A الفئران نموذج من عضلة القلب إصابة نقص التروية، ضخه من خلال ربط الشريان الأمامي اليسار تنازليا

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

ونحن نقدم طريقة جراحية للحث التجريبية نقص التروية / ضخه (I / R) إصابة لمحاكاة احتشاء عضلة القلب (MI) في نماذج الماوس التي تسمح لمزيد من الوضوح في تحديد المواقع للربط على الشريان الأمامي الأيسر تنازلي (LAD) لزيادة التكاثر من التجارب MI في الفئران.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Xu, Z., Alloush, J., Beck, E., Weisleder, N. A Murine Model of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury through Ligation of the Left Anterior Descending Artery. J. Vis. Exp. (86), e51329, doi:10.3791/51329 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

احتشاء عضلة القلب الحاد أو المزمن (MI) هي أحداث القلب والأوعية الدموية مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات المراضة والوفيات. إنشاء آليات المرضية في العمل خلال MI وتطوير مناهج علاجية فعالة يتطلب منهجية لمحاكاة بتكاثر حالات السريرية وتعكس التغيرات المرضية في جسم المريض المرتبطة MI. هنا، نحن تصف طريقة جراحية للحث MI في نماذج الماوس التي يمكن استخدامها للمدى القصير نقص التروية، ضخه (I / R) إصابة وكذلك ربط دائمة. والميزة الرئيسية لهذه الطريقة هو تسهيل موقع اليسرى الأمامية تنازلي الشريان (LAD) للسماح لربط دقيق لهذا الشريان للحث على نقص التروية في البطين الأيسر من القلب الماوس. تحديد المواقع بدقة من ربطة على LAD يزيد استنساخ حجم احتشاء، وبالتالي يؤدي إلى نتائج أكثر موثوقية. سوف مزيد من الدقة في وضع ربطة تحسين النهج الجراحية القياسية لمحاكاة MI في الفئران، رHUS خفض عدد من حيوانات التجارب اللازمة للدراسات ذات الصلة إحصائيا وتحسين فهمنا للآليات إنتاج ضعف القلب التالية MI. هذا نموذج الفأر من MI مفيد أيضا لاختبار ما قبل السريرية من العلاجات التي تستهدف الضرر عضلة القلب MI التالية.

Introduction

النماذج الحيوانية من احتشاء عضلة القلب (MI) مهمة في مجال البحوث من الفيزيولوجيا المرضية المعقدة من مرض القلب الإقفاري 1. نقص التروية، ضخه (I / R) إصابة هو المساهم الرئيسي الضرر عضلة القلب ولدت خلال MI. إصابة نقص التروية الأولية التي تنتجها انسداد الشريان التاجي الدورة الدموية يمكن التقليل في مرضى MI عن طريق استخدام قسطرة لاستعادة التروية في الوقت المناسب. في حين أن هذا التدخل قد تقلص إلى حد كبير من عدد الوفيات بسبب MI الحادة، واستعادة تدفق الدم إلى المنطقة الدماغية النتائج في I / R الإصابة التي تؤدي إلى موت العضلية. هذا فقدان كتلة عضلة القلب يساهم في انخفاض النتاج القلبي والتقدم نحو قصور في القلب. وبالتالي، ودراسة الآليات التي تؤدي إلى الوفاة cardiomyocyte من I / R إصابة خط مهم جدا للتحقيق في البحوث القلب والأوعية الدموية. الجراحية ربط الشريان التاجي هو تقنية تجريبية مفيدة للحث على نماذج من MI في أنواع الحيوانات المختلفة، includiنانوغرام الفئران، والكلب والخنزير. أدخلت المنشورات في مختبرات مختلفة أساليب مختلفة بشأن إنشاء نموذج الفئران من القلب I / R 2،3 الإصابة. من أجل الحصول على نظرة ثاقبة هذه الآليات يجب علينا الحصول على النماذج الحيوانية الموثوق بها التي يمكن أن تتكاثر عدة جوانب MI علم الأمراض. تطوير مثل هذه النماذج أمر ضروري لاختبار النهج العلاجي لعلاج MI وما يرتبط بها من إصابة I / R أيضا.

معظم التقنيات الجراحية المتاحة حاليا لمحاكاة MI في حيوانات التجارب تشمل تشريح الجراحية في تجويف الصدر لفضح الأمامي الأيسر النازل الشريان (LAD) الذي ثم المغطي من قبل ضمد لفترة محددة في الوقت المناسب لإنتاج هذا الحدث الدماغية. ثم أن ربطة يمكن إزالتها للسماح لضخه في المنطقة الدماغية وتوليد I / R الاصابة. أحد أوجه القصور الرئيسية لهذه النهج في أن الموقف من الأدب على LAD ليست دائما مستنسخة بدقة، والتييمكن أن يؤدي إلى الاختلاف في شدة MI الناجمة عن هذا النهج. معظم التقنيات المتاحة وصفها فقط عموما الموقع التقريبي للLAD في الجدار الأمامي للقلب. كما المتفرعة واتجاه LAD يمكن أن تختلف في الحيوانات الفردية الموقع ليست ثابتة دائما، ويمكن بسهولة الخلط بين 4،5، مما يؤدي إلى المضاعفات المحتملة أثناء الجراحة 6. يمكن للعواقب موضع غير لائق من ربطة تشغيلها من التباين في حجم احتشاء يتسبب في البطين الأيسر إلى المساس بخصوصية تماما للنموذج. ونحن هنا نقدم وسيلة لتعديل عضلة القلب I / R وربط دائم في الفئران التي تسمح لتحسين دقة وضع ربطة على LAD. من خلال تطبيق نهج محدد لشق الأولي وتشريح الداخلية، فضلا عن استخدام التلاعب لرفع الأذينين للسماح تقدير أفضل للLAD وموقع حيث يخرج من الشريان الأورطي. إنشاءموقف على LAD وأصله يتيح الفرصة لligate الفتى بطريقة استنساخه. هذا النموذج من عضلة القلب I / R وربط دائم يقلل ليس فقط الاختلاف في حجم احتشاء بعد الجراحة، ويمكن أيضا تقليل نسبة حدوث النزيف أثناء العملية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تمت الموافقة على هذا البروتوكول الحيوانية وذلك وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح التي وضعتها لجنة رعاية الحيوان واستخدام المؤسسية (IACUC) في جامعة ولاية أوهايو. جميع السياسات التي وضعتها IACUC المحلية هي في الامتثال مع الحيوان دليل التجريب التي وضعها مكتب مختبر رعاية الحيوان في المعاهد الوطنية للصحة.

1. التخدير والتنبيب الرغامي

  1. الأوتوكلاف جميع الصكوك والمستلزمات الجراحية قبل الاستخدام. ارتداء العقيمة، وتستخدم مرة واحدة والقفازات الجراحية في جميع أنحاء الداخلي. الحفاظ على المجال المعقم في جميع أنحاء الداخلي. ويقترح استخدام ثنى العقيمة ولكن لا يظهر في شريط الفيديو للسماح التصور أفضل من المعالم التشريحية على الماوس.
  2. وضع كل الماوس بشكل فردي في غرفة تحريض وتوفير التخدير باستخدام 5٪ isoflurane والأكسجين ومع معدل تدفق 0.4 لتر / دقيقة حتى فقدان المنعكس المقوم ومن ثم الحفاظ على اله الحيوانية مع 2٪ isoflurane والأكسجين في 100٪ مع تدفق 0.4 لتر / دقيقة عن طريق أنبوب الرؤوس متصلة جهاز التخدير حتى أنبوب القصبة الهوائية في المكان. آلة التخدير isoflurane واستخدامها ينبغي تنفيس بشكل مناسب ومجهزة مرشحات الفحم للحد من التعرض للجراح لأبخرة isoflurane وأثناء العملية. ويلاحظ في الرؤوس ولكن لا يظهر في شريط الفيديو للسماح التصور من التلاعب التنبيب الماوس.
  3. يحلق الصدر الحيوان مع المقص وبر في موقع مختلف من منصة عملية جراحية لتجنب التلوث من موقع الجراحة.
  4. ضع الماوس في موقف ضعيف على منصة عملية جراحية لالتنبيب اللاحقة. منصة بسيطة رغوة البوليسترين الصغيرة يمكن أن تكون بمثابة منصة التشغيل. تغطية منصة مع ثنى المعقمة مسبقا لتوفير سطح عقيمة. وضع وسادة التدفئة بين المنصة وثنى للحفاظ على درجة حرارة الجسم من الفئران في surgicaإجراءات لتر.
  5. إرفاق طول 2-0 خياطة الحرير من 10 سم على الأقل إلى منصة مع الشريط ثم حلقة الخيط حول القواطع العلوية الأمامية. وضع مخروط على مقربة (2-3 سم) إلى حافة منصة على الأنف من الفأرة. سحب الماوس مشدود وثبته على منصة من ذيله مع قطعة من الشريط.
  6. تأمين الساقين على جانبي الجسم مع خيوط من الشريط. من المهم أن أطرافه الأمامية لا تمتد أكثر من حيث أن هذا يمكن أن تمس التنفس.
  7. إعداد مواقع الجراحية حلق مع بتدين والكحول قبل اتخاذ الرقبة والصدر وشقوق.
  8. وضع منصة مع رئيس الماوس لافتا في اتجاه المشغل. قطع عنق الرحم 0.5 سم متوسط ​​شق الجلد. فصل فصوص الغدة الدرقية في البرزخ لفضح العضلات القصية اللامية حيث يمكن رؤية القصبة الهوائية تحت العضلات.
  9. إزالة الإبرة الداخلية لمبزل قياس 18 بحيث يمكن استخدامها بوصفها intubأوجه الأنبوب. نقطة الإبرة يمكن أن تكون بمثابة حامل و1 سم من الأنبوب الخارجي يمكن أن تكون بمثابة أنبوب القصبة الهوائية.
  10. عقد اللسان من الفأرة مع ملقط المنحني في يد واحدة وتحريكه صعودا طفيفا. عرض القصبة الهوائية من خلال شق الجلد عنق الرحم. استخدام اليد الأخرى لإدراج بلطف أنبوب التنبيب حتى ينظر إلى أنبوب داخل القصبة الهوائية.
  11. بمجرد أن أنبوب في القصبة الهوائية، حرك ملقط منحنية في ناحية أخرى نحو الأنبوب وبسرعة إزالة الإبرة الداخلية. إذا لا يمكن إدراج أنبوب في القصبة الهوائية، ينبغي سحب الأنبوب إلى تجنب إنتاج مشاكل في الجهاز التنفسي. من المهم أن نشير غيض من أنبوب يصل عندما يكون على مقربة من الحلق من أجل تجنب إدخال أنبوب إلى المريء بدلا من القصبة الهوائية.

2. التهوية والتثبيت

  1. توفير التهوية الاصطناعية مع جهاز للتنفس الحيوان التنفيس 2٪ isoflurane والأكسجين في مع معدل تدفق 0.4 لتر / دقيقة. استخدام تعديل Y-شاءموصل المؤسسة العامة لربط أنبوب التنبيب مع التنفس الصناعي. ويمكن التأكد من وضعية صحيحة للأنبوب القصبة الهوائية عن طريق الحكم على توسع الصدر متناظرة.
  2. تعيين حجم المد والجزر في 260 ميكرولتر / السكتة الدماغية والتهوية معدل 130 السكتات الدماغية في الدقيقة الواحدة، والتي يمكن تعديلها لوزن الجسم على فأرة الحاسوب سيما إذا لزم الأمر.
  3. إزالة الشريط على الذيل وتحويل الماوس برفق لوضعه في موقف استلقاء الجانبي الأيمن لعملية جراحية لاحقة. استخدام الشريط لتأمين الذيل والساقين إلى منصة مرة أخرى.
  4. إدراج التحقيق المستقيم لمراقبة درجة حرارة الجسم وضبط لوحة الاحترار للحفاظ على درجة الحرارة نحو 37 درجة مئوية.
  5. تأمين التحقيق إلى منصة باستخدام الشريط. حقن تحت الجلد بوبيفاكائين في موقع شق لتخدير المنطقة قبل أن يتم إجراء شق.

3. بضع الصدر

  1. إجراء شق مائل هذا هو في موقع 2 مم حوالي 1 سم بعيدا عن اليسارالحدود القصية في اتجاه حيث الساق الأمامية اليسرى يلتقي الجسم (حوالي 1-2 ملم أدناه حيث الساق والجسم الانضمام). الوريد الصدري سطحية بالقرب من هذا الموقع وينبغي بذل شق بحيث نهاية الجانبي للشق ترتفع، ولكن لا يقتطع، الوريد.
  2. على الرغم من أن خفض العضلات الصدرية لفضح الأضلاع تحتها. خلال هذه الخطوة تجنب إصابة عرضية من السفينة. إذا لم يحدث النزيف، واستخدام القطن تطبيقها لوقف أي نزيف قبل الانتقال إلى الخطوة التالية 7.
  3. تصور الأضلاع وتضخيم الرئة من خلال جدار الصدر رقيقة ونصف شفاف. فتح تجويف الصدر باستخدام مقص جراحي لإجراء 6-8 ملم شق في الفضاء الوربية الثالث. وينبغي أن يكون هذا الشق لا تقل عن 2 ملم من الحدود القصية حيث يقع الشريان الصدري الداخلي. والأضرار التي لحقت الشريان تنتج النزيف الثقيلة التي يصعب السيطرة عليها.
  4. إدراج الكامشات الصدر محلية الصنع تعقيمها قبل الباحثس شق وبلطف سحب لفتح شق بحيث يكون حوالي 8-10 ملم واسعة مع الحرص على تجنب الرئة. يجب إرفاق الكامشات إلى منصة الجراحية مع الدبابيس.
  5. عند هذه النقطة يجب أن تكون في قلب مرئية، ومع ذلك، فإن الرئة لا تزال تغطية جزء من القلب. التقاط التأمور بلطف مع ملقط المنحني، تسحبه بعيدا، وحرك الأنسجة وراء الكامشات. خلال هذا التلاعب الرئة سوف ترفع وبعيدا عن القلب.

4. المواقع LAD

  1. تحديد موقع LAD على سطح القلب من خلال المجهر تشريح. الفتى يمتد الى اسفل منتصف جدار القلب من قرب قمة القلب إلى الأسفل من خلال البطين الأيسر. يظهر LAD أحمر مشرق وسيتم ينبض بقوة. الوريد هنا مخطئا في بعض الأحيان لLAD، ولكن الإضاءة المناسبة يمكن أن تساعد في التمييز بين السفينتين. إذا كانت الإضاءة ساطعة جدا قد يكون من الصعب أن نقدر اللونالاختلافات بين السفن.
  2. استخدام معقم القطن الكرة جزء يبلغ قطرها حوالي 1-2 مم لإعداد LAD للربط. وضع القطن بين الأذين الأيسر والبطين الأيسر، والتي سوف ترفع الأذين الأيسر والمساعدة في الكشف عن LAD وتوضيح موقفها. إذا كان الفتى لا يمكن أن يكون موجودا، جزء يمكن انزلق أكثر في ذلك رفع الأذين الأيسر أعلى من ذلك للكشف عن الشريان الأورطي حيث ينشأ الفتى.

5. ربط LAD

  1. وضعية مثالية للرباط هو أقل ما يقرب من 2 ملم من غيض من الأذن اليسرى. الجذع الرئوي يمكن أن تستخدم كعلامة للمساعدة في التعرف على الأذن اليسرى. بدلا من ذلك، موقف ربط يمكن تصور كنقطة 1-2 ملم بعيدا عن المتفرعة من المنعطف الأيسر. استخدام ملقط منحنية لتطبيق الضغط بلطف في موقع مباشرة أسفل نقطة ربط المقصود. وهذا سيجعل من السهل أن نرى الشريان وسوف تساعد أيضا عقد القلب في المكانوتبسيط ربط ربطة. لا تنطبق الضغط مع ملقط لأكثر من 5 ثواني في وقت وتجنب ضغط القلب الذي قد يغير الضخ.
  2. استخدام إبرة مدبب لتمرير الحرير خياطة 6-0 تحت LAD مع مراعاة مع مجهر تشريح. ادخال الإبرة تحت الشريان بدقة كما الإبرة ستدخل غرفة البطين الأيسر إذا وضعت عميقا جدا أو تلف LAD إذا الإبرة ضحلة جدا. في حالة اصابة الفتى إزالة إبرة خياطة وLAD للسيطرة على النزيف، ولكن إذا لا يمكن السيطرة النزيف يفضل الموت ببطء الحيوان.
  3. جعل عقدة مزدوجة فضفاض مع خياطة، وترك 2-3 ملم قطرها حلقة من خلالها يتم وضع 2-3 ملم قطعة طويلة من الأنابيب PE-10 8.
  4. تشديد حلقة حول الشرايين وأنابيب ثم تأمين حلقة من خلال ربط عقدة منزلقة إضافية واحدة، مع الحرص على عدم تلف جدار البطين. لربط دائم، وربط مباشرة مع LADعقدة 9. تأكيد انسداد LAD عن طريق التحقق من مظهر اللون لونا في الجدار الأمامي للLV التي يجب أن تظهر في غضون ثوان قليلة بعد ربط.
  5. إزالة ضام وإغلاق الجرح بشكل مؤقت عن طريق معسر الجلد معا مع المشبك بلدغ. طول الفترة الزمنية التي يتم الاحتفاظ نقص التروية يعتمد على تصميم التجربة، ولكن في كثير من الأحيان هو 20، 30، 45 أو 60 دقيقة. يبقى الماوس على جهاز التنفس الصناعي لمدة انسداد الشريان LAD.

6. إعادة إشباع الخلايا

  1. بعد فترة نقص التروية إزالة مقطع بولدوج وإدراج الكامشات الصدر لفضح ضمد. فك عقدة وإزالة أنابيب PE-10. تأكيد ضخه من خلال مراقبة عودة اللون الوردي والأحمر من الجدار الأمامي للLV بعد 15-20 ثانية.
  2. ترك خياطة في مكان إذا 2٪ كلوريد ثلاثي فينيل نتروبلو (TTC) وتلطيخ الأزرق سوف يتم تنفيذها بعد ضخه. إذا تلطيخ ليست ضرورية، ويمكن خياطة به إزالتها.
  3. الوقت ضخه سوف تعتمد على تصميم التجربة، وعادة ما تمتد من 1 ساعة إلى 24 ساعة.

7. الصدر ورعاية ما بعد الجراحة إغلاق

  1. إغلاق تجويف الصدر عن طريق الخياطة اغلاق شق في 3 الثالث والفضاء وربي مع 4-0 خياطة الحرير. من المهم أن الرئتين واضحة للخياطة ولا تصبح المحاصرين كما الثالثة 3 وتتم خياطة الأضلاع ال 4 معا. في حين ربط عقدة خياطة فإنه من المفيد أن تطبيق ضغط طفيف في الصدر مع حامل إبرة للحد من أي هواء الغرفة التي قد يكون محاصرا في تجويف الصدر.
  2. إغلاق كافة طبقات من العضلات مع خيوط المستمر باستخدام 4-0 الحرير. استخدام خيوط النايلون لإغلاق الجلد مع خياطة مستمرة. بدلا من ذلك، والجلد يمكن أن تكون مغلقة مع خياطة توقف.
  3. عندما خياطة هو وقف كامل تدفق isoflurane وبينما يستمر تدفق الأكسجين إلى. مرة واحدة بتحريك الماوس شعيرات، أو ذيل ذلك، شولد بدء إجراء محاولات للتنفس من تلقاء أنفسهم. إزالة الماوس من التنفس الصناعي مع أنبوب التنبيب لا يزال يحتفظ بها في القصبة الهوائية.
  4. مراقبة الحيوانات بعناية حتى يستأنف الماوس نمط التنفس الطبيعي ثم ينزع الأنبوب الماوس. يجب إزالة الأنبوب ببطء لتجنب تطلع إفرازات تجويف الفم.
  5. تأكيد الماوس ليس في أي الضائقة التنفسية من خلال مراقبة لمدة 3-5 دقائق أخرى قبل إعادته إلى القفص. إذا لوحظت علامات الجفاف بعد الجراحة، وتوفير ما يصل إلى 0.5 مل من محلول ملحي معقم عن طريق الحقن داخل الصفاق.
  6. لتسكين بعد العملية، وإدارة مسكن الأفيونية (البوبرينورفين، 0.1 ملغ / كلغ) تحت الجلد (SC) قبل الحيوان المتنقلة ومن ثم توفير جرعة إضافية كل 4-6 ساعة لساعة 24 المقبلة. تحقق من علامات الحيوان الشدة في 12 ساعة بعد الجراحة. احتشاء عضلة القلب محاكاة باستخدام الجراحة البقاء على قيد الحياة يتطلب تقييم الألم والضيق بعد التعافي من سوrgery. أفضل الممارسات المقبولة الحالي هو توفير تسكين للساعة ال 24 الأولى بعد إجراء الغازية مع إعطاء جرعات إضافية حسب الاقتضاء بسبب فقدان الوزن أو علامات الألم. لربط دائم، يجب أن تتبع من وزن الجسم يوميا للمساعدة على قياس الانتعاش الحيوان.
  7. ايبوبروفين (موترين)، وهو عقار مضاد للالتهابات (NSAID) مع المضادة للالتهابات، وتسكين والنشاط خافض للحرارة، أو مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية الأخرى، ويمكن توفير في مياه الشرب الحيوان كحل 0.2 ملغ / مل لمدة يومين قبل الجراحة و تصل إلى 7 أيام بعد الجراحة في جنبا إلى جنب مع البوبرينورفين لإدارة أي ألم إضافية / الشدة.

8. قياس حجم عضلة القلب عائق

  1. تخدير والتنبيب الماوس في نهاية الوقت المطلوب ضخه. قطع الجلد الصدر في خط الوسط إلى سيفي الشكل. فتح البطن والحجاب الحاجز أسفل القفص الصدري وعلى جانبي خط منتصف الترقوة.
  2. <لى> فضح القلب ومن ثم إعادة ligate-الفتى في نفس الموقع. يقني؛ يدخل القنية الشريان الأورطي حتى 10٪ Phthalo الأزرق يمكن حقنها ببطء مباشرة في الشريان الأورطي وصمة عار على القلب لترسيم المنطقة الدماغية من منطقة اإقفاري 10.
  3. بسرعة استئصال القلب، وأغسلها في 30 ملي بوكل (محلول كلوريد البوتاسيوم) لوقف ضربات القلب وتسمح للباجتزاء أكثر اتساقا. تجميد القلب لا يقل عن 4 ساعة عند درجة حرارة -20 درجة مئوية، وخفض القلب في شرائح من 1 ملم باستخدام مصفوفة القلب باجتزاء الجهاز 11.
  4. احتضان شرائح القلب مع 2٪ TTC عند 37 درجة مئوية لمدة 40 دقيقة. وترسيم منطقة احتشاء كمنطقة بيضاء بينما الأنسجة قابلة للحياة بقع حمراء.
  5. إصلاح شرائح ملطخة الفورمالديهايد 10٪ بين عشية وضحاها، والتي سوف تساعد على زيادة التباين بين منطقة واحتشاء الأنسجة الطبيعية. تصوير شرائح وحساب مساحة في خطر (AAR)، منطقة اإقفاري ومنطقة احتشاء باستخدام برنامج يماغيج.
<ع الطبقة = "jove_title"> 9. قياس مستويات انزيم القلب

قياس التروبونين القلبي الأول (cTnI) مستويات في مصل الفئران عن طريق الحصول على الدم من الوريد البابي ومن ثم عزل المصل بواسطة الطرد المركزي. ثم يتم تحديد مستويات المصل cTnI مع كمية cTnI فحص السريع 12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

بعد 24 ساعة من ضخه، وتحليل حجم احتشاء والمنطقة المعرضة للخطر (AAR)، من خلال phthalo صبغة زرقاء وثلاثي فينيل كلوريد نتروبلو (TTC)، ربط من LAD يمكن التأكد من خلال مراقبة ابيضاض القاصي الأنسجة عضلة القلب إلى خياطة وكذلك اختلال وظيفي من الجدار الأمامي. يمكن التحقق من ضخه من عودة اللون الأحمر للأنسجة عضلة القلب، والتدليل على بعض الانتعاش من الجدار الأمامي الحركة.

ينبغي أن المناطق احتشاء (أبيض) تكون مميزة عن المناطق المعرضة للخطر (الأحمر) والمنطقة يست في خطر (الازرق). تطبيق Phthalo الأزرق صبغ (الشكل 1A) يسمح القرار للمنطقة القلب حيث انسداد LAD، بينما القلوب التي لم يتم ملطخة صبغة زرقاء يمكن أن تظهر فقط في مجال احتشاء (الشكل 1B). أحجام احتشاء تعتمد على مدة نقص التروية. الأهم من ذلك، تروبونين القلب الأول (cTnI) مستويات منخفضة في صورية تعمل الحيوانات التي خضعت جميعالعمليات الجراحية باستثناء نقص التروية وضخه بالمقارنة مع الحيوانات التي خضعت لاحتشاء عضلة القلب (الشكل 2). وهذا يشير إلى عملية جراحية لم صورية لا تنتج أمراض القلب كبيرة في حين أن إصابة نقص التروية / ضخه كافية لإنتاج ارتفاع هذه العلامات البيولوجية المستخدمة على نطاق واسع لMI.

الشكل 1
الشكل 1: الكمي لمدى احتشاء عقب خضوعه لجراحة انسداد LAD (A) صورة الممثل من نوع الماوس أقسام القلب من الحيوانات البرية يتعرض لنقص التروية 45 دقيقة و 24 ساعة ضخه. حقن صبغة زرقاء يسمح لتقييم منطقة غير الدماغية من القلب التي ليست في خطر لاحتشاء. (ب) صورة ممثل القلب حيث لا يتم حقن صبغة زرقاءللتأكيد على المنطقة المعرضة للخطر (AAR)، الذي يظهر أحمر، ومنطقة احتشاء، والتي تظهر بيضاء. وتحسب مجالات كل منطقة كنسبة مئوية من إجمالي منطقة البطين الأيسر (LV) مضروبا في الوزن الكلي للأن شريحة. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

الرقم 2
الشكل 2: استخدام مستويات التروبونين القلبي كمقياس لمدى احتشاء القلب رسم بياني شريط من تروبونين القلب الأول (CTnl) مستويات في الفئران يتعرضون إلى 45 دقيقة نقص التروية وضخه لمدة 24 ساعة (I / R) أو جراحة صورية كمجموعة تحكم. وقد تم جمع الدم من الوريد البابي في 24 ساعة بعد الجراحة من ثلاثة حيوانات لكل مجموعة. ورفع مستويات cTnI بشكل ملحوظ فيالحيوانات التالية I / R إصابة (9.195 ± 0.07146) بالمقارنة مع الحيوانات مراقبة صورية (1.195 ± 0.06651). يتم تقديم البيانات كما يعني ± SEM و*** يشير P <0.0001 مقارنة سيطرة صورية وI / R الجماعات التي كتبها T-اختبار. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الماوس عضلة القلب نماذج نقص التروية، ضخه هي وسيلة فعالة لبحوث القلب والأوعية الدموية لمحاكاة السريرية أمراض القلب الحادة أو المزمنة 13،14. وقد تم تطبيق جهد كبير لتطوير وصقل النهج الجراحية التي تنتج الأحداث الدماغية وتلف ضخه في قلوب العديد من أنواع حيوانية مختلفة. في حين أن هناك مزايا خاصة للاستخدام نظم الحيوانات المختلفة، والفأر لديه الخصائص التي أدت إلى مصلحة واسعة في إنتاج عضلة القلب I / R في قلب الفأر. واحدة من الأسباب الرئيسية هو معرفة منشأ وراثي للنظام الماوس. اختيار واسعة من الحيوانات المعدلة وراثيا المتاحة، والسهولة النسبية التي يمكن أن تتولد نماذج جديدة لمعالجة مسائل محددة، وليس لها نظير في النظم الأخرى نموذج حيواني. سبب آخر لتزايد استخدام الفئران في دراسات القلب والأوعية الدموية هو زيادة توافر المعدات الجراحية وأدوات تجريبية أخرى محددةتصميم حليف للاستخدام في الفئران. تكلفة منخفضة نسبيا لنماذج الماوس هو أيضا مساهما هاما في استخدامها في الدراسات. الحاجة المتزايدة إلى الدقة في الدراسات قبل السريرية يتطلب استخدام الحيوانات الإضافية، التي يمكن أن تكون أكثر واقعية عندما تكون أقل الموارد اللازمة لتتضمن العدد المناسب من الحيوانات. في حين أن استخدام نموذج الفأر لديه العديد من المزايا هناك عيوب أيضا، لا سيما عند النظر في جوانب متباينة من الماوس وعلم وظائف الأعضاء البشرية القلب والأوعية الدموية. العديد من النماذج الحيوانية الكبيرة، مثل الكلب والخنزير، تحاكي بشكل وثيق معظم جوانب فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية البشرية من الماوس. وثمة عيب آخر هو حجم الماوس، والتلاعب في قلب أصغر في الماوس يتطلب درجة أعلى من المهارة الجراحية، لا سيما في العثور على الفتى وligating لانتاج منطقة احتشاء متسقة في البطين الأيسر بتكاثر. طريقة المقدمة هنا يمكن أن توفر تحسنا كبيرا في تحديد والثانية من ربط LAD. تشير نتائجنا تتفق في كمية الافراج cTnI من القلب (الشكل 2) أننا يمكن أن تولد بتكاثر احتشاء ذات حجم مماثل ومستوى العضلية الموت.

أحد الجوانب الرئيسية لعملية جراحية احتشاء عضلة القلب للحث التجريبية هو تحديد واضح وربط من LAD. في نهجنا مفصلة هنا فقد قمنا بتحسين منهجية لتحديد والوصول إلى LAD، والسماح لتحديد المواقع أكثر اتساقا للربط على متن السفينة. أثناء الجراحة، ونحن الاستفادة من قطعة صغيرة من القطن المعقم لرفع الأذين الأيسر صعودا وبشكل كامل فضح LAD، الذي يوضح موقف LAD ويسهل ربط من LAD. هذه خطوة حاسمة للتقنية ونقطة التمايز من المناهج الأخرى. إدخال هذه التعديلات لربط LAD ينبغي أن يسمح للحصول على نتائج أكثر استنساخه خلال محاكاة MI في نماذج الماوس. في حين تحسين الدقة في المقاممنة من ربطة يجب تحسين الاتساق في حجم احتشاء لدت أنه لا يزال من المهم لقياس المخاطر في المنطقة باستخدام نضح من Phthalo الأزرق صباغة. هذا صحيح بشكل خاص خلال استخدام خطوط الجينية الماوس التعديل حيث التلاعب في التعبير الجيني يمكن أن يؤدي إلى تغيرات في استجابة الأوعية الدموية من القلب إلى ربط.

خطوة حاسمة أخرى خلال ربط في التأكيد ان نقص التروية تم إنشاؤها على نحو فعال من قبل ربط من LAD. مراقبة متميزة، وتغير اللون السريع في مجال المخاطر أمر ضروري لتكون على يقين من أن الأوضاع الدماغية قد تم إنتاجها في قسم المستهدفة من عضلة القلب. ينبغي أن ينظر إلى التغير في لون عضلة القلب في غضون ثوان قليلة إذا تم المغطي الفتى على نحو فعال. الخطوات الحاسمة الأخرى في الإجراء ينطوي على مدة فترة الدماغية والوقت المسموح به لضخه قبل أن يتم قياسها النهاية التجريبية. كما ورد في العلاقات العامةotocol، وطول الفترة الدماغية يمكن أن تختلف لإنتاج درجات مختلفة من الضرر نقص تروية القلب. عموما فترة أطول من نقص التروية ويؤدي إلى الوفاة خلية عضلية أكثر اتساعا في جميع أنحاء المنطقة للخطر. طول ضخه يمكن أن يكون لها آثار على تطوير علم الأمراض القلبية، بما في ذلك ظهور آفات متليفة في قلب فضلا عن استقرار الانتاج في القلب والتغيرات الكهربية. وبالتالي، فإن مدة محددة من الخطوات التجريبية يجب أن تكون مصممة لمعالجة مسائل محددة درست في الدراسة. وينبغي أيضا تحديد نقاط النهاية التجريبي القائم على طول نقص التروية وضخه فترات المستخدمة والأسئلة المحددة التي يتعين معالجتها في التجربة. نقدم استخدام TTC تلطيخ لقياس حجم احتشاء والقياسات ELISA مستويات مصل كما CTnI النهاية لتقييم مدى الضرر في القلب. هذه النهاية يمكن استخدامها لأية فترة من ضخه، ومع ذلك فهي لا سيما USEFالمجاهدين لفترات أقصر ضخه (24 ساعة) حيث عيوب وظيفية قد لا قد استقرت بعد. في حين أننا لا أخوض في التفاصيل هنا على قياسات وظيفية من النتاج القلبي، مثل ضربات القلب دوبلر 15 والقياسات المكروية من تدفق الدم التاجي 16، هذه الأساليب هي مفيدة لفهم التغيرات في وظيفة القلب خلال التجارب على المدى الطويل، مثل انسداد مزمن الفتى.

في حين أن استخدام نماذج الماوس من MI لها مزايا كبيرة لدراسة I / R إصابة في القلب لا تزال هناك قيود على هذه النهج. منذ يجب أن يتم شقوق جراحية كبيرة في تجويف الصدر مما أدى إلى اضطرابات الأنسجة والتهاب المرتبطة يمكن أن تؤثر على استجابة القلب للآثار MI. هذه المخاوف يمكن معالجتها جزئيا من خلال استخدام السيطرة على الفئران الجراحية صورية، حيث تجري جميع كل الخطوات الجراحية باستثناء تشديد ربطة حولLAD. والمشكلة الأخرى التي تنتجها الطبيعة الغازية من الجراحة هو الحاجة لإدارة الألم والمعاناة التي تحدث أثناء وبعد العملية. وترد تفاصيل النهج إدارة الألم التي تتوافق مع أفضل الممارسات الحالية في هذا الإجراء والتي تكون ضرورية لمنع معاناة حيوانات التجارب. من المهم أن ندرك أن استخدام العديد من أنواع مختلفة من التخدير والمسكنات يمكن أن يكون لها آثار أمراض القلب التالية تطبيقها. وبالتالي، فإنه من المناسب تطبيق هذه العوامل إلى السيطرة على الفئران، وحتى أي السيطرة على الفئران التي لا يتم استخدامها لجراحات صورية، من أجل تجنب أي مضاعفات لتفسير النتائج التجريبية. قيود أخرى لهذا النهج هو أنه لا يوفر محاكاة الكمال من الأمراض المرتبطة MI الإنسان. في كثير من الأحيان نماذج الماوس المستخدمة لمثل هذه التجارب لا يعانون من حالة مرضية المشترك التي تكمن وراء MI في البشر، مثل أمراض الأوعية الدموية التاجية والسكري وارتفاع ضغط الدم. مثلالمضاعفات التي ليست موجودة في نموذج الفأر يمكن أن يكون لها آثار على مسارات التي تجري دراستها في تجربة معينة، وبالتالي يجب أخذها في الاعتبار عند تفسير النتائج. في هذه الحالات، واستخدام الفئران المعدلة وراثيا التي تعرض بعض هذه الأمراض الكامنة قد يكون من المناسب لنموذج أكثر فعالية المرض لأنه سيقدم في المرضى من البشر. في المستقبل، يمكن أن يتم تعديل جوانب أخرى من هذا النهج لمحاكاة أكثر دقة جوانب إضافية من الإنسان علم الأمراض MI.

على الرغم من هذه القيود، الطرق الموضحة هنا تمثل نهجا فعالا لإنتاج المترجمة إصابة I / R في الماوس التي تحاكي الكثير من الآثار المرضية للمرضى MI في الإنسان. أسلوبنا يسمح للتلاعب أسهل من LAD التي يمكن أن تؤدي إلى نتائج أكثر استنساخه وتبسيط عملية جراحية. ومع ذلك، واتقان هذه التقنية لا يزال يتطلب المهارة الجراحية الهامة التي لا يمكن إلا أن المكتسبة من خلال ممارسةالإجراء. سوف رعاية كافية عند إجراء عملية جراحية، وخصوصا في الأماكن التي يتم فيها الإشارة إلى ذلك في البروتوكول، وتحسين معدل البقاء على قيد الحياة من الحيوانات وكذلك واستنساخ النتائج التجريبية. بمجرد يتقن النهج الجراحية، وهذا البروتوكول تكون مفيدة جدا للمحققين دراسة تأثير MI على فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية، وكذلك المهتمين في اختبار مدى فعالية التدخلات العلاجية في نموذج الفأر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الدكتور نوح يسليدر هو المؤسس والمسؤول العلمي في تريم edicine، وشركة

Acknowledgments

وأيد البحوث التي أعلن عنها في هذا المنشور من قبل المعهد الوطني لالتهاب المفاصل والعضلات والعظام والأمراض الجلدية، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة، في إطار جائزة R01-عدد AR063084. المحتوى هو فقط من مسؤولية الكتاب ولا تمثل بالضرورة وجهة النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PhysioSuite with RightTemp Homeothermic Warming Kent Scientific Corp PS-RT
Light source Zeiss KL 1500 LCD
Mouse Heart Slicer Matrix Zivic Miller HSMS001-1
Micro Tray - Base, Lid, & Mat (6.0 x 10 x 0.75) Fine Science Tools 6100A
2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride Sigma Aldrich T8877
Buprenorphine (Buprenex Injectable) Reckitt Benkiser Healthcare NDC 12496-0757-1
bupivacaine Hospira NDC 0409-1163-01
Isoflurane Abbott NDC 5260-04-05
Betadine Soultion  Purdue Pharma 25655-41-8
Mouse Cardiac Troponin T(cTnT) ELISA Kamiya Biomedical Company KT-58997
Fine Scissors Fine Science Tools 14040-10
Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 11251-30
Dumont #3 Forceps Fine Science Tools 11231-30
Castroviejo Micro Needle Holders Fine Science Tools 12060-01
Slim Elongated Needle Holder Fine Science Tools 12005-15
Round Handled Needle Holders Fine Science Tools 12075-12
Omano Trinocular Stereoscope Microscope.com OM99-V6
SB2 Boom Stand with Universal Arm Microscope.com V6
Tracheal Tube, 0.5 mm, 1/16 in Y Kent Scientific Corp RSP05T16
Anesthesia Systems for Rodents and Small Animals VetEquip, Inc 901807
4-0 silk taper suture Sharpoint™ Products DC-2515N
6-0 silk taper suture Sharpoint™ Products DC-2150N

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Abarbanell, A. M., et al. Animal models of myocardial and vascular injury. J Surg Res. 162, 239-249 (2010).
  2. Gao, E., et al. A novel and efficient model of coronary artery ligation and myocardial infarction in the mouse. Circ Res. 107, 1445-1453 (2010).
  3. Virag, J. A., Lust, R. M. Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction. J Vis Exp. (2011).
  4. Salto-Tellez, M., et al. Myocardial infarction in the C57BL/6J mouse: a quantifiable and highly reproducible experimental model. Cardiovasc Pathol. 13, 91-97 (2004).
  5. Kumar, D., et al. Distinct mouse coronary anatomy and myocardial infarction consequent to ligation. Coron Artery Dis. 16, 41-44 (2005).
  6. Degabriele, N. M., et al. Critical appraisal of the mouse model of myocardial infarction. Exp Physiol. 89, 497-505 (2004).
  7. Shao, Y., Redfors, B., Omerovic, E. Modified technique for coronary artery ligation in mice. J Vis Exp. (2013).
  8. Klocke, R., Tian, W., Kuhlmann, M. T., Nikol, S. Surgical animal models of heart failure related to coronary heart disease. Cardiovasc Res. 74, 29-38 (2007).
  9. Nossuli, T. O., et al. A chronic mouse model of myocardial ischemia-reperfusion: essential in cytokine studies. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278, 1049-1055 (2000).
  10. Cozzi, E., et al. Ultrafine particulate matter exposure augments ischemia-reperfusion injury in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291, 894-903 (2006).
  11. Kim, S. C., et al. A murine closed-chest model of myocardial ischemia and reperfusion. J Vis Exp. 3896 (2012).
  12. Nagarajan, V., Hernandez, A. V., Tang, W. H. Prognostic value of cardiac troponin in chronic stable heart failure: a systematic review. Heart. 98, 1778-1786 (2012).
  13. Borst, O., et al. Methods employed for induction and analysis of experimental myocardial infarction in mice. Cell Physiol Biochem. 28, 1-12 (2011).
  14. Diepenhorst, G. M., van Gulik, T. M., Hack, C. E. Complement-mediated ischemia-reperfusion injury: lessons learned from animal and clinical studies. Ann Surg. 249, 889-899 (2009).
  15. Benavides-Vallve, C., et al. New strategies for echocardiographic evaluation of left ventricular function in a mouse model of long-term myocardial infarction. PLoS One. 7, 41691 (2012).
  16. Bamberg, F., et al. Accuracy of dynamic computed tomography adenosine stress myocardial perfusion imaging in estimating myocardial blood flow at various degrees of coronary artery stenosis using a porcine animal model. Invest Radiol. 47, 71-77 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics