心血管疾病大型动物模型中心脏的解剖技术和组织学取样
June 16th, 2022
由于解剖结构复杂，心脏样本的一致可重复解剖和收集方案的实施可能具有挑战性。本手稿介绍了一些标准心脏夹层方案的关键要素，重点介绍了大体检查方法和通常用于组织病理学检查的采样部位。
物种和个体之间心脏的结构差异以及文献的差异需要对心脏解剖学有透彻的了解并遵守严格的方法。该技术可以提高观察者的均匀性，增加实验性心血管疾病研究的可比性和可重复性。不熟悉这种技术的人可能难以识别心脏的所有组成部分。
我的建议是花一些时间熟悉心脏的解剖结构。由于心脏的复杂解剖结构难以理解，因此需要对该方法进行视觉呈现。首先，在将对象动物放在其左侧的尸检台上之前，对对象动物进行称重。
然后通过检查和触诊皮肤和粘膜对受试者进行外部检查，注意颜色、稠度和体积的所有变化。接下来，用刀在右腋窝做一个锋利的七厘米切口。找到蜥股连接处后，用刀打开囊，切开股骨头韧带。
将腋窝颅骨的皮肤切口延伸到下颌联合，从尾部延伸到腓骨。用手术刀去除皮肤，将胸壁和腹壁从腹侧中线暴露到椎体横突的水平。接下来，使用手术刀和镊子，通过腹壁创建一个皮瓣，腹尾到右肋弓。
然后，沿着右肋骨的尾部，用剪刀打开腹腔。继续沿右腰旁区域向尾部延伸切口，直到髂外嵴。之后，延长切口直至耻骨插入白线，并原位简要检查腹部器官，以注意其颜色、稠度、体积和位置的任何变化。
接下来，使用手术刀和镊子，在最高点刺穿隔膜。然后使用切骨钳，首先切开胸骨旁软骨节段，然后切除肋骨背段，切除肋关节近端的肋骨背段。原位检查心脏，注意其大小、颜色、位置以及与邻近组织的连接。
此外，通过触诊寻找一致性的任何变化。然后，用剪刀打开心包腔，从心脏底部到心脏顶点有纵向切片。检查心包腔和心外膜是否有颜色、稠度和体积的任何变化。
接下来，使用剪刀将上腔静脉切开到右心房入口上方至少一厘米处，保留终颅并产生主动脉、肺干和两个腔静脉的横向切片，从而释放心脏。检查器官的外部轮廓，心外膜的外观，心外膜的透明度以及大血管的外观。要进行心脏夹层的流入-流出法，请将心脏心房朝上放置，并使用剪刀和无齿镊子，从尾腔静脉宽切到右心房。
切开心脏至右耳附肢以露出终末嵴或窦房结后，从背视图检查三尖瓣。然后，通过从右心房切开到右心室和室间隔之间交界处的切片，显示右房室瓣膜。接下来，沿室间隔切开右心室游离壁，直到肺干的起源。
在彻底检查右房室瓣膜（包括腱索肌腱和肌）后，切开腱索。接下来，将镊子沿肺干放置并纵向切开躯干以检查肺流出道、肺干起源和半月瓣。要从背视图检查二叶瓣，请从肺静脉切开左心房至左耳尖。
接下来，将心脏置于心室间隔朝下，并在心室游离壁上从心室底部到心尖做一个大切口。然后，切开左房室瓣尖的脊索肌腱。最后，通过将镊子通过左心室流出道来打开主动脉。
使用生理盐水去除所有血凝块并称量心脏。对于组织学取样，首先，用手术刀进行两次纵向平行切口，相距约 5 毫米，手术刀涉及右心房、三尖瓣和右心室游离壁。接下来，进行两次类似的平行切口，涉及左心房、二尖瓣、背肌和左心室。
在心脏背侧上三分之一内，沿着一条线横向剖断心脏底部，包括室间隔、右心房、主动脉、主动脉瓣和三尖瓣。并做两个平行的纵向切口，涉及主动脉底部和室间隔。然后，修剪末端吲啪周围的右心房。
为了获得窦房结的六块，制作几个平行的截面，相距约三到四毫米，横向定向于嵴的纵轴。接下来，将获得的组织修剪在组织学盒中，并将组织浸入10%中性缓冲福尔马林中至少48小时。要对冠状动脉进行取样，请使用镊子和手术刀从锥旁沟解剖冠状动脉，并将其固定在 10% 中性缓冲福尔马林中过夜。
如果需要，在8%甲酸和盐酸的一对一混合物中使组织脱钙。接下来，进行几个相距约三毫米的横向切口。将切片放入组织学盒中，并将盒放入 10% 中性缓冲福尔马林中包埋。
将心脏固定在10%中性缓冲福尔马林中至少48小时后，放置两个无齿直解剖钳。一个通过颅腔、右心房、三尖瓣和右心室。另一个通过肺静脉、左心房、二尖瓣和左心室。
利用镊子之间的空间作为引导，使用切割刀片从心脏的底部切割到顶点。相距约五毫米，切开包括主动脉在内的心脏段的另一个纵向部分。然后，将心脏基底与心尖完全分开。
将每个组织片段放入组织学盒中后，将盒式磁带置于10%中性缓冲福尔马林中直至包埋。该协议能够成功可视化心脏的外部特征和内部结构。使用这种技术，可以成功地收集心脏组织样本，用于狗和猫等不同动物的组织学研究。
释放心脏时要小心，因为它可能会损坏一些感兴趣的结构。而且，在解剖、收获和嵌入窦房结期间。虽然这种方法是为了诊断心律失常建模、肥厚性心肌病、心肌梗塞和心脏中毒而创建的，但它可用于诊断任何心脏病。
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概述
本文讨论了由于心脏复杂的解剖结构而导致的心脏解剖挑战。它介绍了标准的解剖协议，并强调了组织病理学检查的关键采样点。
关键研究组成部分
科学领域
- 心脏解剖
- 组织病理学
- 心血管疾病研究
背景
- 不同物种和个体之间心脏的结构差异。
- 现有文献中关于心脏解剖的差异。
- 解剖协议中严格方法的需求。
- 视觉呈现对理解复杂解剖结构的重要性。
研究目的
- 提高心脏解剖中观察者的一致性。
- 提高心血管研究的可比性和可重复性。
- 为心脏样本解剖提供全面指南。
使用的方法
- 标准化解剖协议。
- 宏观检查方法。
- 组织病理学检查的采样点。
- 帮助理解心脏解剖结构的视觉辅助。
主要结果
- 确定了心脏的关键组成部分。
- 标准化解剖技术。
- 改进了心血管疾病研究的方法。
- 通过视觉辅助提高了对心脏解剖结构的理解。
结论
- 一致的解剖协议对研究至关重要。
- 理解心脏解剖结构对于准确的解剖至关重要。
- 视觉呈现可以显著帮助学习解剖技术。
常见问题
Executive Industry Relevance
Standardized dissection and histological sampling protocols for large animal hearts are critical for reproducibility and data comparability in cardiovascular disease research. Consistent anatomical sampling reduces interobserver variability and supports robust target validation in preclinical models. These protocols underpin reliable translational insights and portfolio decision-making for cardiovascular drug discovery.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rigorous anatomical and pathological assessment for functional target validation.
- Reduces mechanistic ambiguity by ensuring all cardiac regions of interest are consistently sampled.
- Supports predictive confidence in disease modeling and hypothesis testing.
Screening & Assay Development
- Provides standardized tissue samples for downstream histopathological and molecular assays.
- Improves assay reproducibility by minimizing sampling bias across studies and operators.
- Facilitates reliable evaluation of compound effects in validated cardiac regions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns sampling with disease-relevant anatomical sites for translational biomarker studies.
- Ensures continuity from gross pathology to histological endpoints in preclinical validation.
- Supports risk-adjusted advancement by enabling cross-study data integration.
Pipeline & Workflow Integration
These dissection and sampling protocols are positioned at the interface of preclinical model characterization and translational research, supporting workflows from early discovery through lead identification and preclinical validation.
- Discovery Biology: Standardizes hypothesis testing and anatomical de-risking in large animal models.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative tissue samples for assay development and compound screening.
- Analytics: Enables consistent measurement of histopathological endpoints across studies.
- Translational Research: Aligns preclinical sampling with clinical biomarker strategies when relevant.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable protocol for multi-study and multi-site research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces biological variability in cardiovascular models.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability of tissue sampling.
- Strategic Value: Supports robust go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and cross-study data harmonization.
Implementation Considerations
- Requires anatomical expertise and familiarity with species-specific cardiac landmarks.
- Needs access to appropriate dissection tools and histological processing infrastructure.
- Demands cross-team standardization to minimize interobserver variability.
- Must be adaptable to different large animal models and experimental endpoints.
- Careful handling is essential to avoid damaging critical cardiac structures during sampling.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:59
Necropsy Protocol
4:16
Dissection Protocol
6:21
Sampling Protocol for Histology
7:53
Sampling of Coronary Arteries
8:40
The Four Chambers/Echocardiographic Plane Dissection Technique of the Heart
9:46
Results: Visualization and Histological Examination of the Heart
10:13
Conclusion
