Operacyjne poprzeczne zwężenie aorty z wchłanialnym szwem w celu uzyskania przejściowego przerostu mięśnia sercowego
September 9th, 2020
Ten protokół przedstawia ulepszoną metodę uzyskiwania przejściowego przerostu mięśnia sercowego za pomocą wchłanialnego szwu, symulując zmniejszenie przerostu lewej komory po usunięciu przeciążenia ciśnieniowego. Może to być cenne dla badań nad wstępnym kondycjonowaniem przerostu mięśnia sercowego.
Protokół ten przedstawia ulepszoną metodę uzyskiwania przejściowego przerostu mięśnia sercowego za pomocą szwów wchłanialnych, które stymulują zmniejszenie przerostu lewej komory po usunięciu przeciążenia ciśnieniowego. Korzystając z tego protokołu, naukowcy mogą łatwo opanować model przy niższej śmiertelności operacyjnej. Procedurę zademonstruje Xiaoxia Huang, technik z mojego laboratorium.
Zacznij od ściśnięcia końcówki igły o rozmiarze 25 za pomocą uchwytu na igłę i stępienia jej. Następnie przełóż przez tę igłę wchłanialny szew 5/0 i wygiąć igłę pod kątem 90 stopni za pomocą uchwytu. Ściśnij końcówkę innej igły o rozmiarze 25, a następnie wygnij ją pod kątem 120 stopni i wygładź końcówkę za pomocą uchwytu, który będzie używany jako przekładka na etapie podwiązywania.
Przygotuj wysterylizowane narzędzia chirurgiczne, w tym jedne nożyczki okulistyczne, jedne mikronożyczki, dwie mikrochirurgiczne pęsety łokciowe, jeden uchwyt na igłę i jeden uchwyt na mikroigły. Aby rozpocząć operację, potwierdź całkowite znieczulenie myszy za pomocą odruchu wycofania pedału. Utrzymuj mysz w pozycji leżącej, mocując siekacze za pomocą szwu i mocując kończyny taśmą klejącą.
Usuń włosy z szyi i zdezynfekuj obszar jodem i 75% alkoholem. Rozpocznij operację od wykonania nacięcia powyżej 10 milimetrów w pozycji środkowej między wcięciem nadmostkowym a klatką piersiową. Następnie oddziel skórę i powięź powierzchowną.
Wykonaj nacięcie w pierwszej przestrzeni międzyżebrowej jak najbliżej mostka i tępo przebij, aby otworzyć tę przestrzeń pęsetą łokciową. Delikatnie oddziel miąższ i grasicę, aż widoczny będzie poprzeczny łuk aorty. Przełóż szew wchłanialny 5/0 pod łukiem aorty między tętnicą ramienno-głowową a lewą tętnicą szyjną wspólną za pomocą igły zatrzaskowej.
Umieść wcześniej przygotowaną przekładkę na aorcie poprzecznej i wykonaj podwójny węzeł na przekładce ze szwem. Delikatnie, ale szybko zdejmij przekładkę i odetnij końce szwu. Zamknij pierwszą przestrzeń międzyżebrową i skórę za pomocą nylonowych szwów 5/0.
Ponownie zdezynfekuj skórę 75% alkoholem. Siedem dni po operacji ułóż mysz w pozycji leżącej, utrzymując ją w temperaturze 37 stopni Celsjusza, a jej kończyny przyklej do elektrody. Usuń włosy na klatce piersiowej i nałóż ultradźwiękowy środek sprzęgający na klatkę piersiową myszy.
Następnie uzyskaj dostęp do TAC za pomocą sondy 30 megaherców. Przechyl platformę maksymalnie w lewo. Trzymaj sondę w pozycji pionowej i opuść ją na klatkę piersiową wzdłuż prawej linii przymostkowej.
Dostosuj osie X i Y w trybie B, aż łuk aorty i zwężenie będą wyraźnie widoczne. Korzystając z trybu Dopplera, zmierz prędkość szczytową, wymiary i kurczliwość lewej komory. Wybierz myszy o prędkości większej niż 3000 milimetrów na sekundę jako grupę TAC.
Za pomocą sondy 30 megaherców oceń wymiary lewej komory i kurczliwość. Zresetuj platformę do pozycji poziomej, trzymając sondę pod kątem 30 stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara do lewej linii przymostkowej. Uzyskaj widok serca z krótkiej osi, manipulując osiami X i Y w trybie B.
Następnie naciśnij tryb M, aby wyświetlić linię wskaźnika i uzyskać obrazy za pomocą Cine Store i Frame Store w celu późniejszego pomiaru wymiaru komory NN, skrócenia ułamkowego i grubości ścianki NN. Obrazowanie dopplerowskie falą pulsacyjną wykonane po 14 dniach TAC wykazało, że prędkość przepływu krwi w miejscu zwężenia była większa niż 3000 milimetrów na sekundę, mimo że do zwężenia łuku aorty zastosowano wchłanialny szew. Gradient ciśnienia przepływu krwi po 14 dniach TAC utrzymywał się powyżej 40 milimetrów słupa rtęci.
Co ciekawe, w czwartym tygodniu po operacji nie stwierdzono zwężenia, co wskazuje, że szew wchłanialny został całkowicie wchłonięty. Parametry lewej komory w grupie szwów jedwabnych i grupie szwów wchłanialnych w dniach zero, 14 i 28 po TAC, w obrazowaniu w trybie M, pokazano tutaj. W 14 dniu po TAC grubość tylnej ściany lewej komory przy końcu rozkurczu wzrosła, podczas gdy wewnętrzna średnica lewej komory przy końcu rozkurczu nieznacznie się zmniejszyła.
Na frakcję wyrzutową lewej komory nie miało wpływu zastosowanie szwów wchłanialnych. Porównanie stosunku masy serca do masy ciała w grupie szwów jedwabnych, grupy szwów wchłanialnych i grupy pozorowanej pokazano tutaj. Histologiczne wycinki serca wykazały, że kardiomiocyty znacznie się powiększyły od 14 do 28 dnia w grupie szwów jedwabnych, ale w większości uległy regresji w 28 dniu w grupie szwów wchłanialnych.
Podczas próbowania tego protokołu najważniejsze jest, aby nie uszkodzić opłucnej rodzicielskiej, aby uniknąć odmy opłucnowej. Upewnij się, że końcówka igły jest jak najbardziej stępiona i delikatnie wykonaj zabieg. Istnieje wiele potencjalnych zastosowań tej metody, takich jak ustalenie modelu wstępnego kondycjonowania przerostu mięśnia sercowego, zbadanie mechanizmu regresji hipertrofii i zbadanie czasu odwracalnej przebudowy lewej komory.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten protokół przedstawia udoskonaloną metodę uzyskania przejściowej hipertrofii mięśnia sercowego z wykorzystaniem wchłaniających się szwów, symulującą zmniejszenie przerostu lewej komory po usunięciu przeciążenia ciśnieniowego. Ta technika może być wartościowa dla badań nad przerostem przedwczesnym mięśnia sercowego.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Fizjologia układu krążenia
- Hipertrofia mięśnia sercowego
- Techniki chirurgiczne w modelach zwierzęcych
Tło
- Hipertrofia mięśnia sercowego jest stanem, który może prowadzić do niewydolności serca.
- Zrozumienie mechanizmów cofania przerostu jest kluczowe dla strategii terapeutycznych.
- Poprzednie metody miały wysokie wskaźniki śmiertelności operacyjnej.
- Wchłaniające się szwy oferują mniej inwazyjne podejście do modelowania przerostu.
Cel badania
- Rozwój niezawodnej metody indukowania przejściowej hipertrofii mięśnia sercowego.
- Ocenienie wpływu wchłaniających się szwów na funkcję lewej komory.
- Dostarczenie szczegółowego protokołu chirurgicznego dla badaczy.
Stosowane metody
- Przygotowanie narzędzi chirurgicznych i znieczulenie myszy.
- Narcięcie i dostęp do łuku aorty w celu umieszczenia szwów.
- Wizualizacja ultrasonograficzna do oceny wymiarów i kurczliwości lewej komory.
- Analiza histologiczna tkanki sercowej po operacji.
Główne wyniki
- Wchłaniające się szwy skutecznie wywołały przejściową hipertrofię mięśnia sercowego.
- Parametry lewej komory wykazały istotne zmiany po operacji.
- Cztery tygodnie po operacji nie zaobserwowano żadnego zwężenia, co wskazuje na wchłonięcie szwów.
- W grupie ze szwem jedwabnym zaobserwowano powiększenie kardiomiocytów, z cofaniem w grupie ze szwem wchłaniającym się.
Wnioski
- Ta metoda zapewnia bezpieczniejszą alternatywę dla indukowania przerostu mięśnia sercowego.
- Pozwola na badanie mechanizmów cofania przerostu.
- Przyszłymi zastosowaniami są badania nad przerostem przedwczesnym mięśnia sercowego.
Często zadawane pytania
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
