操作横向主动脉收缩与可吸收的缝合获得瞬时心肌萎缩
2020年9月9日
该协议提出了一个改进的方法，以获得可吸收的缝合的瞬时心肌肥大，模拟左心室肥大减少后，消除压力过载。它可能对心肌肥大先天性研究很有价值。
该方案提出了一种改进的方法来获得短暂性心肌肥大，使用可吸收缝合线，在消除压力超负荷后刺激左心室肥大减少。使用该协议，研究人员可以轻松掌握手术死亡率较低的模型。演示该程序的是我实验室的技术人员 Xiaoxia Huang。
首先用持针器捏掉 25 号针头的尖端并将其变钝。然后，将 5/0 可吸收缝合线穿过该针头，并使用支架将钝针弯曲成 90 度角。捏掉另一根 25 号针头的尖端，然后将其弯曲成 120 度角，并用支架抚平尖端，以用作连接步骤中的垫片。
准备消毒的手术器械，包括一把眼科剪刀、一把微型剪刀、两把显微外科肘部镊子、1 个持针器和 1 个微型持针器。要开始手术，请用踏板撤退反射确认鼠标完全麻醉。用缝合线固定门牙并用胶带固定四肢，使鼠标保持仰卧位。
去除脖子上的毛发，用碘酒和 75% 酒精消毒该区域。通过在胸骨上切迹和胸部之间的中线位置做一个超过 10 毫米的切口开始手术。然后将皮肤和浅筋膜分开。
在第一肋间隙尽可能靠近胸骨处切开，然后用肘镊子钝性穿透以打开该间隙。轻轻地将实质和胸腺分开，直到可以看到横主动脉弓。用舌锁针将 5/0 可吸收缝合线穿过头臂动脉和左颈总动脉之间的主动脉弓下。
将先前准备好的垫片放在横主动脉上，并用缝合线在垫片上打双结。轻轻但快速地取下垫片并剪断缝合线的末端。使用 5/0 尼龙缝合线闭合第一肋间隙和皮肤。
再次用 75% 酒精对皮肤进行消毒。手术后 7 天，将鼠标置于仰卧位，保持 37 摄氏度，并将其肢体用胶带固定在电极上。去除胸毛，在小鼠胸部涂抹超声波偶联剂。
然后使用 30 兆赫兹探头访问 TAC。将平台倾斜到最左侧。将探头保持在垂直位置，并沿右侧胸骨旁线将其降低到胸部。
在 B 模式下调整 X 轴和 Y 轴，直到主动脉弓和收缩清晰可见。使用多普勒模式，测量左心室的峰值速度、尺寸和收缩力。选择速度超过每秒 3000 毫米的小鼠作为 TAC 组。
使用 30 兆赫兹探头，评估左心室尺寸和收缩力。将平台重置到水平位置，保持探头与左侧胸骨旁线逆时针 30 度。通过在 B 模式下纵 X 轴和 Y 轴来获得心脏的短轴视图。
然后，按 M 模式显示指示线并使用 Cine Store 和 Frame Store 采集图像，以便以后测量 LV 腔室尺寸、分数缩短和 LV 壁厚。TAC 14 天后进行的脉冲波多普勒成像显示，即使使用可吸收缝合线收缩主动脉弓，收缩处的血流速度也大于每秒 3000 毫米。TAC 14 天后血流的压力梯度保持在 40 毫米汞柱以上。
有趣的是，术后第 4 周没有收缩，表明可吸收缝线已被完全吸收。在 M 型成像中，TAC 后第 0 天、第 14 天和第 28 天的丝缝组和可吸收缝合组的左心室参数如图所示。TAC 后第 14 天，舒张末期左心室后壁厚度增加，而舒张末期左心室内径略有减少。
左心室的射血分数不受使用可吸收缝合线的影响。此处显示了丝线缝合组、可吸收缝合组和假缝合组的心脏重量与体重比比较。心脏组织学切片显示，丝缝组心肌细胞在第 14 天至第 28 天显著增大，而可吸收缝合组在第 28 天大部分消退。
尝试此方案时，最重要的是不要损伤母体胸膜以避免气胸。确保尽可能钝化针尖并轻柔地执行该过程。该方法有许多潜在的应用，如建立心肌肥厚预处理模型、探索肥厚回归的机制以及研究左心室可逆重塑的时间。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
本协议提出了一种改进的方法，使用可吸收缝线获得短暂的心肌肥大，模拟去除压力过载后的左心室肥大减少。这种技术对于心肌肥大预处理研究可能非常有价值。
关键研究组成部分
科学领域
- 心血管生理学
- 心肌肥大
- 动物模型中的外科技术
背景
- 心肌肥大是可能导致心力衰竭的一种情况。
- 理解肥大回归的机制对于治疗策略至关重要。
- 以往的方法具有较高的手术死亡率。
- 可吸收缝线为建模肥大提供了一种侵入性较小的方法。
研究目的
- 开发一种可靠的诱导短暂心肌肥大的方法。
- 评估可吸收缝线对左心室功能的影响。
- 为研究人员提供详细的外科手术方案。
使用的方法
- 手术器械的准备和小鼠麻醉。
- 切开并接触主动脉弓以进行缝线放置。
- 使用超声成像评估左心室尺寸和收缩性。
- 手术后对心脏组织进行组织学分析。
主要结果
- 可吸收缝线成功诱导了短暂的心肌肥大。
- 手术后左心室参数显示出显著变化。
- 手术四周后未观察到任何收缩，表明缝线被吸收。
- 在丝缝组中观察到心肌细胞增大，而在可吸收缝线组中观察到回归。
结论
- 这种方法为诱导心肌肥大提供了一种更安全的替代方案。
- 它允许探索肥大回归的机制。
- 未来的应用包括研究心肌肥大预处理。
常见问题
Executive Industry Relevance
This protocol enables reliable induction and regression of transient myocardial hypertrophy in murine models, supporting mechanistic studies of cardiac remodeling and hypertrophy regression. By reducing surgical complexity and mortality, it improves reproducibility and scalability for preclinical target validation in cardiovascular drug discovery. The model facilitates de-risking of therapeutic hypotheses related to myocardial preconditioning and reversible remodeling pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in myocardial hypertrophy regression and preconditioning mechanisms.
- Operational Value: Reduces technical barriers and mortality, improving model accessibility for target validation studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized, quantifiable model for assessing compound effects on hypertrophic signaling and reverse remodeling.
- Operational Value: Supports assay readiness through reproducible induction and timed regression of hypertrophy using absorbable sutures.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models disease-relevant transient hypertrophy to evaluate therapeutic impact on cardiomyocyte size and function.
- Operational Value: Enables longitudinal assessment of hypertrophy progression and regression, supporting risk-adjusted advancement decisions.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the cardiovascular discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for compounds targeting hypertrophic pathways.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by modeling pressure-overload hypertrophy and its regression to clarify target engagement and pathway modulation.
- Screening: Delivers quantitative echocardiographic outputs (LV wall thickness, dimensions, fractional shortening) for compound screening and dose-response assessment.
- Analytics: Generates measurable hemodynamic and histological endpoints (pressure gradient, wall thickness, cardiomyocyte cross-sectional area) to enable comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects early hypertrophy induction to preclinical validation of regression phenotypes, aligning with therapeutic strategies for heart failure.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical platform for iterative testing of cardioprotective or anti-hypertrophic agents across discovery campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence by modeling reversible hypertrophy, reducing ambiguity in target mechanism interpretation.
- Operational Value: Improves standardization and survival rates, increasing throughput and reducing variability in preclinical studies.
- Strategic Value: Supports better go/no-go decisions by enabling early assessment of hypertrophy regression potential, mitigating late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization of compounds demonstrating efficacy in both induction and reversal of hypertrophic phenotypes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine cardiac surgery and echocardiographic imaging.
- Dependent on micro-surgical instruments, ultrasound systems with 30 MHz probes, and sterile field maintenance.
- Necessitates cross-team standardization of surgical timing, anesthesia depth, and imaging protocols for reproducible results.
- Adaptation considerations include model suitability across mouse strains and comorbidities affecting cardiac response to pressure overload.
- Practical limitations include operator-dependent suture placement consistency and the need for vigilant monitoring to avoid pleural damage and pneumothorax.
