 (1999).
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