Name: 大鼠心脏中植入的工程组织 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-06-24T00:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: 了解大鼠心脏房室沟植入工程组织的手术方法。该方案使用Lewis大鼠模型，通过右胸切开术将含肌源性祖细胞的工程组织植入心脏，建立替代性房室电传导通路，为完全性心脏传导阻滞的儿科患者提供生物起搏器替代方案的概念验证。

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本工作由美国国立卫生研究院研究基金（HL068915；HL088206）以及波士顿儿童医院心脏传导基金的捐款资助。

第1部分：全身麻醉的诱导
<ol>
<li>使用30 G针头向腹腔内注射50 mg/kg氯胺酮（Ketamine）和4 mg/kg赛拉嗪（Xylazine），对一只200–250 g的Lewis大鼠进行麻醉。剪除上腹部和右侧胸部的毛发，并用70%乙醇彻底清洁手术切口部位，随后使用聚维酮碘局部消毒液进行消毒。</li>
<li>通过气管内插管，将16 G静脉导管连接至小型动物呼吸机（Harvard Apparatus）。呼吸机连接挥发性麻醉剂蒸发器，以提供含0.5%至1.0%异氟烷（Isoflurane，Baxter）的100%氧气混合气体，维持全身麻醉状态。根据大鼠体重调整呼吸频率和潮气量。手术过程中将动物置于加热垫（Hood Thermo-Pad）上，以维持其体温。</li>
<li>为在手术过程中持续监测心率和血氧饱和度，将脉搏血氧仪（Nellcor）夹在动物的一只后肢上。</li>
</ol>
第2部分：开胸手术与工程化组织植入
<ol>
<li>手术部位使用无菌手术巾覆盖，并用巾钳固定。</li>
<li>从右侧胸部前外侧至侧壁，在第五肋间上方做一个切口th 肋间隙。通过第5肋间隙进入胸腔内部。th 肋间隙，并放置小型牵开器（Roboz）以获得最佳视野。</li>
<li>心包在右心耳和右心室上方，从心脏基底部向心尖方向切开。随后，辨认房室沟，并轻轻分离紧邻主动脉-心房-心室三角区域的心外膜层。</li>
<li>将7-0 Prolene缝线（Ethicon）穿过右心室基底部。从工程化组织构建物上切取一块2 x 2 x 2 mm的组织，置于房室沟内，并用Prolene缝线轻轻结扎固定。</li>
<li>检查手术区域有无出血，并使用两针4-0薇乔缝线（Vicryl sutures，Ethicon）缝合上下肋间间隙，以关闭胸廓。</li>
<li>任何明显的气胸均需通过呼吸机使肺膨胀来进行处理。</li>
<li>然后逐层关闭胸壁。</li>
</ol>
第3部分：恢复
<ol>
<li>在动物从手术中恢复期间，切口部位需浸润 5 mL 0.25% 布比卡因[2]。</li>
<li>动物在脱离呼吸机后拔管，待其完全清醒并呈胸卧位后，将其放回铺有新鲜垫料的笼中。随后，大鼠每隔 12 小时皮下注射一次 0.01 mg/kg 的丁丙诺啡镇痛剂，持续 3 天。</li>
</ol>
第4部分：代表性结果
如果操作得当，将工程化组织植入心脏房室沟（如图1所示）的外科手术可使动物恢复率超过90%。
<img src="/files/ftp_upload/1139/Figure1.jpg" alt="心脏植入物放置；标注的心脏解剖结构；手术过程；右心房、心室。" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="图1"> 图1. 暴露心脏的实物照片，显示工程化组织的植入部位。

<ol><li>Choi, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+conduction+through+engineered+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Pathol%22%5BJournal%5D)">Cardiac conduction through engineered tissue.</a> Am J Pathol. 169, 72-85 (2006).</li>
<li>Shin, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-dose+systemic+bupivacaine+prevents+the+development+of+allodynia+after+thoracotomy+in+rats.+Anesth+Analg%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Low-dose systemic bupivacaine prevents the development of allodynia after thoracotomy in rats. Anesth Analg.</a> 107, 1587-1591 (2008).</li>
<li>Horstick, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+procedure+affects+physiological+parameters+in+rat+myocardial+ischemia%3A+need+for+mechanical+ventilation%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Surgical procedure affects physiological parameters in rat myocardial ischemia: need for mechanical ventilation.</a> Am J Physiol. 276, H472-H479 (1999).</li>
</ol>

动物实验严格按照波士顿儿童医院机构动物护理和使用委员会制定的指南和规定进行。

为了获得理想的手术效果，正确地对动物进行气管插管并实施侵入性通气至关重要。如果仅对大鼠进行镇静而允许其自主呼吸，在胸腔打开后，由于啮齿类动物具有共通的胸膜腔，双侧肺必然会发生塌陷。在关闭胸腔前，必须彻底排除任何气胸并使肺充分膨胀，以减少肺不张的发生。否则，脱离呼吸机及术后恢复将无法成功，动物会出现高碳酸血症和/或低氧血症[3]。在房室沟内去除心外膜组织具有潜在风险，可能因大鼠心房壁结构脆弱而导致右心房大静脉出血。在步骤2.4中放置Prolene缝线时，必须注意并避开心外膜冠状动脉分支。在恢复期间，应将动物置于加热垫上保持体温，否则其体温会急剧下降。

<table><tbody><tr><td>7x4 热垫，每盒4个</td><td>设备</td><td>Hood Thermo-Pad，加拿大不列颠哥伦比亚省萨默兰</td><td>型号 704R</td><td></td></tr><tr><td>Inspira ASV 呼吸机</td><td>设备</td><td>Harvard Apparatus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>手持式脉搏血氧仪</td><td>设备</td><td>Nellcor</td><td>N20PA</td><td></td></tr><tr><td>牵开器</td><td>设备</td><td>Roboz 外科器械公司</td><td>RS-6514</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷（Forane）</td><td>试剂</td><td>百特国际有限公司</td><td>1001936040</td><td></td></tr><tr><td>盐酸氯胺酮</td><td>试剂</td><td>Hospira 公司</td><td>RL-0065</td><td></td></tr><tr><td>赛拉嗪（AnaSed）</td><td>试剂</td><td>Lloyd 公司</td><td>LB15705A</td><td></td></tr><tr><td>盐酸丁丙诺啡注射液</td><td>试剂</td><td>Bedford 实验室</td><td>Div-BUP-P00</td><td></td></tr><tr><td>0.25% 布比卡因</td><td>试剂</td><td>Hospira 公司</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

大鼠心脏中工程化组织的移植

Implantation of Engineered Tissue in the Rat Heart

啮齿类动物手术通常是评估工程化组织效用的重要组成部分。在常见的实验大鼠或小鼠中可开展多种外科手术，这些手术经常作为体外实验与大型动物测试或人体临床试验之间的中间环节。由于啮齿类动物是一种已被确立、经济高效且生理上具有相关性的模型系统，可用于测试支架材料与细胞的新组合，因此特别适用于心血管组织工程研究。目前，我们描述了一种开胸心脏手术，用于将含有肌源性前体细胞的工程化组织植入大鼠心脏的房室（AV）沟中。这些植入物旨在在右心房与右心室之间建立一条电传导通路，最终目标是为患有完全性心脏传导阻滞的儿科患者提供一种替代传统起搏器植入的治疗方案[1]。工程化组织通过开胸术植入AV沟。在本研究中，使用Lewis大鼠，在无菌手术过程中对其进行麻醉并进行有创通气，以维持气道正压。通过右侧前外侧第5肋间切口行右胸廓切开术，以暴露心脏。th肋间空间。使用单根7-0 Prolene缝线将组织构建物固定于房室沟，并置于心脏腹侧的右心室与右心房之间。部分去除心外膜，以使受体心肌细胞与工程化组织中的细胞实现直接接触。植入后，逐层关闭胸壁，排出任何气胸，并拔除气管插管，给予镇痛治疗。

本文介绍了一种心脏外科手术方法，用于在成年Lewis大鼠的房室（AV）沟内植入工程化组织。

啮齿类动物手术通常是评估工程化组织效用的重要组成部分。可在此类动物上实施多种多样的外科手术……

您好，我是来自波士顿儿童医院和哈佛医学院麻醉科Douglas Cowan实验室的Zu。今天我们将向您展示一种在红色心脏中植入工程化组织的操作方法。在我们的实验室中，该方法用于构建一条替代性的房室电传导通路。那么，让我们开始吧。本视频介绍了一种包含成肌细胞的工程化组织构建物的外科植入手术。这一原理性实验证明，组织支架可以在体外构建，并移植到需要修复功能障碍器官的受体体内。配套视频描述了如何将细胞接种到适合成年大鼠心脏房室沟（AV沟）的模具中。该实验方案首先通过30号针头将氯胺酮和甲苯噻嗪混合物注射至200至250克Lewis大鼠的腹腔内，对其进行麻醉。待大鼠完全麻醉且对足部夹捏无反应后，剪除其上腹部和右侧胸部的毛发，为手术操作做准备。然后用70%乙醇彻底清洁切口部位，随后使用聚维酮碘局部消毒液。使用16号静脉导管对大鼠进行插管，并连接至呼吸机。呼吸机连接至蒸发器，蒸发器设定为提供0.5%至1%异氟烷与100%氧气的混合气体，以维持全身麻醉状态。根据大鼠的体重调整呼吸频率和潮气量。为维持体温，在手术过程中将已插管的大鼠置于加热垫上。作为手术期间监测心率和血氧饱和度的最后预防措施，将脉搏血氧仪夹在其中一个后肢上。使用无菌手术巾覆盖手术区域，并用毛巾钳固定。该手术从右侧胸部第五肋间间隙稍上方的前外侧至侧胸壁做一切口开始。通过肋骨进入胸腔内部。使用小型牵开器以获得最佳视野。从心底向心尖方向，在右心耳和右心室上方稍上方剪开心包膜。随后，在紧邻主动脉的外膜层识别房室沟。轻柔地分离房室三角。从工程化组织中，将7-0普理灵缝线穿过右心室的基底部，分离出一块2毫米的组织立方体。在关闭大鼠之前，将2毫米的组织立方体置于房室沟内，并用普理灵缝线轻轻结扎固定。通过呼吸机扩张肺部，以清除肺部周围腔隙中的任何空气。检查手术区域是否有出血，并在上、下肋间隙之间放置两针4-0薇乔缝线，以闭合肋骨。最后，用连续缝合关闭肌层，缝合皮肤。当动物从手术中恢复时，采用皮内连续缝合关闭切口，并在切口侧浸润5毫升0.25%布比卡因。动物在脱离呼吸机后拔管，并放回铺有新鲜垫料的笼中。待其完全清醒并能自主活动后，随后每12小时皮下注射0.01毫克/毫升的丁丙诺啡镇痛剂，持续三天，操作正确时如此。所述在心脏房室沟内工程化组织的手术植入方法可使动物恢复率超过90%。后续实验表明，来自移植组织的供体细胞能够功能性地整合到宿主心肌中。我们刚刚向您展示了如何将工程化组织构建体植入我们的红色心脏中。进行此操作时，重要的是要消除任何气胸，以使肺充分扩张，并减少肺不张的发生。以上就是全部内容。感谢观看，祝您的实验顺利。I.

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科研

JoVE Journal

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生物学

大鼠心脏中植入的工程组织

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