2010年4月21日
小鼠横主动脉缩窄术(TAC)是研究心肌肥厚和心力衰竭发生机制的常用实验模型。本文描述了缩窄主动脉以在小鼠中建立可重复的心肌肥厚程度的操作步骤。
该操作首先对小鼠进行麻醉,做好无菌手术准备,并将其仰卧置于加热垫上。使用PE 90导管进行气管插管,随后连接至啮齿类动物呼吸机。接着行第二肋间部分开胸术,并牵开胸骨。
识别出横位主动脉,并在无名动脉与左颈动脉之间进行结扎。随后关闭肋骨笼,再以连续缝合方式缝合皮肤。最后拔除气管插管,使小鼠恢复。
大家好,我是来自贝勒医学院分子生理学与生物物理学系Zander Wars博士实验室的Angela Dal Meda。今天我们将向您展示小鼠横主动脉缩窄术的操作流程。在我们的实验室中,利用该技术研究心肌肥厚和心力衰竭发生发展的潜在机制。
那么我们开始吧。在进行横断主动脉缩窄术(TAC手术)之前,使用75%异丙醇对术区进行消毒。打开加热垫并将其调至合适的温度。
我们推荐的系统是将一款游戏用循环水泵连接至一个维持在37±1°C的热疗垫。手术前,需使用热珠灭菌器对手术器械进行灭菌。进行该手术操作时,需要以下手术器械。
一把钝头剪刀、两把粗弯镊子(用于寻找呈45度角的镊子)、一把角形弹簧剪刀、一个胸腔牵开器以及一把持针器。此外,还应备好棉签,以应对可能发生的出血情况。在手术区域准备就绪后,即可开始对小鼠进行插管操作。
为插管做准备,将小鼠置于诱导麻醉室中进行麻醉,并使用毛发剪从颈部至胸部中段剃除毛发。将小鼠仰卧位放置在加热垫上。手术期间维持正常体温至关重要,以避免心率迅速下降及可能发生的猝死。
按压小鼠的爪垫以确认小鼠已完全麻醉。将橡皮筋置于动物的门齿上以伸展颈部。一手持弯头镊子,另一手轻轻将舌头拨向一侧。将PE 90导管插入气管中。
接下来,将气管插管连接至哈佛容量循环式啮齿类动物呼吸机。呼吸机的通气频率应设置为每分钟125至150次,潮气量根据小鼠的体重设定为0.1至0.3毫升。使用聚维酮碘溶液对术区内的皮肤进行消毒,随后用70%酒精脱碘。重复此消毒步骤三次,以防止手术过程中术区污染。然后在小鼠身上覆盖无菌手术巾,仅暴露手术区域。
现在我们已准备好在此手术过程中进行横主动脉结扎。以每分钟0.5至1升的100%氧气为载体,维持1.5%至2%异氟烷的麻醉状态。通过按压小鼠趾甲床来确认麻醉深度是否合适。
为确认无令牌反射,开始手术时进行部分胸廓切开术。从胸骨头端开始,向下切至第二肋水平。
使用手术显微镜,利用胸腔牵开器牵开胸骨。接着,使用尖端精细的45度角镊子轻轻分离主动脉弓处的胸腺和脂肪组织。在确认横主动脉后,在无名动脉和左颈总动脉之间放置一小段6.0丝线缝线。
在横行主动脉上打两个松结,并放置一段27号半规格的钝头针。将针平行于主动脉放置。迅速将第一个结紧贴针体扎紧,接着扎紧第二个结,然后立即取出针头,从而获得直径为0.4毫米的缩窄。
夹闭横行主动脉后,移除胸腔牵开器,并阻断呼吸机的输出气流两秒钟。为谨慎地重新扩张肺部,使用6.0普理灵缝线采取间断缝合方式关闭肋骨。最后,使用6.0普理灵缝线采取连续缝合方式关闭皮肤。
用于术后镇痛。通过腹腔注射给予小鼠布托啡诺。如果术后出现脱水迹象,可腹腔注射0.3至1毫升无菌生理盐水。
逐渐将麻醉气体调至关闭状态。当出现自主呼吸迹象时,拔除气管插管,然后将小鼠置于俯卧位,并将其放置在加热垫上恢复。在横主动脉缩窄术后一周,重新麻醉小鼠,以评估横主动脉结扎所诱导的压力超负荷程度。
麻醉和体温的维持方法如前所述。将20兆赫的多普勒探头以45度角放置于颈部左右两侧。为检测颈动脉血流速度,我们采用基于计算机的多普勒信号处理器来显示和存储多普勒信号。
根据实验方案所需的压力超负荷程度,仅将右颈动脉(RC)与左颈动脉(lc)血流比值在特定范围内的小鼠纳入进一步分析。例如,中度压力超负荷对应的比值为5至8,而更严重的缩窄导致重度压力超负荷时,该比值为8至10。然而,假手术动物的比值预计约为1。
野生型小鼠在进行TAC手术后的典型存活率约为80%至90%。对横行主动脉进行手术结扎后,右颈动脉与左颈动脉(即RC/LC)之间的多普勒血流速度比值将达到5至10,而假手术小鼠则无此变化。根据缩窄程度的不同,承受压力超负荷的小鼠通常在1至2周内出现心脏肥厚,并在6至8周后发展为心脏扩张。
我们刚刚向您展示了如何在小鼠中实施横断主动脉缩窄术,但进行该操作时,维持正常的体温并尽量减少失血至关重要。就这些。感谢您的观看,祝您的实验顺利。
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小鼠横主动脉缩窄术(TAC)是一种广泛使用的手术模型,用于研究压力超负荷引起的心肌肥厚和心力衰竭。本方案提供了实施TAC的详细分步指南,包括术前准备、手术操作及术后评估。该模型可帮助研究人员模拟人类心血管疾病的进展过程,并探究心脏重构的潜在机制。
小鼠横主动脉缩窄(TAC)模型为研究压力超负荷诱导的心肌肥厚和心力衰竭提供了一个可重复的实验体系,有助于在心血管药物研发中对治疗靶点进行机制性风险评估。通过建立模拟人类病理生理状态的可控性血流动力学应激,TAC模型支持在临床前研究流程中进行靶点验证和表型筛选。该模型可提高心力衰竭治疗药物研发中先导化合物识别及转化生物标志物开发的预测可靠性。
经胸主动脉缩窄模型可融入心血管研究的连续过程,从靶点假设验证到先导化合物筛选,再到临床前药效研究,基于血流动力学和表型结果支持决策是否推进研究。