一种用于在小鼠中诱导横主动脉缩窄的闭胸模型

摘要

本文介绍了一种通过侧胸切开术进行横主动脉缩窄（TAC）的操作方案。该技术是一种微创的闭合式胸腔手术，旨在利用标准的TAC实验室条件，在小鼠中模拟压力超负荷和心力衰竭状态。

摘要

通过横向主动脉缩窄术（TAC）诱导的压力超负荷小鼠模型常用于心肌肥厚与心力衰竭的研究。标准操作需进行部分开胸以暴露横位主动脉弓。然而，开胸模型中因肋骨被分离且胸腔闭合后未重新连接，导致手术创伤改变呼吸生理状态。为避免此问题，我们建立了一种经侧胸入路的微创闭胸手术方法。本研究中，通过第2^nd 在不进入胸腔的情况下进行肋间切口，使小鼠遭受的创伤更轻，更利于恢复。我们采用标准的实验室条件进行开胸TAC手术操作，术后生存率相当。由于采用闭胸方法，小鼠的生理呼吸模式得以维持，且表现出更快的恢复速度。这种微创技术似乎有助于加快创伤后的愈合过程，并减轻免疫反应。

引言

小鼠模型常用于模拟人类疾病¹。通过横主动脉缩窄术（TAC）可诱导压力超负荷和左心室肥厚²。小鼠开胸TAC模型已由Rockman et al.³ 验证，其手术操作细节由DeAlmeida et al.⁴ 详细描述。与腹主动脉缩窄相比，横主动脉结扎更具优势，因为前者可使更大范围的循环系统补偿后一种操作带来的不利影响²。

对横弓主动脉进行缩窄会导致升主动脉和无名动脉的动脉压升高，但通过远端血管仍可维持器官的充分灌注（即 左侧颈总动脉、左侧锁骨下动脉和降主动脉）。这会导致心肌后负荷增加以及心室壁应力升高。随后由于心肌纤维增厚，壁应力逐渐降低。⁵慢性的心脏血流动力学改变导致左心室发生不良适应和扩张。通过这种方式，TAC 建立了一个可重复的心肌肥厚模型，并最终发展为心力衰竭。

DeAlmeide 描述的 TAC 标准操作步骤 等⁴ 通过部分上胸廓切开术，经肋骨或胸骨分离，进入纵隔及胸膜腔，从而接近主动脉弓。该入路可良好显露主动脉弓及....

方案

本方案已获得雷克林豪森 LANUV 动物实验伦理委员会批准（编号：#84-02.04.2016.A374）。通常，该操作在成年小鼠（>10 周龄）上进行。然而，也可在较年轻的动物上实施该手术。手术器械在使用前必须灭菌，所有步骤均须在无菌条件下进行。

1. 麻醉诱导与插管

1. 腹腔注射布托啡诺，剂量为0.1 µg/g体重，用于镇痛。术后连续三天每8小时重复一次腹腔注射，每次剂量为0.1 mg/kg。
2. 诱导时，将小鼠放入麻醉诱导箱中，诱导箱连接至麻醉蒸发器，异氟烷浓度设定为3.0 Vol%，氧气流速为1 L/min。
3. 通过施加触觉刺激确保深度麻醉。
   注意：如果麻醉诱导失败或麻醉深度不足，可将异氟烷的体积分数增加至5%。
4. 捏住小鼠尾部以确认无反射反应。若反射完全消失，称量小鼠体重以优化呼吸机参数设置（参见1.12）。
5. 将小鼠移至温度控制的手术台，以在整个操作过程中维持37 °C的体温。
6. 将小鼠的鼻部放入与麻醉诱导箱相连的塑料锥形管中以维持麻醉状态。
7. 用尼龙缝线固定小鼠的上切牙，用胶带固定四肢。
8. 用镊子尖端按压后肢足垫，再次确认麻醉效果充分。若无退缩反射，则进行以下步骤。
   注意：如果麻醉诱导失败或麻醉深度不足，增加异氟烷的体积百分比，并等待缩足反射消失。
9. 在角膜上涂抹无菌....

结果

成功的缩窄术（TAC）可确保诱导出压力超负荷及左心室肥厚。可通过多普勒血流速度测量对压力超负荷进行临时验证，如图2所示。术前两侧颈动脉的血流速度相等，而缩窄术后由于左心室和主动脉压力升高，导致右侧颈动脉血流速度增加，同时左侧颈动脉在狭窄后出现血流速度减弱。

通过计算 C57BL/6J 雄性小鼠术后第 3、6 和 21 天的心脏重量/体重比值（HW/BW；mg/g），验证了 TAC 手术的有效性及其诱导的心肌肥厚效应。术后第 6 天，TAC 小鼠的 HW/BW 比值显著高于未结扎对照组小鼠（4.78 ± 0.18 vs7.66±1.43 mg/g，p <0.0001）。术后 21 天时，该比值基本保持稳定（4.8 ± 0.11 vs 7.81 ± 0.65 mg/g，p <0.0001）（见图 3）。手术存.......

讨论

由于TAC引起的高血压具有快速发作的特点，这与临床上由主动脉瓣狭窄或高血压引起的心肌肥厚有所不同。然而，使用小型动物模型诱导心力衰竭具有诸多优势，因此被许多研究者所采用¹¹。这种闭胸模型改进了已有的在小鼠中诱导横主动脉缩窄的手术技术模型⁴。

最关键的步骤是导管通过主动脉弓的部分。若在主动脉周围结扎过紧，可能导致流向肾脏等重要器官的血流严重减少，从而引发致命后果。根据哈根-泊肃叶定律（Hagen-Poiseuille law），血流量主要取决于血管半径。因此，本实验方案中使用了若干根据体重调整的间隔物。该方法使此模型具有更广泛的适用性，尤其适用于非常年轻或年老的小鼠，具体可根据不同的实验设计进行调整。

手术创伤本身会引发免疫反应，应将其降至绝对最低程度，以防止产生干扰效应。快速恢复和高存活率是必需的，尤其是在复杂的动物模型中。历史上，与人类患者的开胸手术不同，小鼠在TAC手术后胸廓不会被复原。因此，由于肋骨游离且未与胸骨重新连接，生理.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
压力-容积导管	Millar Instruments, USA	SPR-839
小鼠呼吸机	Harvard Apparatus GmbH, Germany	Minivent - TYPE 845
小鼠呼吸机	Harvard Apparatus GmbH, Germany	带套管内插管的Y型连接器，外径1.2 mm，货号73-2844
麻醉蒸发器	Dräger Medical AG&CO.KG, Germany	19.3 异氟烷蒸发器（更新版本的目录编号为 D-877-2010）
显微镜	Leica Microsystems, Germany	MZ 7.5
光源	Schott AG, Germany	KL 1500 LCD
6-0 Prolene	Ethicon, USA	聚丙烯缝线 BV-1 9.3 mm 3/8c	手术缝合线
Seraflex	Serag Wiessner, Germany	USP 5/0 黑色；  IC108000	缩窄术用缝线
恒温控制手术台	Harvard Apparatus GmbH, Germany	型号872/3 HT，配三脚架和恒温控制器874型，货号73-4233
柔性直肠探头	Harvard Apparatus GmbH, Germany	外径1.6 mm，货号55-7021
多普勒信号可视化仪器	Indus Instruments, USA	多普勒信号处理工作站（DSWP），配备20 MHz脉冲多普勒模块
Arruga 囊内镊	Altomed, UK	A5400
多普勒探头	Indus Instruments, USA	20 MHz管装探头
Jaffe 眼睑拉钩	Altomed, UK	A3513