2018年7月2日
小鼠急性心肌梗死会引发急性但尚未完全明确的左心室(LV)功能变化。在冠状动脉闭塞的小鼠中进行左心室插管,是一种用于实时评估左心室功能的新方法。
该方法有助于回答心血管研究领域中的关键问题,例如识别急性心肌梗死中的早期保护机制。该技术的主要优势在于,可在小鼠心肌梗死并进行再灌注的过程中,实时完成高级血流动力学表征。气管插管及缺血-再灌注手术将由本实验室的生物学家 Pia Stock 操作。
麻醉动物后,使用电动剪刀去除颈部和胸部的毛发。接着,用聚维酮碘和70%酒精交替擦拭皮肤三次进行清洁。然后,使用小型手术剪,在下唇下方5毫米处朝向胸骨做一条10毫米长的纵向正中切口。
接下来,使用镊子钝性分离下颌下腺的左侧和右侧部分。然后,分离右侧气管旁区域的肌肉和脂肪组织,以暴露右侧颈总动脉。使用弯头镊子小心地进行钝性分离,游离并分离出5至10毫米的血管。
在腐蚀尸体中操作时,应始终避免移动迷走神经,因为这可能导致严重的低血压和心动过缓。在游离血管后,将两根预先准备好的5/0丝线缝线从血管下方穿过。然后用紧结结扎远端血管,并在近端缝线上打一个松结,以便放置导管。
接下来,在暴露血管的近端、缝线近侧放置一把止血血管钳。该血管钳用于可逆性阻断血流。现在,使用显微剪刀在颅侧结扎线近端1毫米处作楔形切口,切开血管。
应观察到少量血液渗出。然后,扩开切口,将导管插入血管内10毫米。此时,开始记录导管探头采集的数据。
接下来,取出血管夹,然后向切口内加入一至两滴生理盐水,以帮助将导管沿血管再推进约10毫米。随后收紧结扎线,防止血液沿导管反流,但不要将导管固定死。此时,轻柔地继续推进导管,直至压力分析显示动脉血压波形,表明导管已到达主动脉。
在主动脉瓣处,应感觉到轻微的阻力和同步的牵拉感。尝试将导管通过主动脉瓣时,可回撤导管约5毫米后再次前送,有助于通过。左心室导管到位的标志是舒张压发生变化。
容积的任何变化也是导管进入左心室的提示。一旦确认导管已进入左心室,应将近端结扎线扎紧,以防止其移动。导管插入后,准备进行45分钟的缺血处理。
首先,从胸骨尾端向左侧腋窝切开皮肤。然后钝性分离两层肌肉,暴露肋骨。接着,在左侧第三与第四肋骨之间切开胸腔。
使用手术钩暴露心包膜,随后切除覆盖心脏的心包膜。在继续进行左主冠状动脉结扎之前,需等待30秒不触碰动物,以记录用于有效分析的压力和容积数据。现在,辨认左主冠状动脉。
它从左侧冠状动脉开口下方发出,沿心脏左侧向下延伸至心尖。然后,用6/0聚丙烯缝线在左侧冠状动脉开口下方2毫米处环绕动脉打结。接着,将一小段硅胶管置于结环下方,并打结固定。
如果远端心肌开始变灰,则表明左主冠状动脉已被阻塞。接下来,将缝线剪至一毫米长度,然后松开手术钩,并手动闭合切口上方的肌层。随后持续记录压力和容积数据,等待45分钟。
45分钟后,重新打开切口并移除硅胶管以诱导再灌注。然后继续记录20分钟的数据。当心脏重新变为红色时,表明再灌注成功。
再灌注期结束后,松开结扎线并拔出导管,同时迅速重新扎紧结扎线,以防需要为后续研究采集血液时发生失血。完成文本方案中详述的校准步骤后,进行软件引导的数据分析。对于基线数据,需选取导管通过主动脉瓣之前记录的至少10个心动周期进行标记。
根据需要,排除因通气或操作干扰导致偏差的循环周期。接着,在缺血和再灌注期间,每五分钟分析一个包含10个循环周期的数据块。通过该分析计算出的各项参数足以表征左心室功能。
实验结束时,在将导管从左心室撤出后,对压力数据进行最终分析。根据方案,在左心室插管后,对左主冠状动脉进行可逆性结扎,持续45分钟,随后再灌注20分钟。通过获得典型的左心室压力-容积曲线,确认容积和压力导管的正确放置。
通过观察左心室远端心肌变白,可直观确认左主冠状动脉成功闭塞。左主冠状动脉闭塞后,每五分钟分析一次压力和容积数据。压力数据显示左心室最大收缩压无变化,表明外周灌注保持良好,麻醉状态稳定。
左心室容积分析显示,在缺血早期,射血分数和绝对每搏输出量均显著下降。作为左心室收缩功能指标的左心室压力最大变化率,在经历心肌缺血的小鼠中降低了30%。左心室压力最小变化率也显著降低,提示左心室顺应性受损。
观看本视频后,您应能够充分掌握如何利用压力-容积导管技术对经历急性心肌梗死的小鼠进行左心室收缩功能和舒张功能的表征分析。
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本文介绍了一种用于实时评估经历急性心肌梗死小鼠左心室功能的新方法。该技术可在缺血和再灌注期间实现先进的血流动力学表征。
实时压力-容积分析能够在急性心肌梗死的小鼠模型中实现直接的血流动力学评估,弥补了临床前心血管研究中的关键空白。该方法通过在缺血和再灌注期间提供关于收缩和舒张功能的定量、实时数据,支持对心脏保护策略进行机制性风险评估。通过在具有疾病相关性的系统中将功能结果与治疗干预相联系,该技术提高了早期发现阶段的预测可信度。
该方法可整合到从早期靶点验证到临床前疗效测试的整个发现流程中,为缺血性心脏病模型中分子机制与器官水平功能之间提供定量关联。