使用遥测技术对自由活动小鼠进行长期血压测量

摘要

本实验方案的目的是利用可植入式遥测设备，在清醒且自由活动的小鼠中评估其系统性血压。

摘要

在新型血管活性药物的研发过程中，动脉血压监测对于评估新药疗效至关重要。事实上，利用基因修饰小鼠探索新的潜在治疗靶点的研究，需要对全身动脉压变化进行可靠且长期的评估。目前，对自由活动小鼠进行长期血压测量的金标准是使用可植入式无线遥测发射器，该技术需要 动脉插管。该方法无需束缚、固定或麻醉动物，从而避免了在数据采集过程中因应激反应而引入的干扰和伪影。然而，由于小鼠动脉尺寸较小，通过导管插入法进行动脉血压监测具有较大技术难度。本文提供了一步一步的操作指南，详细说明在小鼠体内成功实施无线遥测发射器皮下植入及颈动脉插管的关键步骤。同时，我们还展示了术后恢复期后自由活动小鼠的长期血压监测实例。按照本操作流程，可实现对多只动物同时进行可靠的直接血压记录。

引言

高血压是心血管疾病的主要危险因素之一，可以说是在发达国家和发展中国家都面临的重要公共卫生问题¹。已有多种实验性高血压动物模型被开发出来，用以模拟人类中观察到的高血压反应²。其中，活动性小鼠是一种研究高血压发生和发展过程的优良模型，可对长期暴露于高血压状态所产生的后果进行in vivo分析。

对小鼠进行血压（BP）监测已帮助研究人员揭示了与高血压和心力衰竭等疾病相关的生理学及病理生理学机制^3,4。事实上，通过对小鼠基因组的操作，已成功构建出可用于研究高血压的转基因或基因靶向模型^5,6。然而，即使对清醒小鼠进行轻微操作，也可能引发其兴奋，从而在数据采集过程中引入人为误差；而使用镇静剂或安定类药物则会显著影响血压⁷。这些因素在进行长期血压监测时尤为关键，必须予以充分考虑。

在小鼠中记录血压有多种方法，目前最常用技术之间的比较已在其他文献中讨论过^8,9。然而，美国心脏协会（AHA）关于血压测量的建议指出，由于能够长时间直接测量血压，动脉内血压测量通常更受推荐¹⁰。结合动脉压直接测量的遥测技术是监测清醒且自由活动的实验动物生理功能的先进方法，同时可最大限度地减少应激及环境相关的人为干扰<....

方案

伦理声明：本视频文章中提及的所有动物实验程序均经过动物护理和使用委员会（IACUC）审查并批准 在田纳西大学健康科学中心。

注意：整个手术过程中均应使用无菌显微外科器械。手术器械可通过红外灭菌器进行灭菌，最佳灭菌温度为 1,500 °F（815.6 °C）。遥测仪可重复使用，但在将其植入动物体内之前，必须根据制造商的说明对整个发射器进行灭菌，并确保导管尖端已使用制造商提供的专用凝胶重新填充。

1. 实验动物

1. 所有实验均需获得动物护理与使用委员会（IACUC）的批准。关于本操作后是否使用术后镇痛剂，强烈建议咨询所在机构的 IACUC 以了解具体要求。
2. 将动物饲养在环境受控的房间内，室温为 21 °C，相对湿度为 60%，光照周期为 12 小时明/暗循环，并可自由获取食物和水。
   注意：由于小鼠体内需要容纳遥测探头（直径约 1 cm，长度约 2 cm），建议使用体重 20 g 或以上的动物。

2. 麻醉与手术准备

1. 使用精密天平称量小鼠体重 记录其 体重。请轻柔且安静地处理动物。
2. 将动物放入诱导室并关闭。设置氧气流速为0.5 L/min，异氟烷浓度为4 - 5%。
3. 当小鼠失去意识后，将其置于维持在36–37 °C的保温板上。通过鼻罩以2%异氟烷维持麻醉（保持流速在 0.5 ....

结果

数据可通过接收器远程获取；轨迹可在计算机屏幕上显示以进行质量控制（图1a）。动物编号、舒张压和收缩压等详细信息也一并显示（图1b）。动脉血压可连续记录（24/7），或按预设的短时间间隔进行记录（即，每小时采集60秒）。数据可自动存储于硬盘中以供后续分析。下图显示了连续3天记录的平均血压数据（图2)，可以观察到黑暗与光照周期之间的昼夜节律变化。计算并绘制了血压变化和心率的平均值随时间的变化曲线。

图1. 四只植入遥测装置的小鼠的典型血压记录

讨论

近十年来，可植入式遥测技术已显著改进；更小的探针尺寸使植入对动物的创伤更小，更长的电池寿命有助于降低成本，独立的遥测频率则消除了接收器之间的串扰。遥测技术被认为是采集自由活动动物多种生理参数的先进方法，可避免其他技术因使用束缚、人为干预或麻醉而带来的干扰^8,9。

然而，该技术的一些缺点与仪器和软件的初始成本有关。发射器较为脆弱，容易损坏，且电池最终会耗尽，需要更换。 尽管公司提供低价维修损坏探针的服务，但对于一些实验室而言，费用仍可能过高。此外，该操作在技术上具有挑战性，需要经过练习才能获得可靠的血压测量结果。最后，手术后存在一定的死亡率，在我们实验条件下约为5%。 如果需要测试特定处理方法 或基因操作 影响了小鼠健康状况，则死亡率可能会显著上升。

以下关键因素对于成功实施该操作至关重要：在整个操作过程中，始终使用无菌生理盐水保持组织湿润。务必小心操作发射器； 切勿抓握压力传感器部位，以免导致凝胶泄漏或损坏发射器。插入导管时，应将中心缝线打成双结，否则可能.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
小型动物麻醉系统	Kent Scientific Corp, Torrington, Connecticut, USA		低流量小型动物麻醉系统
加热垫和小鼠体温计	Kent Scientific Corp, Torrington, Connecticut, USA		用于监测小动物体温并实现恒温控制
双目显微镜	Kent Scientific Corp, Torrington, Connecticut, USA	KSCXTS-1121	带臂杆支架和顶部LED光源的双目镜体
止血钳	Kent Scientific Corp, Torrington, Connecticut, USA	INS750451	用于夹闭血管或标记缝线
小型金属夹，7 mm，不锈钢	Kent Scientific Corp, Torrington, Connecticut, USA	INS750344	用于皮肤闭合
聚维酮碘溶液	Purdue Products L.P., Stamford, CT, USA	NDC-67618-150-01	10% 聚维酮碘外用溶液
生理盐水溶液	Abott Laboratories	04930-04-10	用于防止组织干燥
Nair（脱毛乳液）			用于手术切口部位的毛发去除
编织丝线缝合线	Teleflex Medical OEM, Coventry, Connecticut, USA		规格 5.0、6.0、7.0
乙醇		2716	70% 乙醇用于消毒
弹簧剪	Fine Science Tool	15000-10	用于精细解剖
剪刀（侧向倾斜）	Fine Science Tool	14063-011	3号手柄
手术刀片		2976-0	10号
镊子（弯头）	Fine Science Tool	11150-10	用于夹持组织
镊子（直头）	Fine Science Tool	11151-10	用于夹持组织
持针器	Fine Science Tool	12002-12	用于缝合
精细尖头镊	Fine Science Tool
异氟烷	Henry Schein Animal Health, Melville, New York, USA		一种全身吸入性麻醉剂
灭菌器	Benchmark Scientific, 116 Corporate Blvd, South Plainfield, NJ, USA	B1000	利用红外加热在5–10秒内对手术器械进行灭菌
纱布垫	Johnson & Johnson, New Brunswick, NJ, USA	JJ8513	用于伤口清洁、术前准备、擦洗或包扎
遥测设备	Data Sciences International, St. Paul, MN, USA	DSI-PA-C10	用于记录自由活动小鼠的血压
遥测接收系统  与计算机连接	Data Sciences International, St. Paul, MN, USA
导管管路	Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA USA	BTPE-90
血管插管镊，13 cm，0.5 mm 外径	World Precision Instruments	503374	专用血管插管镊
组织粘合剂	3M Animal Care Products, St. Paul, MN, USA	NAC No.: 11380041	用于闭合轻微伤口，通常可避免使用缝线和/或敷料
电子天平		BB300	精密分析型实验室天平