2019年3月8日
啮齿类动物左肺切除术是肺动脉高压研究中一种有价值的技术。本文介绍了一种大鼠肺切除术的操作方案及术后护理措施,以确保最低的发病率和死亡率。
该方案具有重要意义,因为它能够构建出最理想的肺动脉高压模型。目前尚无其他模型能够产生在人类肺动脉高压(PAH)患者中所见的丛状病变。其主要优势在于,我们使右肺及肺动脉中的血流量加倍,从而导致内皮损伤,并迫使肺组织以两倍的负荷工作。
我们团队已建立了一种高效的肺动脉高压模型,用于治疗药物的开发。除了肺动脉高压外,该方法在再生医学中也可能具有应用价值,并有助于研究其他伴有肺血流增加的疾病,例如先天性心脏缺陷或肺切除术后患者。对于从未操作过该技术的研究人员,我的建议是严格遵循实验方案,并确保术者能够清晰观察到手术视野中的每一个操作步骤。
用 4% 异氟烷麻醉大鼠后,使用光纤喉镜照亮气管以进行插管。将一根 16 号导管插入喉部,并利用冷镜观察导管中呼出气体的湿气冷凝现象,以确认插管成功。将大鼠连接至呼吸机,并将其置于显微镜下,右侧卧位放置在 37 °C 的加热垫上。
用胶带固定前肢,并使用剃毛器从左侧前肢后方至肋骨末端剃除胸部毛发。用三步交替的10%聚维酮碘溶液和70%乙醇擦拭暴露的皮肤进行清洁,并将脉搏血氧仪夹在大鼠脚上,以在手术全程监测心率和血氧饱和度。现在调节显微镜,使手术视野清晰对焦。
然后,将无菌巾覆盖在大鼠身体和器械托盘上,以建立无菌环境。最后,将无菌器械放置在无菌器械托盘上。进行左肺切除术时,使用Cooley-Mayo剪刀和Gerald组织镊在手术巾上剪开一个2至3厘米的孔,再用手术刀在左侧胸壁做一道长约2厘米的侧向切口。
使用库利-梅奥剪刀逐层剪开组织,直至暴露肋骨和肋间肌。用蚊式钳在第三肋间间隙的肌肉上打一个小孔。使用双头探针推开肺组织以显露肺动脉,并用麦克弗森-范纳斯虹膜剪将肋间肌切开至约一到两厘米宽。
将小型自持牵开器置入左侧胸膜腔,以撑开肋骨和肌肉,并将左肺向下牵拉至腹部,以便暴露肺动脉和支气管。结扎左主支气管和肺动脉时,首先将一个中号Hemoclip夹装载至结扎夹施加器中,使用Wangensteen无创镊子小心提起左肺上部,以暴露肺动脉。关闭夹子及施加器,夹闭肺动脉,注意避免夹闭或损伤左侧奇静脉。
然后使用扁桃体钳分离肌肉纤维,进一步扩大切口。将另一个中号Hemoclip夹载入结扎夹施放器后,用无创镊和标准组织镊将肺下部提起并移出切口,直至显露出左主支气管和左肺静脉。仔细用第二个Hemoclip将左主支气管和左肺静脉一起结扎,然后使用剪刀切除肺组织,注意不要剪切或撕裂结扎夹。
然后,使用一小块无菌纱布吸收血液并止住出血。使用持针器和4-0 Prolene缝线关闭肋骨和肋间肌。在关闭肋间肌之前,将一根16号导管从远离手术切口的位置插入胸腔,进入第七肋间隙,随后立即拔出针芯,保留导管在原位。
将5-0缝线穿过皮肤并围绕胸管放置,以便在移除胸管时结扎关闭创口,并打结缝合肋骨。使用连续缝合的5-0缝线关闭皮肤和皮下组织,然后用3毫升注射器通过导管抽出胸膜腔内的空气,以恢复胸腔正常的负压。使用持针器立即夹闭导管,防止空气重新进入胸腔。
移除导管并打结缝合以关闭切口。在肺切除术和野百合碱组中,第21天时出现严重的肺动脉高压,表现为平均肺动脉压较对照组未处理的假手术动物升高。在肺切除术联合Sugen组中,平均肺动脉压是对照组的三倍。
与对照组相比,接受野百合碱和Sugen处理的动物右心室收缩压也显著升高。在苏木精-伊红染色的正常大鼠肺组织切片中,肺泡间及肺泡结构清晰可见,血管清晰且管壁厚度正常。而在肺动脉高压肺组织中,可见血管壁重塑、管壁增厚、血管严重狭窄,以及炎症和局灶性肺动脉炎的表现。
动物需要代偿失去的肺,因此在恢复期间保持耐心非常重要。需监测生命体征,并根据需要提供额外氧气或增加肺容积。Sugen 可诱导内皮细胞凋亡,这是肺动脉高压具有临床相关性的标志。
在啮齿类动物中建立的左肺切除模型为科学家研究血流异常以及开发肺动脉高压的新型治疗方法奠定了基础。由于该模型使用异氟烷、Sugen 和/或野百合碱(MCT),操作过程中必须始终佩戴个人防护装备。
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啮齿类动物左侧肺切除术是肺动脉高压研究中的关键技术。本方案详细阐述了大鼠肺切除术的操作步骤及术后护理,以最大限度地降低发病率和死亡率。
该模型满足了对生理学相关性高的临床前系统的关键需求,能够模拟包括丛状病变在内的人类肺动脉高压病理特征。通过结合血流动力学应力与内皮损伤,该模型可用于针对血管重构靶点的治疗候选药物的机制性风险评估。该模型支持心血管新药研发项目中的靶点验证和先导化合物筛选工作。
该模型适用于从靶点验证到先导化合物优化,再到临床前药效测试的整个发现流程,尤其适用于肺血管疾病的研究。