左前下の動脈の結紮を通して心筋虚血再灌流傷害のマウスモデル

サマリー

我々は、再現性を高めるために左前下行枝（LAD）に結紮の位置決めにおいてより明確にするために可能にするマウスモデルにおける心筋梗塞（MI）をシミュレートするための実験的虚血/再灌流（I / R）傷害を誘導するための外科的方法を紹介マウスでのMIの実験の。

要約

急性または慢性の心筋梗塞（MI）は、高い罹患率および死亡率をもたらす心血管イベントである。ミシガン中に職場での病理学的メカニズムを確立し、効果的な治療アプローチを開発することは、再現性の臨床発生率をシミュレートし、心筋梗塞に関連する病態生理学的変化を反映するための方法論が必要である。ここで、我々は短期の虚血 - 再灌流（I / R）傷害ならびに永久結紮に使用することができるマウスモデルにおいてMIを誘導するための外科的方法を記載する。この方法の主な利点は、マウス心臓の左心室に虚血を誘発するために、この動脈の正確なライゲーションを可能にするために、左前下行枝（LAD）の場所を容易にすることである。 LAD結紮上の正確な位置決めは、梗塞サイズの再現性を増加させ、したがって、より信頼性の高い結果を生じる。合字の配置の高い精度は、T、マウスでは、MIをシミュレートするために、標準的な外科的アプローチを改善しますHUS統計学関連研究に必要な実験動物の数を減らし、MI後の心機能障害を生じるメカニズムの理解を向上させること。 MIのこのマウスモデルは、MI後の心筋損傷を対象とした治療法の前臨床試験のために有用である。

概要

心筋梗塞（MI）の動物モデルは、虚血性心疾患¹の複雑な病態生理の研究に重要である。虚血再灌流（I / R）傷害ミシガン中に生成された心筋障害の主要な原因である。冠循環の閉塞により製造初期虚血傷害は、適時に灌流を回復させる血管形成術を用いて、MI患者において最小化することができる。この介入が大幅に急性心筋梗塞、心筋細胞の死につながるI / R障害における虚血領域の結果への血流の回復に死亡者数が減少しているが。心筋質量のこの損失は、心不全に向かって心拍出量および進行の低下に寄与する。このように、I / R傷害から心筋細胞死に至るメカニズムの研究は、心臓血管研究の調査の重要なラインです。外科的冠動脈結紮は、様々な動物種におけるMIのモデルを誘導する有用な実験手法、includiですラット、イヌおよびブタngの。異なる実験室での出版物は、I / R損傷^2,3のマウスの心臓モデルの確立に様々な方法を導入しています。これらのメカニズムへの洞察を得るために、我々は、MIの病理学のいくつかの側面を再現できる信頼性の高い動物モデルへのアクセス権を持っている必要があります。このようなモデルの開発も、MIの治療および関連するI / R損傷のための治療的アプローチをテストするために不可欠である。

実験動物において、MIをシミュレートするために現在利用可能な外科技術のほとんどは、その後の虚血性イベントを生成するための時間で定義された期間の合字に吸蔵されている動脈（LAD）を左前を露出させ、胸腔に外科的切開を伴う。その合字は、I / R損傷の虚血領域と世代の再灌流を可能にするために取り外すことができます。 LADに関する文献の位置が常に正確に再現されないことを、これらのアプローチの一つの主要な制限このアプローチにより誘発される心筋梗塞の重症度の変化につながることができます。最も利用可能な技術は、一般的に、心臓の前壁にLADのおおよその位置を説明した。 LADの分岐と方向は個々の動物に変化することができるように場所が常に固定されておらず、手術の⁶時の潜在的な合併症につながる^、4,5簡単に混乱することができます。合字の不適切な配置の結果は完全にモデルの特異性を損なうため、左心室に誘導される梗塞の大きさのばらつきから実行することができます。ここでは、LAD上の合字の配置の精度向上を可能にしたマウスの心筋のI / Rと永久連結に変更された手法を提案する。最初の切開および内部解剖だけでなく、それが大動脈から出LAD、サイトのよりよい理解を可能にするために、心房を持ち上げる操作の使用のための具体的なアプローチを適用することにより。確立LADとその起源上の位置は、再現可能な方法でLADを結紮する機会を提供する。心筋I / Rと永久結紮のこのモデルは、手術後の梗塞サイズのばらつきを減少させるだけでなく、それはまた、動作中に過剰な出血の発生率を減少させることができる。

プロトコル

この動物プロトコルはによって承認され、オハイオ州立大学の施設内動物管理使用委員会（IACUC）によって定められたガイドラインおよび規制に準拠していました。地元の動物実験委員会によって開発されたすべてのポリシーは、国立衛生研究所の実験動物福祉局によって開発された動物実験ガイドに準拠している。

1。麻酔および気管内挿管

1. 使用前にすべての機器や外科用品をオートクレーブ。作業中は無菌、単回使用手術用手袋を着用してください。作業中は滅菌野を維持する。無菌ドレープを使用することが示唆されたが、マウスの解剖学的特徴をよりよく可視化を可能にするために、ビデオには示されていません。
2. 導入室に個別に各マウスを置いて、正向反射の消失まで、0.4 L /分の流量で5％イソフルランと酸素を用いて麻酔を提供し、次いで番目の維持気管チューブが適所にあるまで、麻酔装置に接続されたノーズコーンチューブにより0.4 L /分の流量で100％酸素中2％イソフルランを有するe動物。使用イソフルラン麻酔器は、適切に処置中にイソフルラン煙への外科医の露出を最小限にするためにガス抜きし、チャコールフィルターを装備する必要があります。ノーズコーンは留意が、マウスを挿管するための操作の視覚化を可能にするために、ビデオには示されていない。
3. 手術の場所の汚染を避けるために、手術のプラットフォームとは別の場所にある動物のバリカンで動物の胸を剃る。
4. その後の挿管手術プラットフォーム上仰臥位にマウスを置きます。単純な小さなポリスチレンフォームプラットフォームは、オペレーティングプラットフォームとして機能することができる。無菌表面を提供するために予め滅菌ドレープとのプラットフォームをカバーしています。 surgicaでマウスの体温を維持するためにプラットフォームとドレープとの間の加熱パッドを配置Lの手続き。
5. テープでプラットフォームに少なくとも10cmの2-0絹縫合糸の長さを取り付けた後、前上前歯の周りループ縫合糸を。マウスの鼻の上のプラットホームの端に近接（2-3センチ）のコーンを配置します。ピンと張ったマウスを引いて、テープで尾をプラットフォームに固定します。
6. テープのストランドで体の側面に足を固定します。これは、呼吸が損なわれることとして前肢が過延伸されないことが重要である。
7. 首と胸の切開が行われる前に、ベタジンとアルコールで剃毛手術部位を準備します。
8. マウスヘッドは、操作者の方向を指してプラットフォームを配置します。 0.5センチメートル中央値は子宮頸皮膚切開をカット。気管筋の下に見ることができ胸骨舌骨筋の筋肉を露出させ、その地峡で甲状腺のローブを分離する。
9. それはintubとして使用できるように18ゲージのトロカールの内針を除去するATIONチューブ。針先は、ホルダとして機能することができると外管から1cmの気管チューブとして機能することができる。
10. 片方の手で湾曲したピンセットで、マウスの舌を持ち、少し上向きに移動します。子宮頸皮膚切開により気管を表示します。チューブを気管の中に見られるまでゆっくりと挿管チューブを挿入するためにもう一方の手を使用してください。
11. とすぐにチューブが気管内にあるように、チューブに向けて一方に曲がった鉗子を移動して、すぐに内針を取り除く。チューブを気管に挿入することができない場合、チューブは呼吸器系の問題を発生を避けるために引き出さなければならない。それは代わりに気管の食道にチューブを挿入しないようにするために、喉に近い場合、チューブを上の先端を指摘することは重要である。

2。換気および固定

1. 0.4リットル/分の流量で酸素の2％イソフルランを排出する動物の呼吸器と人工呼吸を提供します。修正されたY-SHAを使用する人工呼吸器と挿管チューブを接続するためのPEのコネクタ。気管チューブの正確な位置決めは、対称胸部膨張を判定することにより確認することができる。
2. 260μlの/脳卒中と換気レートで一回換気量を設定し、必要に応じて特定のマウスの体重に調整することが可能で毎分130ストロークである。
3. 尾にテープを外し、その後の手術のために右側臥位に配置する優しくマウスの電源を入れます。再びプラットフォームに尾や足を確保するためにテープを使用してください。
4. 体温を監視するために直腸プローブを挿入し、37℃での周囲温度を維持するために加温パッドを調整する
5. テープを使用してプラットフォームにプローブを固定します。切開が行われる前に領域を麻痺させるために切開部位にブピバカインを皮下注射する。

3。開胸

1. あと少しのところからサイト2ミリメートルで約1cmの長さで、斜め切開する左前脚が体（足と体が参加する場所の下約1〜2 mm）を満たしている場所の方向に胸骨のボーダー。浅胸静脈は、このサイト近くにあり、切開は切開の側端がに上がるようになされるべきであるが、静脈に切断されません。
2. 胸の筋肉が下に肋骨を露出してもカット。このステップの間に、血管の偶発的な怪我を避ける。出血が発生した場合は、次の手順⁷に進む前に、任意の出血を止めるために綿棒を使用しています。
3. リブを視覚化し、薄くて半透明の胸壁を通して肺を膨らませる。第三肋間6〜8ミリの切開を作るために、外科はさみを使用して胸腔を開きます。この切開は内胸動脈が配置され、胸骨の国境から2ミリメートル以上でなければならない。動脈への損傷は制御が困難である大量出血を生成する。
4. 予め滅菌自家製チェストリトラクターINTを挿入する切開O、ゆっくりと肺を避けるために注意しながら、それが広い約8〜10 mmとなるように切開を開くために引き戻す。リトラクターは、ピンを備えた外科用プラットフォームに接続する必要があります。
5. この時点で、心臓が見えるはず、しかし、肺はまだ心臓の一部をカバーします。湾曲したピンセットでそっと心膜をピックアップ、それを引き離す、とリトラクターの後ろの組織をスライドさせます。この操作中に肺が起動し、心臓から持ち上げます。

4。ポジショニングLAD

1. 解剖顕微鏡を通して心臓の表面にLADの位置を確認します。 LADは、左心室を通って下心尖付近から心臓壁の中央を流れ落ちる。 LADは、鮮やかな赤が表示され、強く脈動されます。ここ静脈は時々しかし、適切な照明が2隻を区別することができ、LADと間違えられる。照明が明るすぎる場合、それは色を認識することが困難な場合が血管の間の差異。
2. 連結のためのLADを準備するために約1〜2の直径と無菌コットンボールフラグメントを使用してください。左心房を持ち上げ、LADを公開し、その位置を明確にするのに役立ちますこれは、左心房と左心室の間に綿を配置します。 LADが見つからない場合、断片はそのように、左心房内にさらにスライドさせることができるLADの発信大動脈を明らかにするために、さらに高い持ち上げられる。

5。LADライゲーション

1. 合字のための理想的な配置は、左心耳の先端より約2ミリメートル以下である。肺動脈幹の左心耳を特定するためのマーカーとして使用することができる。あるいは、連結位置1〜2 mmの距離まで左回旋からの分岐点として視覚化することができる。優しく、すぐに意図された結紮点以下のサイトで圧力を加えるために湾曲した鉗子を使用してください。これは簡単に動脈を見ることになりますし、また、所定の位置に心を保持するのに役立ちますと合字を結ぶ簡素化します。一度に5秒以上鉗子で圧力をかけるとポンピングを変えるかもしれない心の圧縮を避けてください。
2. 解剖顕微鏡で観察しながら、LADの下に6-0絹縫合糸を通過させるようにテーパー針を使用してください。針があまりにも深く置かれた場合、左心室室を入力するか、針が浅すぎる場合には、LADを損傷するような精度で動脈の下に針を挿入します。 LADは、針を除去し、出血を制御するためにLADを縫合負傷している場合、出血を制御できない場合、しかし、それは動物を安楽死させることが好ましい。
3. PE-10チューブを2〜3 mmの長さ片が⁸置かれてそれを通して2〜3mmの直径のループを残し、縫合糸との緩い二重結び目を作る。
4. その後、心室壁を損傷しないように注意しながら、一つの追加スリップノットを結ぶことにより、ループを確保動脈、チューブの周りにループを締めます。永久連結のため、直接にLADを結ぶ^9ノット 。連結後数秒以内に表示されますLVの前壁に淡い色の外観をチェックしてLADの閉塞を確認してください。
5. 開創器を取り外し、ブルドッグクランプと一緒に肌をつまんで、一時的に傷を閉じる。虚血が維持される時間の長さは、実験計画に依存するが、しばしば20、30、45又は60分である。マウスは、LADの動脈閉塞の間、人工呼吸器に残ります。

6。再灌流

1. 虚血期間の後ブルドッグクリップを削除して、合字を露出するように胸のリトラクターを挿入します。結び目をほどくと、PE-10チューブを取り外します。 15から20秒後のLVの前壁のピンク赤色の戻りを観察することによって再灌流を確認してください。
2. 2％の塩化トリフェニルテトラゾリウム（TTC）とブルー染色は、再灌流後に実行される場合は所定の位置に縫合糸を残して。染色が必要でない場合、縫合糸ができるBE削除。
3. 再灌流時間は通常24時間まで1時間に及ぶ実​​験の設計に依存します。

7。チェスト閉鎖と術後ケア

1. 縫製によって胸腔を閉じ4-0絹縫合糸で^第3肋間を切開シャットダウンします。これは、肺が縫合糸の明確であり、3 ^番目のようにトラップされ、4 ^番目の肋骨を一緒に縫合さにならないことが重要です。縫合糸の結び目を形成しながら、それは胸腔の中に閉じ込めている可能性のある室内空気を最小限に抑えるために、針ホルダーを胸にわずかな圧力を加えることが有用である。
2. 4-0シルクを用いて連続縫合糸で筋肉のすべての層を閉じます。連続縫合で皮膚を閉じるためにナイロン縫合糸を使用してください。代替的に、皮膚は結節縫合で閉鎖することができる。
3. 酸素が流れ続けている間、縫合は、完全な停戦イソフルランの流れであるとき。マウスは、それshoulをそのウィスカーやしっぽを動かしたら、自発呼吸しようとする試みを行っDスタート。まだ気管に保管挿管チューブと人工呼吸器からマウスを外します。
4. マウスが正常な呼吸パターンを再開するまで慎重に動物を観察してから、マウスを抜管。チューブは、口腔分​​泌物の吸引を避けるためにゆっくりと除去されるべきである。
5. マウスはケージに戻す前に、別の3〜5分間、それを観察することにより、任意の呼吸窮迫していないことを確認します。脱水の兆候が手術後に認められた場合には、腹腔内注射によって滅菌生理食塩水0.5ミリリットルまで提供。
6. 術後鎮痛のため、動物が歩行可能である前に、オピオイド鎮痛薬（ブプレノルフィン、0.1 mg / kg）を皮下（SC）を投与し、その後、追加の投与量を、次の24時間ごとに4〜6時間を提供します。手術後12時間で苦痛の動物の兆候を確認してください。サバイバル術を使用して、心筋梗塞のシミュレーションがSUからの回復以下の痛みや苦痛の評価が必要rgery。現在一般に認められたベストプラクティスは、体重減少や​​痛みの兆候を保証として与えられた追加の用量の侵襲的処置後の最初の24時間鎮痛を提供することです。永久的な連結のために、体重は、動物の回復を評価するのを助けるために毎日追跡されるべきである。
7. 抗炎症、鎮痛および解熱活性を有するイブプロフェン（モトリン）、非ステロイド系抗炎症薬（NSAID）、または他のNSAIDは、手術前の二日間0.2 mg / mlの溶液として、動物の飲料水に設けてもよいし、追加の痛み/苦痛を管理するためのブプレノルフィンと一緒での手術後7日まで。

心筋梗塞サイズの8。測定

1. 希望の再灌流時間の終わりに、マウスを麻酔し、挿管。剣状に正中線での胸の皮膚を切った。腹部と胸郭下のと鎖骨中線の両側からダイアフラムを開きます。
<李は>心臓を露出した後、同じ場所にLADを再連結する。その10パーセントフタロブルーゆっくり非虚血性ゾーン¹⁰から虚血領域の描写のために心を染色するために大動脈内に直接注入することができる大動脈カニューレを挿入。
2. 急速に心を切除し、心臓の拍動を停止し、より一貫性の切片を可能にするために30のKCl（塩化カリウム溶液）で洗って。 -20℃で少なくとも4時間、心を凍結し、デバイス^11を区画心臓行列を用いて1ミリメートルのスライスに心をカット。
3. 40分間、37℃で2％TTCを心臓切片をインキュベートする。生存組織が赤に染色しながら、梗塞領域が白領域として区分されている。
4. 梗塞領域と正常組織間のコントラストを高めるために役立つであろう、一晩、10％ホルムアルデヒドで染色したスライスを修正します。スライスを撮影し、リスク領域（AAR）、非虚血区域とImageJソフトウェアを使用して梗塞領域を計算します。

9。心臓酵素レベルの測定

門脈から血液を取得した後、遠心分離により血清を分離することによってマウスの血清中の心筋トロポニンI（cTnIの）レベルを測定する。血清のcTnIレベルは、その後、定量的、急速のcTnIアッセイ¹²で決定されます。

結果

梗塞サイズおよび面積·アット·リスク（AAR）の分析は、フタロシアニン青色色素、トリフェニルテトラゾリウムクロリド（TTC）で、24時間の再灌流に続いて、LADの結紮、縫合糸を心筋組織の遠位側のブランチングを観察することによって確認することができるだけでなく、前壁の機能不全。再灌流は心筋組織および前方壁運動の一部回復の実証に赤色の戻りにより確認することができる。

梗塞の領域（白）リスク（赤）と面積ではない危険にさらされて（青）で地域から区別可能である必要があります。フタロブルー色素（ 図1A）の適用は、LADの閉塞、青色色素で染色されていない心だけ梗塞の面積（ 図1B）を示すことができるのに対して、心の領域の解像度を可能にします。梗塞サイズは、虚血の持続時間に依存している。重要なのは、心臓トロポニンI（cTnIの）レベルはすべて受けた偽手術動物では低い心筋梗塞（ 図2）を受けた動物と比較して、虚血および再灌流を除く外科的処置。これは、虚血/再灌流傷害は、MIのために広く使われている...

ディスカッション

マウスの心筋虚血再灌流モデルは、臨床的急性または慢性心疾患^13,14をシミュレートする心臓血管研究のための有効な方法である。かなりの努力が虚血事象、いくつかの異なる動物種の心臓における再灌流損傷を生じる外科的アプローチを開発し、登録するために適用されている。異なる動物システムの使用に特定の利点がありますが、マウスがマウスの心臓に心筋のI / Rを生産する大規模な関心につながっている特徴があります。主な理由の1つは、マウス系の遺伝的取り扱いやすさである。利用可能な遺伝子改変動物の大規模な選択をし、新しいモデルは具体的な質問に対処するために生成することのできる比較的容易に、他の動物モデル系で一致していません。心血管系の研究におけるマウスの使用の増加のためのもう一つの理由は、手術用機器および特定の他の実験道具が増え可用性ですマウスでの使用のために設計された同盟国。マウスモデルの比較的低コストはまた、研究におけるそれらの使用に重要な貢献である。前臨床試験において厳格の必要性が高まっ少ないリソースは、動物の適切な数を含むことが必要である場合に、より現実的であることができる、追加の動物の使用を必要とする。マウスモデルの使用はい...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
PhysioSuite with RightTemp ホメオサーミック ウォーミング	ケント サイエンティフィック コーポレーション	PS-RT
光源	ツァイス	KL 1500 LCD
マウス ハート スライサー マトリックス	ジビック ミラー	HSMS001-1
マイクロ トレイ - ベース、蓋、マット (6.0 x 10 x 0.75)	ファインサイエンスツール	6100A
2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロリドシ	グマ アルドリッチ	T8877
ブプレノルフィン (ブプレネックス注射剤)	レキットベンキザーヘルスケア	NDC 12496-0757-1
ブピバカイン	ホスピーラ	NDC 0409-1163-01
イソフルラン	アボット	NDC 5260-04-05
ベタディン・ソウルション	Purdue Pharma	25655-41-8
マウス心臓トロポニン T(cTnT) ELISA	Kamiya Biomedical Company	KT-58997
ファインハサミ	ファインサイエンスツール	14040-10
デュモン #5 鉗子	ファインサイエンスツール	11251-30
デュモン #3 鉗子	ファインサイエンスツール	11231-30
カストロビエホマイクロニードルホルダー	ファインサイエンスツール	12060-01
細長いニードルホルダー	ファインサイエンスツール	12005-15
ラウンドハンドルニードルホルダー	ファインサイエンスツール	12075-12
オマノ三眼ステレオスコープ	Microscope.com	OM99-V6SB2
ブームスタンドユニバーサルアーム	Microscope.com	V6
気管チューブ付き、0.5 mm、1/16 in Y	Kent Scientific Corp	RSP05T16
げっ歯類および小動物のための麻酔システム	VetEquip, Inc	901807
4-0 シルクテーパー縫合	Sharpoint™製品	DC-2515N
6-0シルクテーパー縫合	シャーポイント&貿易;製品情報	DC-2150N

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