A highly reproducible model for myocardial infarction in mice with minimal invasive manipulations is described. The model can be easily performed, resulting in a high reproducibility and survival rate. Thus, the described model will reduce the number of required animals as requested by the 3R principle (Replacement, Refinement and Reduction).
אוטם שריר לב עדיין סיבת המוות העיקרית במדינות מערביות, למרות התקדמות ניכרת בתחום פיתוח התומכן בעשורים האחרונים. לבירור המנגנונים ופיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות, הזמינות של מודלים של בעלי חיים בתוקף חובה. מכיוון שאנו צריכים תובנות חדשות pathomechanisms של מחלות לב וכלי דם תחת בתנאי vivo כדי להילחם אוטם שריר לב, את תוקפו של מודל החיה הוא היבט חיוני. עם זאת, הגנה על בעלי החיים הן רלוונטית מאוד בהקשר זה. לכן, אנו קובעים מודל פולשנית ופשוט של אוטם שריר לב בעכברים, אשר מבטיח שחזור גבוה ושיעור הישרדות של בעלי חיים. לפיכך, זה מודלים עונים על הדרישות של עיקרון 3R (החלפה, השכלול והפחתה) לניסויים בבעלי חיים ולהבטיח את המידע המדעי נחוץ לפיתוח נוסף של אסטרטגיות טיפוליות לcardiovמחלות ascular.
אוטם שריר לב הוא אחד מהגורמים העיקריים למוות במדינות מתועשות. למרות התקדמות שאין להכחישה של גישות אבחון וטיפול, מחלות לב וכלי דם עדיין הגורם העיקרי לתמותה. בהתחשב בתוחלת החיים המשופרת וסיכונים הקשורים לחיים, עלייה מתמשכת בשכיחות מחלות לב וכלי דם צפויה בעתיד. לכן, יש צורך חזק להקים ולאמת גישות חדשניות לטיפול במחלת לב וכלי דם. המידע של מחקרים בבני אדם סובל מהמגבלות שלה, מחקרים אלה בדרך כלל אינם מספיקים כדי להסביר ולהבין את המנגנונים ברמה המולקולרית, להיות מסוגל לספק פתרונות לבעיות בריאות קשות אלה.
יתר על כן, מחקר בסיסי היה מוגבל בשל מורכבות וקושי לשחזר את המנגנונים של מחלות לב במעבדה. לכן, כדי להגדיל את הידע שלנו על הפתופיזיולוגיה של אירובימחלות כלי דם, חיונית כדי לאמת מודלים של בעלי החיים 1,2. עם זאת, כדי לזהות את כל המפלים של אירועים מולקולריים המעורבים בריפוי לאחר אוטם שריר לב, ניתוח בנקודות זמן שונה הוא הכרחי, גורם מספר רב של ניסויי חיות.
ניסויי אוטם שריר לב מבוצעים לעתים קרובות על ידי שימוש במודלים של בעלי חיים. גרימת אוטם שריר לב בבעלי חיים קטנים 3-11 היא המודל המתאים והיעיל ביותר המועסק לחקור אירועים תאיים ומולקולריים ממודלים של בעלי חיים גדולים. יתר על כן, אין מינים אחרים מציג את הזמינות של מהונדסים או נוקאאוט זנים כמו עכברים 12. מודלים של עכברים אלה שימושיים מאוד במחלות אחרות, כוללים פתולוגיות לב וכלי דם (כגון טרשת עורקים, בהיצרות סטנט) 13,14. בנוסף, תקופת ההריון הנמוכה והמספר הגבוה של progenies להעפיל מודלים עכבר כמערכת אטרקטיבית ביותר ללמוד מנגנונים מולקולריים של infa שריר הלבrction 12.
עם זאת, גודלו של הלב בעכברים מצפה דיוק גבוה של מניפולציה במייקרו. הוראת אנשי ניתוח מוסמכים ומיומנים כזה הוא זמן רב ותהליך עבודה אינטנסיבית. לכן, אנו בזאת להציג הליך מייקרו מפורט, כוללים טיפים וטריקים כדי להדריך את משתפי פעולה אפילו עם כישורים ממוצע, כגון סטודנטים או טכנאים לבצע את מודל אוטם שריר לב המורכב בעכברים.
בתחילה, אינטובציה מתבצעת באמצעות צינורית קצרה ללא שימוש בקנה. החתך בבית החזה ממוקם באזור הצלע, הימנעות פציעה של צלעות ו / או רקמה הסובבת. תת שלב זה הוא רלוונטי ביותר כדי להבטיח התאוששות וריפוי מהירים 15. הקשירה עשויה ההפרש לדגמי איסכמיה הכרונית ואיסכמיה / reperfusion, לשיעור הישרדות גבוה, תוך שמירה על גודל אוטם משמעותי. הניסיון שלנו מראה thaלא באמצעות תפר משי מבטיח שחזור גבוה יותר בהשוואה לcryo-פציעות 16.
לסיכום, בשיטה המתוארת כאן היא ישימה בשתי איסכמיה הכרונית ודגמי איסכמיה / reperfusion בבעלי חיים קטנים. הטיפים וטריקים שהוצגו בהליך זה נועדו לאפשר אנשים עם הסמכה אפילו נמוכה או ממוצעת ליישם אותו במודלים של בעלי חיים קטנים.
במהלך ההליך, יש כמה נקודות קריטיות ללציין: אינטובציה, חלל בית חזה פתיחה וקשירת LAD. הצעד הקריטי הראשון הוא אינטובציה של בעלי החיים לפני experiements. קבוצות רבות משתמשות תמיכה אנכית לתיקון העכבר ומקור של אור להכניס את הצינורית ישירות לקנה הנשימה. לשיטה זו אי ודאות בנוגע להכנסה הנכונה של הצינורית לקנה הנשימה והוא נוטה ביותר לכישלון על ידי הטירונים. ביצוע חתך קטן, את עמדתו של הצינורית ניתן לשלוט בכל התמרון, וכך להקטין את שיעור ברירת המחדל. יתר על כן, tracheotomy היא עלתה, וכך להקטין סיבוכים וצמצום הזמן של פעולה.
השלב הקריטי הבא הוא הפתיחה של חלל בית החזה. Sternotomy החציון מייצג תמרון בסיכון גבוה מעכב את ההתאוששות של בעלי החיים. החתך לרוחב השמאל רומז החיתוך של 2-3 צלעות 15 </sup>, מוביל להחלמה לקויה ותמותה מוגברת. השתמשנו במודל החתך הקטן, דיסקרטי בין הצלעות מציעות נטל מינימאלי. בעלי החיים להתאושש מהר מאוד לאחר הניתוח ולא פגמים בהווה או בריפוי מופרע. החלל הבין-costal הנמוך נלקח כנקודת התייחסות. לאור זאת, הגישה הנכונה ומובחנת למקום הקשירה לכרוני ואיסכמיה / reperfusion מודל, לא להעלות בעיות רציניות.
המייתר עצמו מייצג את השלב הקריטי ביותר. העורקים הכליליים יורדים עזבו קשה להיות דמיינו, ולעתים קרובות צריך להיות מחויב ללא נוף. לכן, כמה נקודות התייחסות אנטומיים הם הצביעו כדי לעזור למנתח לבצע את קשירה הנכונה. למודל האוטם הכרוני, המייתר ממוקם באמצע בצד הגחון של הלב, בין האפרכסת והשיא, מעל לסיום הווריד הקדמי הגדול (איור 2). היעילות ניתן CONTROמלא על ידי לדמיין את המראה של הצבע האפור באזורים שנפגעו. אם אזור אוטם השריר מופיע קדמי ואינו כולל את הקיר האחורי, תפר חדש יכול להיות ממוקם בצד השמאל של התפר הראשון. השורש העיקרי של LAD הוא תמיד נראה לעין תחת האפרכסת 18, ולכן אינו מציג בעיות קשות באיתור חלק זה. עם זאת, האפרכסת מציגה את הסיכון הגדול של דימום וצריכה להיות מטופל בזהירות.
ההליך מוגבל על ידי קיומו של ציוד מתאים. מערכת הרדמה מתאימה למכונת הנשמה ולבעלי החיים הקטנים הן יקרים ודורשת חיבורים למערכת גז ואוורור של החדר. יתר על כן, פיקוח צמוד של בעלי החיים הוא הכרחי בשבוע הראשון שלאחר הליך כדי לזהות קליני אפשרי. כדי לבחון את תפקוד הלב במהלך הניסוי, אולטרסאונד ברזולוציה גבוהה, זלוף-מערכת Langendorf המורכבת, או קטן מדידות קטטר תוך חדרי נדרשות, involving עלויות גבוהות ומומחיות נוספת.
בהתחשב באוטם שריר הלב, אין שיטות חלופיות זמינות לשחזר את המורכבות של האירועים במבחנה. בהתאם לנקודת העניין, זלוף vivo לשעבר של לב מבודד במערכת Langendorff מספק מידע על ההתכווצות, תפקוד לב ואת הכדאיות בשריר הלב בתגובה לגירויים או תרופות שונים. עם זאת, הוא אינו כולל את כל ההפרעות של מרכיבי דם ומערכת חיסונית, וזה אינו מיועד למחקרים ארוכים של שיפוץ וריפוי לאחר אוטם שריר לב.
לאחר ביצוע הליך אוטם שריר הלב, כל הניתוח הפונקציונלי האחר יכול להתבצע, כמו מדידות לחץ תוך-, אולטרסאונד (מערכות אולטרסאונד חיה הקטנה) או מבודד לב Langendorff-זלוף. יתר על כן, כל הניתוח הביולוגי ומולקולרי ניתן לבצע כדי לזהות תאים, חלבונים, mRNAs, מיקרו-רנ"א, GEנס או סמנים ביולוגיים אחרים, שיכול לשמש כמטרות טיפוליות לפתח אסטרטגיות טיפול חדשות לאוטם שריר לב.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by Interdisciplinary Centre for Clinical Research IZKF Aachen (junior research group to E.A.L.) within the faculty of Medicine at RWTH Aachen University. We are grateful Dr. Rusu and Ashley Christina Vourakis for critical review of the manuscript and Mrs. Roya Soltan for the professional help with immunohistochemistry staining.
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Stereomicroscope | Olympus | SZ/X9 | |
Mouse ventilator | Harvard Apparatus | 730043 | Model Minient 845 |
Dual Anesthesia System (Tabletop Version) | Harvard Apparatus | Selfcontained isofluranebased anesthesia unit for use on lab tables, with a compact 8" x 11" footprint. | |
Intubation cannula | Harvard Apparatus | 732737 | |
Forceps | FST, Germany | 9119700 | standard tip curved 0.17 mm x 0.1 mm |
Scissors | FST, Germany | 9146011 | straight |
Vannas scissor | Aesculap, Germany | OC 498 R | |
Retractors | FST, Germany | 1820010 | 2.5mm wide |
Retractors | FST, Germany | 1820011 | 5mm wide |
Wire handles | FST, Germany | 1820005 | 10cm |
Wire handles | FST, Germany | 1820006 | 14cm |
Ketamine 10% | CEVA, Germany | ||
Xylazine 2% | Medistar, Germany | ||
Bepanthene eye and nose cream | Bayer, Germany | ||
Silicon tube | IFK Isofluor, Germany | custommade product | diameter 500µm |
section thickness 100 µm | |||
polytetrafluorethylene catheter | |||
PROLENE Suture 6/0 | ETHICON | 8707H | polypropylene monofilament suture, unresorbable, needle CC1, 13mm, 3/8 Circle |
7/0 Silk | Seraflex | IC 1005171Z | |
Ultrasound | Vevo, Canada | 770 Vevo |