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方法文章

子宫内 诱导类似左心发育不全综合征生理学的胎羊二尖瓣流入道梗阻模型

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DOI:

10.3791/70599

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2026年6月2日

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本文内容

摘要

本方案描述了一种基于子宫内(in utero)胎羊模型的二尖瓣流入道梗阻方法,通过使用球囊限制左心房流入以诱导类似左心发育不良综合征的生理状态,并结合连续血流动力学监测以及改进的左心房球囊植入技术。

摘要

左心发育不全综合征(HLHS)是一种严重的先天性心脏病,其特征是左心室(LV)、二尖瓣、主动脉瓣和升主动脉发育不良。根据“无血流,无生长”的理论,本方案描述了一种可重复的胎羊模型,通过限制二尖瓣流入以在子宫内抑制左心室的生长。in utero。在妊娠约120天时,进行母体剖腹术和子宫切开术,随后实施胎儿左侧开胸术。将球囊导管插入左心房(LA),术中保持球囊未充盈,术后约第3天开始逐步充盈,以限制二尖瓣流入,直至通过母体恢复后的流量探头确认升主动脉前向血流显著减少或完全消失。通过胎儿颈动脉压力监测和升主动脉流量探头持续监测血流动力学变化。胎儿可维持长达三周,并接受尸检。关键操作步骤包括在脆弱的胎儿体内无创地放置并固定主动脉流量探头和左心房球囊,以及在子宫关闭前后严格防止羊水流失。该模型为研究HLHS的发病机制、验证影像学生物标志物、评估产前或围产期治疗干预措施,以及指导预防策略的开发提供了平台。

引言

左心发育不全综合征(HLHS)是一种严重的先天性心脏病,其特征是左心结构和主动脉发育不全1。由于左心室(LV)过小而无法维持体循环灌注,血液循环依赖于右心室,从而形成单心室生理状态。因此,HLHS 通常需要一系列分期进行的开胸手术。

HLHS 的病因是多因素的,遗传因素2,3 和胚胎期机械性血流的改变3,4,5,6,7,8 均被公认为疾病发生的主要因素。近年来,旨在通过改变血流以促进左心室(LV)生长的胎儿干预措施受到越来越多的关注9,10,这凸显了建立大型动物 HLHS 模型的迫切需求,以增进对疾病机制的理解,并支持治疗策略的开发。<....

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方案

本实验方案已获得全美儿童医院艾比盖尔·韦克斯纳研究所机构动物照护与使用委员会批准(编号:AR24-00184)。所有操作均遵循美国国立卫生研究院《实验动物照护与使用指南》中的规定。本研究遵守ARRIVE指南(动物研究:体内实验报告规范)。实验使用多塞特妊娠绵羊(体重65–79 kg,妊娠117–120天),在手术前至少1周将其饲养于特定病原体阴性环境中,并可自由获取食物和水。本研究中所用设备列于材料表中。

人道终点标准:

导管维护相关的并发症。

将导管和血流探头电缆插入胎儿后,需从母羊的子宫和体侧引出体外,并在体外固定。这些外置的管路可能因血栓形成或扭曲而发生堵塞,或因动物活动而移位。可能出现的并发症包括感染或大出血。并发症的征象包括采样时无血液回流、持续的监测错误、无法通过管路注射、管路脱落以及大出血。若无感染或出血迹象,堵塞的管路可保留在原位。若拔除管路后出现无法控制的大出血,或堵塞管路明确引发感染迹象,则需对母羊及胎儿实施安乐死。

早产。

早产可能发生在妊娠的任何阶段,在胎儿心脏干预后更易发生。早期征象包括外阴肿胀和松弛。羊膜囊的....

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结果

手术预后

共有三只怀有双胎的母羊接受了剖腹手术和子宫切开术。其中三只胎儿(每只母羊各一只)接受了球囊植入,其孪生同胞则作为对照。手术操作在妊娠119 ± 1.4天时进行,母羊体重为73 ± 4.2 kg。

所有三只实验用胎儿在手术过程中或急性恢复期均未出现手术并发症,并至少存活了1周。在任何胎儿的基线超声心动图检查中均未发现先天性心脏异常。球囊扩张于术后第3天左右开始,使用无菌30%甘油逐步增加扩张程度,与上述方案一致。持续扩张直至顺行升主动脉血流减少或消失,前提是胎儿血流动力学保持稳定。

在两个胎儿中,球囊被植入左心房(LA)内,这些动物分别存活至术后第8天(POD 8)和术后第11天(POD 11)。在另一例胎儿中,球囊被放置于左心房外,存活持续至术后第21天(POD 21)。所有三例对照胎儿均存活至剖检。所有病例均未发生明显出血或组织损伤,胎儿急性期恢复顺利。

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讨论

一种通过将球囊插入左心房(LA)以建立二尖瓣流入道梗阻的胎羊模型此前已有描述13然而,一个关键的局限性在于二尖瓣流入受限的持续时间较短。已有研究建议,更长时间的左心室(LV)流入受限可诱导出更为显著的类似左心发育不全综合征(HLHS)的改变8,13因此,有必要在更早的妊娠阶段植入左心房球囊。然而,胎龄较小的胎儿组织更为脆弱,且体型显著更小(约120天时体重为2.5 kg) 与 1公斤,妊娠100天时),因此需要更简单、更安全且侵入性更小的技术。

本研究展示了用于左心房(LA)球囊植入的改进外科技术,以建立诱导类似左心发育不全(HLHS)生理状态的胎儿二尖瓣流入道梗阻模型。在先前采用该方法的报道中13,左心房球囊植入是最关键的步骤。原始技术常导致左心房出血,进而引起胎儿急性死亡。为克服这一局限,引入血管钳以创建无血手术视.......

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披露

作者声明不存在竞争性财务利益。

致谢

本工作由 Additional Ventures 单心室研究基金 #1284695(项目负责人:Onohara)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
0 号 Ti-Cron 缝线Covidien88863374-62用于将胎囊固定在母羊右侧 flank 部位
1 号 Polysorb 缝线CovidienCL-932用于子宫荷包缝合及子宫闭合
16 G 静脉导管BD382259用于液体和药物输注
2-0 Perma-Hand 丝线(无针)EthiconA185H用于血管结扎及将压力导管固定于胎儿血管
2-0 丝线缝线DemeTECHSK262026B0P用于将导管和电缆固定于胎儿皮肤,并闭合胎儿肋骨和皮肤
22 G 血管内导管BD381423用于动脉血压监测
3-0 丝线缝线EthiconK832H用于将导管和电缆固定于胎儿皮肤
3-0 Vicryl Plus 缝线EthiconVCP944H用于母羊剖腹术切口闭合
4-0 丝线缝线CovidienGS-64-M用于胎儿心包的固定缝线
6 mm 血流探头Transonic System Inc. (ADInstruments)6PSS用于血流测量
6-0 Prolene 缝线Ethicon8805H用于胎儿左心房荷包缝合
7-0 Prolene 缝线Ethicon8702H用于胎儿左心房荷包缝合及止住胎儿组织出血
70% 异丙醇Aspen Vet11795782外用清洁溶液
Acuson Acunav 超声导管Johnson&JohnsonIPX8用于进行胎儿经食管超声心动图检查的心腔内超声探头
氨苄西林Hospira PharmaceuticalsPharmacy抗生素预防
阿托品Hospira PharmaceuticalsPharmacy用于预防胎儿心动过缓
Babcock 组织镊NIFTY medical supplies1100-FCP-03用于夹持子宫壁
球囊导管自制用于阻断血流至胎儿左心室
Blant 填充针 18GMedlineSYR110021Z用于将 V8 PVC 管连接至输注导管或双公接头
Blant 针 25GSAI Infusion TechnologiesB25-50用于将 Gilson PVC 管连接至输注导管或双公接头
血压袖带Royal Pilips989803000000用于无创血压监测
丁丙诺啡Hospira PharmaceuticalsPharmacy术后镇痛:浓度 0.3 mg/mL,剂量 0.03 mg/kg
电灼笔MedlineESRK3002L用于电灼切割和分离组织
头孢唑林Hospira PharmaceuticalsPharmacy抗生素预防
Centurion Heplock 注射端口适配器MedlineHL50LT100用于封闭压力管路,以及注射或采血
氯己定复合醇BD930825外用消毒剂
环丙沙星Hospira PharmaceuticalsPharmacy抗生素预防
Cooley 蛙嘴血管夹 NAZMED SMS SDN BHDSMS-05-7237用于夹闭胎儿左心房
DELTA-CAL 传感器模拟器和测试仪ADInstrumentsMLA6595压力传感器模拟器/测试仪
心电图导联线3M2570用于心电图监测
气管插管,尺寸 8-9Covidien86452, 86114, 或 86454用于维持气道通畅
血流测量仪Transonic System Inc. (ADInstruments)TS420用于血流测量
Gilson 泵Gilson. IncF155006用于对胎儿进行精确的连续小剂量液体输注
肝素Hospira PharmaceuticalsPharmacy抗凝剂:1,000 USP 单位/mL
异氟烷Baxter Healthcare CorporationPharmacy麻醉剂:剂量 1-5%
带袋剖腹手术巾MedlineAAMI PB70无菌手术巾
双公接头(M/M 接头)MedlineDYNJADAPMM用于压力导管的双公连接
口胃管Jorgensen Lab, Inc.J0348R用于胃和瘤胃减压
塑料阻断管夹(止血钳)Cardinal HealthX0029XO5ET用于压力导管和球囊导管的管夹
氯化钾Hospira PharmaceuticalsPharmacy用于使胎儿心脏停搏于舒张期
PowerLab 系统(仪器接口,四桥放大器)ADInstrumentsFE224, PLCF1/4用于记录压力、血流、心率
探头保护套件MedlineDYNJE5930超声心动图探头的无菌保护套
丙泊酚Fresenius KabiPharmacy麻醉剂:浓度 10 mg/mL,剂量 20-45 mg/kg/hr
脉搏血氧仪舌夹 NellcorPO736用于脉搏血氧饱和度监测
Gilson 泵用 PVC 管(橙色/绿色)Gilson. IncF117933用于 Gilson 泵的输液管路
新生儿肋骨牵开器Surgical Republic550-020-030用于胎儿开胸术
10 号手术刀片Bard-Parker371610用于母羊皮肤切口
戊巴比妥钠Hospira PharmaceuticalsPharmacy用于母羊安乐死
穿隧装置(金属圆管)EverbiltN/A用于将导线和导管引出至母羊 flank 部位
脐带绳McKesson894782用于尸检时结扎脐带
V8 PVC 管(微细医用管)Scientific Commodities, Inc.BB31785-V/8用于胎儿压力监测的充液导管
维库溴铵Hospira PharmaceuticalsPharmacy用于防止胎儿术中活动
静脉钩针Fisher Scientific50-19506098用于将压力导管插入血管
血管环MedlineDYNJVL03用于牵拉升主动脉和主肺动脉
加热毯Jorgensen Lab, Inc.J1034B用于维持动物体温

参考文献

  1. Fruitman DS. Hypoplastic left heart syndrome: prognosis and management options. Paediatr Child Health. 2000;5(4):219–225.
  2. Liu X, et al. The complex genetics of hypoplastic left heart syndrome. Nat Genet. 2017;49(7):1152–1159.
  3. Alonzo M, Contreras J, Bering J, Zhao MT. In vivo and in vitro. approaches to modeling hypoplastic left heart syndrome. Curr Cardiol Rep. 2024;26(11):1221–1229.
  4. Harh JY, Paul MH, Gallen WJ, Friedberg DZ, Kaplan S. Experimental production of hypoplastic left heart syndrome in the chick embryo. Am J Cardiol. 1973;31(1):51–56.
  5. Sedmera D, Pexieder T, Rychterova V, Hu N, Clark EB. Rem....

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