本文介绍了一种将左心室辅助装置（LVAD）植入幼猪体内的实验方案。该模型为研究儿童LVAD植入术以及揭示LVAD治疗中心室逆向重构的机制提供了有力手段。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
方法文章
幼年兰德瑞斯猪左心室辅助装置（LVAD）植入术：一种用于小儿心力衰竭的LVAD植入模型
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
本研究建立了一种儿科左心室辅助装置（LVAD）植入模型，用于模拟儿科LVAD支持并探究心脏逆向重构的机制。心力衰竭（HF）是一种常见的全球性心血管疾病，LVAD植入是治疗心力衰竭的重要手段。然而，现有的儿科LVAD植入模型仍不完善，且LVAD治疗引起心室逆向重构的机制尚不明确，尤其是在儿童中，尽管已有大量研究揭示了可能的作用靶点。因此，明确这一机制，特别是针对儿童的机制，十分必要。一个良好的动物模型是评估新型儿科LVAD功能并揭示其关键作用机制的基础。我们建立了一种幼年长白猪LVAD植入模型，可用于评估儿科LVAD的安全性和有效性。LVAD植入后，泵体维持稳定且持续的血流超过1个月。此外，包括血流动力学在内的各项生命体征均稳定，处于理想和正常范围内。该模型能够准确模拟临床患者LVAD植入后的血流动力学状态，可用于追踪LVAD植入后的连续变化过程，同时可用于揭示儿童LVAD植入的反应性与安全性。本实验方案提供了一种简便、标准化的通用流程，可用于构建统一的儿童LVAD植入研究模型。
引言
左心室辅助装置（LVAD）治疗可提高心力衰竭患者的生存率，并可作为心脏移植的过渡手段。LVAD在成人中已应用数十年，被认为可通过促进心肌逆向重构来恢复心脏功能1。以往的研究主要集中在接受LVAD植入的成年患者2。然而，LVAD治疗在儿童中引起逆向重构的详细分子机制仍不明确3。因此，建立一个能够用于研究LVAD治疗诱导逆向重构机制的良好模型十分必要。尽管小鼠模型在心血管疾病药物评价和器械开发中被广泛应用，但小鼠的免疫系统、心肌收缩力、血流动力学和代谢特征与人类存在显著差异。此外，小鼠静息心率可高达每分钟500–600次，是人类的6–10倍，心跳过快不利于心室辅助装置的植入。而且，小鼠左心室和血管尺寸极小，设计并植入足够纤细、柔韧、生物相容性良好且能保证足够流量和低阻力的管道极为困难。因此，亟需建立更接近人类的动物模型。在循环系统方面，猪与人类非常相似，是研究人类循环系统疾病或器械植入的理想动物模型，猪模型也已广泛应用于心室辅助装置的临床前转化研究4,5。本方案建立了一种新的幼年长白猪儿科LVAD植入模型。
此外，小儿心力衰竭（PHF）影响每10万名儿童中的0.87至7.4例6
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
所有涉及猪的实验程序均经中国医学科学院阜外医院机构动物护理和使用委员会（IACUC）批准（伦理批准编号：0109-1-35-ZX(X)-5）。我们的所有实验均遵循ARRIVE指南。实验动物为3月龄雄性幼年长白猪（30-35kg），提前饲养并隔离于阜外医院动物中心的实验设施中，以适应环境并减少应激反应。实验前对动物进行检查，确保其术前健康状况良好；若存在异常行为特征、异常症状或体征，则将其排除在实验之外。根据动物实验中心的常规操作规程，实验动物在心脏移植及检查前需禁食禁饮。
1. 实验动物的术前管理与准备
注意：动物福利措施：术前确认动物健康状况。提供保温支持（使用暖风毯），并维持核心体温在 37.0–38.5 °C。在麻醉诱导时及长时间麻醉期间每 2–4 小时为双眼涂抹无菌眼用润滑剂。在切口前确认手术麻醉深度（无眨眼反射、下颌张力轻微、对脚趾夹捏无反应），并定期重新评估。持续监测心电图（ECG）、血氧饱和度（SpO2）、呼气末二氧化碳（EtCO2）、血压（无创或插管时采用有创监测）、呼吸参数及核心体温；至少每 5–10 分钟记录一次。
- 术前12小时禁食，术前4小时禁水。
- 使用氯胺酮 10–20 mg/kg 肌内注射进行术前用药/镇静，然后以丙泊酚 2–4 mg/kg 静脉注射诱导麻醉，以实施气管插管。
- 建立耳....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
为了建立儿童左心室辅助装置（LVAD）植入模型，我们对一头3月龄、体重33.8 kg的雄性长白猪应用了本方案，术后4周体重增加了2.6 kg。长白猪通常在约一岁时达到性成熟，因此该实验动物属于幼龄猪。如图1A所示，我们按照本方案完成了LVAD植入手术。术前12导联心电图（ECG）结果显示，手术前心电图正常（图1B）。术前超声心动图检查显示左右心室功能均正常，左心室射血分数（LVEF）和左心室缩短分数（LVFS）分别为62%和26%（图1C、图2A、B）。术前血常规及生化检查结果表明，该猪各项指标均正常（图2C、D 和 补充图2C,F）。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
年轻的长白猪左心室辅助装置（LVAD）植入模型为研究LVAD引起心室逆向重构的详细机制提供了一种方法。该模型可用于揭示LVAD植入后在不同时间点心肌的连续动态变化。此外，可通过心肌活检对同一动物的心肌变化进行追踪，从而减少实验动物的使用数量。更重要的是，3月龄的年轻长白猪与儿童年龄相当，是儿童LVAD植入研究的理想模型。该模型填补了儿科LVAD研究中的关键空白。此模型至少可用于三个方面：（1）LVAD引起心室逆向重构的机制研究；（2）儿童心脏对LVAD植入的反应性与安全性评估；（3）针对LVAD相关治疗的新器械或药物评价。
在本方案中，有几个关键步骤。首先，由于这是针对儿童左心室辅助装置（LVAD）植入的研究，猪的品系和年龄至关重要。3个月大的幼龄长白猪体型相对较小，心脏重量约为100 g，与儿童的心脏大小相似。其次，需要选择尺寸和输出量合适的LVAD。由于儿童或幼猪的胸腔较小，选择合适的LVAD可避免对心脏造成压迫。此外，儿童的心输出量低于成人10，因此LVAD的最低输出量需比常规LVAD低1.0 L/min。另外，在植入LVAD之.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者声明无任何利益冲突。
致谢
本工作由国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（82125004；宋江平）、自主研发儿童专用植入式心室辅助装置的大动物实验评价及儿童终末期心力衰竭临床诊疗突破与诊疗规范建立（2023YFC2706204）；国家重点研发计划前沿生物技术重点专项 &中国科学技术部重点研发计划（2023YFC3404300；项目负责人：Jiangping Song）；中国科学技术部支持项目，由国家心血管病中心、中国医学科学院阜外医院心血管疾病国家重点实验室资助（2024GZZD-03；项目负责人：Jiangping Song）。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 10度主动脉阻断钳 | Sinoview | CP40431-19 | 主动脉阻断 |
| 10度主动脉阻断钳 | Sinoview | CP40431-19 | 主动脉阻断 |
| 30度弓部分支血管钳 | Sinoview | CP40432-19 | |
| 45度主动脉阻断钳 | Sinoview | CP40044-18 | |
| ACT-K 检测盒 | Abbott | 03P74-25 | ACT 监测 |
| ACT-LR 检测管 | Medtronic | 809 | ACT 监测 |
| Affinity Fusion 氧合系统 | Medtronic | BB841 | 体外循环 |
| 麻醉机 | Mindray | A9 | 麻醉及其他 |
| 心尖环（缝合袖套） | Cor-Heart | - | 植入组件。缝合至心脏心尖部位，为泵与心脏的连接提供支撑和密封。 |
| 动脉插管 | Medtronic | 18Fr | 体外循环 |
| 阿曲库铵 | 恒瑞医药 | - | 麻醉及其他 |
| 无创平头镊 | SureMed | GF04021-25 | |
| 无创平头镊 | SureMed | GF04021-25 | |
| 平衡手柄笔式显微外科镊 | Sinoview | FC12010-21 | |
| 幼年长白猪 | 中国科学院动物研究所北方大型动物研究设施 | - | 实验动物 |
| 血气分析仪 | Ediagnosis | PT1000 | 麻醉及其他 |
| 导线牵引器 | Cor-Heart | - | 手术附件。术中用于将经皮导线从体内引出。 |
| 体外循环管路 | Medtronic | B-HL-159 | 体外循环 |
| 中心静脉导管 | 百和医疗 | - | 麻醉及其他 |
| 充电底座 | Cor-Heart | - | 外部组件。用于为电池充电。 |
| CoaguChek XS PT 检测条 | Roche | 4015630936854 (EAN) | INR 监测 |
| 通信适配器 | Cor-Heart | - | 可选外部组件，可重复使用。实现监护仪与控制器之间的通信连接。 |
| 连接器保护套 | Cor-Heart | - | 外部组件。用于增强经皮导线与控制器导线之间的连接，防止连接器旋转或松动。 |
| 连接器密封套管 | Cor-Heart | - | 手术附件。术中用于将导线牵引器与经皮导线连接，并确保密封完整性。 |
| 控制器 | Cor-Heart | - | 外部组件。连接并监测泵的运行，对异常情况提供报警功能。 |
| 打孔刀 | Cor-Heart | - | 手术附件。术中用于在心脏心尖部位创建开口。 |
| 弯头镊 | SureMed | GC01002-16 | |
| 弯头镊 | SureMed | GC01002-12 | |
| 弯头镊 | SureMed | GC01002-16 | |
| 一次性血液微栓过滤器 | 三鑫医疗 | FAF-2 | 体外循环 |
| 一次性储血器滤器 | 三鑫医疗 | FCR300K | 体外循环 |
| 一次性停跳液灌注系统 | Medtronic | XP41 | 体外循环 |
| 多巴胺 | 九安制药 | - | 麻醉及其他 |
| 气管插管 | 亚新医药 | YS-0000 | 麻醉及其他 |
| 肾上腺素 | 金耀药业 | - | 麻醉及其他 |
| 精细解剖镊 | SureMed | GC01090-20 | |
| 精细解剖镊 | SureMed | GC01090-20 | |
| 人工心肺机 | LivaNova | S5 | 体外循环 |
| 肝素 | 华北制药 | - | 麻醉及其他 |
| 冰桶 | SureMed | GQ13018-00D | |
| 冰桶 | SureMed | GQ13018-00D | |
| 输液泵 | 中生医疗 | SN-C8 | 麻醉及其他 |
| INRatio PT/INR 检测条 | HemoSense | REF:0100071 | INR 监测 |
| 静脉留置针 | KDL | 16G-26G | 麻醉及其他 |
| 异氟烷 | 鲁南制药 | - | 麻醉及其他 |
| 异丙肾上腺素 | 禾丰药业 | - | 麻醉及其他 |
| 乳酸钠林格液 | 科伦药业 | - | 麻醉及其他 |
| 大号盆 | SureMed | GQ13033-00D | |
| 大号盆 | SureMed | GQ13033-00D | |
| 喉镜 | 汉飞医疗 | TD-C-III | 麻醉及其他 |
| 盐酸利多卡因注射液 | 科伦药业有限公司 | H20057816 | |
| 注射用硫酸镁 | 正大九通药业有限公司 | H20051792 | |
| 医用电动胸骨锯 | 京东西机 | HF-X01 | |
| 医用胸骨锯，电动胸骨锯 | 京东西机 | HF-X01 | |
| 中号胸骨牵开器 | SureMed | GR04130-00 | |
| 改良St. Thomas溶液 | 自制 | - | 麻醉及其他 |
| 监护仪/计算机 | Cor-Heart | - | 可选外部组件，可重复使用。连接控制器和心室辅助泵，用于系统设置和运行。 |
| 多参数监护仪 | Mindray | Benoversion N17 | 麻醉及其他 |
| 荷包缝合穿针器 | SureMed | GR04074-00 | |
| 去甲肾上腺素 | 禾丰药业 | - | 麻醉及其他 |
| 流出道插管 | Cor-Heart | - | 植入组件。与人工血管固定连接，并为其提供保护。 |
| PCL ACT 检测卡 | Instrumentation Laboratory | 257 | |
| 小儿胸骨牵开器 | SureMed | GR04114-00 | |
| 氯化钾注射液 | 科伦药业有限公司 | H42021164 | |
| 电源适配器 | Cor-Heart | - | 外部组件。为左心室辅助系统提供市电连接。 |
| 硫酸鱼精蛋白 | 优凯制药 | - | |
| 荷包缝合导入器 | SureMed | GR04074-00 | |
| 可充电锂离子电池组 | Cor-Heart | - | 外部组件。为左心室辅助系统（LVAS）供电。 |
| Resano 无创魔术镊 | Sinoview | FC25501-23S | |
| 直角镊 | SureMed | GC01110-14 | |
| 直角镊 | SureMed | GC01089-18 | |
| 直角钳 | SureMed | GC01110-14 | |
| 直角钳 | SureMed | GC01089-18 | |
| 小号盆 | SureMed | - | |
| 碳酸氢钠注射液 | 科伦药业有限公司 | H20043739 | |
| 乳酸钠林格注射液 | 浙江天瑞药业 | H20033783 | |
| 胸骨牵开器（中号） | SureMed | GR04130-00 | |
| 直头镊 | SureMed | GC01001-12 | |
| 直头镊 | SureMed | GC01001-16 | |
| 直头镊 | SureMed | GC01001-12 | |
| 直头镊 | SureMed | GC01001-16 | |
| 5-0 Prolene BB 缝线 | Ethicon | - | |
| Prolene Blum 4-0 SH 36 缝线 | Ethicon | - | |
| 2-0 Prolene Blu M SH 缝线 | Ethicon | - | |
| BB 4-0 Prolene 缝线 | Ethicon | - | |
| 温度探头 | 3M | - | 麻醉及其他 |
| Tetraspan 6% | B. Braun | L6511 (Ecobag) | |
| 扁桃体钳 | SureMed | GC09009-20D | |
| 碳化钨环柄持针器 | SureMed | GN01013-22K | |
| 碳化钨环柄持针器 | SureMed | GN01013-22K | |
| 碳化钨环柄持针器 | SureMed | GN01010-22K | |
| 静脉插管 | Medtronic | 28Fr, 32Fr | 体外循环 |
| 呼吸机 | Mindray | SV300 | 麻醉及其他 |
| 心室辅助泵 | Cor-Heart | - | 一种磁悬浮离心泵。植入组件。植入心脏内，辅助血液循环。 |
参考文献
- Nickel, I., et al. Deactivation of LVAD support for myocardial recovery-surgical perspectives. J Heart Lung Transplant. 43 (9), 1489-1500 (2024).
- Burkhoff, D., Topkara, V. K., Sayer, G., Uriel, N. Reverse remodeling with left ventricular assist devices. Circ Res
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
