Name: 动脉粥样硬化动物模型中颗粒物暴露时心肌缺血加重 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-12-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 35 s
Description: 了解构建复合动物模型的方法，用于研究颗粒物暴露加重心肌缺血与动脉粥样硬化的病理机制。该模型成功率高、操作简便，可为心血管疾病及环境毒理学研究提供可靠平台。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究得到了国家自然科学基金（编号：81673640、81841001 和 81803814）以及中国重大新药创制科技专项（2017ZX09301012002 和 2017ZX09101002001-001-3）的支持。

本研究所涉及的所有动物实验均经中国中医科学院中药研究所动物伦理委员会批准。实验选用6至8周龄的雄性ApoE−/−&#160;小鼠（C57BL/6背景）。
1. 实验准备
<ol>
	<li>制备三溴乙醇麻醉剂（15 mg/mL）：将 0.75 g 三溴乙醇溶解于 1 mL 叔戊醇中（见材料表）。完全溶解后，用无菌生理盐水稀释至 50 mL。将溶液置于无菌容器中，4 °C 保存，避免光照。 
	注意：本实验方案采用三溴乙醇，因其具有理想的麻醉恢复时间和较高的动物存活率。选择麻醉方案时，请遵循当地动物伦理委员会的建议。</li>
	<li>制备颗粒物（PM）悬液：在 10 mL 离心管中称取 5 mg DPM（柴油颗粒物，见材料表），加入 5 mL 生理盐水，反复倒置混匀。用石蜡膜密封管口，置于超声清洗仪中进行超声破碎处理 2–3 小时（40 kHz，80 W）。 
	注意：悬液应均匀，无颗粒团聚现象。使用前需充分振荡混匀。</li>
</ol>
2. 小鼠动脉粥样硬化的诱导
<ol>
	<li>用高脂饮食（蛋黄粉 10%、猪油 10%、固醇 1%、维持饲料 79%，参见材料表）喂养小鼠 12 周。</li>
	<li>为评估动脉粥样硬化进展，随机选取 2–3 只小鼠，通过超声成像或直接解剖观察检查主动脉弓是否存在斑块17。 
	注意：进行解剖观察时，通过随机抽样选择动物，在麻醉后实施安乐死，随后打开胸腔，直接观察血管。由于超声成像可能无法检测到所有斑块，因此解剖观察通常更为可靠。</li>
	<li>一旦判断动脉粥样硬化已形成，即可准备进入下一步实验操作。</li>
</ol>
3. 经口气管插管及颗粒物急性暴露
注意：在高脂饮食喂养 12 周后，每周暴露于 PM 一次，持续 4 周，同时继续给予高脂饮食。
<ol>
	<li>准备一个解剖板（参见材料表），用橡皮筋固定在距顶部边缘1.5 cm处。将解剖板固定在与桌面呈60°角的位置。</li>
	<li>通过腹腔注射三溴乙醇麻醉剂对小鼠进行麻醉（每10 g体重注射0.1 mL）。2–3分钟后，翻转小鼠以检查其是否失去翻正反射。通过夹趾实验确认麻醉状态。在眼睛上滴加无菌润滑液。</li>
	<li>用酒精擦拭纸对解剖板进行消毒。</li>
	<li>将麻醉后的小鼠仰卧位放置在解剖板上，并将其上门齿钩挂在橡皮筋上。</li>
	<li>使用带有柔性管道的小型LED聚光灯（参见材料表），将光线聚焦于气管位置，该位置大约位于腋中线的中点。</li>
	<li>将一小块无菌棉签放入小鼠口腔内，然后滚动棉签以使舌头伸出。</li>
	<li>握住舌头并轻轻向上牵拉，使口腔、咽部和气管处于同一纵轴方向。气管入口即声门，会呈现为一个随每次呼吸开合的亮点。</li>
	<li>持续轻柔地牵拉舌头。将套管（22 G）对准声门插入小鼠气管，套管进入气管后取出针芯。</li>
	<li>使用移液枪吸取少量生理盐水，检测导管是否正确插入气管。如果导管位置正确，移液枪内的液柱会随着每次呼吸上下波动。</li>
	<li>用移液枪将50 µL DPM悬液（按步骤1.2制备）滴入导管中。随着小鼠呼吸，悬液将自然吸入肺部。 
	注意：为确保呼吸顺畅，建议分两次给予DPM悬液（每次25 µL），间隔10秒。</li>
	<li>颗粒物暴露后移除宠物用留置针。将小鼠留在加热垫上，直至其恢复意识（10–20分钟），然后放回原饲养笼中。</li>
</ol>
4. 冠状动脉结扎
注意：心肌缺血建模操作（冠状动脉结扎）在第16步进行th 周
<ol>
	<li>准备手术器械。高压灭菌后，将所有手术工具存放于密封的器械盒中。术前用75%酒精浸泡20–30分钟。</li>
	<li>构建手术平台。为获得合适的平台坡度，使用细胞培养皿盖（150 mm × 25 mm）。将0-0号丝线（长度10–15 cm）对折，用胶带将线的两端固定在倾斜平台顶部，形成一个悬吊环。</li>
	<li>按照步骤3.2所述方法对小鼠进行麻醉。 
	注意：每次给予三溴乙醇之间必须间隔1周。</li>
	<li>用酒精棉片对平台进行消毒。</li>
	<li>将小鼠仰卧位放置于插管平台上，并将其上门齿钩挂在步骤4.2中所述的悬吊环上。用胶带固定尾巴、四肢和胡须。</li>
	<li>术前使用脱毛膏去除左侧胸部及部分相邻右侧胸部的毛发。</li>
	<li>按照步骤3.4–3.8所述方法对小鼠进行经口气管插管。</li>
	<li>将宠物留置针与动物呼吸机连接（见材料表）。呼吸机设置：呼吸频率—120次/分钟；吸气/呼气比—1:1.1；潮气量—1.7 mL。</li>
	<li>用碘伏和酒精擦拭皮肤以进行消毒。</li>
	<li>暴露心脏。使用眼科剪在皮肤上做0.5–1 cm切口，并牵开肌肉（胸浅肌和前锯肌）以暴露肋骨。用带钩的眼科镊夹住肋骨，然后在第三肋间做一小切口（见材料表）。使用自制开胸工具建立手术操作窗。 
	注意：皮肤切口位置约在剑突与腋中线连线的三分之一处。</li>
	<li>撕开心包膜。随后可按照步骤4.11–4.14结扎LAD。 
	注意：若肺叶遮挡视野，可用无菌小棉签将其推至心脏后方。</li>
	<li>首先定位左前降支（LAD）。</li>
	<li>使用显微血管止血钳夹持带针的无菌6-0丝线（见材料表）。将丝线穿过冠状动脉所在区域约2 mm宽的心肌组织。 
	注意：不要仅尝试结扎LAD，这可能导致严重的术中出血。</li>
	<li>在结扎线与心肌组织之间放置一段短的无菌5-0丝线，以防止组织撕裂。</li>
	<li>紧密结扎LAD及其周围的一小束心肌组织。当左心室（LV）前壁变苍白时，视为结扎成功；若连接心电图仪，可同时观察到ST段抬高。</li>
	<li>轻柔地排出胸腔内的空气。依次用无菌5-0丝线缝合肋间肌和皮肤。 
	注意：为排出胸腔空气，应在肺扩张时关闭胸腔，并用食指和中指轻轻挤压胸廓中部，使气体从最后一针缝合处逸出。也可使用注射器抽出胸腔气体。 
	注意：建议采用单纯间断缝合法，因为小鼠苏醒后可能会啃咬缝线。</li>
</ol>
5. 恢复
<ol>
	<li>手术后应彻底清除所有血迹，否则小鼠可能会受到其他小鼠的攻击。</li>
	<li>将小鼠置于侧卧位的加热垫上，持续监测小鼠体征5-20分钟，直至其从麻醉中恢复。监测时间长短取决于小鼠的身体状况。 
	注意：小鼠在侧卧位时呼吸更为顺畅。</li>
	<li>一旦翻正反射恢复，即将小鼠转移到带有食物和水瓶的清洁恢复笼中，并继续在加热垫上观察15-30分钟，以确保小鼠存活。在小鼠能够完全自主活动之前，应将其与其他小鼠隔离。</li>
	<li>为预防伤口感染，应根据所需剂量（1,00,000-1,50,000 U/kg）肌肉注射青霉素钠。具体剂量换算请参见药品说明书。</li>
	<li>将小鼠放回原饲养笼中，在采样前继续监测24小时。对于长期实验，需给予镇痛药物。</li>
</ol>

<ol><li>Al-Kindi, S. G., Brook, R. D., Biswal, S., Rajagopalan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+determinants+of+cardiovascular+disease%3A+lessons+learned+from+air+pollution%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews%3A+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Environmental determinants of cardiovascular disease: lessons learned from air pollution.</a> Nature Reviews: Cardiology. 17 (10), 656-672 (2020).</li>
<li>WHO. Ambient (outdoor) Air Pollution. WHO. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health">https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health</a> (2021).</li>
<li>Kim, K. H., Kabir, E., Kabir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+the+human+health+impact+of+airborne+particulate+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Environment+International%22%5BJournal%5D)">A review on the human health impact of airborne particulate matter.</a> Environment International. 74, 136-143 (2015).</li>
<li>Rajagopalan, S., Al-Kindi, S. G., Brook, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Air+pollution+and+cardiovascular+disease%3A+JACC+State-of-the-Art+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Air pollution and cardiovascular disease: JACC State-of-the-Art Review.</a> Journal of the American College of Cardiology. 72 (17), 2054-2070 (2018).</li>
<li>Wolf, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Associations+between+short-term+exposure+to+particulate+matter+and+ultrafine+particles+and+myocardial+infarction+in+Augsburg%2C+Germany%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Hygiene+and+Environmental+Health%22%5BJournal%5D)">Associations between short-term exposure to particulate matter and ultrafine particles and myocardial infarction in Augsburg, Germany.</a> International Journal of Hygiene and Environmental Health. 218 (6), 535-542 (2015).</li>
<li>Sun, Q., Hong, X., Wold, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiovascular+effects+of+ambient+particulate+air+pollution+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Cardiovascular effects of ambient particulate air pollution exposure.</a> Circulation. 121 (25), 2755-2765 (2010).</li>
<li>Emini Veseli, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Animal models of atherosclerosis.</a> European Journal of Pharmacology. 816, 3-13 (2017).</li>
<li>Reichert, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Murine+Left+anterior+descending+%28LAD%29+coronary+artery+ligation%3A+An+improved+and+simplified+model+for+myocardial+infarction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Murine Left anterior descending (LAD) coronary artery ligation: An improved and simplified model for myocardial infarction.</a> Journal of Visualized Experiments. (122), e55353(2017).</li>
<li>Lei, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+acute+effect+of+diesel+exhaust+particles+and+different+fractions+exposure+on+blood+coagulation+function+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Environmental+Research+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">The acute effect of diesel exhaust particles and different fractions exposure on blood coagulation function in mice.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (8), 4136(2021).</li>
<li>Gao, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+and+efficient+model+of+coronary+artery+ligation+and+myocardial+infarction+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Research%22%5BJournal%5D)">A novel and efficient model of coronary artery ligation and myocardial infarction in the mouse.</a> Circulation Research. 107 (12), 1445-1453 (2010).</li>
<li>Pei, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LncRNA+PEAMIR+inhibits+apoptosis+and+inflammatory+response+in+PM2.5+exposure+aggravated+myocardial+ischemia%2Freperfusion+injury+as+a+competing+endogenous+RNA+of+miR-29b-3p%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoxicology%22%5BJournal%5D)">LncRNA PEAMIR inhibits apoptosis and inflammatory response in PM2.5 exposure aggravated myocardial ischemia/reperfusion injury as a competing endogenous RNA of miR-29b-3p.</a> Nanotoxicology. 14 (5), 638-653 (2020).</li>
<li>Jia, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PM2.5-induced+pulmonary+inflammation+via+activating+of+the+NLRP3%2Fcaspase-1+signaling+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Toxicology%22%5BJournal%5D)">PM2.5-induced pulmonary inflammation via activating of the NLRP3/caspase-1 signaling pathway.</a> Environmental Toxicology. 36 (3), 298-307 (2021).</li>
<li>Vogel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ST-segment+elevation+myocardial+infarction%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Disease+Primers%22%5BJournal%5D)">ST-segment elevation myocardial infarction.</a> Nature Reviews Disease Primers. 5 (1), 39(2019).</li>
<li>Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+changing+landscape+of+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The changing landscape of atherosclerosis.</a> Nature. 592 (7855), 524-533 (2021).</li>
<li>Zhou, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excessive+neutrophil+extracellular+trap+formation+aggravates+acute+myocardial+infarction+injury+in+Apolipoprotein+E+deficiency+mice+via+the+ROS-dependent+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Oxidative+Medicine+and+Cellular+Longevity%22%5BJournal%5D)">Excessive neutrophil extracellular trap formation aggravates acute myocardial infarction injury in Apolipoprotein E deficiency mice via the ROS-dependent pathway.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2019, 1209307(2019).</li>
<li>Pluijmert, N. J., Bart, C. I., Bax, W. H., Quax, P. H. A., Atsma, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+on+cardiac+function%2C+remodeling+and+inflammation+following+myocardial+ischemia-reperfusion+injury+or+unreperfused+myocardial+infarction+in+hypercholesterolemic+APOE%2A3-Leiden+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Effects on cardiac function, remodeling and inflammation following myocardial ischemia-reperfusion injury or unreperfused myocardial infarction in hypercholesterolemic APOE*3-Leiden mice.</a> Scientific Reports. 10 (1), 16601(2020).</li>
<li>Centa, M., Ketelhuth, D. F. J., Malin, S., Gistera, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+atherosclerosis+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Quantification of atherosclerosis in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (148), e59828(2019).</li>
<li>Benedek, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+TTC+staining+for+the+evaluation+of+tissue+injury+in+the+early+phases+of+reperfusion+after+focal+cerebral+ischemia+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Use of TTC staining for the evaluation of tissue injury in the early phases of reperfusion after focal cerebral ischemia in rats.</a> Brain Research. 1116 (1), 159-165 (2006).</li>
<li>Mehlem, A., Hagberg, C. E., Muhl, L., Eriksson, U., Falkevall, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+of+neutral+lipids+by+oil+red+O+for+analyzing+the+metabolic+status+in+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Imaging of neutral lipids by oil red O for analyzing the metabolic status in health and disease.</a> Nature Protocols. 8 (6), 1149-1154 (2013).</li>
<li>Nelson, A. M., Nolan, K. E., Davis, I. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+orotracheal+intubation+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Repeated orotracheal intubation in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (157), e60844(2020).</li>
<li>Zheng, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exposure+to+fine+airborne+particulate+matters+induces+hepatic+fibrosis+in+murine+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hepatology%22%5BJournal%5D)">Exposure to fine airborne particulate matters induces hepatic fibrosis in murine models.</a> Journal of Hepatology. 63 (6), 1397-1404 (2015).</li>
<li>Bai, N., van Eeden, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systemic+and+vascular+effects+of+circulating+diesel+exhaust+particulate+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Inhalation+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Systemic and vascular effects of circulating diesel exhaust particulate matter.</a> Inhalation Toxicology. 25 (13), 725-734 (2013).</li>
<li>Furuyama, A., Kanno, S., Kobayashi, T., Hirano, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extrapulmonary+translocation+of+intratracheally+instilled+fine+and+ultrafine+particles+via+direct+and+alveolar+macrophage-associated+routes%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Extrapulmonary translocation of intratracheally instilled fine and ultrafine particles via direct and alveolar macrophage-associated routes.</a> Archives of Toxicology. 83 (5), 429-437 (2009).</li>
<li>Brunekreef, B., Holgate, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Air+pollution+and+health%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Air pollution and health.</a> Lancet. 360 (9341), 1233-1242 (2002).</li>
</ol>

作者声明无竞争性财务利益。

构建复合动物模型与单一心肌梗死模型略有不同。在复合模型的建立过程中，维持较高的存活率具有挑战性。随着高脂饮食时间的延长，ApoE−/−小鼠的动脉粥样硬化程度会逐渐加重7，小鼠体质变弱，导致死亡率升高。因此，有必要在实验过程中持续监测小鼠的健康状况，并根据实验需求调整诱导动脉粥样硬化的时间。
PM暴露可能对小鼠的存活率影响较小。但重复进行气管插管会导致小鼠口腔内出血和水肿20，这将增加后续实验的难度。因此，有必要认真练习插管操作，尽量在尽可能少的尝试次数内找到正确位置。由于本实验所需时间较长，需剪短小鼠的上门齿。在操作过程中（包括气管插管）应避免修剪小鼠的上门齿；否则，锋利的门齿可能会划伤小鼠舌头并引起出血。
LAD结扎手术会影响小鼠的存活率。本研究谨慎选择了经典且保守的胸内LAD冠状动脉结扎方法，而非“高效模型”10（一种将心脏挤出胸腔的方法），以期在术后获得更长...

空气污染与高全因死亡率相关，其造成的疾病负担远超水污染、土壤污染和职业暴露的总和1。世界卫生组织的一份报告指出，2016年全球城市和农村地区因室外空气污染导致了420万例过早死亡2。全球91%的人口生活在空气质量超过世界卫生组织指南限值的地区2。此外，细颗粒物（PM）（直径≤2.5 µm，PM2.5）被公认为对全球公共卫生最具威胁的空气污染物3，尤其对低收入和中等收入国家城市居民的健康影响更为严重。
空气污染对心血管疾病的不良影响值得更多关注。既往研究表明，颗粒物（PM）暴露会增加心血管疾病（CVDs）的风险4。暴露于高浓度超细颗粒物数小时可导致心肌梗死死亡率上升。对于有心肌梗死病史的人群，暴露于超细颗粒物会显著增加复发风险5。此外，普遍认为颗粒物暴露会加速动脉粥样硬化的进展6。
在医学研究中，选择合适的动物模型至关重要。目前已有简单的动脉粥样硬化动物模型7、心肌缺血动物模型8以及颗粒物暴露动物模型9。载脂蛋白E基因敲除（ApoE−/−）小鼠是动脉粥样硬化研究中常用的传统小鼠模型。ApoE−/−小鼠清除血浆脂蛋白的能力严重受损，通过高脂饮食喂养可诱发严重的动脉粥样硬化，类似于人类动脉粥样硬化性心脏病的饮食依赖性7。结扎左前降支冠状动脉（LAD）是诱导心肌缺血事件的经典方法8,10。气管灌注已广泛应用于多项研究，在暴露模型中尤为突出11,12，因其具有更好的模拟效果和更低的成本。
然而，单一疾病的动物模型在科学研究中存在显著局限性。仅通过结扎左前降支（LAD）诱导的心肌缺血并不能模拟实际临床情况。在自然状态下，心肌缺血通常由斑块破裂和冠状动脉阻塞引起13。缺血性心肌病患者通常伴有动脉粥样硬化基础病变13，体内还存在脂质代谢异常和炎症反应14。因此，由物理因素引起的心肌缺血与自然条件下发生的心肌缺血具有不同的病理表现。现有研究表明，伴有动脉粥样硬化的心肌缺血模型中，心肌梗死和炎症程度更为严重15,16。颗粒物（PM）暴露可通过诱导炎症和氧化应激进一步加重动脉粥样硬化和心肌缺血1。由于这三种因素在自然状态下通常共存，因此采用复合模型可更真实地模拟实际病理情况。
本方案描述了一种结合动脉粥样硬化（AS）和细颗粒物（PM）急性暴露的动物心肌缺血（MI）模型的建立方法。通过给予ApoE−/−小鼠高脂饮食以诱导动脉粥样硬化。通过气管滴注PM悬液模拟肺部PM暴露。采用结扎小鼠左前降支（LAD）的方法诱导心肌缺血。上述方法经过组合与优化，以更好地模拟疾病状态并提高动物存活率。该方法无需大型暴露装置或气体麻醉机，实验操作简便。该模型可用于研究空气污染中PM暴露对动脉粥样硬化及缺血性心肌病的影响，并可用于针对此类复杂因素所致疾病的新型药物研发。

<table><tbody><tr><td>2,2,2-三溴乙醇</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T48402</td><td></td></tr><tr><td>75% 酒精消毒剂</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>动物呼吸机</td><td>上海奥尔科特生物科技有限公司</td><td>ALC-V8S</td><td></td></tr><tr><td>棉签</td><td></td><td></td><td>无菌</td></tr><tr><td>婴儿用棉签</td><td></td><td></td><td>无菌，直径约 3 mm</td></tr><tr><td>培养皿</td><td>Corning</td><td>430597</td><td>150 mm × 25 mm</td></tr><tr><td>柴油颗粒物</td><td>美国国家标准与技术研究院</td><td>1650b</td><td></td></tr><tr><td>解剖板</td><td></td><td></td><td>尺寸约 25 × 17 cm，可用相同大小的木板替代解剖板</td></tr><tr><td>小鼠高脂饮食</td><td></td><td></td><td>配方：蛋黄粉 10%、猪油 10%、固醇 1%、维持饲料 79%</td></tr><tr><td>碘伏消毒剂</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>LED 聚光灯</td><td></td><td></td><td>5 V，3 W，带软管和夹具</td></tr><tr><td>医用丝线球</td><td>上海医用缝合针厂有限公司</td><td>-</td><td>0-0</td></tr><tr><td>医用胶带</td><td>3M</td><td>1527C-0</td><td></td></tr><tr><td>微血管止血钳</td><td>上海医疗器械（集团）有限公司外科器械厂</td><td>W40350</td><td></td></tr><tr><td>持针器</td><td>上海医疗器械（集团）有限公司外科器械厂</td><td>JC32010</td><td></td></tr><tr><td>生理盐水</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>眼科剪刀</td><td>上海医疗器械（集团）有限公司外科器械厂</td><td>Y00040</td><td></td></tr><tr><td>眼科镊子，10 cm，弯曲，带钩</td><td>上海医疗器械（集团）有限公司外科器械厂</td><td>JD1080</td><td></td></tr><tr><td>眼科镊子，10 cm，弯曲，带齿</td><td>上海医疗器械（集团）有限公司外科器械厂</td><td>JD1060</td><td></td></tr><tr><td>移液器吸头</td><td>Axygen</td><td>T-200-Y-R-S</td><td>0–200 &amp;mu;L</td></tr><tr><td>移液器</td><td>eppendorf</td><td>3121000074</td><td>100 μL</td></tr><tr><td>安全别针</td><td></td><td></td><td>长约 4.5 cm，用于制作开胸工具</td></tr><tr><td>小型动物静脉套管</td><td>拜恩（苏州）医疗健康有限公司</td><td>BAAN-322025</td><td>静脉导管 22G × 25 mm</td></tr><tr><td>带缝线的缝合针</td><td>上海医用缝合针厂有限公司</td><td>-</td><td>6-0，尼龙线</td></tr><tr><td>带缝线的缝合针</td><td>金环医疗</td><td>F503</td><td>5-0</td></tr><tr><td>注射器</td><td></td><td></td><td>1 mL</td></tr><tr><td>叔戊醇</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>体视变焦显微镜</td><td>Mshot</td><td>MZ62</td><td></td></tr></tbody></table>

动脉粥样硬化动物模型中暴露于颗粒物加重心肌缺血

Aggravation of Myocardial Ischemia upon Particulate Matter Exposure in Atherosclerosis Animal Model

空气污染（尤其是颗粒物污染）引发的健康问题正受到越来越多的关注，特别是在心血管疾病患者中，其会加剧复杂病症并导致不良预后。单纯的急性心肌缺血（MI）或颗粒物（PM）暴露模型不适用于多因素疾病的此类研究。本文介绍了一种构建复合模型的方法，该模型结合了PM暴露、动脉粥样硬化和心肌缺血。ApoE−/−小鼠接受高脂饮食喂养16周以诱导动脉粥样硬化；通过气管滴注PM标准悬液模拟PM的肺部暴露；在末次暴露后一周结扎左前降支冠状动脉。气管滴注PM可模拟急性肺部暴露，同时显著降低实验成本；结合无创气管插管与新型辅助扩张装置的经典左前降支动脉结扎术，可提高动物存活率并降低操作难度。该动物模型能够合理地模拟空气污染加重心肌梗死患者病理变化的过程，为涉及多因素疾病研究的相关动物模型构建提供参考。

冠状动脉结扎后24 h处死小鼠，并在麻醉后采集血液。使用三溴乙醇对小鼠进行麻醉（参见步骤3.2），并通过眶后窦采集血样。取出心脏后，采用2,3,5-三苯基氯化四氮唑（TTC）染色法检测缺血程度（图1）。正常组织中的琥珀酸脱氢酶可与TTC反应呈现红色，而缺血组织因脱氢酶活性降低而呈苍白色18。MI+PM组心脏的梗死面积大于MI组。
图2 显示了通过油红O染色在主动脉中观察到的斑块17,19。油红O可精确染色组织中的中性脂肪，如甘油三酯17。图像中的红色斑点代表斑块。AS+PM组的主动脉斑块数量多于AS组。图3 展示了前述自制的开胸工具及其使用方法。
<p ...

本方案描述了一种复合型动物模型，通过暴露于可吸入颗粒物（PM）以加重动脉粥样硬化背景下的心肌缺血。

空气污染（尤其是颗粒物污染）引发的健康问题正受到越来越多的关注，特别是在心血管领域……

本方案旨在构建心肌缺血的复合动物模型，结合动脉粥样硬化与细颗粒物（PM）急性暴露，从而建立一种更为可靠的与相关疾病研究相关的动物模型。该动物模型能够更真实地模拟此类疾病的实际情况。此外，该方法成功率高，操作简便。该模型可用于具有复杂因素的疾病的病理学研究和药物开发。该模型可为心血管和环境毒理学研究提供一个平台，并为多因素疾病的研究提供思路和参考。经口插管、胸腔开窗以及正确的结扎位置是该模型成功的关键。维持小鼠呼吸通畅并防止出血至关重要。首先随机选取两到三只小鼠，通过超声成像或直接解剖观察，检查主动脉弓是否存在斑块。将选定的小鼠麻醉后，仰卧位固定于小鼠固定板上，并将其上门齿钩挂在橡皮筋上。将带有柔性管道的小型LED聚光灯对准腋中线中点附近的气管。将一小块无菌棉签放入小鼠口腔内，然后滚动棉签使舌头伸出。固定舌头并轻轻上拉，使口腔、咽部和气管处于同一纵向方向。声门是气管的入口，可见为一个随每次呼吸开合的亮点。将22号套管针对准小鼠的声门插入气管，然后抽出针芯。使用移液枪吸取少量生理盐水，检测导管是否正确插入气管内。如果导管位置正确，移液枪中的液柱会随着每次呼吸而上下波动。使用移液枪向导管中加入 50 µL DPM 悬液。在颗粒物暴露后，移除宠物用留置针。将小鼠留在加热垫上直至其恢复意识，然后将小鼠放回饲养笼中。将小鼠仰卧位固定于插管平台上。使用脱毛膏去除左侧胸部及部分相邻右侧胸部的毛发。然后将宠物留置针与动物呼吸机连接。用碘仿和酒精擦拭皮肤进行消毒。使用眼科剪在皮肤上做一个约一厘米的切口，并固定肌肉以暴露肋骨。用带齿眼科镊夹住肋骨，在第三肋间隙处做一小切口。使用自制的开胸工具创建手术窗口，随后撕开心包膜。用显微血管止血钳夹持带针的无菌6-0丝线。在冠状动脉所在区域的心肌中，穿过宽度为2毫米的心肌组织。在结扎线与心肌组织之间放置一段无菌的5-0丝线短段，以防止组织撕裂。紧密结扎左前降支冠状动脉及其周围的一小束心肌。当左心室前壁变为苍白时，视为结扎成功。轻轻挤出胸腔内的空气，随后用无菌5-0丝线依次缝合肋间肌和皮肤。手术后清除所有血迹，然后将小鼠置于侧卧位的加热垫上。持续监测小鼠体征约5至20分钟，直至其从麻醉中恢复。一旦翻正反射恢复，即将小鼠转移到装有食物和水瓶、并置于加热垫上的清洁恢复笼中。继续监测15至30分钟，以确保小鼠存活。最后，根据所需剂量肌内注射青霉素钠，以预防伤口感染。通过TTC染色检测缺血程度。正常组织在 TTC 与琥珀酸脱氢酶反应后会变为红色，而缺血组织由于脱氢酶活性降低而保持苍白。代表性图像显示了未接受心肌梗死手术或 PM 暴露的心脏组织、接受心肌梗死手术但无 PM 暴露的心脏组织，以及接受心肌梗死手术并暴露于 PM 的心脏组织。PM暴露加重了心肌缺血。油红O可精确染色组织中的中性脂肪，例如甘油三酯。图片中的红色斑点表示斑块。通过油红O染色显示了正常饮食的野生型小鼠、高脂饮食的APO E基因敲除小鼠，以及暴露于颗粒物（PM）环境下的高脂饮食APO E基因敲除小鼠主动脉中的斑块情况。高脂饮食导致APO E基因敲除小鼠发生动脉粥样硬化，而颗粒物暴露加重了动脉粥样硬化的程度。在进行气管切开术时，必须确保气管插管正确插入。操作者需快速、准确地完成插管操作，并在操作过程中始终注意观察动物的呼吸状况。本方法可为关注空气污染与心血管疾病交叉领域的研究人员提供参考。此处我们提供一种思路。当然，研究人员也可以直接基于我们描述的动物模型开展研究。

aggravation-myocardial-ischemia-upon-particulate-matter-exposure

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

动脉粥样硬化动物模型中颗粒物暴露时心肌缺血加重

我们描述了利用主动脉窦和升主动脉的精密切片，结合组织化学和免疫组织化学分析，对小鼠模型中的动脉粥样硬化病变进行定量和表征的实验方法。...

小鼠主动脉窦动脉粥样硬化病变的定量分析与表征

本视频展示了小鼠动脉内膜斑块形成的两种模型，并重点强调了肌性内膜增生与动脉粥样硬化之间的差异。...

在小鼠中诱导血管内膜增生与动脉粥样硬化：两种有效模型的介绍

本研究描述了一种在小鼠中诱导加速动脉粥样硬化的侵入性操作方法。与使用电损伤或冷冻损伤的其他方法相比，机械性损伤更接近人类血管重建治疗后发生再狭窄的病理状况，因此非常适合用于研究相关分子机制。...

小鼠加速动脉粥样硬化诱导：“导丝损伤”模型

本文展示了一种标准化急性心肌梗死猪模型采样流程的实验方案，旨在提高该模型在理解心肌缺血/再灌注损伤病理生理机制方面的转化价值，并用于测试新型候选药物。...

通过标准化组织与血液采样流程优化闭胸式猪心肌梗死模型

我们描述了一种通过持续释放醛固酮，在饲喂致动脉粥样硬化饮食的ApoE-/-小鼠主动脉根部诱导动脉粥样硬化的实验方案。同时介绍了用于表征斑块成分的方法。...

通过激活载脂蛋白E缺陷小鼠的盐皮质激素受体诱导动脉粥样硬化斑块形成

本文介绍了一种外科手术方法，用于实现小鼠左前降支冠状动脉的永久性结扎。该模型对于研究心肌梗死的病理生理学及其伴随的生物学过程具有重要意义。...

采用左前降支冠状动脉永久性结扎的小鼠心肌梗死模型

本方案概述了在保留心包及其内容物的前提下，诱导小鼠心肌梗死的步骤。...

一种完整心包缺血啮齿类动物模型

为了理解乙醇诱导的发育损伤的分子机制，我们建立了一种乙醇暴露的斑马鱼模型，并正在探索乙醇暴露后发生的物理、细胞和遗传改变1。随后，我们试图在此动物模型中寻找潜在的干预措施并快速对其进行测试。...

评估酒精暴露胎儿斑马鱼模型中的致畸变化

手术创伤会诱发炎症反应。已知细胞因子和内源性配体可调节缺血再灌注后的心肌梗死面积。本文介绍一种改良的闭胸小鼠缺血再灌注模型，通过悬挂重物的方式减少开胸手术的影响。...

一种小鼠闭胸式心肌缺血与再灌注模型

我们介绍一种外科手术方法，用于诱导实验性缺血/再灌注（I/R）损伤，以模拟小鼠模型中的心肌梗死（MI），该方法可更清晰地定位左前降支动脉（LAD）上的结扎位置，从而提高小鼠MI实验的可重复性。...

通过左前降支动脉结扎建立心肌缺血-再灌注损伤的小鼠模型

了解构建复合动物模型的方法，用于研究颗粒物暴露加重心肌缺血与动脉粥样硬化的病理机制。该模型成功率高、操作简便，可为心血管疾病及环境毒理学研究提供可靠平台。

动脉粥样硬化动物模型中暴露于颗粒物加重心肌缺血

探索更多视频