マウスにおける右冠動脈の永久結紮による右心室心筋梗塞の生成と特徴付け
2022年2月1日
右心室と左心室の間にはいくつかの違いがあります。しかしながら、右室梗塞(RVI)の病態生理は解明されていない。本プロトコールでは、RVIマウスモデル生成のための再現可能な方法が導入され、RVIのメカニズムを説明する手段を提供し得る。
右心室は左心室よりも虚血に対してより耐性があります。右室梗塞発症時の病態生理学的メカニズムを解明できる右心室感染モデルを生成する技術を導入しました。我々は、血管原価計算によって右冠状動脈の位置を特定し、マウス右室梗塞モデルを首尾よく生成するために重要な結紮領域を定義した。
手順を実演するのは、私の研究室のポスタードクターであるLinhai Ruoです。マウスをパッドの上に置き、つま先離脱反応がないことによって麻酔の深さを確保する。縫合糸で切歯を固定し、粘着テープで四肢を固定する。
脱毛クリームで首から剣状体に髪を取り除きます。ピンセットで舌をわずかに引き出し、舌圧迫器で下顎骨を持ち上げて声門を露出させます。22ゲージカニューレを声門に挿入して気管内挿管を行う。
心電図電極をマウスの四肢に正しく接続し、ECGを記録します。胸を開くには、眼科用はさみで3番目の右肋骨に平行に、皮膚に長さ1センチメートルの切開を行います。第3の肋間腔を再度決定し、胸骨角度に応じて十分な空間を確保する。
第3肋間腔の上にあるはさみとマイクロ鉗子で大胸筋と小胸筋を分離して切断する。その後、肘鉗子で肋間筋を鈍く分離して手術野を露出させ、心膜を切開する。滅菌綿で右心房を持ち上げ、滅菌8-0で右冠状動脈を結紮するナイロン糸、3〜5ミリメートルのライゲーション範囲を有する。
右冠状動脈を結紮した後、STセグメント上昇を示すモニタリングECGリード3に留意する。綿と縫合糸の筋肉と皮膚を滅菌5-0ナイロン糸で取り除きます。次に、マウスを加熱パッドの上に置き、回復を促進します。
動物の固定および超音波操作のための超音波プラットフォーム上の仰臥位でマウスを置きます。その爪を電極にテープで固定し、超音波装置に取り付けられたシステムを介してECG記録を得る。脱毛クリームでマウスの胸から髪を取り除き、超音波ゲルを胸の皮膚に塗布する。
プラットフォームを水平位置に設定します。トランスデューサを左脚に平行に向け、左心室長軸画像を取得します。プローブを時計回りに90度回転させて、左心室のショートアクセスビューを取得します。
シネストアボタンを押して画像を保存します。プラットフォームの左上の最低点で傾けます。探触子を垂直に下に移動し、Bモード下では上腹部上とマウスのダイヤフラムの下の位置を維持します。
右心室、右心房、左心房、左心室が画面に表示されるまで、X軸とY軸を回転させてプラットフォームの位置をわずかに調整します。シネストアまたはフレームボタンを押して画像を保存します。Mモードを押します。
2本のX指示線が現れた後、三尖弁オリフィスに指示線を配置し、三尖弁年間平面の動きを得た。Mモードをもう一度押します。シネストアまたはフレームストアボタンを押して、データと画像を保存します。
プラットフォームの左側を最低点で傾けます。プローブを、右前腋窩線に沿って水平軸に対して 30 度の角度で配置します。プラットフォームのX軸とY軸を回転させて、右心室を表示します。
Mモードボタンを押し、中隔の過エコー点にあるインジケータラインを見つけて、右心室インターフェースのMモード画像を取得します。Mモードボタンをもう一度押します。シネストアボタンを押して画像を保存します。
気管挿管を行い、動物用人工呼吸器のパラメータを設定します。剣状突起の上の皮膚に1センチメートルの両側切開を行い、眼科用はさみで横隔膜と肋骨をトランスクトして心臓を露出させる。右心室自由壁を32ゲージの針で穿刺する。
針を外し、出血を止めるために綿で傷口を押します。カテーテルの先端を穿刺部位を通って右心室に挿入し、ゆっくりとカテーテルを前方に押し出す。先端の位置を調整して、モニターおよび記録システムに表示される典型的なRV圧力波形を取得します。
安定化の10分後、RV収縮期血圧、RVおよび拡張期血圧、ならびにRV最大右心室圧上昇減少率のデータを記録する。選択ボタンをクリックして、計算する心周期を選択します。次に、分析ボタンをクリックして、選択したサイクルの平均値を計算します。
動物をパッドの上に仰臥位に置き、人工換気のために挿管する。外科用はさみで胸を開き、心臓を露出させます。右心房の眼科用はさみで3ミリメートルのノッチを作り、注射器で心臓の頂点を通して5mLの正常な生理食塩水で心臓を灌流します。
大動脈クランプで大動脈からの血液をブロックします。1mg/mLニトログリセリン0.1mLをインジェクターで心臓頂点に通し、冠状動脈を拡張する。心臓の頂点を通る1mLのキャスト試薬で心臓を灌流し、2〜3時間待ちます。
50%水酸化ナトリウムで2〜3日間心臓を侵食する。そして、正常な生理食塩水ですすぎによって筋肉組織または結合組織を除去する。RCAライゲーション後、ECGのリード3にSTセグメント上昇が見られた。
2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロリド染色は、梗塞領域がRV遊離壁の45%を占めていることを示し、術後24時間。心エコー検査は、拡張期の終わりにRV内部寸法が、RV1において増加したことを示した。そして、それはシャムグループで2回以上でした。
RVフラクション短縮、RV駆出フラクション、および三尖塔環状平面収縮期エクスカーションは、RVIにおいて有意に小さかった。RVによるLV面積比が約50%増加したRV血行動態測定は、RVI群において、右室収縮期血圧、RV圧の最大および最小上昇率、RV収縮性が有意に小さいことを示した。右心室圧および拡張期圧ならびにRV弛緩指数の指数関数的時定数は、Sham群のものよりも有意に有意であった。
RV動脈瘤が梗塞領域に見えた。RVI群における心臓重量対体重比および心臓重量対脛骨長さ比はわずかに大きかった。マッソン染色は、RV遊離壁における有意な線維症を示した。
そしてまれに、RVI群の中隔に線維化が起こった。対照的に、少数の生存した心筋細胞は梗塞領域にあった。結紮領域を露出させ、挿入された針の深さと範囲を把握して、成功率と生存率を高めることが重要です。
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概要
この研究は、右心室梗塞（RVI）マウスモデルを生成する再現可能な方法を紹介しています。この技術は、これまで十分に理解されていなかったRVIの病態生理学的メカニズムを明らかにすることを目的としています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 心血管生理学
- 病態生理学
- マウスモデル
背景
- 右心室は左心室よりも虚血に対して抵抗力があります。
- RVIの理解は標的治療法の開発に不可欠です。
- 現在のRVI研究方法には限界があります。
- この研究は新しいモデルを通じてこれらのギャップに対処することを目指しています。
研究目的
- RVIの信頼できるマウスモデルを開発すること。
- RVIに関与するメカニズムを解明すること。
- RVIの将来の研究のためのプラットフォームを提供すること。
使用された方法
- 血管コスティングによる右冠状動脈の同定。
- RVIモデル生成に重要な結紮領域の定義。
- 麻酔と固定を含むマウスの準備。
- 訓練を受けた研究者による手順の実演。
主な結果
- マウスにおけるRVIを生成する再現可能な方法が確立されました。
- この技術によりRVIの病態生理学の研究が可能になります。
- 手順を通じてモデル生成の成功が実証されました。
- このモデルはRVIメカニズムに関する将来の研究を促進する可能性があります。
結論
- 開発されたモデルはRVIを研究するための貴重なツールです。
- これは虚血に対する右心室の反応の理解を深めます。
- 将来の研究は、治療法のオプションを探求するためにこのモデルを基に構築できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Robust preclinical models of right ventricular infarction (RVI) are essential for elucidating mechanisms of right heart failure and for identifying therapeutic targets relevant to human disease. This protocol enables reproducible generation and quantitative characterization of RVI in mice, supporting translational research and mechanistic de-risking at early discovery and preclinical stages. The model's quantitative outputs facilitate predictive confidence and portfolio triage for cardiovascular drug discovery programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of right ventricular injury mechanisms and remodeling pathways.
- Supports functional target validation for right heart failure interventions.
- Provides a platform for mechanistic de-risking of candidate targets in a disease-relevant system.
- Facilitates predictive confidence in translational hypotheses for right ventricular pathology.
Screening & Assay Development
- Delivers validated in vivo endpoints including infarct size, echocardiographic parameters, and hemodynamic measurements.
- Supports assay standardization and reproducibility for cross-study comparisons.
- Enables quantitative assessment of compound efficacy in a physiologically relevant context.
- Prepares the system for downstream screening of therapeutic candidates targeting RV remodeling.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical endpoints with clinical measures of RV function and remodeling.
- Provides continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of therapeutic strategies.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on quantitative translational biomarkers.
- Facilitates evaluation of disease-modifying effects in a model mimicking patient pathophysiology.
Pipeline & Workflow Integration
This RVI model integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging early mechanistic studies with translational validation for right heart failure programs.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification for RV injury and remodeling.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs for compound evaluation and assay development.
- Analytics: Enables measurement of infarct size, cardiac function, and hemodynamics for comparative analysis.
- Translational Research: Aligns preclinical findings with clinical endpoints relevant to RV dysfunction.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable in vivo platform for ongoing cardiovascular R&D initiatives.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in right heart failure research.
- Operational Value: Standardizes model generation and quantitative assessment for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by enabling early de-risking.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets targeting RV pathology.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical techniques and small animal anesthesia.
- Demands access to echocardiography, hemodynamic monitoring, and histological analysis infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of procedural steps and data interpretation.
- Adaptation may be needed for different mouse strains or comorbid models.
- Success and survival rates depend on precise ligation and perioperative management.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:54
Preparation for Surgery
1:37
Permanent Ligation of the Right Coronary Artery
3:03
Echocardiographic Assessment of the RV (Right Ventricle) Function After Surgery
5:25
Invasive Measurements of RV Hemodynamic
6:43
Coronary Vascular Cast Using a Vascular Casting Agent
7:49
Results: Electrocardiography, Echocardiography and Histological Assessment After Right Coronary Artery Ligation
9:48
Conclusion
