方法文章

一种通过图像引导经心尖二尖瓣叶穿刺建立大鼠二尖瓣反流致容量负荷过重的可控模型

DOI：

10.3791/61029

⸱

2020年5月19日

 ,  ,  , 
1Structural Heart Research and Innovation Laboratory, Carlyle Fraser Heart Center, Emory University Hospital Midtown, 2Division of Cardiothoracic Surgery, Joseph P. Whitehead Department of Surgery, Emory University School of Medicine

本文内容

摘要

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本文报道了一种由二尖瓣反流引起的左心容量超负荷的啮齿动物模型。在超声引导下，将特定尺寸的针插入正在跳动的心脏的二尖瓣前叶，从而诱导出可控严重程度的二尖瓣反流。 

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

二尖瓣反流（MR）是一种常见的心脏瓣膜病变，可导致心脏重构并引发充血性心力衰竭。尽管未纠正的MR及其不良预后的风险已被认识，但心脏功能、结构及重构的纵向变化仍不完全清楚。这一知识空白限制了我们对MR纠正最佳时机的理解，以及早期与晚期纠正MR对左心室可能带来的益处的认识。为了研究MR背景下左心室重构的分子机制，需要借助动物模型。传统上，动静脉瘘模型被用于诱导容量超负荷，但这与临床上相关的病变（如MR）存在差异。MR属于低压性容量超负荷血流动力学刺激，因此需要能够模拟这一状况的动物模型。本文中，我们描述了一种重度MR的啮齿类动物模型：在超声心动图影像引导下，使用23G针头穿刺大鼠二尖瓣前叶，于跳动的心脏上完成造模。通过超声心动图评估并确认MR的严重程度，并报告该模型的可重复性。

引言

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二尖瓣反流（MR）是一种常见的心脏瓣膜病变，在美国普通人群中的发病率为1.7%，在65岁以上老年人群中则高达9%1。在这种心脏瓣膜病变中，由于二尖瓣瓣叶在收缩期无法正常闭合，导致血液从左心室反流至左心房。MR可由多种病因引起，但与继发性MR相比，原发性二尖瓣病变（原发性MR）的诊断和治疗更为常见2。孤立性原发性MR通常由二尖瓣的黏液样变性引起，导致瓣叶或腱索延长，或部分腱索断裂，这些因素均会导致瓣膜在收缩期失去正常的对合功能。

此类瓣膜病变引起的二尖瓣反流（MR）会增加每搏左心室的充盈血量，从而升高舒张末期心室壁应力，并提供一种血流动力学刺激，引发心脏适应性改变和心室重构。该病变所致的心脏重构通常表现为心腔显著扩大3,4、轻度心室壁肥厚，并在较长时间内保持收缩功能正常。由于射血分数通常得以保留，因此通过外科或经导管手段纠正二尖瓣反流往往被延迟，直至出现呼吸困难、心力衰竭和心律失常等症状。然而，未纠正的二尖瓣反流与心脏不良事件的高风险相关，但目前关于这些事件背后超微结构改变的认识仍不明确。

二尖瓣反流（MR）的动物模型为研究心脏中此类超微结构变化以及疾病的纵向进展提供了有价值的模型。以往，研究人员已在猪、狗和绵羊....

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方案

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实验程序已获得埃默里大学动物护理与使用项目批准，方案编号为EM63Rr，批准日期为2017年6月6日。

1. 术前准备

  1. 手术前对所有手术器械进行蒸汽灭菌。
  2. 手术当天，将大鼠从饲养区转移至手术室，并称重。
  3. 根据体重抽取术前和术后用药：卡洛芬（Carprofen）两剂（每剂 2.5 mg/kg），庆大霉素（Gentamycin）一剂（6 mg/kg），以及布托啡诺（Buprenorphine）一剂（0.02 mg/kg）。
  4. 确保气体混合器中有足够的异氟烷，并备有充足的氧气供应。通常一个满装氧气罐（24 ft3）已足够使用。

2. 动物准备

注意：本研究使用体重为 350–400 g 的成年雄性 Sprague-Dawley 大鼠。如有需要，该手术技术也可适用于体型稍小或稍大的动物。

  1. 将大鼠置于诱导室中，使用5%异氟烷与1 LPM（每分钟1升）纯氧混合气体进行麻醉。通过视觉观察呼吸频率减慢，以及轻捏大鼠脚趾无抽搐反应，判断麻醉深度是否足够。
  2. 使用已改装为气管插管的16 G套管针为大鼠进行气管插管。
    1. 使用耳镜观察气管和声带，并用棉签清除咽部分泌物。
    2. 将带有0.034英....

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结果

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可行性与可重复性
本研究所提出的MR模型具有高度可重复性，在所有用于本研究的大鼠中，均成功在二尖瓣叶上制备出明确的孔洞。图6A展示了穿刺针插入二尖瓣时的方向。图6B展示了一只代表性大鼠在手术后2周处死取出的二尖瓣叶上的孔洞。

生存率与不良事件
采用所述方法诱导16只大鼠建立二尖瓣反流（MR）。所有大鼠均成功建立重度二尖瓣反流。其中1只大鼠在建立二尖瓣反流后1小时内因急性呼吸衰竭死亡。因此，建立二尖瓣反流后2周的总体生存率为93.75%。在为期两周的观察期间，未观察到任何动物发生死亡或主要心脏不良事件，如出血、心律失常或卒中。

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讨论

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本研究报道了一种可重复的重度二尖瓣反流（MR）啮齿类动物模型，术后生存率良好（术后生存率为93.75%），且无明显术后并发症。经食管超声心动图实时成像以及将针头插入跳动的心脏以穿刺二尖瓣瓣叶的操作是可行的，且可进行教学培训。本研究中使用23 G针头成功诱导了重度MR，但可根据需要选用更小或更大的针头以调节反流程度。该模型所诱发的MR对左心室造成低压性容量负荷，更接近临床观察到的二尖瓣病变情况。在MR发生后两周内，该模型即出现明显的左心房和左心室扩张，但射血分数测定显示收缩功能未受影响。这种情况类似于原发性MR患者，尽管其左侧心脏腔室进行性扩张，但在很长一段时间内仍无症状，且不出现心力衰竭。

这种二尖瓣反流（MR）的容量超负荷模型在多个方面与广泛使用的主动脉-下腔静脉瘘（ACF）容量超负荷模型不同。ACF操作简便，仅需进行简单的开腹手术，无需气管插管和机械通气，因此受到科学界的青睐12。尽管其操作优势明显，但动静脉瘘会将大量血液分流至下腔静脉，导致静脉系统容量超负荷，并累及右心室。静脉充血引起的中心静脉压升高可能导致肝充血以及肾小球滤过.......

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披露

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M.P 担任 Heart Repair Technologies（HRT）的顾问，并因此获得咨询费。HRT 未参与本研究，也未为本工作提供任何资金支持。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本研究由美国心脏协会授予 D. Corporan 和 M. Padala 的基金 19PRE34380625 与 14SDG20380081、美国国立卫生研究院授予 M. Padala 的基金 HL135145、HL133667 和 HL140325，以及埃默里大学医院中城院区 Carlyle Fraser 心脏中心提供的基础设施资金资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
23G 针头Mckesson16-N231
25G 针头，5/8 英寸McKesson1031797
4-0 缝合线（Vicryl）EthiconJ496H
6-0 缝合线（Prolene）Ethicon8307H
70% 乙醇McKesson350600
ACE 光源SchottA20500
ACUSON AcuNav 超声探头Biosense Webster101359368Fr 心腔内超声探头
ACUSON PRIME 超声系统SiemensSC2000
聚维酮碘（Betadine）McKesson1073829
钝头显微解剖剪RobozRS5990
布托啡诺（Buprenorphine）Patterson Veterinary99628
卡洛芬（Carprofen）Patterson Veterinary7847425
胸腔引流管（16G 安全导管）TerumoSR-OX1651CA
一次性手术铺巾Med-VetSMS40
电动剃毛器Oster78400-XXX
庆大霉素（Gentamycin）Patterson Veterinary78057791
带桌夹的加热灯Braintree ScientificHL-1 120V
止血钳，弯型RobozRS7341
止血钳，直型RobozRS7110
诱导麻醉舱Braintree ScientificEZ-1785
注射塞，帽，鲁尔锁Exel26539
异氟烷（Isoflurane）Patterson Veterinary6679401725
机械呼吸机Harvard ApparatusInspira ASV
显微解剖镊RobozRS5135
显微解剖弹簧剪RobozRS5603
持针器RobozRS6417
15 号手术刀片McKesson1642
无纺布海绵McKesson446036
耳镜Welch Allyn23862
氧气Airgas HealthcareUN1072
脉搏血氧仪Nonin Medical2500A VET
钝性牵开器，4x4RobozRS6524
啮齿类动物手术监护仪Indus Instruments113970集成平台可用于生命体征监测和术中保温
电子天平Salter BrecknellLPS 150
手术刀柄RobozRS9843
丝线缝合线 3-0McKesson220263
小动物麻醉系统Ohio MedicalAKDL03882
无菌生理盐水（0.9%）Baxter281322
外科口罩McKesson188696
手术帽McKesson852952
外科手套McKesson854486
10 mL 注射器McKesson1031801
1 mL 注射器McKesson1031817
超高频探头Fujifilm VisualsonicsMS250
超声耦合剂McKesson150690
VEVO 超声系统Fujifilm VisualsonicsVEVO 2100

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nkomo, V. T., et al. Burden of valvular heart diseases: a population-based study. Lancet. 368 (9540), 1005-1011 (2006).
  2. Zamorano, J. L., et al. Mechanism and Severity of Mitral Regurgitation: A....

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重印与许可

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