本プロトコルでは、前室間溝を正確な縫合位置の再現可能な表面指標として用いた左前下行枝冠動脈の永久結紮により、マウスに心筋梗塞を誘発します。梗塞の成立は、心電図、心エコー図、組織学的染色、および血清バイオマーカー分析によって検証されます。
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方法論記事
* These authors contributed equally
本プロトコルでは、前室間溝を正確な縫合位置の再現可能な表面指標として用いた左前下行枝冠動脈の永久結紮により、マウスに心筋梗塞を誘発します。梗塞の成立は、心電図、心エコー図、組織学的染色、および血清バイオマーカー分析によって検証されます。
左前下降(LAD)冠動脈の永久結紮は、前臨床心血管研究において心筋梗塞(MI)マウスモデルを確立するために最も広く用いられている手法です。しかし、従来のプロトコルでは、結紮部位は通常、左心房耳の1–2 mm下に設定されますが、この指標は手術中に確実に特定することが困難な場合が多くあります。マウスの冠動脈解剖における個体間の著しい多様性と相まって、このことはしばしば不正確なLADの特定や結紮部位の不一致を招き、術者間での再現性を低下させます。これらの限界を解消するため、本プロトコルではLAD結紮のガイド指標として前室間溝(AIS)を導入します。AISは顕微鏡下で直接観察可能な浅い表面の溝であり、その直下にLADが走行しています。従来の手法とは異なり、AISは安定した解剖学的基準を提供するため、結紮部位をより一貫して選択することができ、経験の浅い術者にとっても特定が容易です。本プロトコルでは、標準化されたイソフルラン吸入麻酔と非侵襲的な気管挿管を組み合わせ、心電図、心エコー図、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)、組織病理学的染色、および三次元冠動脈イメージングを用いてMIを検証します。本プロトコルは、MI後の病態生理学的および免疫学的変化を調査するために、マウスにMIを誘発させる信頼性と再現性の高い実験的手法を提供します。
心筋梗塞(MI)は、世界的に心血管疾患による罹患および死亡の主要な原因の一つであり、人類の健康に対する重大な脅威となっています1。突発的な発症、危機的な臨床経過、および高い致死率を特徴とするMIは、主に冠動脈の血栓性閉塞によって引き起こされ、深刻な心筋虚血、それに続く心筋細胞の壊死、ならびに不整脈、心不全、心源性突然死を含む一連の合併症を誘発する可能性があります2。臨床心臓病学における著しい進歩にもかかわらず、ヒト心筋組織へのアクセスが制限されていることが、MIの根底にある病態生理学的メカニズムの解明や効果的な治療戦略の開発を妨げる要因となっています3。したがって、MIの臨床的特徴と進行を忠実に再現し、信頼性と再現性があり、かつ臨床的に関連性の高いin vivo動物モデルは、メカニズムの研究および前臨床的な治療評価において依然として不可欠です。
1954年にJohnsとOlsonがマウスMIモデルを初めて確立して以来、マウスにおけるMI誘発の手法は絶えず改良されてきました4。顕微鏡下での直接視認による左前下行(LAD)冠動脈の永久結紮は、局所的な心筋虚血、心筋壊死、および梗塞後の心室リモデリングを含むヒトMIの主要な病理学的特徴を再現するため、最も広く採用されている手法となっています5。しかし、従来のLAD結紮には相当な顕微鏡外科的技術が必要であり、通常は広範なトレーニングを通じてのみ習得されるため、術者や研究室間での手技の整合性と再現性が制限されます6。さらに、出血、肺損傷または虚脱、結紮位置の誤り、不適切な換気に起因する機械的な組織損傷などの術中および術後の合併症が、周術期死亡率を相対的に高くし、このモデルの広範な適用をさらに制限しています7。これらの制限に対応し、Gaoらは心臓を反転させてLAD結紮を行う改良法を導入しました。これにより、外科的手順が簡略化され、モデル確立への技術的なハードルが低くなりました8。また、冠動脈凍結損傷や薬理学的な心筋損傷誘発など、特定の研究目的に向けた追加的な実験的アプローチも開発されています9,10。それにもかかわらず、直接視認下での永久LAD結紮は、梗塞のサイズと位置を制御して誘発できると同時に、ヒトMIの主要な病態生理学的特徴を最も忠実に再現できるため、依然として好ましい手法とされています。
従来の方法によるLAD結紮は広く用いられていますが、結紮部位の特定が不安定であること、手技の不整合、周術期の死亡率が比較的高いこと、そして研究室間での再現性のばらつきといった制限があり、これらすべてが実験結果の信頼性と比較可能性に影響を及ぼす可能性があります11。本プロトコルの全体的な目的は、血管の位置を特定するための外部解剖学的指標として前室間溝(AIS)を用いることにより、マウスにおける永久的なLAD結紮のための、より標準化され再現性の高い手法を確立することです。左心耳から固定距離の下方に結紮部位を推定するのではなく、本プロトコルでは、顕微鏡下で直接視認できLADの上方に位置する浅い表面の溝であるAISを、結紮を導くための安定した解剖学的参照点として特定します。従来の指標に基づいた推定と比較して、このアプローチは、結紮部位のより一貫した選択を容易にし、術者の習熟度によるばらつきを減少させ、標準的なマウスMI処置との互換性を維持しつつ、経験の浅い外科医にとっても操作性を向上させることを意図しています。したがって、本プロトコルは、心筋損傷、心室リマデリング、炎症、および関連する心血管疾患メカニズムの研究のための永久的なMIモデルを作成するための、再現性のある外科的手法を求める研究者に適しています。
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動物を用いたすべての実験は、Southwest Medical University動物実験センター倫理委員会の承認を得て実施されました(承認番号:SWMU20240146)。本研究では、週齢8~10週、体重20.0 ± 3.0 gの雄性C57BL/6Jマウス(特定病原体未感染 [SPF])を使用しました。実験開始前に、マウスを標準的な飼育条件下(22°C ± 2°C、12時間明期/12時間暗期サイクル)で1週間順化させます。
1. 手術前準備
2. 麻酔導入および気管挿管
3. 開胸術および心臓の露出
注:動物のポジショニング、開胸、心臓の露出、左前下降枝(LAD)冠動脈結紮、胸腔閉鎖、および術後回復を含む外科的手順全体のワークフローは、以下に示されています。 図1 および 図2.

図 1: 前室間溝を用いた左前下降冠状動脈結紮部位の解剖学的位置。 (A) 結紮前の露出したマウス心臓の腹側像。前室間溝 (AIS) を示す。(B) 左前下降 (LAD) 冠状動脈の結紮後の同一領域の像。円で囲まれた領域が結紮部位を示す。(C) AISと冠状動脈の空間的関係を示す模式図。LADはAISに沿って走行しており、結紮部位は溝の上部3分の1に位置する。RCA:右冠状動脈、LCA:左冠状動脈、LCX:左回旋枝。こちらのリンクをクリックして、この図の拡大版を表示してください。

図 2: マウスにおける前室間溝ガイド下左前降枝冠動脈結紮の手術手順。 (A) 左胸部を脱毛させた麻酔下のマウスを配置し、固定する。(B) 左胸壁に皮膚切開を行う。(C) 胸筋を分離し、開胸術に適した肋間腔を特定する。(D,E) 胸壁開創器を挿入・配置して肋間腔を広げ、術野を露出させる。(F) 露出した心臓を観察し、前室間溝(AIS)を特定する。(G) 7-0ナイロン縫合糸をAISを横切り、左前降枝(LAD)冠動脈の下に通す。(H) 縫合糸を固定し、永続的なLAD結紮を行う。(I) 胸壁開創器を取り除き、胸壁を閉鎖する。(J,K) 筋肉層と皮膚層を順次閉鎖する。(L) 手術後、保温状態でマウスを回復させる。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
4. ランドマークに基づいた左前降枝冠動脈の結紮
5. 閉鎖および術後回復
6. 心電図(ECG)評価
7. 心エコー検査
8. 組織採取、組織学的染色およびELISA
9. 組織透明化および冠動脈の三次元イメージング
10. 統計解析
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AISは、LAD冠状動脈の局在化および結紮部位の特定のための解剖学的指標として利用した(Figure 1A–C)。AISの特定後、胸壁切開、心臓の露出、LAD結紮、胸腔閉鎖、および術後回復を含むMI誘発の一連の手術ワークフローを、Figure 2A–Lに示す通りに実施した。この簡略化されたプロトコールにより、マウスにおいて迅速かつ再現性のあるMI誘発が可能となった。本プロトコールを確実に遂行するためには、長期間の実技トレーニングが必要である。特に気管挿管とAISガイド下の結紮の2つのステップは、習得までの学習曲線が非常に急である。トレーニングの初期段階では、術後7日以内の周術期死亡率が50%以上に達することがあり、モデル誘発の成功率は30%以下に低下する場合がある。これらの技術を習得すれば、手術成功率は安定して90%を超える。本研究では、術後7日以内に周術期死亡は認められなかった。すべてのトレーニング手順は、承認済みの同一の施設内動物実験プロトコールに...
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近年、心筋梗塞(MI)の臨床的および実験的モデルは心血管研究においてますます重要になっていますが、MIの病態生理や治療戦略に関する多くの疑問が未解決のままです。本論文では、精緻化されたマウスMIモデルの確立方法について述べますが、その中でいくつかの重要な手技的ステップには特に注意が必要です。最初の重要なステップは気管挿管です。従来の一部のプロトコルでは、挿管前に頸部皮膚を切開し、組織を剥離して気管を露出させる気管切開によって気道を確保していました13。また、経口気管挿管を維持しつつ、手技中の視認性を高めるために頸部正中切開を推奨するものもあります14。これら両方のアプローチとは対照的に、本プロトコルでは喉頭鏡を用いて口咽頭を照らし、頸部切開を行わずに声門を直接視認しながら経口気管挿管を行います。この手法は術者の技術的な習熟度をより高く要求されますが、頸部組織への外傷を避け、感染リスクと術後疼痛を軽減し、手術時間を短縮することができます。挿管時に最も多い誤りは、誤って食道に挿入することです。換気中に胸郭が上がらず、呼気時に気管内チューブに結露が...
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著者に開示すべき利益相反はありません。
本研究は、四川省科学技術計画(No. 2026NSFSC1823および2022YFS0618)、四川省中医药管理局プロジェクト(四川省中医药管理局室 No. 7 [2024])、四川省中西医結合学会プロジェクト(No. ZXY2025019)、および西南医科大学プロジェクト(助成金 No. 2023ZYYQ04および2023ZYYQ17)からの助成を受けて実施されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.9% 滅菌生理食塩水 | Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd. | – | セファゾリンの再構成 |
| 3% アガロース | Sigma-Aldrich | A0169 | サンプルの包埋 |
| 4% パラホルムアルデヒド | Sigma-Aldrich | 158127 | 組織固定 |
| 絶対エタノール | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 05.001.0170A | 組織脱水;可燃性 |
| 酸性フクシン | Aladdin | A104916-100g | マッソンスリクローム染色のためのポンソー–酸性フクシン溶液の調製 |
| AcqKnowledge ソフトウェア | BIOPAC Systems | AcqKnowledge 4.0 | 心電図の収集および解析 |
| アンモニア水 0.5%水溶液 | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 05.001.2528A | ヘマトキシリン・エオジン染色の青染 |
| アニリンブルー(酸可溶性) | Aladdin | A111200-100g | マッソンスリクローム染色のためのアニリンブルー溶液の調製 |
| 滅菌医療用手袋 | Nanchang Feixiang Latex Products Co., Ltd. | – | 化学的および生物学的保護 |
| ブプレノルフィン | Qinghai Pharmaceutical Factory Co., Ltd. | H10940181 | 術後鎮痛 |
| セファゾリンナトリウム注射用 | CSPC Zhongnuo Pharmaceutical (Shijiazhuang) Co., Ltd. | – | 周術期抗菌薬予防投与 |
| 綿棒 | Shijiazhuang Kangertai Medical Equipment Co., Ltd. | – | 心外膜の拭き取りおよび無菌的な準備 |
| DAPI 染色液 | Thermo Fisher | D1306 | 核ラベル化 |
| 除毛クリーム | Veet | – | 胸部の除毛 |
| デジタルスライドスキャナー | 3DHISTECH | Pannoramic MIDI II | 全スライドイメージング |
| ECGアンプリファイア | BIOPAC Systems | ECG100C | 心電図増幅 |
| 心電図記録システム | BIOPAC Systems | MP160 | 心電図記録 |
| ELISAキット(マウス B型ナトリウム利尿ペプチド) | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | RXW202726M | 血清BNP定量 |
| ELISAキット(マウス インターロイキン-1β) | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | RX203063M | 血清 IL-1β 定量 |
| ELISAキット(マウス 核内因子-κB p65) | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | RX201879M | 血清 NF-κB p65 定量 |
| ELISAキット(マウス 腫瘍壊死因子-α) | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | RX202412M | 血清 TNF-α 定量 |
| 包埋カセット | Jiangsu Shitai | 22022 | 組織包埋 |
| 気管内カテーテル 20 G | Shenzhen Bailide Biotechnology Co., Ltd. | B11103 | 経口挿管;外径 約 0.9–1.0 mm;使用前に約 15 mm にカット |
| エオシンY(アルコール可溶性) | Hefei BASF Biotechnology Co., Ltd. | Y0310-100G | ヘマトキシリン・エオジン染色における細胞質対比染色 |
| エバンズブルー | Jarvisbio | A312001 | 冠状血管のラベル化 |
| 微細ピンセット | RWD Life Science | F12011-10 | 組織の取り扱いおよび心膜切開 |
| 微細ピンセット(マイクロサージャリー用) | RWD Life Science | FC12002T-08 | マイクロサージャリーにおける組織の取り扱い |
| 微細剪刀 | RWD Life Science | S12000-09 | 皮膚切開および剥離用の眼科用剪刀 |
| 氷酢酸 | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | – | マッソンスリクローム分別のための 1% 酢酸の調製 |
| ガラススライド | Jiangsu Shitai | 80312/80302 | 切片の貼付 |
| ガラスビーズ滅菌器 | RWD Life Science | RS3002 | 個体間の器具滅菌 |
| GraphPad Prism ソフトウェア | GraphPad Software | Version 5.0 | 統計解析 |
| ヒータパッド | RWD Life Science | 69020 | 術後の体温調節 |
| ヘマトキシリン染色液 | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd. | G1004 | ヘマトキシリン・エオジン染色における核染色 |
| 西洋わさびペルオキシダーゼ標識検出抗体 | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | ELISAキットに同梱 | ELISA検出 |
| 塩酸 | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 05.001.1337A | ヘマトキシリン分別のための酸性アルコールの調製 |
| Image-Pro Plus ソフトウェア | Media Cybernetics | Version 6.0 | コラーゲン体積分率の定量 |
| Imaris ソフトウェア | Bitplane | Version 7.2.3 | 3次元再構成および解析 |
| イソフルラン | RWD Life Science | R510-22-10 | 吸入麻酔薬 |
| イソフルラン麻酔システム | RWD Life Science | TAIJI-IE | イソフルラン投与 |
| 喉頭鏡(小動物用) | Shanghai Yuyan Scientific Instrument Co., Ltd. | SR310-MR | 挿管時の直接視覚化 |
| ライトシート蛍光顕微鏡 | Light Innovation Technology | LiToneXL | 3次元蛍光イメージング |
| LitScan ソフトウェア | Light Innovation Technology | Version 3.31 | 画像のステッチおよび変換 |
| 人工呼吸器 | Chengdu Taimeng Software Co., Ltd. | HX-101E | 人工呼吸;130 breaths/min;1回換気量 2 mL |
| マイクロ止血鉗子(蚊状) | RWD Life Science | FC21001R-12 | 結紮および閉鎖時の針保持 |
| マイクロリッターシリンジ | Shanghai Gaoge Industry and Trade Co., Ltd. | – | 局所的なDAPI注入 |
| マイクロプレートリーダー | Molecular Devices (Shanghai) Co., Ltd. | SpectraMax iD5 | 450 nm での吸光度測定 |
| 解剖顕微鏡 | Maishidi (Dongguan) Technology Co., Ltd. | MSD204 | 術中の視覚化 |
| 正立光学顕微鏡 | Leica | DM500 | 組織学的イメージング |
| ミクロトーム刃 | Epredia | MX35 ULTRA | パラフィン切片作成 |
| 改良シリウスレッド染色キット | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd. | G1078 | コラーゲン染色;溶液A、B、Cを含む |
| n-ブタノール | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 05.001.0886A | 組織学的な脱水および透徹;可燃性 |
| 中性封入剤 | Shanghai Yiyang | YSQN41-91 | スライド封入 |
| ナイロン縫合糸(3/8円 7-0 針付き) | Ningbo Medical Needle Co., Ltd. | – | 左前下降枝冠状動脈の結紮 |
| ナイロン縫合糸 5-0 | Ningbo Medical Needle Co., Ltd. | – | 胸腔および皮膚の閉鎖 |
| ナイロン縫合糸 6-0 | Ningbo Medical Needle Co., Ltd. | – | 胸壁の露出および牽引 |
| パラフィン包埋装置 | Wuhan Junjie Electronics | JB-L5 | 組織包埋 |
| パラフィンワックス | NA | NA | 組織浸透および包埋 |
| リン酸緩衝生理食塩水 | Sigma-Aldrich | P3813 | 組織の洗浄および試薬の希釈 |
| ホスホモリブデン酸 | Tianjin Aopusheng Chemical Co., Ltd. | – | マッソンスリクローム分別 |
| ポンソー 2R | Aladdin | P104989-25g | マッソンスリクローム染色のためのポンソー–酸性フクシン溶液の調製 |
| 重クロム酸カリウム | Zhengzhou Paini Chemical Reagent Factory | 7778-50-9 | マッソンスリクローム媒染剤 |
| ポビドン–ヨード | SingleLady | GB26368-2010 | 皮膚消毒 |
| 逆浸透水 | ラボ精製 | 該当なし | 溶液の調製 |
| 回転式ミクロトーム | Leica Instruments (Shanghai) | RM2016 | パラフィン切片作成 |
| サンプルホルダーアダプター | Light Innovation Technology | LiToneXLに付属 | ライトシートイメージング用の透徹サンプルの固定 |
| 皮膚用粘着テープ | Qingdao Schultz Biotechnology Co., Ltd. | – | 肢および尾の固定 |
| カバーグラス | Jiangsu Shitai | 80340-1630 | カバーガラスによる封入 |
| スライド乾燥機 | Shaoxing Luyue | 101-3B | スライドの乾燥 |
| 停止液 | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | ELISAキットに同梱 | ELISA反応の停止 |
| 基質溶液 A および B | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | ELISAキットに同梱 | ELISA発色 |
| 組織展伸槽 | Wuhan Junjie Electronics | JK-5/6 | 切片の展伸 |
| 組織処理装置 | Wuhan Junjie Electronics | JT-12S | 自動組織処理 |
| 組織透徹キット(試薬 A–F) | Jarvisbio | JA11012 | 溶媒ベースの組織透徹 |
| 気管挿管プラットフォーム | RWD Life Science | Re20-M | 経口挿管のポジショニング |
| 超音波解析ソフトウェア | Fujifilm VisualSonics | VevoLAB 3.2.6 | 超音波心エコーデータの解析 |
| 超音波ジェル | Tianjin Jinya Electronics Co., Ltd. | TM-100 | 超音波心エコーのカップリング |
| 超音波イメージングシステム | Fujifilm VisualSonics | Vevo 3100 | 超音波心エコー |
| V字型眼瞼牽引器 | Suqian Shengshi Medical Equipment Co., Ltd. | SS5009G | 肋間および肋骨の牽引 |
| 洗浄バッファー | Quanzhou Ruixin Biological Technology Co. | ELISAキットに同梱 | ELISAプレートの洗浄 |
| 水精製システム | Sichuan ULUPURE Ultrapure Technology Co., Ltd. | UPT-II-20T | 逆浸透水の製造 |
| キシレン | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 05.001.0586A | 組織透徹および脱パラフィン;可燃性および神経毒性 |
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