Model z zamkniętą klatką piersiową do wywoływania poprzecznego zwężenia aorty u myszy
5 kwietnia 2018
Tutaj prezentujemy protokół poprzecznego zwężenia aorty (TAC) za pomocą torakotomii bocznej. Technika ta jest minimalnie inwazyjnym, zamkniętym zabiegiem chirurgicznym klatki piersiowej, mającym na celu symulację przeciążenia ciśnieniem i niewydolności serca u myszy wykorzystujących standardowe warunki laboratoryjne TAC.
Ogólnym celem tej procedury jest wykonanie poprzecznego zwężenia aorty w mysim modelu zamkniętej klatki piersiowej, wywołującego przerost mięśnia sercowego lewej komory. Ta minimalnie inwazyjna technika pomaga zmniejszyć problemy z oddychaniem i zminimalizować reakcję zapalną. Metoda ta może pomóc nam odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu immunologii, na przykład odpowiedź makrofagii serca na rozwój przerostu lewej komory.
Główną zaletą tej techniki jest to, że klatka piersiowa pozostaje nienaruszona, a zatem uraz jest zminimalizowany. Ponieważ przestrzenie i objętości oddechowe są dostosowane do masy ciała, protokół ten może być stosowany u myszy o różnej wielkości. Zmniejsza również uraz chirurgiczny i zmniejsza odchylenia w wartościach pomiarów.
Po znieczuleniu myszy, zgodnie z protokołem tekstowym, przenieś mysz na stół operacyjny o kontrolowanej temperaturze i odłącz stożek nosowy, który jest podłączony do skrzynki indukcyjnej znieczulenia, aby utrzymać narkozę. Za pomocą nylonowego szwu przymocuj górne siekacze myszy. Uszczypnij ogon, aby upewnić się, że nie ma odruchu.
Użyj taśmy klejącej, aby przymocować kończyny. Po włożeniu sondy doodbytniczej nałóż krem do depilacji na gardło i górną część klatki piersiowej, zgodnie z instrukcjami producenta i pozostaw na minutę. Następnie zetrzyj krem i powtórz w razie potrzeby.
Przy ustawieniach respiratora dostosowanych do parametrów fizjologicznych i zwierzęciu pod mikroskopem operacyjnym należy naciąć skórę w linii środkowej około trzech milimetrów poniżej żuchwy aż do drugiego żebra. Zidentyfikuj linię środkową i tkanki łączne gruczołu podżuchwowego. Następnie użyj dwóch ustawionych pod kątem kleszczy, aby delikatnie i tępo podzielić gruczoł w linii środkowej i zbadać mięsień tchawicy.
Delikatnie przygotuj tchawicę, tępo rozsuwając mięśnie przytchawicze. Użyj kleszczy, aby pociągnąć za język, aby wyprostować gardło w celu łatwiejszej intubacji, i delikatnie włóż kaniulę intubacyjną do tchawicy. Potwierdź intubację poprzez bezpośrednią wizualizację rurki wewnątrz tchawicy i sprawdzenie, czy ruch klatki piersiowej jest prawidłowy.
Przygotuj obie tętnice szyjne, które leżą przylegające do tchawicy, za pomocą kleszczy, aby delikatnie rozsunąć tkankę łączną. Nałóż żel ultradźwiękowy na końcówkę sondy dopplerowskiej 20 Hz i umieść końcówkę sondy na prawej i lewej tętnicy szyjnej pod kątem mniejszym niż 45 stopni. Powoli obracaj sondę, aby przesuwać ją na boki i przyśrodkowo, aby znaleźć sygnał dopplerowski, a następnie przechyl sondę, aby zoptymalizować sygnał.
Używając świeżego zestawu sterylnych rękawiczek i nożyczek, rozszerz nacięcie skóry aż do drugiej przestrzeni międzyżebrowej. Następnie końcówką kleszczy otwórz drugą przestrzeń międzyżebrową i włóż zwijacze. W powiększeniu 200% zidentyfikuj linię środkową i tkankę łączną.
Następnie użyj kleszczy pod kątem, aby delikatnie podzielić grasicę. Usuń tkankę tłuszczową, aż łuk aorty będzie wyraźnie widoczny. Za pomocą skośnych kleszczyków kciukowych przygotuj tunel pod aortą poprzeczną, między tętnicą ramienno-głowową a lewą tętnicą szyjną wspólną.
Następnie za pomocą cienkich kleszczyków przytrzymaj szew 6-0 i przełóż nić pod łukiem aorty. Za pomocą drugich kleszczy weź nić z drugiej strony łuku. Ostrożnie umieść przekładkę równolegle do aorty poprzecznej.
Przygotuj luźny podwójny węzeł na przekładce i zapewnij optymalne ułożenie przekładki równolegle do aorty. Następnie zawiąż pierwszy węzeł i szybko wykonaj drugi węzeł przeciwstawny, zanim natychmiast usuniesz przekładkę. Najważniejszym krokiem całej procedury jest szybkie i mocne zawiązanie obu węzłów oraz natychmiastowe usunięcie przekładki.
Zamknij drugą przestrzeń międzyżebrową szwem polipropylenowym 6-0 i zwróć szczególną uwagę na naczynia podobojczykowe podczas podwiązywania. Następnie, za pomocą nici polipropylenowego 6-0, zszyj skórę w ciągły wzór szwów. Potwierdź podwiązanie i przeprowadź opiekę pooperacyjną, zgodnie z protokołem tekstowym.
Te dopplerowskie pomiary prędkości przepływu potwierdzają udany TAC, który powoduje zwiększoną prędkość krwi w prawej tętnicy szyjnej z powodu podwyższonego ciśnienia w lewej komorze i aorcie, powodując jednocześnie osłabioną prędkość przepływu krwi w lewej tętnicy szyjnej po zwężeniu. Jak pokazano na tym wykresie, stosunek masy serca do masy ciała znacznie wzrósł u myszy TAC w porównaniu z myszami bez opasek, sześć dni po operacji. Stosunek ten był prawie stały po 21 dniach.
Tętno ma znaczący wpływ na kurczliwość lewej komory i pojemność minutową serca. Ten wykres pokazuje, że nie było różnic w częstości akcji serca myszy z opaską aortalną i nieaortalną po 21 dniach. Jak wykazano tutaj, stałe prążkowanie aorty zostało udowodnione przez wzrost skurczowego ciśnienia krwi, mierzony za pomocą cewnika do lewej komory po 21 dniach.
Czarne myszy C57 są powszechnie znane z rozwoju ekscentrycznego przerostu z dysfunkcją skurczową po TAC. Stwierdzono wzrost średnicy lewej komory, który również wydaje się istotny w pomiarach objętości ciśnienia. W rezultacie znacznie zwiększyła się końcowa objętość skurczowa i rozkurczowa.
Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w mniej niż 10 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Wreszcie, procedura ta zapewnia zoptymalizowaną analizę odpowiedzi immunologicznej w przeroscie lewej komory, ponieważ minimalny uraz chirurgiczny ogranicza niespecyficzną indukcję układu odpornościowego. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonać standardowe, minimalnie inwazyjne poprzeczne zwężenie aorty.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół wykonywania poprzecznej konstrikcji aorty (TAC) w mysim modelu z zamkniętą klatką piersiową. Ta małoinwazyjna technika została opracowana w celu wywołania przerostu lewej komory przy jednoczesnej minimalizacji urazu chirurgicznego oraz odpowiedzi zapalnej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania sercowo-naczyniowe
- Immunologia
- Techniki chirurgiczne w modelach zwierzęcych
Wprowadzenie
- Poprzeczne zwężenie aorty symuluje przeciążenie ciśnieniowe i niewydolność serca.
- Procedury małoinwazyjne ograniczają powikłania oddechowe.
- Zrozumienie odpowiedzi makrofagów sercowych jest kluczowe w przypadku przerostu lewej komory.
- Zachowanie integralności klatki piersiowej minimalizuje urazy podczas operacji.
Cel badania
- Ustanowienie wiarygodnej metody indukowania przerostu lewej komory u myszy.
- Analiza odpowiedzi immunologicznej w kontekście przerostu serca.
- Walidacja skuteczności TAC poprzez pomiary fizjologiczne.
Zastosowane metody
- Znieczulenie i przygotowanie myszy.
- Nacięcie i odsłonięcie łuku aorty.
- Umieszczenie dystansera i techniki szycia.
- Opieka pooperacyjna i walidacja sukcesu TAC za pomocą pomiarów Dopplera.
Główne wyniki
- Pomyślne przeprowadzenie TAC doprowadziło do zwiększenia prędkości przepływu krwi w prawej tętnicy szyjnej.
- Stosunek masy serca do masy ciała uległ znacznemu zwiększeniu u myszy po TAC.
- Brak istotnych różnic w częstości akcji serca pomiędzy myszami z założoną opaską na aorcie a myszami bez opaski.
- Objętości końcowoskurczowa i końcoworozkurczowa zwiększyły się znacząco po TAC.
Wnioski
- Niniejszy protokół TAC można przeprowadzić w sposób wydajny i przy minimalnej traumatyzacji tkanek.
- Metoda ta pozwala na zgłębienie odpowiedzi immunologicznej związanej z przerostem lewej komory.
- Prawidłowe wykonanie techniki umożliwia uzyskanie zestandaryzowanych wyników w badaniach sercowo-naczyniowych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ten model zamkniętego klatki piersiowej poprzecznego zwężenia aorty (TAC) redukuje uraz chirurgiczny i zachowuje fizjologiczne wzorce oddychania, co umożliwia bardziej wiarygodną przedkliniczną ocenę przerostu serca oraz mechanizmów niewydolności serca. Poprzez minimalizację zakłóceń immunologicznych wynikających z torakotomii, model ten zwiększa pewność walidacji celów w programach odkrywania leków w obszarze układu sercowo-naczyniowego i immunologii. Podejście to sprzyja szybkiej rekonwalescencji i powtarzalnym wynikom hemodynamicznym, ułatwiając efektywną identyfikację związków wiodących oraz redukcję ryzyka mechanistycznego we wczesnej fazie odkrywania leków.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych w modelach przeciążenia ciśnieniowego przy ograniczeniu czynników zakłócających wynikających z zabiegów chirurgicznych.
- Wartość operacyjna: Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez oddzielenie odpowiedzi specyficznych dla serca od stanu zapalnego o charakterze systemowym.
- Wartość prognostyczna: Usprawnia selekcję projektów w portfolio dzięki spójnym odczytom przerostu lewej komory w różnych kohortach.
Przesiewanie i rozwój testów
- Gotowość do analizy: Generuje systemy istotne dla przebiegu choroby ze zstandaryzowanymi fenotypami hipertroficznymi do przesiewania związków.
- Wyniki ilościowe: Dostarcza prędkość przepływu w badaniu Dopplera oraz stosunki masy serca do masy ciała jako mierzalne, przekładalne punkty końcowe.
- Skalowalność: Możliwość adaptacji do różnych rozmiarów myszy, co wspiera spójność między badaniami i ponowne wykorzystanie platformy.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla jednostek chorobowych: Modeluje przerost ekscentryczny z dysfunkcją skurczową, odzwierciedlając kliniczne fenotypy niewydolności serca.
- Ciągłość translacyjna: Utrzymuje parametry fizjologiczne od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną, co zmniejsza ryzyko niepowodzenia badań.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Umożliwia analizę udziału makrofagów sercowych w przerostcie przy minimalnej nieswoistej aktywacji układu odpornościowego.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum odkryć – od walidacji celu po przedkliniczne testy skuteczności – zapewniając zestandaryzowany, małoinwazyjny model do oceny hemodynamicznej i immunofenotypowej.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia testowanie hipotez dotyczących szlaków sterujących przebudową komory podczas przeciążenia ciśnieniowego.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalnych modeli hipertrofii odpowiednich do oceny wpływu związków na strukturę i funkcję serca.
- Analityka: Wyniki obejmują skurczowe ciśnienie krwi mierzone za pomocą cewnikowania lewej komory oraz prędkości przepływu wyznaczone metodą Dopplera w celu obiektywnego fenotypowania.
- Badania translacyjne: Zapewniają ciągłość przedkliniczną dzięki utrzymującemu się przeciążeniu ciśnieniowemu i zmianom objętościowym w ciągu 21 dni.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę chirurgiczną do badań podłużnych w obszarze kardiologicznych i immunometabolicznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększona pewność prognostyczna w zakresie oddziaływania na cel dzięki ograniczeniu niejednoznaczności mechanistycznej wynikającej z urazu chirurgicznego.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja i powtarzalność dzięki zastosowaniu techniki zamkniętej klatki piersiowej oraz zwalidowanych punktów odniesienia fizjologicznych.
- Wartość strategiczna: Usprawnienie decyzji go/no-go poprzez odizolowanie efektów działania leku od stanu zapalnego wywołanego procedurą.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja skorygowana o ryzyko w oparciu o wiarygodne punkty końcowe dotyczące hipertrofii i funkcji.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w technikach mikrochirurgicznych oraz preparowaniu naczyń pod powiększeniem.
- Zależne od instrumentarium, w tym mikroskopów chirurgicznych, sond Dopplera i precyzyjnych narzędzi do szycia.
- Konieczna jest standaryzacja opieki pooperacyjnej oraz protokołów monitorowania fizjologicznego pomiędzy zespołami.
- W kwestii adaptacji należy uwzględnić różnice w szczepach myszy i masie ciała, które wpływają na dostęp chirurgiczny oraz napięcie szwów.
- Ograniczenia praktyczne obejmują trudności techniczne związane z umieszczeniem dystansera i wiązaniem węzłów przy 200% powiększeniu.
