Eine geschlossen Kasten Modell quer Aortenstenose Verengung bei Mäusen zu induzieren
5. April 2018
Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll der transversalen Aortenstenose Verengung (TAC) über eine laterale Thorakotomie. Diese Technik ist ein minimal-invasive, geschlossenen Brust chirurgischer Eingriff mit dem Ziel, drucküberlastung und Herzinsuffizienz bei Mäusen unter Verwendung der Standardeinstellungen TAC-Labor zu simulieren.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Durchführung einer transversalen Aortenverengung in einem Mausmodell mit geschlossenem Brustkorb, die eine linksventrikuläre Myokardhypertrophie induziert. Diese minimal-invasive Technik hilft, Atemwegsprobleme zu reduzieren und die Entzündungsreaktion zu minimieren. Diese Methode kann uns helfen, Schlüsselfragen zu beantworten, z. B. im Bereich der Immunologie, z. B. nach der Reaktion der kardialen Makrophagie bei der Entwicklung der linksventrikulären Hypertrophie.
Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass der Brustkorb intakt bleibt und somit das Trauma minimiert wird. Da Räume und Atemzugvolumina an das Körpergewicht angepasst sind, kann dieses Protokoll bei unterschiedlich großen Mäusen angewendet werden. Es reduziert auch chirurgische Traumata und verringert die Abweichung der Messwerte.
Nachdem Sie eine Maus gemäß dem Textprotokoll anasthesiert haben, bewegen Sie die Maus auf einen temperaturgesteuerten Operationstisch und lösen Sie den Nasenkonus, der mit der Anästhesie-Induktionsbox verbunden ist, um die Narkose aufrechtzuerhalten. Fixieren Sie mit einer Nylonnaht die oberen Schneidezähne der Maus. Kneifen Sie den Schwanz zusammen, um sicherzustellen, dass kein Reflex vorhanden ist.
Verwenden Sie Klebeband, um die Extremitäten zu fixieren. Tragen Sie nach dem Einführen einer Rektumsonde gemäß den Anweisungen des Herstellers Enthaarungscreme auf den Hals und die obere Brust auf und lassen Sie sie eine Minute lang einwirken. Wischen Sie dann die Creme ab und wiederholen Sie den Vorgang bei Bedarf.
Wenn die Einstellungen des Beatmungsgeräts an physiologische Parameter angepasst sind und das Tier unter ein Operationsmikroskop gehalten wird, schneiden Sie die Haut an der Mittellinie etwa drei Millimeter unter dem Unterkiefer bis zur zweiten Rippe ein. Identifizieren Sie die Mittellinie und das Bindegewebe der Unterkieferdrüse. Verwenden Sie dann zwei abgewinkelte Pinzetten, um die Drüse an der Mittellinie sanft und stumpf zu teilen und den Trachealmuskel zu erkunden.
Bereiten Sie die Luftröhre vorsichtig vor, indem Sie die paratrachealen Muskeln stumpf auseinander ziehen. Ziehen Sie mit einer Pinzette an der Zunge, um den Rachen für eine leichtere Intubation zu begradigen, und führen Sie vorsichtig eine Intubationskanüle in die Luftröhre ein. Bestätigen Sie die Intubation durch direkte Visualisierung des Schlauchs in der Luftröhre und durch Überprüfung der korrekten Bewegung des Brustkorbs.
Bereiten Sie beide Halsschlagadern, die angrenzend an der Luftröhre liegen, vor, indem Sie das Bindegewebe mit einer Pinzette vorsichtig auseinanderziehen. Tragen Sie das Ultraschallgel auf die Spitze der 20-Hertz-Dopplersonde auf und platzieren Sie die Spitze der Sonde in einem Winkel von weniger als 45 Grad auf der rechten und linken Halsschlagader. Drehen Sie die Sonde langsam, um sie lateral und medial zu bewegen, um ein Dopplersignal zu finden, und neigen Sie dann die Sonde, um das Signal zu optimieren.
Erweitern Sie den Hautschnitt mit einem frischen Satz steriler Handschuhe und einer Schere bis zum zweiten Interkostalraum. Öffnen Sie dann mit der Spitze der Pinzette den zweiten Interkostalraum und führen Sie die Retraktoren ein. Bei 200%iger Vergrößerung das Mittellinien- und Bindegewebe identifizieren.
Verwenden Sie dann eine abgewinkelte Pinzette, um den Thymus sanft zu teilen. Entfernen Sie das Fettgewebe, bis der Aortenbogen deutlich zu sehen ist. Bereiten Sie mit einer abgewinkelten Daumenzange einen Tunnel unter der Querschlagader zwischen der Arteria brachiocephalica und der linken Arteria carotis communis vor.
Halten Sie dann mit einer feinen Pinzette eine 6-0-Naht und führen Sie den Faden unter dem Aortenbogen hindurch. Nehmen Sie mit der zweiten Pinzette den Faden von der anderen Seite des Bogens. Platzieren Sie den Abstandshalter vorsichtig parallel zur Queraorta.
Bereiten Sie einen losen Doppelknoten auf dem Abstandshalter vor und sorgen Sie für eine optimale Platzierung des Abstandshalters parallel zur Aorta. Binden Sie dann den ersten Knoten und machen Sie schnell einen zweiten Gegenknoten, bevor Sie sofort den Abstandshalter entfernen. Der wichtigste Schritt des gesamten Verfahrens besteht darin, beide Knoten schnell und fest zu binden und den Abstandshalter sofort zu entfernen.
Verschließen Sie den zweiten Interkostalraum mit einer Naht aus Polypropylen 6-0 und achten Sie beim Ligatten besonders auf die Gefäße unter Schlüsselbein. Nähen Sie dann die Haut mit einer 6-0-Polypropylen-Naht in einem kontinuierlichen Nahtmuster. Bestätigen Sie die Ligatur und führen Sie die postoperative Pflege gemäß dem Textprotokoll durch.
Diese Doppler-Flussgeschwindigkeitsmessungen validieren eine erfolgreiche TAC, die aufgrund des erhöhten Drucks im linken Ventrikel und in der linken Aorta eine erhöhte Blutgeschwindigkeit in der rechten Halsschlagader verursacht, während sie eine poststenotische abgeschwächte Blutflussgeschwindigkeit in der linken Halsschlagader verursacht. Wie in dieser Grafik gezeigt, stiegen das Verhältnis von Herzgewicht und Körpergewicht bei TAC-Mäusen im Vergleich zu nicht gebänderten Mäusen sechs Tage nach der Operation signifikant an. Dieses Verhältnis war nach 21 Tagen nahezu konstant.
Die Herzfrequenz hat einen signifikanten Einfluss auf die linksventrikuläre Kontraktilität und das Herzzeitvolumen. Diese Grafik zeigt, dass es nach 21 Tagen keine Unterschiede in der Herzfrequenz von Mäusen mit und ohne Aortenband gab. Wie hier gezeigt, wurde ein konstantes Banding der Aorta durch einen erhöhten systolischen Blutdruck nachgewiesen, der nach 21 Tagen über einen linksventrikulären Katheter gemessen wurde.
Es ist allgemein bekannt, dass C57 schwarze sechs Mäuse nach TAC eine exzentrische Hypertrophie mit systolischer Dysfunktion entwickeln. Es wurde eine Zunahme des linksventrikulären Durchmessers festgestellt, die auch bei Druckvolumenmessungen signifikant erscheint. Infolgedessen nahmen die endsystolischen und diastolischen Volumina signifikant zu.
Einmal gemeistert, kann diese Technik in weniger als 10 Minuten ausgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Schließlich ermöglicht dieses Verfahren eine optimierte Analyse der Immunantwort bei der linksventrikulären Hypertrophie, da das minimale chirurgische Trauma die unspezifische Induktion des Immunsystems einschränkt. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine standardisierte, minimalinvasive transversale Aortenverengung durchführen können.
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Übersicht
Dieser Artikel stellt ein Protokoll zur Durchführung einer transversalen Aortenkonstriktion (TAC) in einem murinen Modell mit geschlossenem Brustkorb vor. Diese minimalinvasive Technik wurde entwickelt, um eine linksventrikuläre Hypertrophie hervorzurufen, während chirurgische Traumata und entzündliche Reaktionen minimiert werden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Kardiovaskuläre Forschung
- Immunologie
- Chirurgische Techniken in Tiermodellen
Hintergrund
- Die transversale Aortenkonstriktion simuliert eine Drucküberlastung und Herzinsuffizienz.
- Minimalinvasive Verfahren verringern respiratorische Komplikationen.
- Das Verständnis der Reaktionen kardialer Makrophagen ist entscheidend bei der linksventrikulären Hypertrophie.
- Die Aufrechterhaltung der Integrität des Rippenbogens minimiert das Trauma während der Operation.
Zweck der Studie
- Eine zuverlässige Methode zur Induktion einer linksventrikulären Hypertrophie bei Mäusen etablieren.
- Die Immunantwort im Kontext der kardialen Hypertrophie analysieren.
- Die Wirksamkeit der TAC durch physiologische Messungen validieren.
Verwendete Methoden
- Anästhesie und Vorbereitung der Maus.
- Inzision und Freilegung des Aortenbogens.
- Platzierung eines Abstandshälters und Nahttechniken.
- Postoperative Versorgung und Überprüfung des TAC-Erfolgs mittels Doppler-Messungen.
Hauptergebnisse
- Eine erfolgreiche TAC führte zu einer erhöhten Blutgeschwindigkeit in der rechten A. carotis.
- Die Herzgewicht-Körpergewicht-Verhältnisse nahmen bei TAC-Mäusen signifikant zu.
- Keine signifikanten Unterschiede in der Herzfrequenz zwischen aortenbandierten und nicht bandierten Mäusen.
- Die end-systolischen und end-diastolischen Volumina nahmen nach der TAC signifikant zu.
Schlussfolgerungen
- Dieses TAC-Protokoll kann effizient und mit minimalem Trauma durchgeführt werden.
- Die Methode liefert Einblicke in die mit einer linksventrikulären Hypertrophie assoziierte Immunantwort.
- Eine korrekte Durchführung der Technik ermöglicht standardisierte Ergebnisse in der kardiovaskulären Forschung.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Das geschlossene Transversalaorten-Konstriktions-(TAC-)Modell vermindert chirurgisches Trauma und erhält physiologische Atmungsmuster bei, wodurch eine zuverlässigere präklinische Beurteilung der Mechanismen der kardialen Hypertrophie und Herzinsuffizienz ermöglicht wird. Durch die Minimierung immunologischer Störfaktoren infolge einer Thorakotomie erhöht das Modell das Vertrauen in die Zielvalidierung bei kardiovaskulären und immunologischen Arzneimittelentwicklungsprogrammen. Der Ansatz unterstützt eine schnelle Erholung und reproduzierbare hämodynamische Ergebnisse und erleichtert so eine effiziente Identifizierung von Leitstrukturen und die mechanistische Risikominimierung in der frühen Entdeckung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in Modellen mit Drucküberlastung bei reduzierten chirurgischen Störfaktoren.
- Operationaler Wert: Unterstützt die funktionelle Zielvalidierung, indem kardiale Spezifitätsreaktionen von systemischer Entzündung isoliert werden.
- Prädiktiver Wert: Verbessert die Portfolio-Priorisierung durch konsistente Messungen der linken ventrikulären Hypertrophie über verschiedene Kohorten hinweg.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Erzeugt krankheitsrelevante Systeme mit standardisierten hypertrophen Phänotypen für die Wirkstoff-Screening.
- Quantitative Ausgangsgrößen: Liefert Doppler-Flussgeschwindigkeit und Herzgewicht-Körpergewicht-Verhältnisse als messbare, übertragbare Endpunkte.
- Skalierbarkeit: Anpassbar an verschiedene Mausgrößen, was die Konsistenz über verschiedene Studien hinweg und die Wiederverwendbarkeit der Plattform unterstützt.
Translationale und präklinische Forschung
- Klinische Relevanz: Modelliert eine exzentrische Hypertrophie mit systolischer Dysfunktion, die klinischen Herzinsuffizienz-Phänotypen entspricht.
- Translationale Kontinuität: Erhält physiologische Parameter von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung aufrecht und verringert so das Risiko von Fehlschlägen.
- Mechanistische Entlastung von Risiken: Ermöglicht die Analyse des Einflusses kardialer Makrophagen auf die Hypertrophie bei minimaler unspezifischer Immunaktivierung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung bis zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung ein und bietet ein standardisiertes, schonendes Modell für die hämodynamische und immunphänotypische Beurteilung.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung hinsichtlich der Signalwege, die das ventrikuläre Umbauen unter Drucküberlastung vorantreiben.
- Screening: Bietet reproduzierbare Hypertrophiemodelle, die sich zur Beurteilung der Wirkung von Substanzen auf Herzstruktur und -funktion eignen.
- Analytik: Zu den Ergebnissen zählen systolischer Blutdruck, gemessen mittels linksventrikulärer Katheterisierung, sowie Doppler-basierte Strömungsgeschwindigkeiten zur objektiven Phänotypisierung.
- Translationale Forschung: Schafft Anschluss an die präklinische Kontinuität durch anhaltende Drucküberlastung und volumetrische Veränderungen über einen Zeitraum von 21 Tagen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare chirurgische Plattform für Längsschnittstudien in der kardiovaskulären und immunometabolischen Forschung.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Vorhersagbare Sicherheit bezüglich der Zielstrukturen durch verringerte mechanistische Unschärfe aufgrund chirurgischer Traumata.
- Operationaler Wert: Standardisierung und Reproduzierbarkeit durch eine geschlossene Brusttechnik und validierte physiologische Referenzwerte.
- Strategischer Wert: Verbesserte Go/No-Go-Entscheidungen durch die Isolierung von Arzneimittelwirkungen von prozedurenduzierter Entzündung.
- Portfolio-Wirkung: Risikoadjustierte Priorisierung basierend auf zuverlässigen Hypertrophie- und Funktionsendpunkten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in mikrochirurgischen Techniken und der vaskulären Dissektion unter Vergrößerung.
- Benötigt spezielle Instrumente wie chirurgische Mikroskope, Doppler-Sonden und präzise Nähtechnikwerkzeuge.
- Setzt eine standardisierte postoperative Versorgung und physiologische Überwachungsprotokolle über das gesamte Team hinweg voraus.
- Zu berücksichtigende Anpassungen umfassen Variationen der Mausstämme und des Körpergewichts, die den chirurgischen Zugang und die Nahtspannung beeinflussen.
- Zu den praktischen Einschränkungen zählen die technische Schwierigkeit der Platzierung von Abstandshaltern und das Knotenbinden unter 200 % Vergrößerung.
