2019年5月13日
本文提供了一种研究右心室衰竭机制的有效方法。通过使用自制的手术器械,建立了一种更为简便且高效的肺动脉缩窄方法。此外,还提供了利用超声心动图和导管插入术评估该方法质量的技术。
该方法为研究右心室衰竭的机制提供了一种有用的技术。此技术的主要优势在于节省时间并提高手术成功率。通过缩窄肺动脉以造成肺动脉压力超负荷,该技术可帮助我们模拟人类右心肥厚及右心衰竭。
该方法可应用于横主动脉缩窄技术,并有助于研究心脏移植术后并发症以及先天性心脏病。本操作步骤将由本实验室的技术员 Xiaoxia Huang 演示。开始操作前,将一段6-0编织丝线穿过一个已从1毫升注射器上拆下的25号针头。
使用止血钳将针头弯成90度,再将22号针头弯成120度。确认小鼠对脚趾夹捏无反应后,将其仰卧置于37摄氏度加热垫上,并用缝线固定门齿。
用胶带固定四肢,使用脱毛膏去除从颈部至剑突区域的毛发。用碘伏和75%乙醇棉球依次擦拭暴露的皮肤进行消毒,用尖头镊子轻轻拉出口腔中的舌头。使用自制的拉舌器抬高下颌以暴露声门,并利用冷光源引导将自制的气管插管小心地通过声门插入。
调节微型呼吸机参数,将呼吸频率设置为每分钟150次,潮气量设置为300微升。然后连接导管和呼吸机,确认插管已正确插入后,用胶带固定插管。为打开胸腔,沿第二肋骨平行做一条约10毫米的皮肤切口。
使用剪刀和弯头镊子分离第二肋间隙上方的胸大肌和胸小肌。从胸骨角开始计数肋骨以确定第二肋间隙,并用剪刀切开该间隙。随后钝性分离实质组织和胸腺,直至可见肺动脉干。
为了缩窄肺动脉,使用弯头镊子钝性分离肺动脉干与升主动脉。使用90度持针器将缝线穿过肺动脉干与升主动脉之间的结缔组织。将120度垫针置于肺动脉干上。
使用6-0编织丝线将垫针结扎于肺动脉干上,在观察到肺动脉圆锥充盈后立即移除垫针。剪断缝线两端,继续观察肺动脉圆锥的充盈情况,以评估是否存在狭窄。随后再次评估动物的足底反射,以确认结扎成功,并用5-0尼龙线缝合胸腔和皮肤。
术后至少三天,在肺动脉缩窄动物的胸部涂抹超声耦合剂。将30兆赫探头置于胸部,相对于左侧胸骨旁线逆时针旋转30度,同时将探头凹槽朝向尾侧方向。在B模式下调节Y轴和X轴,直至清晰显示二尖瓣、主动脉及左心室腔室。
将探头沿其Y轴向胸部方向旋转30至40度。调节Y轴和X轴,直至清晰显示肺动脉漏斗部,并将光标置于肺动脉瓣叶尖端,以测量峰值血流速度。选择彩色多普勒和脉冲波多普勒(PW),并将脉冲波取样线的虚线与血流方向平行放置。
调整垫子的左侧,使其高于右侧,保持探头沿右侧腋中线与水平面成30度角,凹槽朝向尾侧。调节X轴和Y轴,直至清晰显示右心室。然后点击M型模式两次,以显示指示线。
手术后8周,按照演示方法对小鼠进行插管,并在剑突下方穿过膈肌做1.5厘米的双侧切口以打开胸腔。剪开肋骨以暴露心脏,使用23号针头穿刺右心室游离壁。用棉签轻轻按压穿刺点以止血,并使用导管尖端通过该伤口穿刺心室。
当曲线稳定后,将导管尖端调整至右心室流出道。点击选择并分析,连续记录10分钟右心室的收缩压、舒张压、压力上升最大速率、舒张指数时间常数及心率。随后将导管从心脏移出,放入盛有生理盐水的容器中。
与假手术组相比,肺动脉缩窄组在术后八周的胸骨旁长轴切面中显示出更高的峰值流速、更大的压力梯度以及更厚的右心室壁。此外,术后八周,肺动脉缩窄组的右心室收缩功能较假手术组显著降低。肺动脉缩窄组在收缩期和舒张期的右心室压力均较高,且其收缩力指数低于假手术组。
肺动脉缩窄组的右心室Tau值和最大上升速率也高于假手术组,表明小鼠在肺动脉束带术八周后出现了右心室功能障碍。右心室内的有创血流动力学检测显示,导管监测前后心率保持稳定。
与假手术组相比,右心室的尺寸显著增大,右心室重量也更高。此外,组织学检查显示,在心肌细胞覆盖区域,肺动脉缩窄组的心肌纤维化程度高于假手术组。该操作中最关键的步骤是确保肺动脉被正确且完全地分离。
为避免分离错误,分离点应靠近肺动脉分支处,此处动脉间的结缔组织较为疏松。通过该方法,我们提供了一种更为便捷且高效的诱导右心室肥厚的方法。通常情况下,手术操作及评估方法均十分安全。
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本研究介绍了一种通过小鼠模型中肺动脉缩窄来探究右心室衰竭机制的优化方法。该方法提高了手术效率,并建立了通过超声心动图和导管术评估诱导性变化的框架。
小鼠肺动脉缩窄(PAC)技术为研究右心室衰竭机制提供了一种可重复的模型,填补了心血管药物研发中的关键空白。该模型通过模拟与肺动脉高压和先天性心脏病相关的压力超负荷性病理状态,实现对治疗靶点的机制性风险评估。其高手术成功率和标准化的评估方法支持临床前靶点验证和检测方法开发的工作流程。
PAC模型适用于从靶点假设验证到临床前有效性评估的发现连续过程,可支持心血管项目中的决策(推进/终止)。