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Method Article
Dieses Protokoll beschreibt die Schritte zur Induktion eines Myokardinfarkts bei Mäusen unter Beibehaltung des Perikards und seines Inhalts.
Dieses Protokoll hat gezeigt, dass das Perikard und sein Inhalt eine wesentliche antifibrotische Rolle im ischämischen Nagetiermodell spielen (koronare Ligatur zur Induktion von Myokardverletzungen). Die Mehrzahl der präklinischen Myokardinfarktmodelle erfordert die Störung der Perikardintegrität mit Verlust des homöostatischen zellulären Milieus. In jüngster Zeit wurde jedoch von uns eine Methode entwickelt, um einen Myokardinfarkt zu induzieren, der den Perikardschaden minimiert und die im Herzen ansässige Immunzellpopulation erhält. Bei Mäusen mit intaktem Perikardraum nach koronarer Ligatur wurde eine verbesserte kardiale Funktionserholung beobachtet. Diese Methode bietet die Möglichkeit, Entzündungsreaktionen im Perikardraum nach einem Myokardinfarkt zu untersuchen. Die Weiterentwicklung der Markierungstechniken kann mit diesem Modell kombiniert werden, um das Schicksal und die Funktion von perikardialen Immunzellen bei der Regulierung der Entzündungsmechanismen zu verstehen, die den Umbau im Herzen, einschließlich der Fibrose, vorantreiben.
Bis heute gelten Herz-Kreislauf-Erkrankungen weltweit als die häufigste Todesursache, was zu einer erheblichen finanziellen Belastung und einer Verringerungder Lebensqualität der Patienten führt1. Die koronare Herzkrankheit (KHK) ist ein Subtyp der Herz-Kreislauf-Erkrankung und spielt eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung des Myokardinfarkts (MI), der einen Hauptfaktor für die Mortalität darstellt. Definitionsgemäß resultiert MI aus einer irreversiblen Verletzung des Myokardgewebes aufgrund längerer Ischämie und Hypoxie. Dem Myokardgewebe fehlt die Regenerationsfähigkeit, so dass Verletzungen dauerhaft sind und zum Ersatz des Herzmuskels durch eine fibrotische Narbe führen, die zunächst schützend sein kann, aber letztendlich zu einem ungünstigen Herzumbau und schließlich zu einer Herzinsuffizienz beiträgt2.
Obwohl sich die Behandlung von Patienten mit KHK in den letzten Jahrzehnten dramatisch verbessert hat, sind viele Patienten weltweit von chronischer Herzinsuffizienz (CHF) infolge von Ischämie betroffen. Um dieser Epidemie vorzubeugen und sie zu bewältigen, ist es notwendig, die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln. Darüber hinaus zeigen die bisherigen Befunde die Grenzen der systemischen Therapie und die Notwendigkeit, präzise Alternativen zu entwickeln. Angesichts der Tatsache, dass die Untersuchung der molekularen Folgen von MI beim Menschen von der Fähigkeit beeinflusst wird, Zugang zu infarktiertem Gewebe zu erhalten, sind Tiermodelle, die die Eigenschaften und die Entwicklung von humanem MI und CHF im Zusammenhang mit CVD rekapitulieren, unerlässlich.
Da ideale Tiermodelle in Bezug auf strukturelle und funktionelle Merkmale einer menschlichen Störung sehr ähnlich sind, sollte die Ätiologie der Krankheit ihre Konzeption leiten. Bei der KHK handelt es sich um die chronische atherosklerotische Stenose der Koronararterien oder einen akuten thrombotischen Verschluss. Verschiedene Methoden wurden entwickelt und bei verschiedenen Arten von Labortieren angewendet, um eine Verengung oder Okklusion der Koronararterien zu induzieren. Solche Strategien können grob in zwei Gruppen eingeteilt werden: (1) mechanische Manipulation einer Koronararterie, um einen MI zu induzieren, und (2) Beschleunigung der Atherosklerose, um die Koronarverengung zu erleichtern, die zu einem MI führt. Die erste Strategie beinhaltet in der Regel entweder die Ligatur einer Koronararterie oder die Platzierung eines Stents innerhalb der Arterie. Der zweite Ansatz neigt dazu, die Ernährung des Tieres zu ändern, um fettreiche / cholesterinreiche Nahrung aufzunehmen. Zu den Einschränkungen dieses letzteren Ansatzes gehört die mangelnde Kontrolle über den Zeitpunkt und den Ort der Koronarverschlüsse.
Im Gegensatz dazu hat die chirurgische Induktion von MI oder Ischämie in einem Tiermodell mehrere Vorteile, wie z. B. Ort, präzises Timing und Ausmaß des koronaren Ereignisses, was zu reproduzierbaren Ergebnissen führt. Die am weitesten verbreitete Methode ist die chirurgische Ligatur der linken vorderen absteigenden Koronararterie (LAD). Solche Modelle rekapitulieren die menschlichen Reaktionen auf akute ischämische Verletzungen sowie die Progression aufCHF 3. Ursprünglich bei größeren Tieren entwickelt, ist die LAD-Chirurgie an Kleintieren wie Nagetieren mit Fortschritten in der Technologie praktikabler geworden4. Bei der Etablierung solcher Modelle wurden Mäuse aus verschiedenen Gründen bevorzugt, darunter ihre relative Verfügbarkeit, geringe Kosten für die Unterbringung und ihre Fähigkeit zur genetischen Manipulation.
Zeitgenössische chirurgische Modelle der ischämischen Herzkrankheit mit LAD-Verschluss erfordern, dass der Forscher das Perikard öffnet, um die Arterie5 vorübergehend oder dauerhaft zu ligieren. Solche Strategien führen zu einer Störung des Perikardraums, der im Wesentlichen eine mechanische und schmierende Funktion hat, um eine ordnungsgemäße Herzfunktion zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil der Öffnung des Herzbeutels ist der Verlust der nativen Herzbeutelflüssigkeit des Tieres mit seinen verschiedenen Zell- und Proteinbestandteilen 6,7. Als Reaktion darauf wurde von uns eine Methode entwickelt, um MI zu induzieren und gleichzeitig das Perikard intakt zu halten. Neben der Minimierung der Störung dieser homöostatischen Umgebung ermöglicht dieser Ansatz das Markieren und Verfolgen bestimmter Zellen nach dem Verursachen eines MI. Darüber hinaus stellt dieser Ansatz die myokardiale ischämische Schädigung im menschlichen Umfeld besser dar.
Für diese Experimente wurden männliche und weibliche C57BL/6J-Mäuse im Alter zwischen 8 und 14 Wochen verwendet. Dieses Protokoll wurde vom Animal Care Committee der University of Calgary ethisch genehmigt und entspricht allen Tierpflegerichtlinien.
1. Vorbereitung und Operation der Maus
2. Funktionelle Beurteilung der Herzfunktion mittels Echokardiographie (EKG)
3. Entnahme von Herzgewebe zur Fibrose-Färbung
4. Durchflusszytometrie der Herz- und Perikardhöhlenspülung
5. Markierung von Perikardmakrophagen mit der Methode des Interkostalansatzes für den Pleuraraum (ICAPS)9
Dieses modifizierte Koronarligaturmodell wurde optimiert, um Reproduzierbarkeit und Überleben der Tiere zu erreichen. Aufgrund der erheblichen Verletzung, die im Herzen induziert wird, sind jedoch einige erwartete intraoperative und postoperative Mortalitäten mit dem Eingriff verbunden. Die Standardsterblichkeit ist typischerweise bei Männern höher (~ 25-35%) als bei Frauen (~ 10-15%).
Die erfolgreiche Induktion eines MI mit der modifizierten koronaren Ligatur sollte durch Veränderungen d...
Die Induktion eines MI in einem geschlossenen Perikard bei Nagetieren ist einzigartig und kann potenziell bedeutende Anwendungen haben. Das Verfahren hängt stark von der Vertrautheit des Chirurgen mit dem Nagetiermodell und der Herzanatomie der Nagetiere ab. Der Erfolg hängt auch von der Pflege ab, die in drei kritischen Schritten angewendet wird: Interkostalmuskelschnitt und Rippenretraktion (Schritte 1.11-1.13), Entstehung des Infarkts (Schritt 1.17) und Genesung des Tieres (Schritte 1.22-1.24).
Die Autoren haben keine Konflikte offenzulegen.
Nichts.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Steri-350 Bead Sterilizer | Inotech | NC9449759 | |
10% Formalin | Millipore Sigma | HT501128-4L | |
40 µm Cell strainer | VWR | CA21008-949 | Falcon, 352340 |
70 µm Cell strainer | VWR | CA21008-952 | Falcon, 352350 |
ACK Lysis Buffer | Thermo Fisher | A1049201 | |
BD Insyte-W Catheter Needle 24 G X 3/4" | CDMV Inc | 108778 | |
Betadine (10% povidone-iodine topical solution) | CDMV Inc | 104826 | |
Blunt Forceps | Fine Science Tools | FST 11000-12 | |
BNP Ophthalmic Ointment | CDMV Inc | 17909 | |
Castroviejo Needle Driver | Fine Science Tools | FST 12061-01 | |
Centrifuge 5810R | Eppendorf | 22625101 | |
Collagenase I | Millipore Sigma | SCR103 | |
Collagenase XI | Millipore Sigma | C7657 | |
Covidien 5-0 Polysorb Suture - CV-11 taper needle | Medtronic Canada | GL-890 | |
Covidien 5-0 Polysorb Suture - PC-13 cutting needle | Medtronic Canada | SL-1659 | |
Curved Blunt Forceps | Fine Science Tools | FST 11009-13 | |
Dako Mounting Medium | Agilen | CS70330-2 | |
DNase I | Millipore Sigma | 11284932001 | |
Ethanol, 100% | Millipore Sigma | MFCD00003568 | |
Ethicon 8-0 Ethilon Suture - BV-130-4 taper needle | Johnson & Johnson Inc. | 2815G | |
Fiber-Optic Light | Nikon | 2208502 | |
Fine Forceps | Fine Science Tools | FST 11150-10 | |
Fluoresbrite® YG Carboxylate Microspheres 1.00 µm | Polysciences, Inc. | 15702 | |
Geiger Thermal Cautery Unit | World Precision Instruments | 501293 | Model 150-ST |
Hyaluronidase | Millipore Sigma | H4272 | |
Isofluorane Vaporizer | Harvard Apparatus | 75-0951 | |
Isoflurane USP, 250 mL | CDMV Inc | 108737 | |
Magnetic Fixator Retraction System | Fine Science Tools | 18200-20 | |
MX550D- 40 MHz probe | Fujifilm- Visual Sonics | ||
Needle Driver | Fine Science Tools | FST 12002-12 | |
PE-10 Tubing | Braintree Scienctific, Inc. | PE10 50 FT | |
Scissors | Fine Science Tools | FST 14184-09 | |
SMZ-1B Stereo Microscope | Nikon | SMZ1-PS | |
VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | |
Vetergesic (10 mL, 0.3mg/mL buprenorphine)) | CDMV Inc | 124918 | controlled drug |
Vevo 2100 Software | Fujifilm-Visual Sonics |
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