マウスの横大動脈狭窄
2010年4月21日
マウスの横大動脈狭窄（TAC）は、心肥大や心不全の開発の基礎となるメカニズムを研究するために一般的に使用される実験的なモデルです。ここで、我々は、マウスの心肥大の再現性の学位を作成するために大動脈を収縮する手順を説明します。
この手順は、マウスに麻酔をかけ、無菌手術の準備をし、加熱パッドの上で仰臥位に置くことから始まります。気管内挿管は、PE 90チューブを使用して行われ、PE90チューブはげっ歯類の人工呼吸器に接続されます。次に、第2肋骨の部分開胸術を行い、胸骨を引っ込めます。
横行大動脈が同定され、続いて無名動脈と左頸動脈の間で結紮されます。胸郭が閉じられ、続いて皮膚が連続的な縫合パターンで閉じられます。最後に、気管内チューブを取り外し、マウスを回復させます。
こんにちは、ベイラー医科大学の分子生理学および生物物理学部のザンダーウォーズ博士の研究室のアンジェラ・ダル・メダです。今日は、マウスの横行性大動脈狭窄の手順をお見せします。当研究室では、この手順を用いて、心肥大や心不全発症のメカニズムを研究しています。
それでは始めましょう。横行性大動脈狭窄または税金手術を開始する前に、手術野を75%イソプロピルアルコールで消毒してください。.加熱パッドの電源を入れ、適切な温度に設定します。
私たちが推奨するシステムは、摂氏37度±1度に維持される温熱療法パッドに接続されたゲーマー循環ウォーターポンプです。手術前にホットビーズ滅菌器で手術器具を滅菌します。タックス手術には、以下の手術器具が必要です。
鈍いハサミ、45度の角度の鉗子を見つけるための2つの粗い湾曲した鉗子、角度のついたスプリングハサミ、胸部リトラクター、ニードルホルダー。出血の場合に備えて、綿のアプリケーターも手元に置いておく必要があります。手術野が準備されたら、マウスの挿管に進むことができます。
挿管の準備として、マウスを誘導室で麻酔し、バリカンを使用して首のラインから胸の中央まで毛を剃ります。マウスを加熱パッドの上の仰向けの位置に置きます。心拍数の急激な低下や突然死を避けるために、手術中は正常な体温を維持することが重要です。
マウスの爪床に圧力をかけて、マウスが完全に麻酔されていることを確認します。動物の前歯に輪ゴムをかぶせて首を伸ばします 片手で湾曲した鉗子を使用して、もう一方の手で舌を横にそっと操作します。PE90チューブを気管に挿入します。
次に、気管内チューブをハーバードボリュームサイクルげっ歯類人工呼吸器に接続します。人工呼吸器は、マウスの体重に応じて毎分125〜150回の呼吸と0.1〜0.3ミリリットルの一回換気量でサイクリングし、ベタジン溶液とそれに続く70%アルコールで手術野内の皮膚を消毒する必要があります。手術中の術野の汚染を防ぐために、この手順を3回繰り返し、マウスに滅菌ドレープをかぶせ、手術野のみを露出させます。
私たちは今、この外科的処置中に横行大動脈の結紮を行う準備ができています。麻酔は、1分あたり0.5〜1リットル、酸素100%で、フッ素の1.5〜2%に維持されます。マウスの爪床に圧力をかけて、正しい麻酔レベルを確認します。
トークン反射がないことを確認するため。部分開胸術を行うことから手術を開始します。胸骨を頭蓋端から2番目の肋骨レベルまで切ります。
手術用顕微鏡を使用して、胸部リトラクターを使用して胸骨を引っ込めます。次に、細い先端の45度の角度の鉗子を使用して、胸腺と脂肪組織を大動脈弓から穏やかに分離します。横行大動脈を特定した後、6.0シルク縫合糸の小片をデノミネート動脈と左頸動脈の間に配置します。
横大動脈の周りに2つの緩い結び目を結び、27ゲージ半ゲージの鈍い針の小片を置きます。トランスファー大動脈と平行。最初の結び目を針にすばやく結び、次に2番目の結び目を結び、次にすぐに針を取り外して、直径0.4ミリメートルのくびれを作ります。
横行大動脈が結紮されたら、胸部リトラクターを取り外し、人工呼吸器の流出を2秒間つまみ込みます。肺を慎重に再膨らませるには、縫合パターンが中断された6.0プロリン縫合糸を使用して胸郭を閉じます。最後に、連続縫合パターンの6.0プロリン縫合糸を使用して皮膚を閉じます。
術後鎮痛に。マウス腹腔内にブプレノルフィンを注射します。手術後に脱水症状の兆候がある場合は、0.3〜1ミリリットルの滅菌生理食塩水を腹腔内に投与します。
麻酔を徐々にオフの位置まで下げます。自発呼吸の兆候が現れた場合は、気管内チューブを取り外し、マウスを腹臥位に動かして、加熱パッドで回復させます。横行大動脈収縮の 1 週間後、マウスを再麻酔して、横行大動脈の形成によって誘発される圧力過負荷の程度を決定します。
麻酔と体温は前述したように維持されます。20メガヘルツのドップラープローブを首の左側と右側に45度の角度で配置します。頸動脈の流速を検出するために、コンピュータベースのドップラー信号プロセッサを使用してドップラー信号を表示および保存します。
実験プロトコルに必要な圧力過負荷の程度に応じて、右頸動脈またはRCが左頸動脈またはlc流量比が一定範囲内にあるマウスのみを、さらなる分析のために含めます。たとえば、中程度の圧力過負荷は5対8の比率になりますが、より厳しい収縮が深刻な圧力過負荷をもたらすと、8対10の比率になります。しかし、偽の動物は、約1の比率を持つことが予想されます。
野生型マウスにおけるTAC後の典型的な外科的生存率は、約80〜90%成功しています。横行大動脈の外科的結紮は、偽の操作マウスと比較して、左右の頸動脈または RC over lc 間のドップラー流速比を 5 から 10 に導きます。圧力過負荷のマウスは、狭窄の具合にもよりますが、1〜2週間以内に心肥大を発症し、6〜8週間後に心臓拡張を発症することが予想されます。
マウスで横行性大動脈収縮術を行う方法を紹介しましたが、この手順を行うことは、正常な体温を維持し、失血を最小限に抑えるために重要です。というわけで、これだけです。ご覧いただきありがとうございます、そしてあなたの実験に頑張ってください。
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概要
この記事では、心肥大と心不全の研究に使用されるモデルであるマウスにおける横断性大動脈狭窄（TAC）の実施手順について説明します。この方法には、大動脈を狭窄させる外科的技術が含まれ、制御された程度の心肥大をもたらします。
主要な研究要素
科学分野
- 心臓病学
- 実験外科
- 心臓生理学
背景
- 横断性大動脈狭窄は、心臓研究で広く使用されているモデルです。
- このモデルは、心不全のメカニズムを理解するのに役立ちます。
- 制御された環境で心肥大の研究を可能にします。
- マウスモデルは、心血管研究における前臨床研究に不可欠です。
研究目的
- マウスにおけるTACの実施のための詳細なプロトコルを提供すること。
- 研究における再現性のための手順を標準化すること。
- 心肥大メカニズムの研究を容易にすること。
使用方法
- 手術前のマウスの麻酔。
- 無菌手術の準備と温熱パッド上での位置決め。
- PE 90チューブを使用した気管挿管と人工呼吸器への接続。
- 部分的な胸腔開孔と横断性大動脈の結紮。
主要な結果
- この手順は、マウスにおいて心肥大を成功裏に誘発します。
- モデルの再現性は標準化された技術によって確立されています。
- 心不全メカニズムのさらなる調査を可能にします。
- 将来の心血管研究の基礎を提供します。
結論
- TACは心肥大を研究するための効果的なモデルです。
- 標準化された手順は研究における再現性を向上させます。
- このモデルは心不全メカニズムへの洞察をもたらす可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
The transverse aortic constriction (TAC) model in mice provides a reproducible system for studying pressure overload-induced cardiac hypertrophy and heart failure, enabling mechanistic de-risking of therapeutic targets in cardiovascular drug discovery. By establishing a controlled hemodynamic stress that mimics human pathophysiology, TAC supports target validation and phenotypic screening in preclinical pipelines. This model enhances predictive confidence for lead identification and translational biomarker development in heart failure therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in pressure overload cardiac hypertrophy pathways.
- Operational Value: Supports biological de-risking through functional target validation in a disease-relevant system.
- Scientific Value: Facilitates mechanistic de-risking by elucidating signaling processes involved in maladaptive cardiac remodeling.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized murine model for assay development and compound screening in heart failure models.
- Operational Value: Enables reproducible quantitative assessment of cardiac hypertrophy via Doppler-derived carotid flow velocity ratios.
- Scientific Value: Supports phenotypic screening by generating consistent hypertrophic and dilatative phenotypes over defined time courses.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Offers disease relevance by mimicking human cardiac hypertrophy and heart failure progression timelines.
- Operational Value: Ensures translational continuity from discovery through preclinical validation with measurable hemodynamic endpoints.
- Scientific Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by modeling gradual transition from compensated hypertrophy to heart failure.
Pipeline & Workflow Integration
The TAC model integrates into the cardiovascular discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical efficacy studies, supporting go/no-go decisions based on hemodynamic and phenotypic outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification in cardiac stress response mechanisms.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized surgical induction and Doppler-based pressure overload quantification.
- Analytics: Provides quantitative dependent variable measurements (RC/LC flow velocity ratio) enabling comparison of pressure overload severity across experimental groups.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity via temporal progression from hypertrophy to dilatation, mirroring human heart failure pathophysiology.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for evaluating multiple therapeutic targets across cardiovascular discovery projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through reproducible induction of pressure overload cardiac hypertrophy.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via defined surgical technique and hemodynamic validation using Doppler probe measurements.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions by reducing late-stage biological risk through mechanistic de-risking in a validated preclinical model.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of compounds based on efficacy in attenuating pressure overload-induced hypertrophy and failure progression.
Implementation Considerations
- Required expertise in murine surgical techniques, anesthesia management, and postoperative care.
- Instrumentation needs include rodent ventilator, Doppler probe with signal processor, microsurgical tools, and heating pad for temperature maintenance.
- Cross-team standardization requires consistent surgical constriction size (0.4 mm) and Doppler ratio thresholds (5-10 for pressure overload) across sites.
- Adaptation considerations include genetic background effects on hypertrophy progression and constriction tightness impact on phenotype severity.
- Practical limitations include surgical mortality (10-20%) and variability in Doppler measurements requiring operator training and protocol adherence.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
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Title
0:42
Introduction
1:10
Preparing the Operating Field
2:02
Preparing and Intubation of Mice
6:31
Confirmation of Successful Ligation of the Transverse Aorta
3:25
Ligation of the Transverse Aorta
7:32
Results of a Successful Transverse Aortic Constriction
8:02
Conclusion
