ウサギの虚血と再灌流障害のモデル
November 3rd, 2023
本研究は、生存症例の左ミニ開胸術または非生存症例の正中胸骨切開術を使用したウサギの急性局所心筋虚血および再灌流損傷の再現性の高い動物モデルを示しています。
このプロトコルは非存続および存続の実験のためのウサギ モデルでその場の激しい地方心筋虚血そして再灌流の傷害を引き起こすために簡単で、信頼でき、再現性がある方法論を提供する。この技術は、2つの異なる外科的アプローチにより、死亡率と罹患率が最小限に抑えられています。この方法論は費用対効果が高く、技術的要求が低いため、外科の専門知識がなくても研究者が実行できます。
ミニ開胸術でLADを露出させることは困難な場合があります。4回目の肋間腔前胸骨傍切開を横方向に5〜6センチメートル延長し、そのような曝露とウサギの剖検を事前に練習することをお勧めします。生存研究のために左ミニ開胸術を行うには、枕を使用して麻酔をかけたウサギの左側を約30度持ち上げます。
触診し、フェルトチップのマーキングペンで骨のランドマークの輪郭を描きます。10番の刃を使用して、胸骨の外側境界に隣接して横方向に5〜6センチメートル伸びる第5肋骨の上にある皮膚を切開します。電気焼灼を使用して、大胸筋を内側に分割し、続いて前鋸筋を外側に分割します。
次に、肋間筋を第5肋骨の上で分割して、神経血管束を温存します。鋭い解剖を使用して、メッツェンバウムのハサミで頭頂胸膜を切開し、第4肋間腔から胸膜腔に慎重に入り、肋骨スプレッダーまたは胸骨リトラクターを挿入できるようになるまで、最初の胸膜切開を肋骨と平行に両方向に伸ばします。肋骨のスペース内に肋骨スプレッダーまたは胸骨リトラクターを配置し、それを広げて心臓と心嚢を視覚化します。
DeBakey鉗子を使用して心膜を持ち上げます。メッツェンバウムのハサミで開き、LAD動脈の分離を進めます。これにより、LADとその枝に適切に曝露することで、心臓の前外側表面を最適に視覚化できます。
LAD動脈を分離するには、3番目の対角線枝をテーパー針の3-0ポリプロピレン縫合糸で囲み、針を取り外します。サバイバルケースでは、LADを分離するために使用した3本の3-0ポリプロピレン糸を切り取り、両端をゆるく結びます。3本の3-0ポリプロピレン糸は、心臓を採取する際にリスクのある領域と梗塞ゾーンを識別するために使用されます。
手術後、肋骨の周りに2-0ポリグラクチン910の8の字縫いを2針結びます。筋肉層と皮下層を3-0ポリジオキサノン縫合糸でランニングスタイルで閉じます。次に、5-0のモノフィラメント縫合糸を使用して皮下的に皮膚を閉じます。
最後に、胸膜エラーを排出するために針開胸検査を行います。非生存試験の場合は、湾曲したメイヨーハサミを使用して胸骨正中切開術を直ちに進めてください。胸骨リトラクターを使用して心臓と心嚢を視覚化し、前に示したように心膜を開きます。
以前に行った開胸手術の部分で配置された 3-0 ポリプロピレン スレッド ループを視覚化します。LAD動脈を分離するには、その第3斜めの枝をテーパー針の3-0ポリプロピレン縫合糸で囲みます。次に、針を取り外し、ポリプロピレンフィラメントの両端を小さなビニールチューブに通してスネアを形成します。
DeBakey鉗子を使用して、2つのポリプロピレンフィラメントの間に長方形のPTFEプレジェットを配置し、孤立したLAD動脈とビニールチューブの間に挟み込みます。ビニールチューブを押し下げ、ポリプロピレン縫合糸フィラメントを引き上げて冠状動脈を閉塞させ、このスネアを締めます。蚊取り皒を使用してチューブをクランプし、希望の気密性を維持します。
心外膜の局所チアノーゼを観察して心筋虚血を確認します。虚血誘発の30分後にスネアを取り外します。実験の最後に、生化学的および組織分析のために心臓を採取します。
虚血前、虚血中、および再灌流時に記録された心電図は、頻脈、不整脈、伝導系の欠陥、梗塞関連のQ波の発生、およびSTセグメントの偏差を示しました。2Dエコー測定値は、虚血前と比較して、虚血中および虚血後において、分数短縮が減少することを示しました。局所心筋虚血を誘発してから30分後、心筋壊死の証拠が観察されました。.
最も重要なプロトコルステップは、動脈を損傷したり静脈出血を引き起こしたりすることなくLADを慎重に取り囲み、血管痙攣を防ぐためにPTFEプレジェットを適切に配置し、LADを含めてリスクのある一貫した領域を作成することです。この方法論は、血管損傷、慢性心筋虚血、急性心筋スタニングモデルで、心血管の分子力学、病態生理学的メカニズム、および治療標的を明らかにし、有用性を実証し、診断および治療アルゴリズムを開発するのに役立ちます。
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概要
この研究は、ウサギの急性局所心筋虚血および再灌流障害を誘発するための信頼性の高い方法論を提示します。このプロトコルは、生存実験と非生存実験の両方に設計されており、2つの外科的アプローチを利用しています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 心血管研究
- 動物モデル
- 外科技術
背景
- 急性心筋虚血は効果的な実験モデルを必要とする重要な状態です。
- ウサギは、人間との生理学的類似性のため、心血管研究で一般的に使用されています。
- 実験設定における死亡率と罹患率を最小限に抑えることは、倫理的な研究にとって不可欠です。
- 異なる外科的アプローチが実験の結果に影響を与える可能性があります。
研究目的
- 心筋虚血と再灌流障害を研究するための再現可能な動物モデルを確立すること。
- 費用対効果が高く、技術的要求の低い方法論を提供すること。
- 限られた外科的専門知識を持つ研究者が手順を実行できるようにすることで、研究を促進すること。
使用した方法
- 左側小開胸または正中胸骨切開による心筋虚血の誘発。
- 生存研究中の手術中にウサギの左側を挙上させること。
- 実験前に外科的露出と剖検の実践を推奨すること。
- 技術に関連する死亡率と罹患率の評価。
主な結果
- この方法論は、最小限の死亡率と罹患率を示しました。
- 両方の外科的アプローチが虚血を誘発するのに効果的でした。
- 研究者は技術の使いやすさと信頼性を報告しました。
- この研究は、将来の心血管研究のためにこのモデルの使用を支持しています。
結論
- この研究は、心血管分野の研究者に貴重なプロトコルを提供します。
- 確立されたモデルは、生存実験と非生存実験の両方に適しています。
- 将来の研究はこの方法論に基づいて、虚血と再灌流障害を探求することができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Reliable in vivo models of myocardial ischemia and reperfusion injury are essential for de-risking cardiovascular target validation and mechanistic studies in early drug discovery. This rabbit model enables reproducible induction and quantification of regional cardiac injury, supporting translational continuity from discovery biology to preclinical assessment. The protocol's accessibility and low technical barrier facilitate broader adoption across enterprise R&D teams focused on cardiovascular pipeline advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of cardiovascular molecular mechanisms and therapeutic hypotheses in a controlled in vivo setting.
- Supports functional target validation by quantifying myocardial injury and recovery following ischemia and reperfusion.
- Facilitates mechanistic de-risking for candidate targets implicated in cardiac injury and repair pathways.
Screening & Assay Development
- Provides a validated animal system for downstream evaluation of cardioprotective compounds and interventions.
- Delivers standardized, reproducible endpoints such as fractional shortening and ECG changes for quantitative assessment.
- Enables reliable comparison of experimental conditions through continuous physiologic and mechanical monitoring.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints, including myocardial necrosis and functional impairment, for translational biomarker development.
- Supports continuity from discovery-stage findings to preclinical validation of therapeutic efficacy and safety.
- Reduces translational risk by modeling acute and chronic cardiac injury mechanisms in a physiologically relevant system.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the cardiovascular discovery continuum, bridging early mechanistic studies and preclinical lead evaluation for ischemia-reperfusion injury programs.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing and pathway clarification for cardiac injury and repair.
- Screening: Provides assay-ready endpoints and reproducible injury induction for compound evaluation.
- Analytics: Supports quantitative measurement of myocardial function, ECG changes, and tissue injury.
- Translational Research: Facilitates alignment with clinical biomarkers and endpoints relevant to human cardiac injury.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, scalable model adaptable across cardiovascular R&D teams.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic studies for cardiac injury.
- Operational Value: Delivers reproducibility, standardization, and low technical demand for broader team adoption.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and reduces late-stage biological risk in cardiovascular portfolios.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of cardioprotective candidates.
Implementation Considerations
- Requires basic surgical proficiency and familiarity with rabbit cardiovascular anatomy.
- Needs access to physiologic monitoring, echocardiography, and ECG instrumentation.
- Demands cross-team standardization of surgical and analytical procedures for reproducibility.
- Adaptable to both survival and non-survival study designs for diverse research objectives.
- Limitations include species-specific responses and the need for careful LAD artery manipulation to avoid confounding injury.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:52
Mini‐Thoracotomy (Survival)
2:25
LAD Artery Isolation and Incision Closure
3:23
Midline Sternotomy (Non‐Survival) and LAD Artery Isolation
4:18
Coronary Artery Occlusion and Ischemia Confirmation
4:52
Results: Analysis of Acute Regional Myocardial Ischemia in a Rabbit Model
5:29
Conclusion
