通过植入渗透泵长期给予异丙肾上腺素已被广泛用于模拟小鼠的晚期心力衰竭。本文中，我们详细描述了微型泵植入手术的方法，以实现连续3周的异丙肾上腺素给药，以及通过超声心动图评估模型成功建立的方法。
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摘要
摘要
异丙肾上腺素（ISO）是一种非选择性β-肾上腺素能受体激动剂，广泛用于在小鼠中诱导心脏损伤。急性模型可模拟应激性心肌病，而通过渗透泵给药的慢性模型则可模拟人类的晚期心力衰竭。本方案旨在通过植入式微型泵建立小鼠慢性ISO诱导的心力衰竭模型。该方法已成功应用于100多个近交系小鼠品系。文中详细描述了微型泵植入手术技术，适用于所有希望建立小鼠心力衰竭模型的研究人员。此外，还提供了各品系小鼠基于超声心动图参数的每周心脏重构变化以及预期的模型建立时间。总之，该方法简单且可重复。通过植入式微型泵持续给予ISO 3至4周，足以诱导心脏重构。最后，可通过连续超声心动图检测心肌肥厚、心室扩张和功能障碍，从而在活体动物中评估ISO模型建立的成功与否。
引言
射血分数降低的心力衰竭（HFrEF）常伴随交感神经系统为维持心血管稳态而产生的明确可识别的代偿性反应1。长期激活可导致血流动力学应激以及对心脏和循环系统的有害影响。这些机制已成为现代心力衰竭药物治疗的基石，并在心力衰竭进展及神经激素系统治疗性拮抗中发挥重要作用1。
目前有多种小鼠模型可用于心力衰竭的基础研究。基因模型在探索分子治疗策略和研究信号通路方面具有优势。然而，这些模型可能与常见类型的心力衰竭并不相关。其他常用模型包括左前降支（LAD）冠状动脉结扎、经主动脉缩窄（TAC）和异丙肾上腺素（ISO）诱导模型，每种模型分别模拟不同的病理病因2,3,4,5,6。LAD冠状动脉结扎可诱导前壁心肌梗死，从而建立特异性的缺血性心肌病模型。TAC通过诱发急性压力超负荷，建立高血压性心力衰竭模型。尽管可通过测量压力梯度对心肌肥厚程度进行分层，但其高血压的急性发作缺乏直接的临床相关性4。LAD和TAC模型均需要较高的外科手术操....
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方案
本方案遵循加州大学洛杉矶分校动物护理指南（ARC方案编号 #2010-075）。建议读者遵循各自机构经IACUC批准的方案，因为围手术期小鼠护理和镇痛管理可能因机构而异。
1. 异丙肾上腺素渗透泵的制备
注意：该操作已在100多个近交系小鼠中成功应用，适用于9周龄以上、体重18克以上的雌性小鼠，部分品系的雄性小鼠亦适用。本操作对小鼠体重无上限要求。请始终设置年龄匹配的对照组，因为目前尚不清楚处理年龄是否会影响异丙肾上腺素诱导的心力衰竭易感性。
- 称重并记录每只小鼠的体重。
- 根据每只小鼠的体重计算异丙肾上腺素的合适剂量和浓度（见表1；补充文件）。
注意：本实验所用的渗透泵（材料表）储液腔体积为100 µL，设计用于持续输注药物，最长可达28天。每只泵额外准备20 µL异丙肾上腺素溶液，以补偿灌注过程中填充管内的液体损耗。 - 使用分析天平称取适量异丙肾上腺素（表1），溶于120 µL无菌0.9% NaCl溶液中。剧烈吹打或涡旋振荡1分钟，确保异丙肾上腺素完全溶解。
注意：渗透泵的制备应在生物安全柜中进行。操作时应佩戴外科手套。建议在整个渗透泵制备及手术植入过程中均采用无菌操作技术。 - 称....
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结果
在我们先前发表的研究中，通过渗透泵在21天内向105个杂交小鼠多样性面板（HMDP）品系施用了30 mg/kg/d的异丙肾上腺素（ISO）剂量2,13。我们通过超声心动图评估了结果，分别在ISO处理前（基线）、第1周、第2周和第3周进行检测（图1）。与之前一项研究异丙肾上腺素在23个小鼠品系中影响的研究类似14，我们观察到不同品系间超声心动图参数存在显著差异。基于超声心动图参数的每周变化总结以及预期建模时间如（图2 和 图3）所示2,15。尽管在不同小鼠品系之间存在变异，但总体而言，舒张末期室间隔厚度（IVSd）和缩短分数（FS）在第一周增加，但在后续时间点下降；左心室舒张末期内径.......
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讨论
我们已将该方法应用于100多个近交系小鼠品系，以评估慢性β-肾上腺素能刺激所致的心脏表型2,13。已知不同小鼠品系对异丙肾上腺素的易感性存在显著差异，可根据需要针对特定品系进行优化16。这种差异可能源于小鼠品系间β-肾上腺素能受体功能的不同17、自主神经系统活性的品系依赖性差异16、β-肾上腺素能受体（beta-AR）密度和/或偶联效率的差异17，以及其他遗传差异。根据体内连续超声心动图检测，以及有无ISO处理下的离体心脏组织病理学和基因表达分析，慢性异丙肾上腺素处理诱导了从细胞过程、细胞外基质到炎症反应等多个层面的显著变化2,13。以下因素可能与该心力衰竭模型的应用相关。
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者感谢 NIH K08 HL133491 提供的资金支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 带流量调节器的微型渗透泵系统 | Alzet | Model 1004 | 包含填充管、流量调节器和泵体 |
| (-)-异丙肾上腺素盐酸盐 | Sigma-Aldrich | 16504-1G | (-)-异丙肾上腺素盐酸盐为粉末状，需在 -20°C 下保存 |
| 1 ml 无菌注射器 | VWR | BD309602 | |
| 30 W LED 光纤O形圈显微镜照明器 | AmScope | SKU: LED-30WR | |
| 5-0 涂层VICRYL（聚乳酸-乙醇酸共聚物910）缝线 | Ethicon | J303H | 5-0，可吸收 |
| 精细剪刀 - 锐利型 | FST | 14060-09 | |
| 玻璃珠 | FST | 18000-46 | |
| 热珠灭菌器 | FST | 18000-50 | |
| 虹膜镊 | WPI | 15915 | |
| Look Sharpoint 6-0，18" 黑色尼龙单丝缝线 | LOOK | AA-2176 | 6-0，不可吸收 |
| 持针器 | WPI | 15926 | |
| 生理盐水，0.9% NaCl | Fisher | 89167-772 |
参考文献
- Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature Review Cardiology. 14 (1), 30-38 (2017).
- Wang, J. J., et al. Genetic Dissection of Cardiac Remodeling in an Isoproterenol-....
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