左全肺切除联合野百合碱或Sugen建立大鼠肺动脉高压模型

摘要

啮齿类动物左肺切除术是肺动脉高压研究中一种有价值的技术。本文介绍了一种大鼠肺切除术的操作方案及术后护理方法，以确保最低的发病率和死亡率。

摘要

在本实验方案中，我们详细阐述了成功实施大鼠左侧肺叶切除术并联合使用野百合碱（MCT）或SU5416（Sugen）诱导肺动脉高压（PAH）的正确操作步骤及必要注意事项。我们还比较了这两种模型与目前研究中常用的其他PAH动物模型之间的差异。近年来，动物PAH模型的研究重点已转向探讨丛状病变中血管增殖的机制，其中肺血流量增加被认为是导致严重肺血管重构的重要触发因素。在模拟肺血流量增加的啮齿类动物模型中，最具前景的方法之一是单侧左肺叶切除术联合MCT或Sugen的“二次打击”策略。切除左肺后，导致右肺血流增加且呈湍流状态，从而引发肺血管重构。目前尚无关于大鼠肺叶切除术的详细操作流程。本文提供了在雄性Sprague-Dawley大鼠中进行肺叶切除手术及术后护理的逐步操作指南。简要而言，首先对动物实施麻醉并开胸，暴露左肺动脉、肺静脉和支气管后予以结扎，并完整切除左肺；随后关闭胸腔，使动物恢复。血液被迫仅通过右肺循环，由此增加的血管压力将逐步引起小肺动脉的重构与闭塞。术后一周给予MCT或Sugen作为“二次打击”，以诱导内皮功能障碍。肺血流量增加与内皮功能障碍的联合作用可导致严重的PAH。该方法的主要局限性在于需要具备基本的外科手术技能。

引言

肺动脉高压（PAH）是一种进行性且致命的疾病，其特征是肺血流增加、血管阻力升高、炎症以及小肺血管的重构¹。这种重构通常导致血管病变，使小肺动脉发生阻塞和闭塞，引起血管收缩并增加右心室后负荷²。目前针对PAH的有效药物治疗手段较少，因此与PAH相关的死亡率仍然较高。近年来，肺动脉高压发病机制的研究重点已转向血管增殖机制，其中肺血流增加被认为是诱发肺血管重构的重要启动因素^3,4。

肺动脉高压的动物模型提供了关键的见解，有助于解释该疾病的病理生理学机制，并为药物、细胞、基因和蛋白质递送提供了研究平台。传统上，慢性缺氧诱导的肺动脉高压模型和MCT肺损伤模型是研究肺动脉高压（PAH）病理生理学的主要模型⁵。然而，与人类患者中所描述的改变相比，这些模型在产生肺血流量增加和新生内膜样血管重构方面并不充分。啮齿类动物的慢性缺氧模型会导致血管壁增厚和低氧性血管收缩，但不会引起小肺血管的闭塞性血管病变⁶。此外，缺氧状态是可逆的。因此，该缺氧模型也无法产生严重的肺动脉高压。MCT肺损伤模型虽可引发一定程度的内皮功能障碍，但在大鼠中并不会形成人类严重原发性肺动脉....

方案

以下所述操作程序已获得西奈山伊坎医学院机构动物照护与使用委员会（IACUC）的批准。所有大鼠均得到人道照护，符合西奈山《实验动物照护与使用指南》的要求。

1. 手术准备

1. 高压灭菌Cooley-Mayo弯剪（大剪刀）、直型Iris剪（小剪刀）、McPherson-Vannas Iris剪（后部剪刀）、Wangensteen组织镊（无创镊）、Gerald组织镊、普通金属眼睑撑开器（自持式拉钩）、小血管电凝器、纱布、双头探针、细血管针持、Micro-Jacobson蚊式止血钳（蚊式钳）。

2. 大鼠的准备与插管

1. 在手术前30分钟，对6至8周龄的雄性Sprague-Dawley大鼠皮下注射布托啡诺镇痛剂（0.1 mg/kg）。
2. 将大鼠单独放入麻醉舱内，给予4%异氟烷和氧气（1 L/min），持续3–4分钟，直至大鼠完全麻醉（即意识丧失、呼吸缓慢，且对触碰或声音无反应）。
3. 大鼠插管术
   1. 将大鼠从容器中取出，用胶带将其固定在板上，使大鼠仰卧，口部位于板的边缘。用绳子绑住大鼠的两颗门牙，以保持颈部平直。
   2. 将光纤鹅颈光源置于喉部上方，用手指抬起并固定舌头，上抬会厌以暴露声带。气管应位于声带后方并被明亮照亮；调整光源位置，直至气管清晰明亮。

结果

根据公认的分类系统，肺动脉高压的特征是平均肺动脉压（mPAP）超过正常肺动脉压的上限（即 25 mm Hg）。在肺叶切除术 + MCT 组中，第 21 天时出现严重的肺动脉高压，mPAP 升高（图 1）。mPAP 的计算公式为：

使用连接至ADVantage PV系统的压力导管在主肺动脉内测量右心室收缩压与舒张压以及肺动脉压。平均肺动脉压（mPAP）通过上述公式计算得出。在对照组（n=20）中，平均肺动脉压为18.6±.......

讨论

在肺动脉高压（PAH）受累的肺脏中，血管增生伴新生内膜形成以及肺动脉闭塞，导致严重的血流动力学改变、右心室衰竭和早期死亡^7,8。血管壁的改变增加了血流阻力，进而升高动脉压和右心室压力。在PAH早期，通常在给予MCT或Sugen后约3周，大鼠出现非特异性的组织学改变，如中膜肥厚、外膜增厚以及小动脉和微动脉的肌性化，这些改变具有潜在可逆性。在后期阶段，即给予MCT或Sugen后约6–8周，大鼠肺组织出现新生内膜和丛状血管病变，导致中、小肺动脉及微动脉的阻塞和闭塞，表现为内膜细胞增生和同心圆状内膜纤维化。丛状病变通常由内皮细胞和肌成纤维细胞排列形成的血管丛构成。在许多情况下，这些改变还伴随间质性水肿和纤维化、远端小肺动脉的血栓栓塞性阻塞、肌性血管血栓部分再通以及纤维素样坏死¹²。

如前所述，其他肺动脉高压（PAH）模型中的大鼠不会出现小血管的血管闭塞、新生内膜和丛样病变，以及肺动脉和右心室的高压力。采用慢性低氧PAH模型处理.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
手术刀片	巴德-帕克	371215	切口
异氟烷（Forane，USP）	Baxter	NDC 10019-360-40	麻醉
BD Angiocath 16 G	BD	381157	气管插管，胸腔引流管
BD 1 mL 胰岛素注射器	BD	329652	术后给予布托啡诺
Biogel 外科医生手术手套	Biogel	30460-01	无菌外科手套
Wahl BravMini+ 修剪器	Braintree Scientific	CLP-41590 P	剃除手术部位毛发
SU5416	Cayman Chemical	13342	Sugen
光纤照明光源	Cole-Parmer	EW-41723-02	用于插管的光源
Surgipro II 4-0 缝线	Covidien	VP831X	肋间闭合肌
Polysorb 5-0 缝合线	Covidien	GL-885	缝合皮肤
中型滑盖式诱导室	DRE 兽医	12570	氧气 &和异氟烷输送
DRE Compact 150 啮齿类动物麻醉机	DRE 兽医	373	氧气 &和异氟烷输送
小型血管电凝器套装	精细科学工具	18000-00	电凝器以减少出血
VentElite 小动物呼吸机	哈佛仪器	55-7040	呼吸机
MouseSTAT Jr	Kent Scientific	MSTAT-JR	脉搏血氧仪 &和心率监测器
小鼠足爪脉搏血氧仪传感器	Kent Scientific	SPO2-MSE	脉搏血氧仪 &心率足底传感器
PhysioSuite RightTemp	Kent Scientific	PS-02	温控板
PVP 预处理溶液	Medline	MDS093944	清洁手术部位
多层衬里手术单	Medline	NON21002Z	覆盖动物
3 mL 注射器	Medline	SYR103010	术后给予液体治疗
显微外科手术器械套装，Integra	Miltex	95042-540	手术器械：普通金属窥器、双头探针、McPherson-Vannas直头虹膜剪、直头虹膜剪
止血钳 - 微型雅各布森-蚊式	Miltex	17-2602	蚊子
盐酸丁丙诺啡 0.3 mg/mL	Par制药	NDC 42023-179-01	疼痛缓解
库利-梅奥弯剪	皮林	352090	大型剪刀
杰拉尔德组织镊	皮林	351900	镊子
旺格斯特滕组织镊	皮林	342929	无创镊
薄壁血管针持	皮林	354962DG	持针器
响尾蛇亚科	Sigma-Aldrich	C2401-1G	MCT
Surflash 20 G 静脉导管	Terumo	SR*FF2051	器官采集期间的压力读数
ADVantage PV系统配合1.2 Fr导管	Transonic Inc	ADV500	记录肺动脉和右心室压力
中号止血夹	Weck	523700	结扎血管
打开结扎夹施夹器；中号，弧形	Weck Horizon	237081	止血夹施放器
手术显微镜	蔡司 OPMI MD	1808	放大倍数