Operatie transversale aortavernauwing met absorbeerbare hechting om voorbijgaande myocardhypertrofie te verkrijgen
9 september 2020
Dit protocol presenteert een verbeterde methode om voorbijgaande myocardhypertrofie met absorbeerbare hechting te verkrijgen, waarbij de afname van linkerventrikelhypertrofie wordt gesimuleerd na het verwijderen van drukoverbelasting. Het kan waardevol zijn voor de studies naar myocardhypertrofische conditionering.
Dit protocol presenteert een verbeterde methode om tijdelijke myocardiale hypertrofie te verkrijgen, met behulp van absorberbare hechtingen, die de vermindering van linkerventrikelhypertrofie stimuleert na het verwijderen van drukoverbelasting. Met behulp van dit protocol kunnen onderzoekers het model gemakkelijk onder de knie krijgen met een lagere operatiemortaliteit. De procedure zal worden gedemonstreerd door Xiaoxia Huang, een technicus uit mijn laboratorium.
Begin door de punt van een 25-gauge naald met een naaldhouder vast te knijpen en deze te verdoven. Druk vervolgens een 5/0 absorberbare hechting door deze naald en buig de stompe naald met de houder naar een hoek van 90 graden. Knijp de punt van een andere 25-gauge naald vast en buig deze naar een hoek van 120 graden en maak het punt glad met een houder om als afstandhouder te worden gebruikt in de ligatiestap.
Bereid gesteriliseerde chirurgische instrumenten voor, waaronder één oogheelkundige schaar, één microschaartje, twee microchirurgische elleboogtjes en één naaldhouder en één micronaaldhouder. Om de operatie te beginnen, bevestigt u de volledige verdoving van de muis met de pedaalintrekkingsreflex. Houd de muis in rugligging door de snijtanden met een hechting te fixeren en de ledematen met plakband te fixeren.
Verwijder het haar van de nek en desinfecteer het gebied met jodium en 75%alcohol. Begin de operatie door een incisie van meer dan 10 millimeter te maken op de middenlijnpositie tussen de suprasternale inkeping en de borst. Scheid vervolgens de huid en de oppervlakkige fascia.
Maak een incisie in de eerste intercostale ruimte zo dicht mogelijk bij het borstbeen en dring op een stompe manier door om deze ruimte met elleboogtjes te openen. Scheid voorzichtig het parenchym en de thymus totdat de transversale aortaboog zichtbaar is. Leid een 5/0 absorberbare hechting onder de aortaboog tussen de brachiocephalische slagader en de linkergemene halsslagader met een vergrendelnaald.
Plaats de eerder voorbereide afstandhouder op de transversale aorta en maak een dubbele knoop op de afstandhouder met de hechting. Verwijder voorzichtig, maar snel de afstandhouder en snijd de uiteinden van de hechting door. Sluit de eerste intercostale ruimte en huid met 5/0 nylondraad.
Desinfecteer de huid opnieuw met 75%alcohol. Plaats de muis zeven dagen na de operatie in rugligging, houd hem op 37 graden Celsius en plak de ledematen op de elektrode. Verwijder borsthaar en breng een ultrasone koppelingsmiddel aan op de borst van de muis.
Ga vervolgens toegang tot TAC met een 30 megahertz sonde. Kantel het platform naar links. Houd de sonde in de verticale positie en laat deze langs de rechter parasternale lijn op de borst zakken.
Pas de X- en Y-as aan onder B-modus tot de aortaboog en vernauwing duidelijk zichtbaar zijn. Gebruik Doppler-modus om de pieksnelheid, afmetingen en contractiliteit van de linker ventrikel te meten. Selecteer de muizen met een snelheid van meer dan 3000 millimeter per seconde als de TAC-groep.
Gebruik een 30 megahertz sonde om de linkerventrikel afmetingen en contractiliteit te beoordelen. Zet het platform terug naar de horizontale positie, houd de sonde op 30 graden linksom ten opzichte van de linker parasternale lijn. Verkrijg een kort-as weergave van het hart door de X- en Y-as te manipuleren in B-modus.
Druk vervolgens op M-modus om de indicatorlijn te tonen en verwerf beelden met Cine Store en Frame Store voor latere meting van de LV-kamer afmeting, fractionele verkorting en LV-wanddikte. Pulsed-wave Doppler beeldvorming uitgevoerd na 14 dagen TAC toonde aan dat de bloedstroomsnelheid bij de vernauwing groter was dan 3000 millimeter per seconde, ook al was een absorberbare hechting gebruikt om de aortaboog te vernauwen. Het drukgradiënt van de bloedstroom na 14 dagen TAC werd boven de 40 millimeter kwik gehandhaafd.
Interessant is dat er geen vernauwing was in de vierde week na de operatie, wat aangeeft dat de absorberbare hechting volledig was geabsorbeerd. De linkerventrikel parameters in de zijdesuturegroep en de absorberbare hechtingsgroep op dagen nul, 14 en 28 na TAC, op M-modus beeldvorming, worden hier getoond. Op dag 14 na TAC nam de dikte van de linkerventrikel achterwand bij eind-diastole toe, terwijl de linkerventrikel interne diameter bij eind-diastole lichtjes afnam.
De uitwerpingsfractie van de linker ventrikel werd niet beïnvloed door het gebruik van absorberbare hechtingen. De vergelijking van het hartgewicht tot lichaamsgewicht van de zijdesuturegroep, absorberbare hechtingsgroep en de sham-groep wordt hier getoond. Histologische secties van het hart toonden dat cardiomyocyten significant vergrootten van dag 14 tot dag 28 in de zijdesuturegroep, maar meestal regresseerden op dag 28 in de absorberbare hechtingsgroep.
Bij het uitvoeren van dit protocol is het het belangrijkst om de parentale pleura niet te beschadigen om pneumothorax te voorkomen. Zorg ervoor dat u het punt van de naald zoveel mogelijk verdoft en voer de procedure voorzichtig uit. Er zijn veel potentiële toepassingen voor deze methode, zoals het vestigen van het model van myocardiale hypertrofie preconditioning, het onderzoeken van het mechanisme van hypertrofie regressie en het onderzoeken van de tijd van linkerventrikel reversibele remodellering.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol presenteert een verbeterde methode om voorbijgaande myocardiale hypertrofie te verkrijgen met behulp van absorbeerbare hechtingen, die een vermindering van de linkerventrikelhypertrofie na het verwijderen van de drukoverbelasting simuleert. Deze techniek zou waardevol kunnen zijn voor studies over myocardiale hypertrofische preconditioning.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Cardiovasculaire fysiologie
- Myocardale hypertrofie
- Chirurgische technieken in diermodellen
Achtergrond
- Myocardale hypertrofie is een aandoening die kan leiden tot hartfalen.
- Het begrijpen van de mechanismen van hypertrofieregressie is cruciaal voor therapeutische strategieën.
- Vorige methoden hebben hoge operatiemortaliteitspercentages.
- Absorbeerbare hechtingen bieden een minder invasieve benadering om hypertrofie te modelleren.
Doel van de studie
- Om een betrouwbare methode te ontwikkelen voor het induceren van voorbijgaande myocardiale hypertrofie.
- Om de effecten van absorbeerbare hechtingen op de linkerventrikelfunctie te evalueren.
- Om een gedetailleerd chirurgisch protocol voor onderzoekers te verstrekken.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van chirurgische instrumenten en anesthesie van de muis.
- Incisie en toegang tot de aortaboog voor hechtingsplaatsing.
- Ultrasonische beeldvorming om de linkerventrikeldimensies en contractiliteit te beoordelen.
- Histologische analyse van hartweefsel na de operatie.
Belangrijkste resultaten
- Absorbeerbare hechtingen induceerden met succes voorbijgaande myocardiale hypertrofie.
- De linkerventrikelparameters vertoonden significante veranderingen na de operatie.
- Er werd geen constricatie waargenomen vier weken na de operatie, wat wijst op hechtingsabsorptie.
- Cardiomyocytvergroting werd opgemerkt in de zijde-hechtingsgroep, met regressie in de absorbeerbare hechtingsgroep.
Conclusies
- Deze methode biedt een veiliger alternatief voor het induceren van myocardiale hypertrofie.
- Het maakt de exploratie van hypertrofieregressiemechanismen mogelijk.
- Toekomstige toepassingen omvatten het bestuderen van myocardiale hypertrofische preconditioning.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This protocol enables reliable induction and regression of transient myocardial hypertrophy in murine models, supporting mechanistic studies of cardiac remodeling and hypertrophy regression. By reducing surgical complexity and mortality, it improves reproducibility and scalability for preclinical target validation in cardiovascular drug discovery. The model facilitates de-risking of therapeutic hypotheses related to myocardial preconditioning and reversible remodeling pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in myocardial hypertrophy regression and preconditioning mechanisms.
- Operational Value: Reduces technical barriers and mortality, improving model accessibility for target validation studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized, quantifiable model for assessing compound effects on hypertrophic signaling and reverse remodeling.
- Operational Value: Supports assay readiness through reproducible induction and timed regression of hypertrophy using absorbable sutures.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models disease-relevant transient hypertrophy to evaluate therapeutic impact on cardiomyocyte size and function.
- Operational Value: Enables longitudinal assessment of hypertrophy progression and regression, supporting risk-adjusted advancement decisions.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the cardiovascular discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for compounds targeting hypertrophic pathways.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by modeling pressure-overload hypertrophy and its regression to clarify target engagement and pathway modulation.
- Screening: Delivers quantitative echocardiographic outputs (LV wall thickness, dimensions, fractional shortening) for compound screening and dose-response assessment.
- Analytics: Generates measurable hemodynamic and histological endpoints (pressure gradient, wall thickness, cardiomyocyte cross-sectional area) to enable comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects early hypertrophy induction to preclinical validation of regression phenotypes, aligning with therapeutic strategies for heart failure.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical platform for iterative testing of cardioprotective or anti-hypertrophic agents across discovery campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence by modeling reversible hypertrophy, reducing ambiguity in target mechanism interpretation.
- Operational Value: Improves standardization and survival rates, increasing throughput and reducing variability in preclinical studies.
- Strategic Value: Supports better go/no-go decisions by enabling early assessment of hypertrophy regression potential, mitigating late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization of compounds demonstrating efficacy in both induction and reversal of hypertrophic phenotypes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine cardiac surgery and echocardiographic imaging.
- Dependent on micro-surgical instruments, ultrasound systems with 30 MHz probes, and sterile field maintenance.
- Necessitates cross-team standardization of surgical timing, anesthesia depth, and imaging protocols for reproducible results.
- Adaptation considerations include model suitability across mouse strains and comorbidities affecting cardiac response to pressure overload.
- Practical limitations include operator-dependent suture placement consistency and the need for vigilant monitoring to avoid pleural damage and pneumothorax.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:47
Preoperative Preparation of Surgical Instruments
1:33
Surgery
3:01
Echocardiographic Assessment of Successful Ligation and Measurements
4:32
Results: Assessment of Left Ventricular Physiological and Functional Parameters Post-TAC
6:12
Conclusion
