ניתוח כמותי מיקרו-CT Aortopathy במודל של עכברים של β-aminopropionitrile-induced מפרצת אבי העורקים, דיסקציה
July 16th, 2018
מאמר זה מתאר מתודולוגיה מפורט של שימוש של גומי סיליקון עופרת ריתוך perfuse את להערכת מאתר על קוטר אבי העורקים כימות במודל של עכברים של מפרצת אבי העורקים, לנתיחה.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הביולוגיה של כלי הדם, כגון קביעת האופן שבו גודל כלי הדם מושפע במודלים שונים של בעלי חיים של מחלות כלי דם. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שמיקרו-CT מאפשר תמונות מפורטות של כלי דם גדולים וקטנים כאחד, הן in vivo והן ex vivo, הניתנים לכימות מדויק. 24 שעות לפני ניתוח ה-CT, בצע את ההליכים הכירורגיים להכנת הדגימה לשפע תוך לבבי לאחר המוות.
להרדמה, השתמש ב-3% איזופלורן, והקפד להשתמש בנבלות פחם. לאחר מכן, שמרו על ההרדמה עם שניים עד 2.5 אחוז איזופלורן ממסכת פנים, המחוברת גם לנבלות עם ליטר חמצן לדקה. לפני תחילת הניתוח, בצע צביטה בבוהן כדי לבדוק אם אין רפלקס דוושה.
לאחר מכן, הקימו שדה אופרטיבי עם מכשירים וכן הלאה. לאחר מכן, מקם את החיה בשכיבה גבית ואבטח את הגפיים. כעת, בעזרת מספריים, בצע חתך בקו האמצע דרך העור והרקמה הרכה מעל עצם החזה בין סימפיזה הערווה לחריץ החזה.
לאחר מכן, השתמש במספריים כדי ליצור חור בסרעפת בתהליך ה-xiphoid כדי להיכנס לחלל בית החזה. לאחר מכן, המשך להשתמש במספריים כדי לנתח את הסרעפת של דופן בית החזה הגחוני באופן דו צדדי. חותכים את הסחוסים החופיים כדי להפריד את הצלעות מעצם החזה בגבול החזה הימני.
כעת, החל מהדק המוסטטי עדין על קצה עצם החזה ליד תהליך ה-xiphoid והזיז את המוסטט בגולגולת כך שהוא ממוקם מעל ראש העכבר. לאחר מכן, נתח בחדות את כל החיבורים בין הלב לדופן החזה. הגבל את מספר הכלים שנפגעו במהלך הכנת החיה, מכיוון שהדבר יגרום לחומר הניגוד לדלוף החוצה מהכלים החתוכים, מה שישנה את הנפח הנדרש למילוי מלא, ויכניס חפצים להדמיה הסופית.
כעת, חבר מחט קטטר IV בגודל 27 למזרק טעון מראש ב-10 מיליליטר PBS heparinized ומלא את כל הצינורות במאגר, והסר את כל בועות האוויר. הסרת כל הבועות מהקווים היא חיונית. לאחר מכן, חתכו מיד את החדר הימני, או את הווריד הנבוב התחתון, כדי לנקז את תמיסת הפרין והדם.
כדי להמשיך, השתמש בצינורית כדי לנקב את החדר השמאלי, מיוצב על ידי המהדק. הוביל את השפע בקצב קבוע של שני מיליליטר לדקה באמצעות משאבת מזרק. צריכה להיות הלבנה גלויה של האיברים.
תוך מספר דקות, מחזור הווריד הנבוב אמור להיות נקי מדם. לאחר מכן, עצור את המשאבה ונתק את צינור הצנתר מהמזרק, אך אל תזיז את מחט הצנתר. כעת, הפרד את תמיסת חומר הניגוד לחמישה מיליליטר אליקוטים, הוסף את חומר הריפוי וערבב היטב.
לאחר מכן, טען חמישה מיליליטר מהתערובת למזרק של 10 מיליליטר והעשיר את החיה בחומר הניגוד בקצב קבוע של שני מיליליטר לדקה. שמור על העירוי מעבר לנקודה שבה ראה את חומר היציקה יוצא מהחיה. חומר הניגוד יתרפא תוך 20 דקות.
לאחר הריפוי, קצרו את האיברים המעניינים וקבעו אותם בפורמלין ניטרלי של 10%. לאחר מכן, הדגימות אינן משמשות לסריקת מיקרו-CT, מקבעות את כל הפגר. אחרת, הניחו את הפגר על מגש מתכת והכניסו אותו למקרר בטמפרטורה של ארבע מעלות צלזיוס לריפוי למשך הלילה.
למחרת, רכשו תמונות טומוגרפיה ממוחשבת של כל עכבר באמצעות סורק מיקרו-CT. הגדר את פרמטרי הסורק באופן הבא; מתח שיא של צינור רנטגן של 55 קילו-וולט, זרם של 150 מיקרו-אמפר, מקדם הגדלה של המערכת של 2.19 ומקדם שילוב פיקסלים של מצלמת CCD של שניים. גורם binning זה יניב גודל פיקסלים אפקטיבי של 29 מיקרון.
לאחר מכן, נתח את התמונות כדי לזהות מפרצות בגישה סטנדרטית. מדוד את קוטר הציר הקטן בנקודה הרחבה ביותר מבין שלושה מיקומים; של קשת אבי העורקים, אבי העורקים החזי היורד ואבי העורקים הבטני. באופן אידיאלי, שני צופים, שאחד מהם עיוור, צריכים לנתח כל תמונה.
באמצעות המדידות, זהה מפרצות כהתרחבות מקומית או מפוזרת של מקטעי אבי העורקים לקוטר הגדול מ-50% מקוטר הייחוס. 20 עכברים בוגרים זכרים מרקע מעורב ובני 20 עד 30 שבועות נותחו עם או בלי טיפול ב-BAPN. כל אחד מהם היה שופע בגומי סיליקון רדיופאק על בסיס עופרת.
הקוטר הממוצע של אבי העורקים העולה בעכברים שטופלו ב-BAPN היה גדול משמעותית מזה של קבוצת הביקורת שלא טופלה בהתאמה לגיל. נקודות נתונים מעכברים שנקבעו כסובלים ממפרצת מופיעות באדום. לעומת זאת, לעיכוב של ליזיל אוקסידאז עם BAPN לא הייתה השפעה משמעותית על בית החזה היורד הממוצע, וגם טיפול זה לא השפיע על קוטר אבי העורקים הבטני.
מפרצת הוגדרה כמפרצת פי 1.5 מהקוטר הממוצע של הקבוצה שלא טופלה. הטיפול הוביל לעלייה משמעותית במפרצות לפי הגדרה זו. מפרצת בעכברים שטופלו ב-BAPN זוהתה אך ורק באבי העורקים, כאשר רובם זוהו באבי העורקים החזי.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להעשיר את כלי הדם להדמיה רדיוגרפית. לאחר השליטה, ניתן לבצע את ניתוח השפע והתמונה תוך שעתיים אם הוא מבוצע כראוי. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור שניתן להתאים פרוטוקולי הדמיית CT בסיוע צוות רדיולוגי כדי לייעל את רכישת התמונה למטרות הספציפיות של ניסויים בודדים.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מאמר זה מתאר מתודולוגיה מפורטת של שימוש בגומי סיליקון מבוסס עופרת רדיופאקי כדי להחדיר את כלי הדם של עכבר לצורך כימות קוטר אבי העורקים במודל עכבר של מפרצת אבי העורקים והפרדה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הביולוגיה של כלי הדם, במיוחד בנוגע לגודל כלי הדם במודלי בעלי חיים שונים של מחלות כלי דם.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- ביולוגיה של כלי דם
- מודלי עכבר
- מפרצת אבי העורקים והפרדה
רקע
- הבנת גודל כלי הדם חיונית במחקר מחלות כלי דם.
- מיקרו-CT מספק הדמיה מפורטת של כלי דם גדולים וקטנים כאחד.
- הטכניקה מאפשרת כימות מדויק של מבני כלי הדם.
- ההכנה כוללת נהלים כירורגיים לניתוח פוסט-מורטם.
מטרת המחקר
- לכמת את קוטר אבי העורקים במודל עכבר.
- להעריך את ההשפעה של מחלות כלי דם על גודל הכלי.
- להשתמש בטכניקות הדמיה מתקדמות לניתוח טוב יותר.
שיטות ששימשו
- שימוש בגומי סיליקון מבוסס עופרת רדיופאקי להחדרה.
- הדמיית מיקרו-CT לניתוח מפורט של כלי הדם.
- החדרה אינטרקרדית פוסט-מורטם להכנת הדגימה.
- מתן איזופלורן להרדמה במהלך הנהלים.
תוצאות עיקריות
- הדמיה מפורטת של כלי הדם של עכבר הושגה.
- הוכח כימות קוטר אבי העורקים.
- המתודולוגיה אושרה לשימוש במחקרים בביולוגיה של כלי הדם.
- יישומים פוטנציאליים בהבנת מחלות כלי דם.
מסקנות
- הטכניקה משפרת את היכולת לחקור שינויים בכלי הדם.
- הדמיית מיקרו-CT יעילה הן לכלי גדולים והן לכלי קטנים.
- מתודולוגיה זו יכולה לספק מידע למחקרים עתידיים בביולוגיה של כלי הדם.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Quantitative micro-CT analysis of aortopathy in mouse models enables precise, reproducible measurement of vascular pathology, supporting early-stage target validation and mechanistic de-risking in cardiovascular drug discovery. This imaging-driven workflow enhances predictive confidence for translational research by providing standardized, quantitative endpoints for aortic aneurysm and dissection models. The approach is positioned to inform portfolio triage and risk-adjusted advancement decisions in preclinical vascular biology programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative assessment of vascular remodeling and disease progression in genetically or chemically induced models.
- Supports mechanistic de-risking by correlating vessel size changes with molecular interventions.
- Provides standardized criteria for defining aneurysm thresholds, improving target validation rigor.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated vascular models for downstream imaging-based screening.
- Delivers reproducible, quantitative vessel diameter measurements for assay standardization.
- Enables cross-study comparison and scalability for compound evaluation in vascular disease models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical endpoints with clinically relevant vascular pathology, supporting translational biomarker strategies.
- Provides continuity from discovery through preclinical validation by enabling robust, quantitative imaging outputs.
- Reduces biological ambiguity in preclinical decision-making for aortic disease programs.
Pipeline & Workflow Integration
This micro-CT imaging protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging early mechanistic studies with translational model validation for aortic disease research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on vascular remodeling and disease mechanisms in mouse models.
- Screening: Provides quantitative, reproducible vessel measurements for assay readiness and cross-study comparability.
- Analytics: Enables statistical analysis of aortic diameters and aneurysm frequency across experimental groups.
- Translational Research: Aligns preclinical imaging outputs with clinical vascular endpoints for biomarker development.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized imaging workflow adaptable to other vascular beds and disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in vascular target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable imaging protocols for cross-team adoption.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust quantitative endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of vascular disease programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in animal surgery, vascular perfusion, and micro-CT imaging analysis.
- Demands access to micro-CT instrumentation and radiopaque contrast agents.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of imaging and measurement protocols.
- Adaptable to various vascular beds and disease models with protocol optimization.
- Non-survivability of the procedure limits longitudinal studies in the same animal.
