微创横向主动脉缩窄小鼠
March 14th, 2017
微创横向主动脉缩窄（MTAC）节省常规横向主动脉缩窄（TAC）的要领，同时消除了气管插管使用呼吸机。它被证明是对左心室过载，特别是在翻译研究高通量研究一个非常理想的方法。
该手术的总体目标是通过不需要人工通气的简单外科手术收缩横主动脉弓来诱发左心室肥厚。这种方法可以帮助回答心脏病学领域关于心肌重塑、心脏肥大、细胞凋亡和纤维化以及左心室压力超负荷情况的关键问题。这种技术的主要优点是它保留了常规横主动脉收缩的基本要素，同时无需呼吸机和气管插管。
在开始手术之前，使用持针器将两到四根 30 号针头的尖端弯曲，然后将针头安装到单独的棉签上。接下来，将 27 号针头变钝并使用持针器将尖端弯曲 90 度。然后，在坚硬的表面上抚平尖端，制成 0.4 毫米的垫片。
在通过对脚趾捏无反应确认适当的镇静水平后，将软膏涂抹在动物的眼睛上，并将鼠标仰卧放在 37 摄氏度加热的加热垫上。用手术胶带将肢体固定在加热垫上。然后，用连续三次酒精和聚维酮碘溶液湿巾对皮肤进行消毒，并在动物身上放置一块带有暴露手术区域的无菌窗帘。
要开始结扎程序，请使用无菌手术刀打开颈部和胸部中线位置的皮肤。接下来，在解剖显微镜下，用钝剪刀轻轻分离结缔组织，并将甲状腺拉向头部。使用弯曲的针，将气管上中线的肌肉层分开，朝向动物的两侧，然后用钝剪刀将胸骨切成大约五毫米到第二根肋骨。
用弯曲的镊子打开切口，并使用弯曲的针头将胸腺叶和下胸壁分开。此时，横主动脉弓和两条颈动脉将清晰可见。将弯曲的针头放在弓下，用尖端在血管壁和另一侧的结缔组织之间打孔。
用针头在主动脉弓下放置 6-0 单丝缝合线，并将先前准备好的垫片放入环中。用双结将缝合线固定到位，然后轻轻取下垫片。确认打结成功收缩后，剪断缝合线的末端，用 6-0 丝缝合线以简单的间断缝合模式闭合胸壁，然后用 6-0 单丝缝合线以连续缝合模式闭合皮肤。
然后，将聚维酮碘溶液涂抹在缝合部位，并将动物放入预热的笼子中进行恢复和术后监测。一周后，将电极凝胶涂在实验动物的爪子上，并将它们用电极贴在 37 摄氏度加热的加热垫上。接下来，将超声凝胶涂抹在小鼠胸部，并在高频超声系统上选择 B 模式。
使用 40 兆赫兹的 MS550D 探头，找到左心室。然后，在 M 模式下，测量收缩压和舒张压壁厚度。返回 B 模式，在分支点之前定位左颈总动脉，并使用脉冲波和彩色多普勒评估血流，存储图像以供以后酌情分析。
将动物处理平台向最左侧倾斜，使鼠标处于左侧卧位，并将探头与胸骨旁位置的头部平行的位置偏移 30 度。纵 x 和 y 扭矩以找到主动脉弓并使用彩色多普勒模式定位收缩，以使收缩部位更加明显。使用脉冲波和彩色多普勒，测量血液在从主动脉弓分支出来的两条颈动脉之间流动的点的峰值流速。
然后，让动物在俯卧位的加热垫上恢复，并进行监测，直到完全恢复。微创横主动脉缩窄或 MTAC 可靠地在结扎小鼠中产生左心室压力超负荷，具有清晰可见的收缩横主动脉和通过缩窄部位的峰值流速增加。相比之下，假手术动物在正常的峰值流速下没有表现出明显的收缩。
结扎后，右颈动脉的流速显著增加，升主动脉和心脏中的压力会增加，从而产生左心室肥大，从而显着减少左颈总动脉的血流。然而，在假手术小鼠的右颈动脉和左颈动脉中观察到几乎相同的血流。在 MTAC 结扎小鼠的显着增大和变形的心脏中很容易观察到由此产生的肥大相关参数，并且它们的总生存期降低。
在细胞水平上进一步观察到这些变化，包括与未结扎的动物相比，MTAC 小鼠的心肌细胞大小增加和纤维化。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在 5 到 10 分钟内完成。在尝试此过程时，请务必记住小心不要损坏血管。
看完这个视频后，你应该对如何使用不需要人工通气的简单外科手术通过横主动脉弓收缩诱导左心室肥厚有一个很好的了解。
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概述
本文讨论了一种被称为横断主动脉缩窄（MTAC）的微创技术，该技术能在不需要人工通气的情况下诱导左心室肥大。这种方法对于左心室过载的高通量研究特别有益。
关键研究组成部分
科学领域
- 心脏病学
- 心脏肥大
- 心肌重塑
背景
- 左心室肥大是心脏病学研究的一个关键领域。
- 传统方法通常需要人工通气。
- MTAC提供了一种较少侵入的替代方案。
- 这种技术可以促进转化研究。
研究目的
- 有效诱导左心室肥大。
- 研究心肌重塑和相关条件。
- 消除在手术过程中进行气管插管的需要。
使用的方法
- 使用弯曲的30号针进行缩窄。
- 准备一个带弯曲尖端的27号针。
- 使用间隔器进行精确缩窄。
- 在不使用人工通气的情况下进行手术。
主要结果
- MTAC成功诱导左心室肥大。
- 消除了对呼吸机的需求。
- 促进了心脏病学的高通量研究。
- 提供了有关心脏肥大和纤维化的见解。
结论
- MTAC是研究左心室过载的理想方法。
- 它保留了传统TAC的基本要素。
- 这种技术可以增强心脏病学的转化研究。
常见问题
Executive Industry Relevance
Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) enables rapid, reproducible induction of left ventricular pressure overload in murine models, supporting high-throughput cardiovascular research. By eliminating the need for artificial ventilation and reducing procedural invasiveness, MTAC streamlines preclinical model generation for cardiac hypertrophy and remodeling studies. This approach enhances predictive confidence in early-stage target validation and mechanistic de-risking for cardiovascular drug discovery portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables robust interrogation of cardiac hypertrophy and myocardial remodeling pathways in vivo.
- Facilitates functional target validation by producing reproducible pressure overload phenotypes.
- Supports mechanistic de-risking for candidate targets implicated in cardiac fibrosis and apoptosis.
- Improves predictive confidence for translational relevance in cardiovascular research.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible preclinical models for downstream compound screening.
- Enables quantitative assessment of cardiac function via echocardiography and Doppler measurements.
- Supports assay development for evaluating therapeutic modulation of hypertrophy and fibrosis endpoints.
- Accelerates screening readiness by reducing procedural complexity and animal morbidity.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with disease-relevant cardiac hypertrophy and remodeling phenotypes.
- Facilitates continuity from early discovery through preclinical validation of cardiovascular interventions.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on robust, quantifiable endpoints.
- Supports translational biomarker development through echocardiographic and histopathological outputs.
Pipeline & Workflow Integration
MTAC positions as a foundational tool from early discovery through preclinical validation in cardiovascular drug development workflows.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification for cardiac pressure overload mechanisms.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative readouts for functional and morphological cardiac endpoints.
- Analytics: Provides echocardiographic and Doppler-based measurements for comparative analysis across experimental groups.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases with disease-relevant model outputs.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, standardized model adaptable across cardiovascular research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiac target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and throughput in preclinical model generation.
- Strategic Value: Enables more informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio progression.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise in minimally invasive murine procedures.
- Needs access to high-frequency echocardiography and Doppler instrumentation for quantitative assessment.
- Demands cross-team standardization of procedural and analytical protocols.
- Adaptation may be needed for different mouse strains or cardiovascular endpoints.
- Careful technique is essential to avoid vascular injury and ensure model reproducibility.
