本文介绍一种简单且可重复的方法,通过显微操作对小鼠左前降支冠状动脉进行精确结扎,从而诱导心肌梗死或心肌缺血-再灌注损伤。
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本文介绍一种简单且可重复的方法,通过显微操作对小鼠左前降支冠状动脉进行精确结扎,从而诱导心肌梗死或心肌缺血-再灌注损伤。
急性心肌梗死是一种常见且死亡率较高的心血管疾病。心肌再灌注损伤会抵消心脏血流恢复的有益作用,并导致继发性心肌损伤。建立一种简单且可重复的心肌梗死及心肌缺血-再灌注损伤模型,是科研人员的重要研究工具。本文介绍了一种通过显微操作对左前降支冠状动脉(LAD)进行精确结扎,从而定制化建立心肌梗死(MI)模型和心肌缺血-再灌注损伤(MIRI)的方法。对LAD结扎位置的准确且可重复的控制,有助于获得一致的心肌损伤结果。ST段变化可用于判断模型建立的准确性。通过检测血清中心肌肌钙蛋白T(cTnT)水平评估心肌损伤程度,采用心脏超声评估心肌收缩功能,利用伊文思蓝/氯化三苯基四氮唑染色法测定梗死面积。总体而言,该方案可缩短操作时间,确保梗死范围可控,并提高小鼠存活率。
急性心肌梗死(AMI)是全球范围内常见的心血管疾病,具有较高的死亡率1。随着技术的进步,AMI 患者可实现早期且有效的再血管化治疗。然而,部分患者在接受这些治疗后仍可能发生心肌缺血-再灌注损伤(MIRI)2。因此,深入理解 MI/MIRI 的作用机制以及如何改善其病理过程具有重要意义。由于成本低、繁殖周期短且易于进行遗传修饰,小鼠被广泛用作研究模型3。学者们已开发出多种在动物体内建立 MIRI 和 MI 模型的方法4,5,6,7,8,9。这些策略推动了相关研究的发展,但不同研究团队所采用的标准和方法各异,导致研究结果之间的比较和解读变得复杂。
在小鼠中,心肌梗死(MI)可通过异丙肾上腺素10、冷冻损伤11,12,或烧灼法13诱导。异丙肾上腺素可便捷地诱导心肌梗死,但其病理生理过程与临床心肌梗死不同。冷冻损伤诱导的心肌梗死一致性较差,会在左前降支冠状动脉(LAD)周围引起过度的心肌损伤,且易诱发心律失常。烧灼法诱导的心肌梗死与心肌梗死的自然过程差异较大,烧灼区域的炎症反应更为剧烈;此外,该手术方法存在技术难度。另外,一些实验室14已通过介入技术采用球囊阻塞、栓塞或血栓形成方法在小型猪中建立心肌梗死模型。这些方法均可直接导致冠状动脉闭塞,但需要冠状动脉造影设备,且最重要的是,小鼠的冠状动脉过于细小,使得这些操作难以实施。对于心肌缺血再灌注损伤(MIRI),不同模型之间的差异相对较小,例如是否使用呼吸机/显微操作装置等5,6。
本文介绍了一种简单且可靠的诱导心肌梗死(MI)及心肌缺血再灌注损伤(MIRI)模型的方法,该方法改进自先前已发表的技术4,5,6,7,8,9,15。该方法通过结扎直接阻断左前降支(LAD),从而模拟病理生理过程。此外,通过解除结扎,该模型还可模拟再灌注损伤。在本实验方案中,使用解剖显微镜观察LAD,使研究者能够清晰识别该血管。随后,对LAD进行精确结扎,可实现可重复且可预测的血流阻断和心室缺血。除了在显微镜下观察LAD的颜色变化外,还可通过心电图(ECG)的变化来确认缺血和再灌注的发生。该策略可缩短操作时间,降低手术并发症风险,并减少所需实验小鼠的数量。本文还描述了肌钙蛋白T检测、心脏超声以及三苯基四氮唑氯化物(TTC)染色的方法。总体而言,该实验方案适用于MI/MIR机制研究,也适用于药物研发。
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动物实验已获得华中科技大学(中国武汉)动物护理与使用委员会的批准。
注意:采用雄性 C57BL/6J 小鼠(8–10 周龄)作为实验模型。小鼠可自由获取食物和水,并在特定病原体不含环境中饲养。动物饲养室温度控制在 22 °C ± 2 °C,相对湿度维持在 45%–65%。根据同济医学院(中国武汉)动物实验中心制定的指南,小鼠饲养于12小时光照/12小时黑暗的环境中。实验需使用无菌显微外科器械及外科手术用品。整个操作过程中须佩戴外科手套和口罩。实验流程见图1A。
1. 术前准备
2. 开胸术
3. 左前降支结扎
注意:左前降支(LAD)呈一条细的红线,从心尖附近垂直向下穿过左心室。LAD 呈鲜红色,因此需注意勿将其误认为静脉。通常结扎位置位于左心耳下方约 1-2 mm 处。此结扎位置可在左心室产生约 40%-50% 的缺血范围。位置越高,梗死区域越大;位置越远端,梗死区域越小。
4. 再灌注
5. 术后护理
6. 操作后的验证


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实验流程如图1A所示。研究人员可根据实验设计在研究开始时安排时间节点。左前降支(LAD)结扎的持续时间依据研究目的而定。对于心肌梗死(MI)研究,可忽略再灌注步骤。由于心脏超声具有无创性,可在研究的不同阶段进行;而伊文思蓝/氯化三苯基四氮唑(Evans-Blue/TTC)染色仅可在小鼠处死后实施。对于关注纤维化及心室重构的研究,观察时间通常更长。
实验过程部分的典型图像如图2A所示,包括经气管插管、皮肤切口、开胸、左前降支(LAD)识别、LAD结扎至再灌注。为验证心肌缺血与再灌注,图2B展示了结扎后出现明显ST段抬高的代表性心电图(ECG)图像,以及当滑结松开后ST段抬高消失的图像。
在采集所有小鼠的血液样本后,可进行肌钙蛋白-T检测以确认心肌梗死。图3A显示,与假手术组相比,MIRI组和M...
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近年来,心肌梗死(MI)和心肌缺血再灌注损伤(MIRI)的临床与科学研究模型的构建发展迅速20,21。然而,仍有一些问题亟待解决,例如其作用机制以及如何改善MI/MIRI等。本文介绍了一种建立小鼠MI和MIRI模型的改良方案,并强调了若干需要仔细考虑的关键要点。
第一个关键点是气管插管。一些操作方法6,9涉及切开颈部皮肤、分离组织,然后暴露胸骨舌骨肌以观察气管。通过这种方式,研究人员可以直观地看到导管插入气管的过程。这一步骤有助于降低呼吸窘迫的风险。在当前的方法中,研究人员可在照明器下清晰地观察到声门随呼吸开闭的情况,从而更轻松地将导管插入气管。因此,无需进行颈部切口,以减少皮肤创伤和潜在感染,这对于炎症信号通路的研究尤为重要。可视喉镜在临床气管插管中已广泛应用:或许也可用于小鼠。Mares 等人22报...
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作者声明无利益冲突。
本工作由国家自然科学基金(82070317、81700390 至 Jibin Lin,8210021880 至 Bingjie Lv,82000428 至 Boyuan Wang)和国家重点研发计划&中国国家重点研发计划(2017YFA0208000,何少林)。
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