在小鼠体内的横向主动脉缩窄
2010年4月21日
横向主动脉缩窄（TAC）的鼠标是一种常用的实验模型研究的内在机制，心肌肥厚和心力衰竭的发展。在这里，我们描述程序，创建一个小鼠心肌肥厚的重复性程度的主动脉。
该程序首先麻醉老鼠，为无菌手术做准备，并将其置于加热垫上的仰卧位。使用 PE 90 管进行气管插管，然后将其连接到啮齿动物呼吸机。接下来，对第二根肋骨进行部分开胸手术，并缩回胸骨。
识别横主动脉，随后在无名动脉和左颈动脉之间结扎。肋腔闭合，然后是具有连续缝合模式的皮肤。最后，取出气管插管，让小鼠恢复。
大家好，我是来自贝勒医学院分子生理学和生物物理学系 Zander Wars 博士实验室的 Angela Dal Meda。今天我们将向您展示小鼠横主动脉缩窄的手术。我们在实验室使用该程序来研究心脏肥大和心力衰竭发展的潜在机制。
那么让我们开始吧。在开始横主动脉缩窄术或 tax 手术之前，用 75% 异丙醇对手术区域进行消毒。打开加热垫并将其设置在合适的温度。
我们推荐的系统是连接到热疗垫的游戏玩家循环水泵，该热疗垫保持在 37 正负 1 摄氏度。手术前在热珠消毒器中对手术工具进行消毒。对于税务外科手术，需要以下手术器械。
一把钝剪刀、两把粗弯曲的镊子，用于找到 45 度倾斜的镊子、一把倾斜的弹簧剪刀、一个胸部牵开器和一个持针器。还应准备好棉签，以防出血。准备好手术区域后，我们可以继续进行小鼠插管。
为了准备插管，在诱导室中麻醉小鼠，并使用理发器将皮毛从颈线剃到胸部中部。将鼠标仰卧在加热垫上。手术期间保持正常体温以避免心率迅速下降和可能的猝死非常重要。
在鼠标甲床上施加压力以确认鼠标已完全麻醉。将橡皮筋套在动物的门牙上以延长颈部 一只手使用弯曲的镊子，用另一只手轻轻地将舌头向一侧纵。将 PE 90 管插入气管。
接下来，将气管插管连接到哈佛容量循环啮齿动物呼吸机。呼吸机应以每分钟 125 至 150 次呼吸的速度循环，潮气量为 0.1 至 0.3 毫升，具体取决于小鼠的体重，用 Betadine 溶液对手术区域内的皮肤进行消毒，然后用 70% 酒精消毒。重复此过程 3 次，以防止手术过程中污染手术区域，在小鼠上放置无菌窗帘，仅使手术区域暴露在外。
我们现在已准备好在此外科手术中进行横主动脉结扎。麻醉维持在 1.5 至 2% 的氟，每分钟 0.5 至 1 升，100% 氧气。通过在小鼠甲床上施加压力来验证正确的麻醉水平。
确认没有标记反射。通过进行部分开胸手术开始手术。从颅端开始切开胸骨，直到第二肋骨水平。
使用手术显微镜，使用胸部牵开器回缩胸骨。接下来，使用细尖 45 度斜镊子轻轻地将胸腺和脂肪组织与主动脉弓分离。确定横主动脉后，在 an 分额动脉和左颈动脉之间放置一小块 6.0 丝缝合线。
在横主动脉周围打两个松散的结，并放置一小块 27 号半的钝针。平行于转移主动脉。快速将第一个结系在针上，然后打第二个结，然后立即取下针，以产生直径为 0.4 毫米的收缩。
结扎横主动脉后，取下胸部牵开器并捏住呼吸机的流出处两秒钟。要小心地给肺部再充气，请使用 6.0 脯氨酸缝合线和间断缝合模式闭合胸腔。最后，使用具有连续缝合模式的 6.0 脯氨酸缝合线闭合皮肤。
用于术后镇痛。用丁丙诺啡腹膜内注射小鼠。如果手术后有脱水迹象，腹膜内给予 0.3 至 1 毫升无菌盐水。
逐渐将麻醉降低到关闭位置。当出现自主呼吸的迹象时，取出气管插管，然后将鼠标移动到俯卧位置，让它在加热垫上恢复。横主动脉缩窄后 1 周，重新麻醉小鼠以确定横主动脉放行诱导的压力超负荷程度。
如前所述保持麻醉和体温。将 20 兆赫兹多普勒探头以 45 度角放置在颈部的左侧和右侧。为了检测颈动脉血流速度，我们使用基于计算机的多普勒信号处理器来显示和存储多普勒信号。
根据实验方案所需的压力过载程度，仅包括右颈动脉或 RC 超过左颈动脉或 lc 流速比在一定范围内的小鼠进行进一步分析。例如，适度的压力过载会导致比率为 5 比 8，而更紧密的收缩导致严重的压力过载导致比率为 8 比 10。然而，假动物的比例预计约为 1。
野生型小鼠 TAC 后的典型手术存活率约为 80% 至 90% 的成功率。与假手术小鼠相比，横主动脉的手术结扎将导致左右颈动脉或 RC 之间的多普勒流速比在 lc 上为 5 到 10。压力超负荷的小鼠预计会在 1 到 2 周内发展为心脏肥大，在 6 到 8 周后发展为心脏扩张，具体取决于收缩的紧密程度。
我们刚刚向您展示了如何对小鼠进行横主动脉收缩术，但执行此程序对于维持正常体温和减少失血很重要。就是这样。感谢您的观看，祝您的实验好运。
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概述
本文描述了在小鼠中进行横向主动脉缩窄（TAC）的程序，这是一种用于研究心脏肥大和心力衰竭的模型。该方法涉及通过手术技术缩窄主动脉，导致受控程度的心脏肥大。
关键研究组成部分
科学领域
- 心脏病学
- 实验手术
- 心脏生理学
背景
- 横向主动脉缩窄是心脏研究中广泛使用的模型。
- 该模型有助于理解心力衰竭的机制。
- 它允许在受控环境中研究心脏肥大。
- 小鼠模型对于心血管研究的临床前研究至关重要。
研究目的
- 提供在小鼠中进行TAC的详细协议。
- 标准化研究中的程序以提高可重复性。
- 促进心脏肥大机制的研究。
使用的方法
- 手术前对小鼠进行麻醉。
- 无菌手术准备和在加热垫上定位。
- 使用PE 90管连接到呼吸机的气管内插管。
- 部分开胸切开和横向主动脉结扎。
主要结果
- 该程序成功地在小鼠中诱导心脏肥大。
- 通过标准化技术建立了模型的可重复性。
- 允许进一步研究心力衰竭机制。
- 为未来的心血管研究提供了基础。
结论
- TAC是研究心脏肥大的有效模型。
- 标准化程序提高了研究的可重复性。
- 该模型可以导致对心力衰竭机制的洞察。
常见问题
Executive Industry Relevance
The transverse aortic constriction (TAC) model in mice provides a reproducible system for studying pressure overload-induced cardiac hypertrophy and heart failure, enabling mechanistic de-risking of therapeutic targets in cardiovascular drug discovery. By establishing a controlled hemodynamic stress that mimics human pathophysiology, TAC supports target validation and phenotypic screening in preclinical pipelines. This model enhances predictive confidence for lead identification and translational biomarker development in heart failure therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in pressure overload cardiac hypertrophy pathways.
- Operational Value: Supports biological de-risking through functional target validation in a disease-relevant system.
- Scientific Value: Facilitates mechanistic de-risking by elucidating signaling processes involved in maladaptive cardiac remodeling.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized murine model for assay development and compound screening in heart failure models.
- Operational Value: Enables reproducible quantitative assessment of cardiac hypertrophy via Doppler-derived carotid flow velocity ratios.
- Scientific Value: Supports phenotypic screening by generating consistent hypertrophic and dilatative phenotypes over defined time courses.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Offers disease relevance by mimicking human cardiac hypertrophy and heart failure progression timelines.
- Operational Value: Ensures translational continuity from discovery through preclinical validation with measurable hemodynamic endpoints.
- Scientific Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by modeling gradual transition from compensated hypertrophy to heart failure.
Pipeline & Workflow Integration
The TAC model integrates into the cardiovascular discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical efficacy studies, supporting go/no-go decisions based on hemodynamic and phenotypic outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification in cardiac stress response mechanisms.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized surgical induction and Doppler-based pressure overload quantification.
- Analytics: Provides quantitative dependent variable measurements (RC/LC flow velocity ratio) enabling comparison of pressure overload severity across experimental groups.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity via temporal progression from hypertrophy to dilatation, mirroring human heart failure pathophysiology.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for evaluating multiple therapeutic targets across cardiovascular discovery projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through reproducible induction of pressure overload cardiac hypertrophy.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via defined surgical technique and hemodynamic validation using Doppler probe measurements.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions by reducing late-stage biological risk through mechanistic de-risking in a validated preclinical model.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of compounds based on efficacy in attenuating pressure overload-induced hypertrophy and failure progression.
Implementation Considerations
- Required expertise in murine surgical techniques, anesthesia management, and postoperative care.
- Instrumentation needs include rodent ventilator, Doppler probe with signal processor, microsurgical tools, and heating pad for temperature maintenance.
- Cross-team standardization requires consistent surgical constriction size (0.4 mm) and Doppler ratio thresholds (5-10 for pressure overload) across sites.
- Adaptation considerations include genetic background effects on hypertrophy progression and constriction tightness impact on phenotype severity.
- Practical limitations include surgical mortality (10-20%) and variability in Doppler measurements requiring operator training and protocol adherence.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
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Title
0:42
Introduction
1:10
Preparing the Operating Field
2:02
Preparing and Intubation of Mice
6:31
Confirmation of Successful Ligation of the Transverse Aorta
3:25
Ligation of the Transverse Aorta
7:32
Results of a Successful Transverse Aortic Constriction
8:02
Conclusion
