마우스의 가로 대동맥 수축
2010년 4월 21일
마우스의 가로 대동맥 수축 (TAC)은 심장 비대 및 심장 마비 개발을 기본 메커니즘을 연구하기 위해 일반적으로 사용되는 실험적인 모델입니다. 여기, 우리는 절차가 생쥐에서 심장 비대의 재현성 학위를 만들 수있는 대동맥을 수축에 대해 설명합니다.
이 절차는 마우스를 마취하고 무균 수술을 준비한 다음 발열 패드 위에 누운 자세로 놓는 것으로 시작됩니다. 기관내 삽관은 PE 90 튜브를 사용하여 수행된 다음 설치류 인공호흡기에 연결됩니다. 다음으로, 두 번째 갈비뼈에 대한 부분 개흉술을 시행하고 흉골을 후퇴시킵니다.
횡대동맥(transverse aorta)을 확인한 후 경동맥(innominate artary)과 좌측 경동맥(left carotid arteries) 사이를 결찰합니다. 흉곽이 닫히고 그 다음에 연속적인 봉합 패턴이 있는 피부가 이어집니다. 마지막으로 기관내관을 제거하고 마우스가 회복할 수 있도록 합니다.
안녕하세요, 저는 베일러 의과대학 분자 생리학 및 생물물리학과 잰더 워즈 박사 연구실의 안젤라 달 메다입니다. 오늘 우리는 마우스의 가로 대동맥 수축 절차를 보여 드리겠습니다. 우리는 실험실에서 이 절차를 사용하여 심장 비대 및 심부전 발병의 기저에 있는 메커니즘을 연구합니다.
시작하겠습니다. 횡방향 대동맥 수축 또는 세금 수술을 시작하기 전에 75%의 이소프로필 알코올로 수술장을 소독하십시오. 가열 패드를 켜고 적절한 온도로 설정하십시오.
우리가 권장하는 시스템은 섭씨 37도 이상 또는 영하 1도로 유지되는 열 요법 패드에 연결된 게이머 순환 워터 펌프입니다. 수술 전에 뜨거운 구슬 살균기로 수술 도구를 소독하십시오. 세무 수술 절차에는 다음과 같은 수술 도구가 필요합니다.
뭉툭한 가위, 45도 각도의 집게를 찾기 위한 두 개의 거친 곡선 집게, 각진 스프링 가위 한 쌍, 가슴 견인기 및 바늘 홀더. 출혈이 있는 경우를 대비하여 면 어플리케이터도 가까이에 있어야 합니다. 수술장이 준비되면 마우스 삽관을 진행할 수 있습니다.
삽관을 준비하기 위해 마우스는 유도실에서 마취되고 이발기를 사용하여 목선에서 가슴 중간 높이까지 털을 면도합니다. 마우스를 가열 패드 위에 누운 자세로 놓습니다. 수술 중에는 심박수의 급격한 감소와 돌연사를 방지하기 위해 정상 체온을 유지하는 것이 중요합니다.
마우스 손톱 바닥에 압력을 가하여 마우스가 완전히 마취되었는지 확인합니다. 동물의 앞니에 고무 밴드를 씌워 목을 펴십시오 한 손에는 구부러진 집게를 사용하여 다른 손으로 혀를 옆으로 부드럽게 조작합니다. PE 90 튜브를 기관에 삽입합니다.
다음으로, 기관내관을 Harvard volume cycled 설치류 인공호흡기에 연결합니다. 인공호흡기는 분당 125-150회 호흡으로 순환해야 하며 마우스의 체중에 따라 0.1-0.3밀리리터의 일회 호흡량을 유지해야 하며, 베타딘 용액과 70% 알코올로 수술 부위 내부의 피부를 소독해야 합니다. 이 절차를 세 번 반복하여 수술 부위의 오염을 방지하고 수술 부위만 노출되도록 마우스 위에 멸균 드레이프를 놓습니다.
이제 이 수술 과정에서 횡대동맥 결찰술을 시행할 준비가 되었습니다. 마취는 1.5-2%의 불소와 분당 0.5-1리터, 100%산소로 유지됩니다. 마우스 손톱 바닥에 압력을 가하여 올바른 마취 수준을 확인하십시오.
토큰 반사가 없는지 확인합니다. 부분 개흉술을 시행하여 수술을 시작합니다. 두개골 끝에서 시작하여 흉골을 두 번째 갈비뼈 높이까지 자릅니다.
수술용 현미경을 사용하여 흉부 견인기를 사용하여 흉골을 후퇴시킵니다. 다음으로, 45도 각도의 미세한 집게를 사용하여 대동맥궁에서 흉선과 지방 조직을 부드럽게 분리합니다. 횡방향 대동맥을 확인한 후, 6.0 실크 봉합사의 작은 조각을 명목과 좌측 경동맥 사이에 놓습니다.
횡 대동맥 주위에 두 개의 느슨한 매듭을 묶고 27 및 반 게이지의 뭉툭한 바늘의 작은 조각을 놓습니다. 전이 대동맥과 평행합니다. 첫 번째 매듭을 바늘에 빠르게 묶은 다음 두 번째 매듭을 묶은 다음 바늘을 즉시 제거하여 직경 0.4mm의 수축을 만듭니다.
횡대동맥이 결찰되면 흉부 견인기를 제거하고 인공호흡기의 유출을 2초 동안 꼬집습니다. 폐를 조심스럽게 다시 팽창시키려면 봉합사 패턴이 중단된 6.0 프롤린 봉합사를 사용하여 흉곽을 닫습니다. 마지막으로 연속 봉합사 패턴으로 6.0 프롤린 봉합사를 사용하여 피부를 봉합합니다.
수술 후 진통제용. 마우스에 복강내에 부프레노르핀을 주입합니다. 수술 후 탈수 징후가 보이면 0.3-1ml의 멸균 식염수를 복강에 투여합니다.
마취를 점차적으로 오프 위치로 내립니다. 자발적 호흡의 징후가 나타나면 기관내관을 제거한 다음 마우스를 엎드린 자세로 이동하고 가열 패드에서 회복되도록 합니다. 횡대동맥 수축 일주일 후, 마우스는 횡대동맥의 축출로 인한 압력 과부하의 정도를 결정하기 위해 다시 마취됩니다.
마취와 체온은 앞서 보여준 바와 같이 유지됩니다. 20메가헤르츠 도플러 프로브를 목의 왼쪽과 오른쪽에 45도 각도로 놓습니다. 경동맥 유속을 감지하기 위해 컴퓨터 기반 도플러 신호 프로세서를 사용하여 도플러 신호를 표시하고 저장합니다.
실험 프로토콜에 필요한 압력 과부하 정도에 따라 오른쪽 경동맥 또는 RC가 왼쪽 경동맥 또는 lc 유속 비율보다 더 높은 마우스만 추가 분석을 위해 포함됩니다. 예를 들어, 적당한 정도의 압력 과부하는 5 대 8의 비율로 이어지는 반면, 더 세게 수축되어 심각한 압력 과부하를 초래하면 8 대 10의 비율로 이어집니다. 그러나 가짜 동물은 약 1의 비율을 가질 것으로 예상됩니다.
야생형 마우스에서 TAC 후 일반적인 수술 생존율은 약 80-90%입니다. 횡방향 대동맥의 외과적 결찰은 가짜 수술 마우스에 비해 좌우 경동맥 또는 RC 사이의 도플러 유속 비율이 LC에서 5 대 10으로 이어집니다. 압력 과부하가 있는 마우스는 수축의 정도에 따라 1-2주 이내에 심장 비대가 발생하고 6-8주 후에 심장 확장이 발생할 것으로 예상됩니다.
방금 생쥐에서 횡방향 대동맥 수축을 수행하는 방법을 보여드렸지만, 이 절차를 수행하는 것은 정상적인 체온을 유지하고 출혈을 최소화하는 데 중요하다. 그게 다야. 시청해 주셔서 감사드리며 실험에 행운을 빕니다.
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개요
이 기사는 심장 비대와 심부전을 연구하는 데 사용되는 모델인 쥐에서 횡경동맥 협착(TAC)을 수행하는 절차를 설명합니다. 이 방법은 대동맥을 협착시키는 수술 기술을 포함하여 통제된 정도의 심장 비대를 유도합니다.
주요 연구 요소
과학 분야
- 심장학
- 실험적 수술
- 심장 생리학
배경
- 횡경동맥 협착은 심장 연구에서 널리 사용되는 모델입니다.
- 이 모델은 심부전의 메커니즘을 이해하는 데 도움이 됩니다.
- 통제된 환경에서 심장 비대를 연구할 수 있게 합니다.
- 마우스 모델은 심혈관 연구의 전임상 연구에 필수적입니다.
연구 목적
- 쥐에서 TAC를 수행하기 위한 상세한 프로토콜을 제공합니다.
- 연구에서의 재현성을 위한 절차를 표준화합니다.
- 심장 비대 메커니즘의 연구를 용이하게 합니다.
사용된 방법
- 수술 전 마우스의 마취.
- 무균 수술 준비 및 발열 패드에 위치 시키기.
- PE 90 튜빙을 사용한 기관 내 삽관 및 인공 호흡기 연결.
- 부분 흉강 개시술 및 횡경동맥 결찰.
주요 결과
- 이 절차는 쥐에서 심장 비대를 성공적으로 유도합니다.
- 표준화된 기술을 통해 모델의 재현성이 확립됩니다.
- 심부전 메커니즘에 대한 추가 연구를 가능하게 합니다.
- 향후 심혈관 연구의 기반을 제공합니다.
결론
- TAC는 심장 비대를 연구하는 효과적인 모델입니다.
- 표준화된 절차는 연구에서의 재현성을 향상시킵니다.
- 이 모델은 심부전 메커니즘에 대한 통찰력을 이끌어낼 수 있습니다.
자주 묻는 질문
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
