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).
Hjerteinfarkt er fortsatt den viktigste dødsårsaken i vestlige land, til tross for betydelig fremgang i stent utbyggingsområde i de siste tiårene. For avklaring av de underliggende mekanismene og utvikling av nye terapeutiske strategier, tilgjengeligheten av gyldige dyremodeller er obligatoriske. Siden vi trenger ny innsikt i pathomechanisms av hjerte- og karsykdommer i henhold til in vivo forhold til å bekjempe hjerteinfarkt, er gyldigheten av dyremodell et viktig aspekt. Imidlertid beskyttelse av dyr er meget relevant i denne sammenheng. Derfor etablerer vi en minimal invasiv og enkel modell av hjerteinfarkt hos mus, noe som sikrer en høy reproduserbarhet og overlevelse av dyr. Dermed denne modellen oppfyller kravene i 3R-prinsippet (Replacement, raffinement og Reduction) for dyreforsøk og forsikre den vitenskapelige informasjonen som er nødvendig for videre utvikling av terapeutiske strategier for cardiovascular sykdommer.
Hjerteinfarkt er en av de viktigste årsakene til dødsfall i industrialiserte land. Til tross for unektelig fremdriften av diagnostiske og terapeutiske tilnærminger, hjerte- og karsykdommer er fortsatt den viktigste årsaken til dødelighet. Gitt forbedret levealder og livsrelatert risiko, er en kontinuerlig økning i forekomsten av hjerte- og karsykdommer forventes i fremtiden. Derfor er det et sterkt behov for å etablere og validere nye metoder for behandling av kardiovaskulær sykdom. Informasjonen fra studier på mennesker lider av sine begrensninger, disse studiene generelt er utilstrekkelige for å forklare og forstå mekanismene på molekylnivå, å være i stand til å tilby løsninger til disse store helseproblemer.
Videre har grunnleggende forskning vært begrenset på grunn av kompleksiteten og vanskeligheten for å gjengi mekanismer for kardiovaskulær sykdom i laboratoriet. Derfor, for å øke vår kunnskap om patofysiologien av cardiokarsykdommer, er det viktig å validere dyremodeller 1,2. Men for å identifisere alle kaskader av molekylære hendelser som er involvert i den helbredende etter hjerteinfarkt, analyse ved forskjellige tidspunkter er nødvendig, forårsaker et stort antall dyr eksperimenter.
Myokardinfarkt eksperimenter blir ofte utført ved hjelp av dyremodeller. Indusere hjerteinfarkt hos små dyr 3-11 er den mest hensiktsmessige og effektive modell anvendt for å undersøke cellulære og molekylære hendelser enn store dyremodeller. Videre, ingen andre arter presenterer tilgjengeligheten av transgene eller knockout stammer som mus 12. Disse musemodeller er svært nyttige i andre sykdommer, inkludert kardiovaskulære sykdommer (for eksempel aterosklerose, i stent restenosis) 13,14. I tillegg er den lave svangerskapet, og det høye antall progenies kvalifisere musemodeller som mest attraktive system for å studere molekylære mekanismer for myocardial INFArction 12.
Ikke desto mindre størrelsen på hjertet hos mus regner med høy presisjon av manipulasjon under mikrokirurgi. Undervisning slike kvalifiserte og dyktige kirurgi personell er en tidkrevende og arbeidskrevende prosess. Derfor har vi her presentere en detaljert mikro prosedyren, inkludert tips og triks for å lede medarbeidere selv med gjennomsnittlig kvalifikasjoner, for eksempel studenter eller teknikere for å utføre komplekse hjerteinfarkt modell hos mus.
I utgangspunktet er intubasjon utføres ved hjelp av en kort kanyle uten å bruke trakeotomi. Thorax snitt ligger i interkostale området, unngå skade ribber eller / og omkringliggende vev. Dette sub-trinnet er svært relevant for å sikre rask utvinning og helbredelse 15. Ligaturen er laget differensial for kronisk iskemi og iskemi / reperfusjon modeller, for en høy overlevelse samtidig opprettholde en betydelig infarkt størrelse. Vår erfaring viser that ved hjelp av silke sutur sikrer en høyere reproduserbarhet forhold til Cryo-skader 16.
Konklusjonen er at den metoden som er beskrevet her kan anvendes i både kronisk iskemi og iskemi / reperfusjon modeller i små dyr. Tips og triks som presenteres i denne prosedyren er ment for å muliggjøre personell med selv lav eller gjennomsnittlig kvalifisering for å bruke den i små dyremodeller.
Under prosedyren, er det noen kritiske punkter bemerkes: intubering, åpningen brysthulen og LAD-ligatur. Den første kritiske trinnet er intubasjon av dyret før experiements. Mange grupper er ved hjelp av en vertikal støtte for fiksering av mus, og en lyskilde for å sette kanylen direkte inn i luftrøret. Denne metoden har usikkerhet om riktig innføring av kanylen inn i luftrøret, og er mest utsatt for svikt av nybegynnere. Å lage et lite innsnitt, kan posisjonen av kanylen kontrolleres under hele manøveren, og dermed redusere den standard hastighet. Videre er tracheotomy gått, og dermed redusere komplikasjoner og å redusere tiden for operasjonen.
Det neste trinnet er kritisk åpning av brysthulen. Median sternotomi representerer en høy risiko manøver forsinke utvinningen av dyrene. Den laterale venstre snitt innebærer kutting av 2-3 ribber 15 </sup>, fører til mangelfull utvinning og økt dødelighet. Vi brukte i modellen liten, diskret snitt mellom ribbeina som tilbyr minimal byrde. Dyrene komme svært raskt etter operasjonen og ikke presentere feil eller forstyrret healing. Den nedre inter-kystområder som er tatt som et referansepunkt. Vurderer dette, korrekt og differensiert tilgang til ligaturen stedet for kronisk og iskemi / reperfusjon modell, ikke heve alvorlige problemer.
Ligaturen i seg selv representerer den mest kritiske trinnet. Den venstre, nedadstigende koronararterie er vanskelig å bli visualisert, og ofte må være bundet uten visning. Derfor er noen anatomiske referansepunkter påpekt for å hjelpe kirurgen å utføre korrekt ligering. For kronisk infarkt modellen blir ligatur plasseres i midten av den ventrale side av hjertet, mellom atriet og toppen, ovenfor avslutningen av den store fremre vene (figur 2B). Effektiviteten kan controlled ved å visualisere utseendet til den grå farge i de berørte områdene. Dersom infarktområdet vises anterior og inkluderer ikke den bakre vegg, kan en ny sutur være plassert til venstre for den første suturen. Hoved roten av LAD er alltid synlig under atriet 18, og derfor ikke presentere alvorlige problemer i å oppdage denne delen. Imidlertid presenterer atriet den store risikoen for blødninger og må håndteres forsiktig.
Fremgangsmåten er begrenset ved tilstedeværelsen av passende utstyr. En ventilator og passende anestesi system for små dyr er kostbare og krever forbindelse til gass og ventilasjonssystem i rommet. Videre er det nødvendig i den første uken en nøye overvåking av dyrene etter at prosedyren for å detektere mulige kliniske. For å undersøke hjertefunksjon under forsøket, er høyoppløselig ultralyd, komplekse Langendorf perfusjon-system, eller små intraventrikulære kateter målinger nødvendig, invOlving høye kostnader og økt kompetanse.
Med tanke på hjerteinfarkt, er det ingen alternative metoder tilgjengelig for å reprodusere kompleksiteten av hendelsene i vitro. Avhengig severdighet, ex vivo perfusjon av en isolert hjerte i Langendorff system gir informasjon om kontraktilitet, hjertefunksjon og myokardviabilitet som svar på ulike stimuli eller narkotika. Men utelukker det alle forstyrrelser av blodkomponenter og immunsystem, og det er ikke indisert for lang-studier av ombygging og helbredelse etter hjerteinfarkt.
Etter å ha utført den hjerteinfarkt prosedyren, kan alle andre funksjonsanalyse skal gjennomføres, som intraventrikulære trykkmålinger, ultralyd (små dyr ultralydsystemer) eller isolert hjerte Langendorff-perfusjon. Videre kan alle biologiske og molekylære analyser utføres for å identifisere celler, proteiner, mRNA, microRNAs, genes eller andre biomarkører, som kan brukes som terapeutiske mål å utvikle nye strategier for behandling av hjerteinfarkt.
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 |