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方法文章

经血管内去肾交感神经术改善血管紧张素II输注诱导的高血压

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DOI:

10.3791/63719

2022年5月26日

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本文介绍了一种对由血管紧张素II输注诱导高血压的小鼠进行肾交感神经消融(RDN)的实验方案。该方法可重复、操作便捷,可用于研究RDN对高血压及心脏肥厚的调控机制。

摘要

近年来,大量临床试验证实了肾交感神经消融术(RDN)对血压的益处。然而,RDN在高血压调控中的机制仍不明确。因此,建立一种更简便的小鼠RDN模型显得尤为重要。本研究中,将装有血管紧张素II的渗透微型泵植入14周龄的C57BL/6小鼠体内。微型渗透泵植入一周后,采用苯酚对小鼠双侧肾动脉实施改良的RDN手术。以年龄和性别匹配、注射生理盐水的小鼠作为假手术对照组。在基线期及之后每星期测量血压,持续21天。随后采集肾动脉、腹主动脉和心脏组织,进行H&E染色和Masson染色的组织学检查。本研究建立了一种简单、实用、可重复且标准化的RDN小鼠模型,该模型能够控制高血压并减轻心脏肥厚。该技术可在不损伤肾动脉的前提下消融外周肾交感神经。与以往模型相比,改良的RDN方法更有利于高血压病理生物学和病理生理学的研究。

引言

高血压是全球主要的慢性心血管疾病。未控制的高血压可损害靶器官,导致心力衰竭、中风和慢性肾脏疾病1,2,3。在中国,高血压的患病率从1991年到2007年间从20%上升至31%。随着高血压诊断标准近期修订为130/80 mmHg,中国高血压成人患者人数可能翻倍4。高血压可通过药物控制,但约有20%的患者即使接受至少三种降压药物(包括一种利尿剂)治疗且剂量已达最大耐受剂量,仍无法控制血压,可能导致难治性高血压的发生5

肾动脉去神经术(RDN)已被证明是治疗高血压的一种潜在方法。2009年,Krum 及其同事首次报道了使用 RDN 治疗难治性高血压的研究,发现经皮肾动脉消融可有效使患者血压持续降低6。然而,Symplicity 高血压 3(HTN-3)试验的失败阻碍了 RDN 的应用7,使 RDN 成为一种有争议的治疗方法。尽管如此,RDN 的前景尚未被排除。近期的临床试验,包括 RADIANCE-HTN SOLO、SPYRAL HTN-OFF MED/ON MED 以及 SPYRAL HTN-OFF MED Pivotal,已证实了 RDN 对高血压的疗效8,9,10,11,12。因此,需要开展更深入的机制研究,以探索 RDN 的作用效果。

本研究的总体目的是展示如何改进小鼠肾去神经术(RDN),以实现更简便且更稳定的手术操作。已有大量实验研究了多种RDN方法,例如血管内冷冻消融、体外超声以及在不同动物模型中局部应用化学物质或神经毒素13,14,15,16,17。利用苯酚进行化学消融所建立的RDN模型是一种成熟的实验模型,可用于研究交感神经激活在高血压发病机制中的作用。该模型通过使用棉签将10%苯酚/乙醇溶液作用于肾交感神经,造成其化学腐蚀而建立18。一方面,传统的RDN可能抑制肾交感神经活性,从而减少肾素分泌和钠重吸收,并增加肾血流量;另一方面,它还能抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统19。因此,RDN对高血压具有有益作用。然而,采用化学消融建立的RDN模型缺乏明确的消融标准和消融时间,其实验操作细节尚不清晰,且目前尚无相关技术报告。在本报告中,我们描述了一种在血管紧张素II(Ang II)诱导的C57BL/6小鼠高血压模型中,使用称量纸进行苯酚消融以建立RDN模型的手术方案。我们采用含苯酚的称量纸包裹肾动脉,并统一消融时间,有助于建立更具可重复性和可靠性的RDN模型。该实验模型旨在评估RDN对高血压的影响。

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方案

所有动物实验操作均符合《实验动物护理和使用指南》(NIH出版物第85-23号,2011年修订版)的相关伦理要求,并经复旦大学附属华山医院动物研究委员会批准。将14周龄雄性C57BL/6小鼠(28-30 g)随机分为四组:假手术组(Sham组)、假手术+Ang II组(Sham+Ang II组)、肾去神经术组(RDN组)、肾去神经术+Ang II组(RDN+Ang II组),每组n = 6。所有动物均饲养于温度控制在24 ± 1 °C、12小时光照/12小时黑暗循环的特定封闭无病原环境中,可自由获取标准啮齿类动物饲料和饮水。

1. 手术区域的准备

  1. 使用70%乙醇对操作台进行消毒。将加热垫温度调节至37 °C。
  2. 确保所有手术器械在手术前已在121 °C下灭菌30分钟,或采用其他方法进行灭菌。本操作需要显微手术剪、两个精细直镊、两个精细弯镊、止血钳、无菌纱布和称量纸。

2. 血管紧张素II诱导的高血压

  1. 在麻醉诱导前,立即给予 C57BL/6 小鼠美洛昔康(0.5 mg/kg,皮下注射)。随后,按照先前所述方法通过戊巴比妥钠注射进行麻醉20,21。如有需要,也可使用异氟烷。通过夹趾反射阴性确认麻醉深度。
  2. 使用剃毛器去除背部毛发。在麻醉期间,将兽用眼膏涂抹于眼睛以防止干燥。
  3. 将动物置于手术台上,呈背侧卧位。用聚维酮碘擦拭剃毛区域,随后用70%乙醇擦拭三次。
  4. 使用无菌手术刀片,在耳后肩胛骨前方沿垂直于尾部方向做1 cm切口。
  5. 使用无菌止血钳在皮下皮肤下制作一个皮下隧道,形成用于植入泵的囊袋22。轻柔地将装有血管紧张素II(1,000 ng/kg/min)的渗透泵插入囊袋中。确保留有足够的自由空间,以便缝合伤口时无需牵拉皮肤。
  6. 使用间断的6-0薇乔缝线缝合肌肉,并使用间断的4-0尼龙缝线缝合皮肤。用聚维酮碘擦拭伤口部位。对照组动物进行相同手术,但植入等体积的生理盐水。
  7. 将所有手术器械放入灭菌器中处理10秒,并在每次手术之间更换无菌手套。密切监测所有小鼠,直至其完全恢复。
  8. 在术后第一周内每天至少两次密切观察小鼠伤口愈合情况,之后每天一次,观察内容包括红肿、肿胀和感染。若小鼠在血管紧张素II输注期间死亡,应立即进行解剖。
  9. 在血管紧张素II输注前(基线)及之后每周,采用尾套体积描记法23在清醒小鼠中测量血压。确保血压测量实验在安静环境中进行,温度为22 ± 2 °C,且小鼠在实验开始前已在该环境中适应1小时。在基线血压测量前,至少连续5天对小鼠进行适应性训练23,24

3. 双侧肾去神经支配

  1. 在血管紧张素II(Ang II)灌注1周后,选择血压(BP)≥140/90 mmHg或收缩压/舒张压升高25%的小鼠。
  2. 手术前记录动物体重,并选择体重不低于24 g的小鼠进行肾去神经手术。
  3. 使用戊巴比妥钠麻醉小鼠,并通过脚趾夹捏反射阴性确认麻醉深度。
  4. 使用剃毛器去除腹部毛发。操作时应仔细彻底,以避免任何手术污染。
  5. 将小鼠仰卧位固定于手术台上,四肢用胶带固定。先用聚维酮碘消毒腹部皮肤,再用70%乙醇擦拭三次。
  6. 使用手术刀片沿腹中线做一条长约2 cm的腹正中切口。用浸有37 °C生理盐水的纱布将肠管轻轻推开,暴露左侧肾动脉。使用弯头镊子仔细且钝性分离肾动脉周围的脂肪组织。(图1A-C)。
  7. 使用无菌锋利剪刀将称量纸剪成与肾动脉大小相同的矩形。作为参考,可按照图1C中虚线所示尺寸进行裁剪。
    注意:此步骤是手术中的关键环节,建议一次性多准备几片相同形状的称量纸,以保持一致性。
  8. 将称量纸浸入10%苯酚/乙醇溶液中至少30秒。将其覆盖于左侧肾动脉表面并包裹血管,保持2分钟(图1D)。使用纱布保护周围组织,防止称量纸接触周围肾脏和肠管。
    ​注意:苯酚溶液在塑料管中稳定,但在玻璃小瓶中不稳定。因此,每次实验前必须新鲜配制18
  9. 对右侧肾动脉执行相同操作。假手术组使用浸有生理盐水的称量纸进行处理。
  10. 将肌肉复位,并使用6-0 Vicryl缝线间断缝合腹膜。随后使用4-0尼龙缝线间断缝合皮肤。密切监测所有小鼠,直至其完全恢复。

4. 术后护理

  1. 在切口处涂抹聚维酮碘,并将动物置于加热的电热毯上以恢复并进行术后监测。
  2. 每天监测小鼠两次,评估是否存在红肿、疼痛或腹部感染。在肾去神经支配(RDN)手术前约1小时和术后24小时,为所有小鼠皮下注射美洛昔康(0.5 mg/kg)。

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结果

统计学
所有数据均以均值 ± 标准差表示。对于包含三个或更多条件的实验,采用单因素方差分析(ANOVA),随后进行 Bonferroni 事后检验以比较各组之间差异。将 p 值小于或等于 0.05 视为具有统计学显著性。所有统计分析均使用商业软件完成。

肾去神经术后 Ang II 引起的血压升高受到抑制
在 Ang II 输注后 1 周,观察到收缩压(SBP)显著升高。与假手术 + Ang II 组相比,肾去神经术 + Ang II 组在术后 21 天的 SBP 显著降低(143.50 ± 5.43 vs 196.67 ± 14.26 mmHg,p < 0.01)。术后 2 周时,假手术组与肾去神经术组之间无显著差异(113.33 ± 9.35 vs 113.17 ± 8.47 mmHg,p > 0.05)(图 2)。

肾去神经术(RDN)效果及肾动脉损伤的...

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讨论

自SYMPLICITY HTN-3试验得出阴性结果以来,肾去神经支配术(RDN)是否能够降低血压一直存在争议7,25。然而,已有多个临床试验和动物实验表明,RDN对高血压患者及动物具有积极且有效的作用9,10,11,12,13,14,15,16,17。在动物实验中,苯酚被用于破坏肾神经,但既往研究中关于消融的具体细节尚不明确...

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披露

作者声明不存在任何利益冲突,无论是经济上的还是其他方面的。

致谢

本工作得到国家自然科学基金(81770420)、上海市科学技术委员会(20140900600)、上海老年医学临床重点实验室(13dz2260700)、上海市市级临床重点专科(shslczdzk02801)以及复旦大学附属华山医院老年冠心病中心的支持。

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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
血管紧张素 IISangon BiotechCAS:4474-91-3用于构建高血压动物模型
酪氨酸羟化酶抗体Abcamab137869用于评估肾神经中酪氨酸羟化酶(TH)的表达水平
血压分析系统Visitech SystemsBP-2000用于测量小鼠血压
微型渗透压泵DURECT CorporationCA 95014用于装载血管紧张素 II
去甲肾上腺素 ELISA 试剂盒Abcamab287789用于测定肾脏去甲肾上腺素水平
苯酚Sangon BiotechCAS:108-95-2用于损毁肾交感神经
称量纸Sangon BiotechF512112将称量纸浸入苯酚后用于损毁肾神经;https://www.sangon.com/productDetail?productInfo.code=F512112. 

参考文献

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