Name: 自発呼吸マウスにおけるバルーンカテーテルを用いた遠隔トリガーLAD閉塞 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T13:40:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: 学ぶ閉胸式バルーンカテーテル法によるマウスの心筋虚血再灌流障害モデル。遠隔操作で虚血を誘導し、自発呼吸を維持しながらリアルタイムイメージングで心筋障害の動態を観察する革新的な手法です。

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<meta charset="utf8"></head><body>マウス心筋虚血-再灌流損傷に対するクローズドチェスト技術

<ol><li>Bryda, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mighty+mouse%3A+The+impact+of+rodents+on+advances+in+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Mo+Med%22%5BJournal%5D)">The mighty mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research.</a> Mo Med. 110 (3), 207-211 (2013).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td>2-0 シルク縫合糸</td><td>シャーポイント製品</td><td>DC-2515N</td><td></td></tr><tr><td>5-0 ポリプロピレン縫合</td>糸 <td>エチコン</td><td>8710H</td><td></td></tr><tr><td>7-0 ポリプロピレン縫合</td>糸 <td>エチコン</td><td>8206H</td><td></td></tr><tr><td>アクラレント バルーン インフレーション デバイス</td><td>ジョンソン&Johnson MedTech</td><td>BID30</td><td></td></tr><tr><td>アセプロマジン</td><td>Kela</td><td></td><td></td></tr><tr><td>BD Vialon 18 G</td><td>BD</td><td>381347</td><td></td></tr><tr><td>BD Vialon 20 G</td><td>381334</td><td></td><td>BD</td></tr><tr><td>Betadine Solution</td><td>Purdue Pharma</td><td>25655-41-8</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine (Buprenex Injectable)</td> <td>Reckitt Benkiser Healthcare</td><td>NDC 12496-0757-1</td><td></td></tr><tr><td>コイ ズーム スタイリング Knijplood 2.1 g (リード フィッシング ウェイト)</td><td>Visdeal.nl</td><td></td><td></td></tr><tr><td>デュモン #3 鉗子</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11231-30</td><td></td></tr><tr><td>デュモン #5 鉗子</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11251-30</td><td></td></tr><tr><td>ファイン ハサミ</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>14040-10</td><td></td></tr><tr><td>フシジン ジェル</td><td>レオ ファーマ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>イソフルラン</td><td>アボット</td><td>NDC 5260-04-05</td><td></td></tr><tr><td>KD マウス/ラット アイ スペキュラム</td><td>ワールド プレシジョン</td><td>501897</td><td></td></tr><tr><td>KD マウス/ラット アイ スペキュラム</td><td>ワールド プレシジョン</td><td>501897</td><td></td></tr><tr><td>ケタミン</td><td>デクラ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>光源</td><td>ツァイス</td><td>KL 1500 LCD</td><td></td></tr><tr><td>MRI システム&nbsp;</td><td>Bruker BioSpin, Ettlingen, Germany</td><td>BioSpec 70/30</td><td></td></tr><tr><td>NatriumChloride 0.9%</td><td>Baxter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nocturnal Infrared Heat Lamp</td><td>Zoo Med Laboratories, Inc.</td><td>RS-75</td><td></td></tr><tr><td>ParaVisionソフトウェア&nbsp;</td><td>Bruker BioSpin</td><td>バージョン 6.0.1&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>ポリエチレンチューブ PE-10</td><td>SAI 注入技術</td><td>PE-10</td><td></td></tr><tr><td>ポリエチレンチューブ PE-50</td><td>SAI 注入技術</td><td>PE-50</td><td></td></tr><tr><td>リモート IRI ツール (PMMA)</td><td>自家製</td><td></td><td></td></tr><tr><td>げっ歯類外科モニター</td><td>インダス機器</td><td></td><td></td></tr><tr><td>セグメント v4.0</td><td>Medviso、segment.heiberg.se</td><td>R12067</td><td></td></tr><tr><td>セルフゲートグラディエントエコーシーケンス&nbsp;</td><td>Bruker BioSpin、エットリンゲン、ドイツ</td><td>IntraGate、ParaVision 6.0.1</td><td></td></tr><tr><td>スリム細長いニードルホルダー</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>12005-15</td><td></td></tr><tr><td>Sure-Seal マウス/ラット誘導チャンバー</td><td>World Precision Instruments</td><td>EZ-178</td><td></td></tr><tr><td>チューブ コネクタ、ポリ、Y 字型</td><td>Westlab</td><td>072025-0001</td><td></td></tr><tr><td>Ultraverse 035 PTA拡張カテーテル:5mm x 40mm、17 ATM RBPバルーン、長さ130 cmカテーテル</td><td>Bard Peripheral Vascular, Inc.</td><td></td><td></td>00801741092671</tr><tr><td>Veet(脱毛クリーム)</td><td>レキットベンカイザーヘルスケア</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ベンチレーター、MiniVentモデル845</td><td>Hugo Sachs</td><td>73-0043</td><td></td></tr><tr><td>Vidisic</td><td>BAUSCH &ロムファーマ</td><td>685313</td><td></td></tr><tr><td>キシラジン</td><td>バイエル</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

自発呼吸マウスにおけるバルーンカテーテルを用いた遠隔トリガーlad閉塞

Remotely Triggered LAD Occlusion Using a Balloon Catheter in Spontaneously Breathing Mice

虚血を誘発する能力の検証は、塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)およびシリウスレッド(SR)染色、心筋トロポニンI測定、および後期ガドリニウム増強(LGE)MRイメージングの4つの試験によって行われています。統計的有意性は、サンプルサイズが限られていることを考慮して、Mann-Whitneyノンパラメトリック検定を使用して評価されました。統計的有意性は p &lt; 0.05に起因した。
急性実験(TTC染色、n = 15)には技術的な失敗はなく、すべての動物が含まれていました。これらの急性実験には、即時追跡実験(心筋トロポニンI、LGE MRI、シリウス赤色染色、n = 12)が含まれ、4週間の期間中の遠隔閉塞技術と標準閉塞技術の生存率はそれぞれ85%と80%でした。
塩化トリフェニルテトラゾリウム染色 TTC(塩化トリフェニルテトラゾリウム)をマウスモデルに残して心臓の虚血再灌流障害を巨視的に染色し、デヒドロゲナーゼ酵素の機能喪失を示すことで心筋生存率の現象を計測します。この染色方法は、心臓のまだ生存している(生きている)領域と虚血のために生存不能になった領域を区別するのに役立ちます。生存可能な心筋はTTCで赤く染まりますが、虚血領域は、酵素デヒドロゲナーゼが機能しなくなったため、青白く、または染色されません。これにより、虚血発症後の早期の組織損傷の程度に関する重要な情報が得られます。染色は、虚血の30分直後に、標準的なIRI(n = 7)およびリモートIRI(n = 8)グループに対して実施しました。 図5 は、1匹の動物の代表的な染色スライスを示しており、組織スライスは基部から頂点に向かって横切っています。TTC染色の結果を 図6 に示しますが、2つのIRI技術間に有意差は見られません。TTC染色は、Fishbeinら7に記載されているように行いました。
後期ガドリニウム増強MRI 虚血領域の範囲を非侵襲的に測定するために、LGE MRIを閉塞後24時間で標準IRI(n = 5)およびリモートIRI(n = 5)グループに採用しました。詳細な取得の詳細は、 補足ファイル1に記載されています。リスクのある領域は、 補足ファイル1に詳述されている閾値基準を超える3つの最も先端スライスの左心室の組織の割合として測定されます。 図7 のグラフ表現は、リスク測定で領域を評価する際に、新たに提案されたリモート閉塞技術と従来の「オープンチェスト」法との間に有意差が観察されなかったことを示しています。
シリウスレッド染色 心筋虚血の結果である心筋梗塞は、虚血を経験している個人にとって深刻な問題を引き起こします それは心臓の収縮質量の減少をもたらし、効率的に血液を送り出す能力を損なうからです。図8は、閉塞から4週間後にSirius Red染色を用いて、LGE MRIで描かれたリスク領域に基づいて瘢痕形成の位置を確認し、瘢痕組織の程度を測定することで、この知見をさらに説明しています。染色は、標準 IRI(n = 5)およびリモート IRI(n = 5)グループに対して行いました。明るい赤色の領域は梗塞の壊死性コアを示し、オレンジ色の部分は生存可能な組織を示します。最後に、図9は、両方の手法でシリウスレッド染色を使用して測定された最終的な瘢痕サイズを示しています。瘢痕のサイズは、染色された梗塞の面積を、厚さ2.4mmの頂端組織切片スラブの左心室自由壁の総面積で割ったものとして計算されます。
心筋トロポニンI この研究では、イメージングおよび染色技術に加えて、心筋トロポニンIをマーカーとして使用して心臓の損傷も評価しました。血液サンプルは、標準的なIRI(n = 8)および遠隔IRI(n = 8)グループについて、手術後24時間で収集されました。 図10 は、Cardiac troponin Iの値を示しており、新しいリモートオクルージョン技術と標準的なIRI技術を比較しても有意差は見られません。
提案された概念の実現可能性のデモンストレーションとして、遠隔地から虚血を誘発する予備的な結果も提供され、同時に非侵襲的イメージングが行われます。これは、MRI動物用クレードル内に配置され、MRスキャナーの中央に配置された特注のリモートオクルージョンツールを利用することで実現されました。 図11 に示す結果は、梗塞領域と非梗塞領域の間の画像のコントラスト(輝度レベル)の違いを示しています。動物がMRスキャナ内に配置されている間にLADの成功した閉塞を確認するマーカーとして典型的なST上昇を示すECGトレースを 図12Bに示しますが、 図12A は閉塞前のECGトレースを示しています。
この包括的なアプローチにより、新たに提案された遠隔閉塞技術が虚血、壊死、および心臓損傷に及ぼす影響を、従来の「開胸」法と比較して実験モデルで詳細に理解できます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig01.jpg"> 図1:プロトコルに概説されている動物の調製を示す代表的な画像(A)肋骨リトラクターの挿入を伴う開胸術。(B)胸部から出るPE-10チューブで胸部を閉じ、LADの周りに縫合糸をガイドします。(C)組み立てられたリモートIRIツール内に動物を配置します。縫合糸の両端を固定し、リモートIRIクレードルの側面部分で休んでいる2つの2.1gの重りに注意してください。側面部分は、ツールのベースプレートの切り欠きによって配置され、所定の位置に保持されます。血管バルーンカテーテルが収縮しています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig01large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig02.jpg"> Figure 2: Ex vivo visualization: LAD (白矢印) と左耳介 (black arrow) この <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig02large.jpg" target="_blank">図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig03.jpg"> 図3:実験セットアップの概略図(トップダウンビュー)で、リモートオクルージョンに使用されたツールの位置を示しています。 BioRender.com で作成。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig03large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig04.jpg"> 図4:遠隔閉塞のためのツールの使用方法を側面から示した概略図(A)手術の開始から、動物は底部に置かれます。チェストを閉じた後、サイドパーツを所定の位置に取り付けます。この時点では、バルーンはまだ収縮しており、ウェイトは底部に載っています。(B) バルーンカテーテルを膨らませると、ウェイト (矢印でマーク) が持ち上げられ、LAD の閉塞を引き起こし、その後、心筋に虚血が生じます。オクルージョンの成功は、ECGトレースの変化に見られます。バルーンを収縮させると、LADを通る血流が回復します。BioRender.com で作成。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig04large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig05.jpg"> 図5:塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)で染色したマウスの心臓切片の代表的な画像。 スライスは、一番上の行から左から右に、ベースから頂点まで移動します。(A)標準IRIです。(B)リモートIRI。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig05large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig06.jpg"> 図6:TTC染色結果。 閉塞の24時間後にTTC染色を行い、梗塞のサイズを測定しました。データポイントは、標準IRI(n = 7)およびリモートIRI(n = 8)グループのSEMの平均として提示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig06large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig07.jpg"> 図7:後期ガドリニウム増強MRI。 閉塞後 24 時間でリスクのある領域は、LGE MRI で得られた 3 つの最も先端スライス (頂点自体を含まない) で描かれています。データポイントは、標準IRI(n = 5)およびリモートIRI(n = 5)グループのSEMの平均として提示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig07large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig08.jpg"> 図8:虚血/再灌流手術後のMRIによる遠隔閉塞装置の検証。閉塞後 1 日目の LGE MR 画像で示されているリスクのある領域と、閉塞後 4 週間で Sirius Red で染色された決定的な瘢痕組織との間の代表的な比較。(A-B)リモートオクルージョンとベンチオクルージョンをそれぞれ備えた動物の短軸スライス。矢印は、リスクのある線引きされた領域を示しています。(C-D)同じそれぞれの動物のシリウスレッドで染色された組織学的スライスは、最終的な瘢痕形成が閉塞後24時間でMRIで描かれたリスクのある領域と一致することを確認しています。LV =左心室。スケールバー = 200 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig08large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig09.jpg"> 図9:シリウスレッド染色結果。 シリウスレッド染色は、瘢痕形成の程度を測定するために、閉塞の4週間後に行われました。データポイントは、標準IRI(n = 5)およびリモートIRI(n = 5)グループのSEMの平均として提示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig09large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig10.jpg"> 図10:閉塞後24時間で得られたマウス血清中の心筋トロポニンI濃度の定量化。 cTnIのデータポイントは、標準IRI(n = 8)およびリモートIRI(n = 8)グループのSEMの平均として提示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig10large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig11.jpg"> 図11:提案されたリモートオクルージョンツールを同時MRI取得と組み合わせて使用することにより得られた予備的な結果が示されています。 閉塞前、閉塞時、および閉塞直後の1匹の動物の短軸方向における同じ心室中スライスが提示されます。左側の代表的な画像スライスは、実験の開始時 (IRI をトリガーする前) の心筋の境界を示しています。中央には、30分間の遠隔誘発性虚血後に同じ短軸スライスが示されています。塩化マンガン(MnCl)は、梗塞領域(黄色でマーク)を強調するための造影剤として使用されました。明るさは手動で調整され、さまざまな組織領域を強調するために飽和しました。中隔と外側の自由壁(黄色でマーク)の明るさの違いに注意してください。右側では、以前と同じ明るさ設定を使用して、閉塞後20分(再灌流段階)に同じ短軸スライスが表示されています。矢印は、閉塞時に比べて輝度が増した領域を示しており、再灌流段階での造影剤の取り込みと、閉塞時に描かれた初期低信号領域の縮小を規定しています。LV =左心室。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig11large.jpg" target="_blank">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。</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66386/66386fig12.jpg"> 図12:MRIモニタリングシステムを使用して虚血の発症を確認した心電図トレース (A)遠隔閉塞前に撮影した正常な心電図トレース。(B)同じ動物でバルーンが膨らんだ直後に撮影された心電図の痕跡。矢印は、通常、虚血が成功した発症のマーカーと見なされるSTセグメントの標高を示しています。信号振幅の減少に加えて、心臓数と呼吸数の増加も観察されます。動物は、閉塞期および再灌流期のMRスキャナーの中央に配置されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/66386fig12large.jpg" target="_blank">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。</a>
補足図1:ウェイトの構成。 バルーンリモートシステムを使用したダイナモメータ変位の関数でのすべての重みのプロット(青) 対オリジナルのプーリーシステム(オレンジ)。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足図2:リモートIRIツールの設計。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/Supplementary%20Figure%202.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル1:IRIツールの特性と画像取得および解析技術の詳細。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66386/Supplementary%20File%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

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