Summary
気管挿管と人工呼吸器の使用を排除しながら、低侵襲性横大動脈狭窄（MTAC）は、通常の横方向の大動脈狭窄（TAC）の必需品を節約します。これは、特に翻訳研究における左心室過負荷のハイスループット研究のために非常に望ましい方法であることが分かります。
Abstract
低侵襲性の横大動脈狭窄（MTAC）は、標準開胸横大動脈狭窄（TAC）より、マウスにおける横大動脈の狭窄のためのより望ましい方法です。横方向の大動脈狭窄は、左心室における高圧の誘導のための機能性に優れた方法であるが、それは気管挿管と人工呼吸の使用のために、より困難で長い手順です。 TACは、新しい方法、MTACとして、しばしばも少ない存続可能ではありません、どちらも換気セットアップで肋骨と肋間筋の切断や気管挿管を必要とします。胸腔にアクセスするために開胸とは対照的にMTACでは、大動脈弓は、前首の正中切開を介して到達されます。甲状腺は、胸骨切痕を明らかにするために引き戻されます。胸骨はその後、第2リブレベルに削減され、大動脈弓は、結合組織と胸腺を分離することによって、単純に到達します。からそこに、縫合糸は、アーチの周りに包まれ、スペーサで結ばれ、その後、胸骨カットし、皮膚を閉じることができますすることができます。 MTACは、左心室の高血圧症を誘発するより速く、より侵襲性の低い方法であり、ハイスループット研究の可能性を可能にします。狭窄の成功は、大動脈弓と左右の頸動脈血管の寸法の流速を決定するために、高周波経胸腔心エコー検査法、特にカラードップラーとパルス波ドップラーを使用して確認することができ、かつ左心室機能と形態。成功したくびれはまた、間質および血管周囲線維症の心筋細胞肥大などの重要な組織病理学的変化を、トリガされます。ここでは、MTACの手順は、頸動脈中の得られた流れの変化は、心エコー検査、全体の形態、および心臓内の組織病理学的変化に調べることができる方法を示す、記載されています。
Introduction
この記事の全体的な目的は、マウスの大動脈狭窄（TAC）は、より単純で好都合手術を生産するように改変することができる方法を横断実証することです。 TACは、1991年1に導入され、操作ゲノム2、3、4、5、6を特に小動物において、左心室および心不全に肥大につながる細胞および分子経路を研究するために分子生物学を有効にしました。所望の圧力過負荷の製造におけるその有効性にもかかわらず、技術は、最終的手順を行う際に、その低い生存率により困難によって制限されます。 TACを行う外科医は、気管内挿管、開胸術を実行することができ、および肺虚脱1を防止するために人工呼吸を使用しなければなりません。
コンテンツは">多くの場合、簡単かつ低侵襲性の方法が望まれている。その結果、低侵襲横断大動脈狭窄（MTAC）は3を考案した。結果（具体的には、左心室肥大）が同じであるが、手順が有意に少ない装置を含みます動物へとダメージが少ない。MTACが90％以上の大きな生存率を、持っている、とだけ15〜25分の動作時間を持つことが望ましい方法であることが判明している。成功した手術後の死亡のまれな例があまりにに起因することができます驚異的な左心室過負荷や、腎臓などの重要な臓器への血液供給の致命的な減少をもたらす大動脈弓の-tightくびれ、。手順が完了した後、心エコー検査は、バンディングおよび心臓形態および機能の成功を評価するために使用することができます。高周波超音波システムは、直径を測定し、左右の変化を流すために利用することができます頚動脈、ピークフロー速度測定のための大動脈弓の狭窄を可視化するため、および左心室壁の厚さと機能パラメータ7,8を決定します。安楽死の後、器官はまた、ヘマトキシリン及びエオシン染色およびピクロシリウスコラーゲン染色で組織病理学的研究のために収集することができ、後者の線維を観察するために特に有用です。
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Protocol
プロトコルは、香港の大学の教育・研究（CULATR）でライブ動物の使用に関する委員会のガイドラインに従います。
1.運用サイトの準備
- 75％イソプロピルアルコールで手術部位を消毒します。心の変化や対象動物の呼吸速度を避けるために、37℃に加熱パッドの温度を調整します。
- 30分間、または他の適切な方法により、121℃で重力置換滅菌器で滅菌手術器具を使用してください。
- ライゲーションおよび組織分離および開創器として使用するためのツールを作るために、 図1に見られるように、4〜30ゲージの針と針ホルダとカーブして2 -を取ります。手術で使用するための綿棒になりまし-湾曲針をマウントします。
- それは針ホルダーと90°27ゲージの針と曲線を鈍ら。連結工程で0.4 mmのスペーサーを作るために、ハード面を擦ることにより、先端を滑らかに。
- 負のテールピンチ反射で麻酔を確認してください100ミリグラム/キログラム+ 10mg / kgの腹腔：体重との関係で適切なケタミンおよびキシラジンの混合物と2カ月齢、オス、22〜25グラムC57BL / 6Nマウスを麻酔。
- 脱毛クリームの2〜3分のアプリケーションと前頸部と胸の毛を削除してください。暖かい水と綿棒でクリームを削除します。
- 角膜の乾燥を防ぐために、動物の眼に眼軟膏またはゲルを適用します。
- 仰臥位で加熱パッド上に動物を配置し、すべての15分間隔で適切な文書を維持することを確認され、術中モニタリングを行っています。
- 手術中に正しい位置に動物を維持するために加熱パッドに手足を固定するための外科紙テープを使用してください。
- アルコールとポビドンヨード溶液で交互に3回皮膚を消毒。
- 無菌DRを使用汚染を防ぐために露出され、操作フィールドと猿。各マウスについての新しい滅菌手袋を使用し、必要に応じて。
3.連結手順
- メスで首と胸の正中線の位置でマウスの皮膚を開きます。
- 優しく鈍はさみで結合組織を分離することにより、頭部に向かって甲状腺を引き出します。
- 湾曲した針との両側に向かって正中線で気管に筋層を分離します。
- 鈍はさみを使用して、第2のリブ（約5mm）に胸骨を切りました。開創又は湾曲鉗子でカットを開きます。
- 湾曲した針で結合組織を分離することによって、互いと下胸壁からの胸腺葉を分離します。横方向の大動脈弓と2頸動脈は、この時点ではっきりと見えるようになります。
- アーチの下に湾曲した針を配置し、膿によって反対側の血管壁および結合組織の間に穴を開ける湾曲したヘッドを興。
- 湾曲した針を使用して、大動脈弓の下に6-0モノフィラメント縫合糸を引っ張ります。
- ループ内で、スペーサを配置し、ダブルノットで所定の位置に縫合糸を固定します。優しくスペーサーを取り外します。
- 結び目の位置に成功したくびれを確認して、縫合糸の端をカット。
- 単純結節縫合パターンで6/0シルク縫合糸を使用して、胸壁を閉じます。連続縫合パターンの6/0モノフィラメント縫合糸で皮膚を閉じます。
4.術後ケア
- 縫合部位にポビドンヨード溶液を塗布し、回復および術後のモニタリングに予熱したケージ内に動物を配置します。
- 動物が痛みを緩和し、適切なソフトな食品とマウスを提供するために、意識を取り戻した後 - （0.1ミリグラム/ kg皮下12時間ごとに0.05）ブプレノルフィンを注入します。
- 完全な回復後12時間の明/暗サイクルの部屋に動物を返します。
5。心エコー検査：成功ライゲーションおよび測定の確認
- 1 L /分の酸素流量で、メンテナンスのために、1.5％ - 誘導のために、5％イソフルラン、および1 - 一週間後、3と以前バンドマウスを麻酔。
- 脱毛クリームを使用して、胸の毛を削除します。徹底的に暖かい水と綿棒でクリームを削除します。
- 37℃に維持動物処理台に仰臥位でマウスを固定します。足に電極ゲルを適用し、電極とパッドにそれらをテープで固定します。
- マウスの胸部に超音波ゲルを適用します。 40 MHzのMS550Dプローブおよび高周波数超音波システムと、大動脈弓のと同様に、左右の頸動脈上にカラードプラとパルス波ドプラ走査を行います。
- Bモードを使用して、左心室を探します。 Mモードを使用して、収縮期および拡張期の壁厚を測定することができます。使用シネストアおよび必要に応じてデータや画像を保存するためのフレームストア。
- UB-モードを歌う、分岐点の前に左総頸動脈を見つけます。流れを評価するために、パルス波やカラードップラーを使用してください。類似した時点で、右頸動脈に繰り返します。後で分析するためにシネストアとフレームストアモードで画像を保存します。
- マウスは左側臥位になるように、左端に動物ハンドリングプラットフォームを傾けます。大動脈弓を見つけるために、XとYをマウス、胸骨の位置でヘッドに平行な位置からのオフセットを30°にプローブを配置し、操作します。
- くびれの位置を確認します。血液は、2つの頚動脈が大動脈弓から分岐点との間の狭い水路を流れるされるように、くびれのサイトをより見やすくするために、カラードプラモードを使用します。
- ピーク流速を測定するために、パルス波やカラードップラーを使用してください。使用シネストアおよび必要に応じてデータや画像を保存するためのフレームストア。
- 動物が腹臥位に加熱パッド上で回復させます。それは完全に麻酔から回復した後に12時間の明/暗サイクルの部屋で、元のケージに動物を返します。
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Representative Results
MTACは、タイムリーに、左心室の大幅な高血圧の誘導を可能にします。
ポリウレタン管を適所に曲げられて保持されるように4 30ゲージ針- 図1に見られるように、プロシージャのための主要なツールの製造は、2を必要とする、シンプルで最小です。外科手術自体はTACと比較して、容易に行うことができるように、また、より複雑です。甲状腺が後退された後、胸骨を切断し、胸腺のビューをクリアするために移動されます。大動脈弓は、ライゲーション工程（ 図2）のために容易に配置可能です。
MTACは確実に連結したマウスでは、左心室圧負荷を生成します。くびれ横大動脈を明確Wとして、 図3Cに見られるように図3は 、明らかにこのことを示していますエル3Dでくびれサイトから増加し、ピーク流速など。これは、通常の最大流速との収縮を示さない、図3A及び図3Bに見られる偽手術マウスと比較することができます。 図 4Cに見られる連結の結果として、流速が著しく右頸動脈に増加し、上行大動脈を構築し、中心部にすることができる圧力は、左心室肥大を生成します。しかし、上流の狭窄の結果として、流速が著しく図4Dに示すように、左総頸動脈に低減されます。一方、近同じ頚動脈血流量は、 図4（a）（右頚動脈）および4B（左頸動脈）のように、偽手術マウスにおいて観察されます。
得られた肥大関連パラメータsおよび生存曲線を容易MTAC結紮マウスの心臓が著しく拡大されることが観察されて変形することができる、 図5で観察されます。これは、のみ、さらに偽手術マウスと比較して、MTAC操作マウスの心臓肥大を示す図6Aおよび6Bに示されているように、細胞レベルで見られます。何さらに観察することができるが、非連結したマウスと比較して増加した心筋細胞の大きさおよび線維症MTACマウスにおける（ 図6D、6F、および6H）である（ 図6C、6E、および6G）。
MTAC高周波超音波システムによって確認することができるので、正常大動脈弓を収縮する障害は、 図3Bのように、二次元の心エコー図における横大動脈の可視狭窄の欠如によって明らかにされます3D。これはさらに、パルス波とカラードプラモードで確認することができ、成功したくびれは、左頸動脈（ 図4Cおよび4D）で右頸動脈と減少流速の高い流速を実証する必要があります。
図1：1で、30ゲージの針の先端を折り曲げて所望の針フックを形成過程。 A）元の1で、30ゲージ針の先端を。 B）針ホルダと針の先端をつかみ、その長さに沿ってほぼ中間に曲がります。図の右上に描かループを形成するために、必要に応じて、針ホルダと針を使用して曲げループに針。 C）が所定の位置に屈曲部を保持するために、ポリウレタンチューブと針をカバー。 D）の使用針ホルダは、所望の形状にループの先端を曲げます。この場合、2つの45と針先 - 60°ベンドは、例示の目的のために示されています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2：横大動脈弓を結紮のプロセス。 A）大動脈弓がはっきりと見えます。 B）上記のフック針を使用して、近くの結合組織から大動脈弓を分離します。フック針を使用してC）は 、大動脈弓の下に縫合糸を案内し、スペーサを用いて、所望の直径の狭窄を結びます。 D）完了ライゲーション。 PLこの図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックして容易になります。
図3：色と連結し、非連結したマウスの大動脈弓からのパルス波ドップラー超音波イメージング。非連結したマウスの大動脈弓のA）カラードップラーイメージング。 2頚動脈ははっきりと目に見えるだけでなく、それらの間にくびれがないことです。非連結したマウスのB）大動脈ピーク流速。 C）連結したマウスの大動脈弓のカラードップラー画像。大動脈弓上の2つの頸動脈の間のくびれが見える（黄色矢印）です。狭窄部位でD）ピーク流速。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図4：連結し、非連結したマウスの左と右の頸動脈からのパルス波ドップラーイメージング。非結紮マウスの左頸動脈のA）パルス波ドップラーイメージング。非連結したマウスの右頸動脈のB）パルス波ドップラー。血流の速度が左頸動脈とほぼ同一であることは注目に値します。 C）その大動脈弓にくびれを持つマウスの右頸動脈のパルス波ドップラー。血流速度が大きく起因し、左頸動脈への入口の下流狭窄に増加されます。その大動脈弓にくびれを持つマウスの左頸動脈のD）パルス波ドップラー。血流速度が大幅起因のエントリへの上流のくびれまで低減されます左頸動脈。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図5：心肥大と関連パラメータの生存曲線と3週間連結し、非連結したマウスから。 A）横方向の大動脈狭窄なしの3ヶ月齢のマウスからの心臓。心はどの直ちに明らか病理ことなく、健康で正常な形状です。 B）3週間MTACを受けた3ヶ月齢のマウスの心臓部。左心室壁の肥大に起因する心の明確不格好な性質に注目してください。大動脈弓上のライゲーションも見えます。 C）3ヶ月齢の非連結したマウスの心臓の断面図。 D）3の中心部の断面3週間の横大動脈狭窄を受けヶ月の月齢のマウス。左心室の拡大がはっきりと見えます。一般的に、心も起因MTACに起因する左心室圧負荷に拡大されます。 E）心臓対体重比が著しく3週間バンドマウスで増加します。心臓の左脛骨の骨の長さの比が大きく、マウスで増加するF）は 3週間（のためのバンド*、P <0.05; **、p <0.01; ***、p <0.001）。 3週間にわたる実験（MTAC = 12とSHAM = 12）のためのG）生存曲線。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図6：マウス心臓の組織学的スライド。 A）SHの断面午前操作マウスの心臓。 B）肥厚左心室壁と部分的な線維症で、3週間MTACは結紮の心臓の断面図。全体の心臓の大きさも増大します。 C）偽手術マウスからの心筋線維の縦断面図。 D）MTAC連結したマウスからの心筋線維の縦断面図。核は、同じ大きさのままでいる間、細胞は、その拡径により証明されるように、大幅に拡大されます。 E）偽手術マウスからの筋線維の横断面。 F）MTAC連結したマウスからの心筋線維の横断面。細胞はMTACの結果による圧負荷に拡大されています。 G）、コラーゲンのためのピクロシリウスレッドで染色した偽手術マウスから冠状動脈。 H）MTAC連結したマウスからの冠状動脈。コラーゲン組織のかなりの量がARO観察され冠状動脈の圧負荷に血管周囲線維症の指標で拡張した血管を、UND。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
ロックマンらは、心臓に圧負荷を研究するための方法として、大動脈結紮するための第1の方法を考案しました。これは、高血圧や心不全1の細胞および分子の結果を明らかに開始するための研究を可能にしました。改良された方法、低侵襲横断大動脈狭窄（MTAC）は、従来の横断大動脈狭窄9の欠点がない、左心室圧負荷および心不全の誘導のために適し、時間依存性の方法を提供します。手順自体は簡単とTACと比較して増加した生存率と有意により行うことができます。この方法の主な利点は、それが大動脈狭窄実験の性能を可能にするが、同じまたはより良い結果のために大幅に少ない機器、外科技術、および動作時間のことです。
TACの手順で開胸法は、グラムを有効に行いますreaterアクセスと心臓や血管の全体のより良い眺め。潜在的な利点は、それが容易にそのような右心室圧負荷又は大動脈弓のバンディングが行われると同時に、虚血状態のために冠動脈結紮のための肺動脈狭窄の性能などの他の手順と組み合わせて実施することができることです。逆に、低侵襲性の方法は、昇順または横方向の大動脈弓の狭窄以外には適していません。
この方法は、種々の方法で適合し、改変されたことは注目に値します。彼らは含む標準的なTACとMTAC手順でできるようにバンドが脱落することはできません：いくつかのケースでは、大動脈を収縮する代わりに、縫合糸のチタンクリップの使用は、それが簡単に再現可能である実験条件であることを考えると、より適切であると判断されました縫合糸6。高周波超音波システムを用いて試験した場合に、マウスの大多数が正常に実験中にライゲートされていない、さらに練習が必要です。おそらく、上記のチタンクリップの適用は、手術6の成功率を向上させることができます。
実験を行う際には、大動脈の周りに縫合糸がきつすぎないことが重要です。これは、大動脈を損傷や、腎臓などの重要な器官を含む身体の他の部分への血流の致命的な減少を引き起こす可能性があります。ケアはまた、周囲の結合組織や血管から大動脈を分離するために湾曲したフックを使用しているとき、それは肺静脈および他の血管を傷つけることができますし、致命的な血液の損失につながることができますように、穏やかであることに注意しなければなりません。胸腔は負あり、外部環境は、正の圧力を有します。この手順では、胸壁が胸骨から開いて切断し、大動脈弓が帯状たが、胸腔と負圧環境はそのままでした。 accidentaがあった場合リットルの損傷や内部の負圧は、肺が崩壊しているだろう、変更された、と何の陽圧換気がなかったであろうから、動物は、瞬時に死亡しているだろう。致命的な損傷がない場合は通常、手順が安全に、あってもパフォーマンスが低下して、30分以内に行うことができます。術後のケアは、動物が脱水した場合に圧力を低減することができるので、また重要である、または動物の食物に達するに伴う痛みや困難に餓死することができます。簡単に利用できるソフト食品、鎮痛剤、及び再水和は回復のためだけでなく、成功した結果のために不可欠です。
超音波システム、特にカラードプラモードのその後の使用は、横方向の大動脈弓、成功狭窄、およびMTACの効果の可視化を可能にします。超音波システムは、動脈壁の厚さ、及び左心室の形態の、頚動脈内の流速を測定することができます。注目すべきは、正常または偽手術マウスでの流量比は、約1〜10でなければなりません。狭窄部位のピーク流速は頚動脈比と信頼性パラメータに変更されたベルヌーイの方程式（4×V maxの2）を使用して圧力勾配を計算するために使用することができます。これは、心エコー検査の間、その体温と心拍数が正常な生理的範囲のできるだけ近くに維持されなければならないと同等のデータ点10を生成するために、動物の間で類似していなければならないことは注目に値します。
狭窄の様々なレベルは、オペレータの異なる経験レベルに由来することができ、大幅に得られる形態に影響を与えることができます。圧力勾配レベルで成功したくびれをチェックするだけで、このような40から80 mmHgの間の圧力勾配など一定の制限内でマウスを使用して、一貫性のある結果を得るために、重要です。可能な限り、高周波ECHocardiographyは、研究成果の一貫性を達成するための確認と動物の選択基準を使用する必要があります。しかし、心エコー検査はMTAC方法自体には必要ありません。
高周波心エコー検査を使用できない場合は、成功した収縮は、心臓の重量と相対比で、実験の終了時に組織病理学的研究で確認することができます。成功狭窄リーン心臓重量および体重、左脛骨の長さに対する比を増加させるであろう。同様に、心筋細胞肥大と間質の両方、および血管周囲線維症はまた、成功裏にライゲートしたマウスで観察することができます。この3週間の実験は、心臓肥大を誘導することが、障害が発生しないだけを意図しています。 8週以降 - 心臓の拡張および心不全は、通常6以降に設定してください。
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Acknowledgments
私たちは、VEVO 2100超音波システムを提供するための香港理工大学の生命科学における大学研究施設（ULS）を感謝したいです。訓練及び円滑のための医工学、香港理工大学、学際課から博士Chunyiウェンに感謝します。この作品は、香港政府RGCグラントGRF 17127215、764812とビリー・KCチョウにHKU6 / CRF / 11Gによってサポートされていました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1 inch 30 Gauge Needles | BD, Franklin Lakes, NJ 07417, USA. | 305128 | Curved as in the procedure and Figure 1 |
| 27 Gauge Needle | BD, Franklin Lakes, NJ 07417, USA. | 301629 | Make blunt and smooth for spacer |
| 6/0 Dafilon | B. Braun, 34212 Melsungen, Hessen, Germany. | C0933066 | |
| 6/0 Silkam | B. Braun, 34212 Melsungen, Hessen, Germany. | C0762067 | |
| Sterile gloves | A.R. Medicom, Inc (Asia), Hong Kong. | ||
| Cotton Applicator | Mannings, Quarry Bay, Hong Kong. | Local Shopping Center | |
| Depilatory Cream | Veet (Hong Kong), Kwun Tong, Kowloon, Hong Kong | Local Shopping Center | |
| Lexer-Baby Scissor | FST, British Columbia V7H 0A6, Canada. | 14078-10 | |
| Curved Iris Forcep | FST, British Columbia V7H 0A6, Canada. | 11065-07 | |
| Micro Olsen-Hegar Needle Holder | WPI, Sarasota, FL 34240, USA. | 501989 | |
| Stereo Micrioscope | WPI, Sarasota, FL 34240, USA. | PZMIII-BS | |
| GenTeal Eye Gel | Novartis, East Hanover, NJ 07936, USA. | Local Pharmacy | |
| Heating Pad | Kent Scientific Corporation, Torrington, CT 06790, USA. | DCT-20 | |
| Surgical tape | Laboratory Animal Unit | ||
| Ketamine and Xylazine | Laboratory Animal Unit | ||
| Betadine | Laboratory Animal Unit | ||
| Buprenorphine | Laboratory Animal Unit |
References
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