本プロトコルは、マウスモデルにおける頸動脈瘤を1回の外科手術による誘発のための標準化された外科的方法を説明しています。
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この記事について
サマリー
要約
脳動脈瘤は人口の約 2%-5% に存在し、破裂時の死亡率と罹患率が高いため、公衆衛生上の重大な懸念となっています。研究の進歩にもかかわらず、効果的で再現性のある動物モデルの開発は依然として課題です。利用可能なモデルの中で、外科的に誘発された動脈瘤が広く利用されています。ただし、これらの手順は技術的に複雑であるため、アクセスが制限されることがよくあります。これらの方法には広範な外科的専門知識が必要であり、術中死亡率の上昇や一貫性のない動脈瘤形成と関連しており、実験結果の信頼性が損なわれる可能性があります。これらの制限に対処するために、このビデオ記事では、マウスに頸動脈瘤を誘発するための簡素化された外科的処置を 1 回のセッションで紹介します。この合理化されたアプローチは、雌マウスの頸動脈瘤の誘発において 87% という驚異的な成功率を実証しています。この方法は、技術的な課題を軽減し、再現性を向上させることで、脳動脈瘤研究に実用的で信頼性の高い代替手段を提供します。その広範な採用により、標準化された研究が促進され、治療戦略の開発が加速され、最終的には動脈瘤の病態生理学の理解が進む可能性があります。
概要
脳動脈瘤は、脳血管壁の局所的な拡張であり、一般人口の約2%〜5%が罹患しています。これらの動脈瘤の破裂はくも膜下出血を引き起こす可能性があり、死亡率と罹患率が高くなります 1,2。脳動脈瘤の病因を理解し、潜在的な治療標的を特定するには、ヒトの病気を模倣する信頼性が高く再現性のある動物モデルが必要です。この記事では、マウスに頸動脈瘤を誘発するための標準化された手術方法を紹介し、より技術的に要求の厳しい頭蓋内モデルに代わる実用的で効率的な代替手段を提供します3。
この技術の開発は、既存の脳動脈瘤モデルに関連する課題によって動機付けられています。頭蓋内動脈瘤モデルは広く使用されていますが、複雑な外科的処置を必要とし、頭蓋内血管の口径が小さいため制限されているため、血管内装置やその他の介入をテストするための有用性が妨げられています 4,5。さらに、エラスターゼ濃度や曝露時間の違いなど、研究間で使用される方法のばらつきにより、再現性が低下し、研究間の比較が妨げられます。この技術は、手順を標準化することでこれらの制限に対処し、手術リスクを最小限に抑えながら動脈瘤導入の高い成功率を提供します。
他の方法と比較して、頸動脈瘤モデルにはいくつかの明確な利点があります。まず、外科手術の簡素化により技術的な障壁が軽減され、より幅広い検査室が利用しやすくなります。第二に、頭蓋内血管と比較して頸動脈の口径が大きいため、血管内デバイスを含む治療アプローチのテストが容易になります。以前の研究では、このモデルのバリエーションが実証され、有望な結果が得られていますが、一貫性のないプロトコルにより再現性が制限されています 6,7。私たちのアプローチはこれらの方法を改良し、雌マウスで 87% の成功率を達成し、実験間の一貫性を確保します。
文献のより広い文脈では、脳動脈瘤の動物モデルは、疾患メカニズムの理解、治療標的の評価、介入戦略の開発に不可欠です。ゼブラフィッシュ、ラット、ウサギ、イヌなど、さまざまな種でモデルが開発されており、それぞれに独自の利点と制限があります 3,8。この頸動脈瘤モデルは、技術的実現可能性とヒト疾患との関連性のバランスを提供することで既存のレパートリーを補完し、前臨床研究のための信頼性が高く再現性のあるモデルを求める研究者にとって理想的な選択肢となっています。
この方法は、動脈瘤形成の分子的および生体力学的基盤の調査、薬理学的薬剤の試験、または血管内デバイスの評価を目的とした研究室に特に適しています。研究者は、このモデルの解剖学的および生理学的特徴が特定の実験目標と一致しているかどうかを検討する必要があります。この技術は、標準化された再現性のあるプロトコルを提供することで、脳動脈瘤の研究を進歩させ、この分野の研究全体の一貫性を高めることを目的としています。
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プロトコル
動物プロトコルは、ピッツバーグ大学の施設動物ケアおよび使用委員会 (IS00022015) によって承認されました。実験には、6〜8週齢の雌のC57BL / 6J野生型(WT)マウスを使用しました。使用する試薬と機器は 、材料表に記載されています。
1.動物の準備
- 麻酔を誘発します。
- マウスを誘導チャンバーに入れ、麻酔気化器システムを使用して誘導のために3%〜4%濃度のイソフルランガスを投与します(施設で承認されたプロトコルに従って)。流量を1.0〜1.5 L / minの酸素に調整します。
- 動物に完全麻酔の兆候がないか監視します(例:外部刺激に対する反応の欠如や呼吸数の低下)。
- 手術部位への移送。
- マウスが完全に麻酔されたら、イソフルラン麻酔を1〜3%の維持濃度と0.8〜1.0 L / minの酸素流量に維持しながら、マウスを手術ステーションに移します。マウスがノーズコーン を介して 麻酔送達システムに接続されていることを確認します。
- 温度維持。
- 36°Cにあらかじめ設定されたウォーミングパッドにマウスを置きます。 温度プローブを取り付けて、処置中ずっと体温を継続的に監視します。温度を安定させるために、必要に応じてウォーミングパッドの設定を調整してください。
2. 手術の準備
- 動物を固定します。
- マウスを仰臥位に置きます。サージカルテープのストリップを使用して各手足を手術台に優しく固定し、過度の緊張を伴わずに体を安定させます。
- 首の部分を剃ります。
- 小さな外科用バリカンを使用して、首の部分(約2 cm x 2 cmの領域)から毛皮を剃ります。滅菌手術用ガーゼで抜け毛を取り除きます。
- 手術部位を滅菌します。
- 綿の先端のアプリケーターを使用して首の部分にポビドンヨード溶液を 2 回塗布し、続いて 70% エタノールを 2 回塗布します。適切な滅菌を確実にするために、塗布の合間にその領域を自然乾燥させてください。
3.ステージI:総頸動脈結紮術
- 麻酔を確認します。
- 鈍い鉗子を使用してつま先ピンチテストを実行します。離脱または反射運動の欠如は、適切な麻酔を確認します。
- 正中線切開を行います。
- 手術用はさみを使用して、顎のラインのすぐ下から首の正中線に沿って1cmの垂直切開を行います。真皮とその下にある筋膜を切り裂きます。
- 顎下腺を露出させます。
- 鈍い鉗子を使用して顎下腺を横方向に動かし、周囲の組織を損傷しないように注意します。腺をそっと持ち上げ、鈍的解剖によって胸骨から分離します。
- 小さな滅菌レトラクターまたはクリップで腺を固定し、明確な手術野を維持します。
- 胸鎖乳突筋(SCM)を露出させます。
- 同側胸鎖乳突筋(SCM)を視覚的に識別します。鈍い鉗子を使用して筋肉をそっと持ち上げ、その下に 5-0 の編み込みシルク縫合糸を通します。縫合糸をそっと引っ張って頸動脈鞘を露出させて、筋肉を横方向に反射します。
- 頸動脈を分離します。
- 鋭利な鉗子を使用して頸動脈鞘を開きます。頸動脈を隣接する頸静脈および迷走神経から慎重に分離します。
- 視認性を向上させるには、滅菌シリコンカフまたはリトラクターを頸動脈の下に挿入します。動脈や周囲の構造に外傷を与えないようにしてください。
- 頸動脈を結紮します。
- 鋭利な鉗子を使用して頸動脈をすくい取り、その下に 9-0 縫合糸を通します。安全な二重結び目を結んで動脈を結紮し、血管を損傷することなく血流を遮断するための適切な張力を確保します。組織への刺激を最小限に抑えるために、縫合糸の端をトリミングします。
- 切開部を閉じます。
- 滅菌ナイロン縫合糸(5-0)または外科用ステープルを使用して、皮膚の端を近似します。止血を確実にするために、滅菌ガーゼで穏やかな圧力をかけます。
4. 術後のケア
- 動物を監視します。
- 動脈瘤の早期破裂(突然の無気力または血腫によって証明される)、脳卒中、発作、または大幅な体重減少(ベースライン体重の>10%)などの合併症の臨床徴候がないか動物を毎日観察します。
- 痛みや苦痛を最小限に抑えるために、重度の症状を示す動物を速やかに安楽死させてください(施設で承認されたプロトコルに従って)。
- 創傷ケア
- 手術直後は、切開部位に4%リドカインゲルを塗布し、局所的な痛みを和らげます。感染を防ぐために、抗生物質軟膏(バシトラシンなど)を薄く塗ります。少なくとも 3 日間、または傷が治癒の兆候を示すまで、毎日創傷ケアを繰り返します。
- 復旧環境
- 柔らかい寝具付きの清潔な回復ケージに動物を置きます。回復を助けるために、温めた液体または水分補給ジェルに確実にアクセスしてください。動物が完全に目覚めて動くまで監視し、標準のハウジングに戻します。
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結果
合計15匹の雌の野生型(WT)マウスが、記載されている標準化されたプロトコルに従って動脈瘤導入手順を受けました(図1)。手術後2週間で、肉眼的形態学的検査によって確認されたように、マウスの約87%で動脈瘤形成が首尾よく達成されました(図2 および 図3)。これらの結果は、この技術の堅牢性と再現性を強調し、動脈瘤の病態生理学および治療介入に関する前臨床研究におけるその有用性を実証しています。
代表的な結果には、 図 1 に示すように、頸動脈の明確な拡張を伴う良好な形成の動脈瘤が含まれます。対照的に、マウスの残りの10%で観察された最適ではない結果には、...
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ディスカッション
頸動脈の結紮によって誘発される頸動脈瘤モデルは、1970年代にYasargilとMatsudaによって最初に記述され、静脈グラフトを利用して動脈瘤の発生を誘導しました9,10。エラスターゼ治療や頸動脈結紮の追加など、この技術へのその後の変更により、より効率的かつ迅速な方法でより大きな頸動脈瘤の生成が可能になりました6,11。これらの進歩にもかかわらず、エラスターゼ治療のタイミング、投与量、適用方法など、研究グループ間の動脈瘤導入プロトコルに一貫性がないため、さまざまな研究間での結果を比較することが困難になっています。これらの変動は動脈瘤の形成速度とサイズに大きな影響を与える可能性があり、前臨床研究で一貫した再現性のある結果を得るには標準化された動脈瘤導入プロトコルの必要性が強調されています。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 5-0吸収性編み縫合 | エシコン / エティロン | J463G | |
| 5-0 非吸収性モノフィラメント縫合 | エシコン / エティロン | 8698G | |
| 9-0 非吸収性モノフィラメント縫合 | エシコン / エティロン | 2829G | |
| アルコール準備パッド | メドライン | CUR45585RB | |
| アニマルポケットプロシェーバー | ワール | 9861-900 | |
| デュモン #5 鉗子 | ロボズ | RS-5058 | |
| デュモン チタニウムピンセット;パターン#5 | ロボズ | RS-5050 | |
| グレーフェ鉗子 | ロボズ | RS-5138 | |
| グレーフェ組織鉗子 | ロボズ | RS-5155 | |
| リドカイン4%、外用 | メドライン | 52565-009-50 | |
| マイクロクリップストレート、5 mm | ロボズ | RS-5420 | |
| マイクロディセクティングハサミ | ロボズ | RS-5610 | |
| マイクロスクリップ直線、8mm | ロボズ | RS-5424 | |
| 蚊用鉗子、4インチ | ロボズ | RS-7100 | |
| ニトリル手袋 | フィッシャーブランド | 19-130-1597 | |
| ペニシリン・ストレプトマイシン | サーモ・フィッシャー | 15140122 | |
| 豚膵エラスターゼ | ウォージントン | LS002274 | |
| ポビドンヨウ素 | メドライン | MDS093943 | |
| ハサミ、エクストラファイン | ロボズ | RS-5880 | |
| ハサミでいいよ | ロボズ | RS-5840 | |
| 滅菌0.9%生理食塩水溶液 | バクスター | 2B1324X | |
| 滅菌コットンアプリケーター | ダイナレックス | 4303 | |
| 滅菌使い捨て手術用タオル、青 | メドライン | MDT2168202H | |
| テガダーム透明フィルムドレッシング | 3歳 | 1624W |
参考文献
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