Name: minimal invasive surgical procedure of inducing myocardial infarction in mice
Uploaded: 2015-05-04T11:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 5 s
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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.

HINWEIS: Die Experimente in diesem Papier werden entsprechend dem Deutschen niedrig und zu den europäischen Tierpflege-Richtlinien durchgeführt. Die Tiere werden in der Tier Anlage von Institut für Labortierkunde, Universiy Krankenhaus Aachen, Deutschland unter der Leitung von Prof. Dr. R. Tolba und Dr. A. Teubner (Tierschutzbeauftragte) gezüchtet. 1. Animal Care <ol><li> Halten Sie die Maus in einem spezialisierten Station, versichern richtigen Zugang zu Nahrung und spezialisierte tierärztliche Kontrolle und Behandlung. Wenn die Tiere bewegt oder von Dritten erworben, stellen Sie bitte sicher einwöchigen Unterkunft, bevor das Verfahren. </li></ol> 2. Intubation <ol><li> Betäuben 8-10 Wochen alten männlichen C57BL / 6-Wildtyp-Mäusen, 25-27 g mit intraperitoneale Injektion von 100 mg / kg Ketamin und 10 mg / kg Xylazin. Überwachen Sie das Niveau der Anästhesie durch toe Prise Reflexe. Zeigen vet Salbe auf die Augen bis zur Trockenheit während des Verfahrens zu verhindern. </li><li&gt; verwalten Schmerztherapie mit buprenophine 0,1 mg / kg Körpergewicht subkutan vor dem Start des chirurgischen Eingriffs, nach der Tierpflege-Richtlinien Ihrer Einrichtung. </li><li> Gewährleistet die Einhaltung von sterilen Bedingungen, um Infektionen während der Operation unter Verwendung steriler Materialien und Instrumente zu vermeiden. </li><li> Setzen Sie den narkotisierten Maus in Rückenlage auf einer beheizten Operationstisch. Entfernen Sie die Haare von beiden ventralen Halsbereich und linken Thoraxhälfte mit einem kleinen Rasierer und Desinfektion mit 70% Alkohol vor der Inzision. <ol><li> Führen Sie eine kleine Medianschnitt von 0,5 cm mit der Operation Schere in der Mitte des Halses. Unter der Haut, durch die 2 Fettkörper gehen mit sterilem gebogenen Pinzette und Visualisierung der Luftröhre unter Stereomikroskop durch die Transparenz der Abdeckung Muskel. </li></ol></li><li> Einzuführen oral die Intubationskanüle in die Luftröhre unter Ansicht mit Hilfe des Stereomikroskops (Abbildung 1A). Unterscheiden Sie die Metallkanüle through das transparente Gewebe. Und zu überprüfen, die Position und die Lage während des Betriebs jederzeit (1B). </li><li> Schließen Sie die Kanüle in die Kleintierbeatmungsgerät und passen Lüftungseinstellungen entsprechend stellt Leitlinien (Atemvolumen zwischen 100 bis 150 &amp; mgr; l und einer Atemfrequenz zwischen 100-150 pro min). </li></ol> 3. Myokardinfarkt Induction <ol><li> Führen Sie einen Hautschnitt von weniger als 0,5 cm in der Mitte einer Linie zwischen Schwertfortsatz und links axila. Verwenden einer Pinzette, um die Muskelschicht aus den zugrunde liegenden Rippen trennen. </li><li> Führen einen kleinen Einschnitt zwischen den Rippen durch Verwendung einer kleinen Schere bis die Brusthöhle geöffnet 17. Bei chronischen Infarkt, führen Sie den Schnitt in der 5. Zwischenrippenraum (1C) und / oder für die Ischämie / Reperfusion-Modell, in dem 4. Zwischenrippenraum (1D): für eine einfachere Ansatz Zahl von unterhalb der 2-ten und der 3 th </sup&gt; Zwischenrippenraum, respectively). </li><li> Legen Sie die Wundhaken in den Einschnitt, um Brusthöhle zu öffnen und das Herz zu visualisieren. </li><li> Den Herzbeutel, um übermäßige fibrotische Prozesse verhindern vorsichtig entfernen. </li><li> Visualisieren Sie die linke absteigende Koronararterie (LAD) als Tief positioniert hellrot Schiff. Wenn der LAD kann nicht dargestellt werden, sollten Sie einige Referenzpunkte, um die Reproduzierbarkeit zu erhöhen. <ol><li> Bei chronischen Infarktmodell, legen Sie die Unterbindung in der Mitte der Bauchseite des Herzens (zwischen der Ohrmuschel und Spitze), die als Referenz die Richtung wie in 1C gezeigt. Binden Sie die beiden Äste der Arterie mit 0/7 Seidennaht, eine transmurale vorderen und hinteren Infarkt zu erhalten. Die graue Farbe zeigt die Position der Ligatur und kann bei Bedarf (1C) wiederholt werden. </li><li> Für Ischämie / Reperfusion-Modell, legen Sie die Ligatur unter der Ohrmuschel, über den Hauptkörper der LAD (1D). Die ligtur über einen Siliconschlauch entfernt, um die Integrität des Behälters zu schützen. Die graue Farbe zeigt die Infarktareal und sollte in das gesamte Herz (1D) angezeigt. Zeigen zeitlichen Nähte auf den Rippen während der Ischämie Zeitraum und befeuchten mit einem Tupfer, um Gewebe ein Austrocknen zu verhindern. Nach Ischämie, entfernen Sie den Silikonschlauch und schneiden Sie die Naht mit einer kleinen Schere, um die Reperfusion zu visualisieren. </li></ol></li><li> Neben den Anästhetika und Analgetika zu Beginn des Verfahrens verwendet (Schritte 2.1 und 2.2), verwenden Sie 0,5% Isofluran während der Operation, um die richtige Komfort der Tiere sicherzustellen, oder folgen Sie den Tierpflege-Richtlinien Ihrer Einrichtung. </li></ol> 4. Naht and Recovery <ol><li> Beseitigen Sie die Restluft aus Thorax durch Auffüllen mit warmer isotonischer Kochsalzlösung. </li><li> Schließen des Thorax mit 3 0/6 Nahtmaterialien (wie in 2A und 2B gezeigt). Positionieren der medialen Nähte in einem Winkel von 90 °, wie versichern(B 2A) ealed Verschluß der Rippen, wie in Abbildung 2 dargestellt. </li><li> Schließen Sie die Muskelschicht mit 2 Nähten (2C) und die Haut mit 3-4 Nahtmaterial 0/6 (2D). Führen Sie diese Nähte getrennt, eine richtige Fenster für weitere echokardiographischen Messung zu erhalten. </li><li> Trennen Sie das Intubationskanüle vom Beatmungsgerät und lassen Spontanatmung. Zur späteren Identifizierung, markieren Sie die Maus mit dem lokalen System (fragen Sie den Tierschutzbeauftragten Ihrer Einrichtung). </li><li> Legen Sie sich die Maus auf der linken Seite unter dem roten Lampe, bis er aufwacht. Haben ein Tier nicht unbeaufsichtigt lassen, bis es ausreichend Bewusstsein wiedererlangt. Achten Sie darauf, ein Tier, das Operation unterzogen hat, um in der Gesellschaft von anderen Tieren zu sein, bis nicht vollständig erholt. </li><li> Verwalten Schmerztherapie mit buprenophine 0,1 mg / kg Körpergewicht subkutan für die nächsten 3 Tage, nach der Tierpflege-Richtlinien Ihrer Einrichtung. </li&gt; </ol> 5. Analyse der Myokardinfarkt <ol><li> Regelmäßige Überwachung der Herzfunktion mittels Echokardiographie (3A): der Ejektionsfraktion, Verkürzungsfraktion, Herzzeitvolumen und Herz Dimensionen. </li><li> Betäuben die Tiere mit einer intraperitonealen Injektion von 100 mg / kg Ketamin und 10 mg / kg Xylazin. Überprüfen Sie die ordnungsgemäße Betäubung vor der Operation durch das Fehlen von Reflexen. </li><li> Öffnen Sie die Brusthöhle und der Verbrauch das Herz, indem sie in sterile PBS-Lösung Wasch ausgiebig die verbleibende Blut. </li><li> Wenn nötig, sammeln das Blut direkt aus dem Herzen durch die Vermeidung von Verletzungen der Infarktregionen oder nach Entfernen des Herzens von der Brusthöhle. </li><li> Nach dem Waschen zu stoppen das Herz in Diastola in gesättigte KCl-Lösung (steril filtriert 3M KCl in PBS). Für die histologische Analyse fixieren das Herz in 10% Formalin und fahren Sie mit Schritt 5.7. </li><li> Erforderlichenfalls eine Messung der Lebensfähigkeit des AutosDiac Zellen von Evans-Blau / Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) Färbung. Nach dem Wiederaufbau der Ligatur in der Anfangs Ort, durchströmen das Herz mit 200 ul 1% Evans Blue Solution mit einer Aortenkanüle und frieren das Herz in eine kleine Plastiktüte bei -20 ° C, ohne Waschen. <ol><li> Nach 2 Stunden durchführen 5 quer gleitet mit einem scharfen Skalpell und inkubieren sie für 10-15 Minuten in TTC-Lösung bei 37 ° C, wie beschrieben hergestellt. Befestigen Sie die Objektträger für 10 Minuten in 10% Formalin und legte sie zwischen den Objektträger zur weiteren Analyse. </li><li> Betten Sie die Herzgewebe in Paraffin, indem Sie den Herz an der Spitze, um transversale Schnitte durchzuführen. Führen serielle Abschnitt 5 um. Sammeln Sie die ersten 20 Abschnitte und entsorgen Sie die nächsten 300 um. Weiter im Abschnitt Protokoll, bis der Mitralklappe Stufe erreicht ist (3A, B). Serienschnitte, 400 &amp; mgr; m voneinander entlang der gesamten Herz werden gesammelt und können gefärbt werden, foder die qualitative und quantitative Analyse. </li></ol></li><li> Messen Sie die Infarktgröße mit Gomori die Ein-Schritt-Färbung 6-8. </li><li> Analysieren Sie die Angiogenese, Kollagengehalt oder Entzündungszellen Rekrutierung in Serienschnitt mit üblichen immunhistologische Färbung. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Während des Verfahrens gibt es einige wichtige Punkte zu beachten: Die Intubation wird die Öffnung der Brusthöhle und der LAD Ligatur. Der erste kritische Schritt ist die Intubation des Tieres vor experiements. Viele Gruppen werden mit einem vertikalen Träger zum Fixieren der Maus und eine Lichtquelle, um die Kanüle direkt in die Trachea einzusetzen. Dieses Verfahren hat die Unsicherheit über die korrekte Einführen der Kanüle in die Luftröhre und ist die fehleranfällig durch die Novizen. Einen kleinen Schnitt, kann die Position der Kanüle während des gesamten Manövers gesteuert werden, wodurch eine Verringerung der Ausfallrate. Darüber hinaus wird die Tracheotomie übertroffen, dh verringert Komplikationen und zur Verringerung der Betriebsdauer. Der nächste Schritt ist die kritische Öffnung der Brusthöhle. Die mediane Sternotomie eine Hochrisiko-Manöver Verzögerung der Erholung der Tiere. Die seitliche linke Einschnitt impliziert das Schneiden von 2-3 Rippen 15 </sup&gt;, führt zu mangel Erholung und erhöhte Sterblichkeit. Wir haben in dem Modell kleiner, diskreter Einschnitt zwischen den Rippen mit minimaler Belastung. Die Tiere erholen sich sehr schnell nach der Operation und nicht vorhanden Defekte oder gestörte Heilung. Die untere inter-Küstenraum als Bezugspunkt genommen. In Anbetracht dieser, die richtige und differenzierte Zugang zur Unterbindung Platz für chronische und Ischämie / Reperfusion-Modell, nicht schwerwiegende Probleme aufwerfen. Die Ligatur sich die kritischste Schritt. Die linke absteigende Koronararterie ist schwer zu visualisieren, und muss ohne Ansicht gebunden werden oft. Daher sind einige anatomische Referenzpunkte hervorgehoben, um den Chirurgen, um die korrekte Ligation durchführen helfen. Für die chronische Infarkt-Modell, die Ligatur in der Mitte der Bauchseite des Herzens zwischen der Ohrmuschel und dem Scheitelpunkt über dem Ende des vorderen Hauptader (2B) angeordnet. Die Effizienz kann contro werdendurch die Visualisierung des Aussehens der grauen Farbe in den betroffenen Bereichen gefüllt. Wenn der Infarktbereichs erscheint vorderen und beinhaltet nicht die hintere Wand kann eine neue Naht an der linken Seite des ersten Naht platziert werden. Die Hauptwurzel LAD ist immer sichtbar unter der Ohrmuschel 18, und daher keine ernsthafte Probleme bei der Erkennung dieser Teil zu präsentieren. Jedoch stellt der Vorhof und die Gefahr eines Blutungen und muss vorsichtig behandelt werden. Das Verfahren wird durch Vorhandensein geeigneter Geräte beschränkt. Ein Ventilator und geeignete Narkosesystem für die Kleintiere sind teuer und erfordern Verbindungen zu Gas und Belüftungssystem des Raumes. Ferner ist eine enge Überwachung der Tiere in der ersten Woche nach der erforderlichen Verfahren zu erkennen, die mögliche klinische. Um die Herzfunktion während des Experiments zu untersuchen, hochauflösende Ultraschall, komplexe Langen Perfusions-System, oder klein intraventrikulären Katheter Messungen erforderlich sind, involving hohen Kosten und zusätzliches Know-how. In Anbetracht der Myokardinfarkt, gibt es keine alternativen Methoden zur Verfügung, um die Komplexität der Ereignisse in vitro zu reproduzieren. Je nach der Umgebung, ex vivo Perfusion eines isolierten Herzen im Langendorff-System liefert Informationen über die Kontraktilität, Herzfunktion und Myokardvitalität in Antwort auf unterschiedliche Stimuli oder Drogen. Jedoch schließt sie alle Interferenzen von Blutkomponenten und Immunsystems, und es ist nicht für eine langfris Studien der Remodelling und Heilung nach Myokardinfarkt angezeigt. Nach der Durchführung der Myokardinfarkt Verfahren können alle anderen Funktionsanalyse durchgeführt werden, wie intraventrikulären Druckmessung, Ultraschall (Kleintierultraschallsysteme) oder isolierten Herzen Langendorff-Perfusion. Darüber hinaus können alle biologischen und molekularen Analysen durchgeführt, um Zellen, Proteinen mRNAs mikroRNAs identifizieren ge werdennes oder andere Biomarker, die als therapeutische Targets verwendet werden, um neue Behandlungsstrategien für Myokardinfarkt zu entwickeln.

Herzinfarkt ist eine der Haupttodesursachen in den Industrieländern. Trotz unbestreitbarer Fortschritte der diagnostische und therapeutische Ansätze, sind Herz-Kreislauf- Erkrankungen immer noch die Hauptursache von Sterblichkeit. Angesichts der verbesserten Lebenserwartung und Lebensrisiken wird ein kontinuierlicher Anstieg der Inzidenz von kardiovaskulären Erkrankungen in der Zukunft erwartet. Daher gibt es einen starken Bedarf für die Behandlung von kardiovaskulären Erkrankungen zu etablieren und zu validieren neuartigen Ansätzen. Die Information des menschlichen Studien leiden an seine Grenzen, im allgemeinen sind diese Studien nicht ausreichend zu erklären und die Mechanismen auf molekularer Ebene nicht in der Lage, Lösungen für diese große gesundheitliche Probleme bereitzustellen. Außerdem hat die Grundlagenforschung aufgrund der Komplexität und der Schwierigkeit begrenzt, die Mechanismen von kardiovaskulären Erkrankungen im Labor zu reproduzieren. Deshalb, um unser Wissen über die Pathophysiologie des Herz-Kreislauf zu erhöhenGefäßerkrankungen, ist es notwendig, Tiermodellen 1,2 validieren. Um jedoch alle Kaskaden von molekularen Ereignissen in der Heilung nach Myokardinfarkt, Analyse zu verschiedenen Zeitpunkten erforderlich beteiligt sind, was zu einer großen Anzahl von Tieren Experimente. Myokardinfarkt Versuche werden oft durch Verwendung von Tiermodellen durchgeführt. Induktion Myokardinfarkt in Kleintiere 3-11 ist die eingesetzt werden, um zelluläre und molekulare Ereignisse als Großtiermodellen zu untersuchen am besten geeignete und effiziente Modell. Darüber hinaus stellt keine andere Art der Verfügbarkeit von transgenen oder Knockout-Stämme als 12 Mäuse. Diese Mausmodelle sind sehr nützlich bei anderen Krankheiten, einschließlich kardiovaskulären Krankheiten (wie zum Beispiel Atherosklerose, Restenose im Stent) 13,14. Darüber hinaus ist die geringe Schwangerschaft und die hohe Zahl von Nachkommen qualifizieren Mausmodelle als attraktivsten System zu molekularen Mechanismen der Herzmuskel INFA studierenrction 12. Dennoch ist die Größe des Herzens bei Mäusen erwartet hohe Präzision der Handhabung bei der Mikrochirurgie. Unterricht wie qualifizierte Fachpersonal Operation ist ein zeitraubender und arbeitsintensiver Prozess. Deshalb haben wir hier einen detaillierten mikrochirurgisches Verfahren, einschließlich Tipps und Tricks, um Mitarbeiter auch bei mittleren Qualifikationen, wie Studenten oder Techniker, die komplexe Myokardinfarkt-Modell bei Mäusen durchführen zu führen. Anfänglich wird Intubation mittels einer kurzen Kanüle, ohne mit der Tracheotomie. Die Brust Schnitt in der Zwischenrippengegend, die Vermeidung der Beschädigung von Rippen oder / und des umgebenden Gewebes. Dieser Teilschritt ist von großer Bedeutung für eine schnelle Wiederherstellung und Heilung 15 zu gewährleisten. Die Ligatur ist Differenz für chronische Ischämie und Ischämie / Reperfusion-Modelle hergestellt, für eine hohe Überlebensrate während immer noch eine signifikante Infarktgröße. Unsere Erfahrung zeigt, that mit Seidennaht sorgt für eine höhere Reproduzierbarkeit im Vergleich zu Cryo-Verletzungen 16. Zusammenfassend ist das hier beschriebene Verfahren sowohl chronischen Ischämie und Ischämie / Reperfusion-Modelle in kleine Tiere anwendbar. Die Tipps und Tricks in diesem Verfahren vorge sollen Personal mit noch niedrigen oder mittleren Qualifikation zu ermöglichen, um es in kleinen Tiermodellen anzuwenden.

<table><tbody><tr><td>Stereomicroscope</td><td>Olympus</td><td>SZ/X9</td><td></td></tr><tr><td>Mouse ventilator</td><td>Harvard Apparatus</td><td>730043</td><td>Model Minient 845</td></tr><tr><td>Dual Anesthesia System (Tabletop Version)</td><td>Harvard Apparatus</td><td></td><td>Selfcontained isofluranebased anesthesia unit for use on lab tables, with a compact 8&quot; x 11&quot; footprint.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Intubation cannula</td><td>Harvard Apparatus</td><td>732737</td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>FST, Germany</td><td>9119700</td><td>standard tip curved 0.17 mm x 0.1 mm</td></tr><tr><td>Scissors</td><td>FST, Germany</td><td>9146011</td><td>straight</td></tr><tr><td>Vannas scissor</td><td>Aesculap, Germany</td><td>OC 498 R</td><td></td></tr><tr><td>Retractors</td><td>FST, Germany</td><td>1820010</td><td>2.5mm wide</td></tr><tr><td>Retractors</td><td>FST, Germany</td><td>1820011</td><td>5 mm wide</td></tr><tr><td>Wire handles</td><td>FST, Germany</td><td>1820005</td><td>&amp;nbsp;10 cm</td></tr><tr><td>Wire handles</td><td>FST, Germany</td><td>1820006</td><td>&amp;nbsp;14 cm</td></tr><tr><td>Ketamine 10%</td><td>CEVA, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Xylazine 2%</td><td>Medistar, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bepanthene eye and nose cream</td><td>Bayer, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silicon tube</td><td>IFK Isofluor, Germany</td><td>custommade&amp;nbsp; product</td><td>diameter 500 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>section thickness 100 &amp;micro;m</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>polytetrafluorethylene catheter</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PROLENE Suture 6/0&amp;nbsp;</td><td>ETHICON</td><td>8707H</td><td>polypropylene monofilament suture, unresorbable, needle CC1, 13 mm, 3/8 Circle</td></tr><tr><td>7/0 Silk</td><td>Seraflex</td><td>IC 1005171Z</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound&amp;nbsp;</td><td>Vevo, Canada</td><td>770 Vevo</td><td></td></tr></tbody></table>

minimal invasive surgical procedure of inducing myocardial infarction in mice

Herzinfarkt bleibt immer noch die häufigste Todesursache in den westlichen Ländern, trotz erheblicher Fortschritte in den Stent Entwicklungsgebiet in den letzten Jahrzehnten. Zur Klärung der zugrunde liegenden Mechanismen und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien, die Verfügbarkeit von Tiermodellen gültig sind Pflichtfelder. Da wir neue Einblicke in Pathomechanismen von kardiovaskulären Erkrankungen unter in vivo Bedingungen zu bekämpfen Myokardinfarkt, die Gültigkeit des Tiermodell ist ein entscheidender Aspekt. Schutz von Tieren sind jedoch höchst relevant in diesem Kontext. Daher nehmen wir eine minimalinvasive und einfaches Modell des Myokardinfarkts bei Mäusen, die eine hohe Reproduzierbarkeit und Überlebensrate der Tiere gewährleistet. Somit erfüllt diese Modelle die Anforderungen des 3R-Prinzips (Replacement, Refinement und Reduction) für Tierversuche und zur Gewährleistung der wissenschaftlichen Informationen für die weitere Entwicklung von therapeutischen Strategien für cardiov erforderlichascular Krankheiten.

Der Herzinfarkt Verfahren erfolgt innerhalb 25-30 min und eine Mortalitätsrate von 10%. Nach der Operation zu erholen die Mäuse aus der Narkose innerhalb der nächsten 15 min. Keine körperliche Beeinträchtigung wurde der Betrieb der Maus beobachtet. Allerdings gibt es ein höheres Risiko von Herzbruch eine Woche nach der post-chronischem Myokardinfarkt, wenn die Reparatur von Prozessen während der Entzündungsphase gestört. Da Herz ist in der Lage, während des Pump deutlich seinen Abmessungen zu verändern, ist es wichtig, alle gesammelten Herzen, in der gleichen Position angehalten werden, zum Beispiel in Diastola. Dies kann durch Perfusion der Herzen mit gesättigter KCl-Lösung erreicht werden kann. Erhöhten extrazellulären K + -Konzentration Blöcke der ionischen Pumpen, verringert die Membranruhepotential von Herzzellen, was zu einer Verhaftung der diastolischen Herzaktivität. Die Infarktfläche kann in der Ultraschallanalyse (3A, unteres Feld) gesehen werden. Im Vergleich zuder normale Herzmuskel, ischämischen Regionen erscheinen dünn und hypokinetischen (3A, oberes Bild). Je nach verwendetem Modell, wird der Infarkt Größe unterscheiden. Die chronischen Infarktmodell induziert kreisförmig, transmuralen Infarkt des Apex (3B), während der Ischämie / Reperfusion induziert eine dünne Mittelwand und in alle Herzen (3C). Es gibt viele Methoden zur Infarktgröße. Wenn es das Ziel ist, die unmittelbare Wirkung auf die Herz Lebensfähigkeit analysiert ein Evans-Blau / TTC-Färbung 18 wird angezeigt, um mindestens 2 Stunden nach der Reperfusion durchgeführt werden, um irgendwelche Änderungen in dem Myokard zu sehen. Abschnitte können nach Färbung sofort analysiert werden (3B, Mitte) oder zwischen Glasobjektträger in Formalin für 2-3 Tage (3C, Mitte) gehalten werden. Der blaue Bereich stellt das gesunde Myokard, nicht durch Ischämie betroffen. Der rote Bereich stellt die vitalen Myokards innerhalb the ischämischen Bereich (Risiko Myokard) und der weiße Bereich stellt das abgestorbene Gewebe. Üblicherweise wird das Infarktgröße als Prozent vom Gefahrenbereich zum Ausdruck gebracht. Die reife Narbe nach Umbauvorgänge resultierende leicht durch immunohistolgy mit Gomori Ein-Schritt-Färbung gemessen werden. Blau gefärbten Infarkt und rot gefärbten gesunden Herzkammerbereiche (3B und C, rechte Felder) werden im ersten Abschnitt von jeder Ebene, bis der Mitralklappe bestimmt. Um die Variation aufgrund der Bindung von LAD auf verschiedenen Ebenen zu vermeiden, wird der Infarkt von allen Schnitt betrachtet und als Prozentsatz des Gesamt linksventrikulären Volumen ausgedrückt. Infarktvolumen von 15-20% der chronischen Infarktmodells und von 10-15% nach der Ischämie / Reperfusion-Modell erreicht werden können. Ferner wird die chronischen Infarktmodell einen akzentuierten Dilatation zu induzieren, nicht in der ischämischen / Reperfusions-Modell beobachtet (3B und C right-Panel). Herkömmliche Färbeverfahren verwendet werden können, wie zum Beispiel: CD31-Färbung verwendet, um die Angiogenese zu offenbaren (Rot, 4A) oder Muskel Aktinfärbung glatt Myofibroblasten (grün, 4B) zu bestimmen. Doppelfluoreszenzfärbung kann auch angewendet werden, um verschiedene Zielmoleküle in der Infarktbereich zu identifizieren, da das Fehlen von Herzmuskelzellen gibt keinen Auto-Immunfluoreszenz (4C). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52197/52197fig1.jpg" /> Abbildung 1: Mediale Inzision und Einsetzen der Intubation der Kanüle (A). Die stereo Visualisierung der Metallkanüle durch die Transparenz des Gewebes (B). Die Trachealringe (blaue Pfeile) und die Kanüle (schwarzer Pfeil) aufgezeigt. Die Zwischenrippen Einschnitt für die chronischen Infarkt model und die Unterbindung der LAD (C). Die Ligatur ist an Mitte des Herzens (zwischen der Ohrmuschel und Spitze, schwarz in unteres Bild) befindet, wobei als Referenz das Ende der Ader (schematisch in blau, unteres Bild). Beide Zweige der Arterie sollte (rot in unteres Feld) gebunden. Die graue Farbe zeigt Infarktareal und in der unteren Hälfte des Herzens (rechts unteres Bild) angezeigt. Die Ligatur der Ischämie / Reperfusion-Modell ist unter der Ohrmuschel gemacht, die Bindung des Hauptkörpers der LAD (rot in unteres Bild) über einen Silikonschlauch (rechte Seite) (D). Die graue Farbe zeigt die Infarktbereich, die sich auf das gesamte Herz (rechte untere Reihe) vorhanden ist. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52197/52197fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52197/52197fig2.jpg" /> Abbildung 2: </strOng&gt; Die Rippen Nahtdichtungen die Brusteinschnitt, wenn die mediale Nähte in einem Winkel von 90 ° sowohl in der chronischen (A) positioniert sind und Ischämie / Reperfusions-Modell (B, linke Tafel). In vivo-Abbildung von Rippen Naht (C, linkes Panel ), Muskelnaht (C, Mitte) und Hautnaht (C, rechts). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52197/52197fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52197/52197fig3.jpg" /> Abbildung 3: echokardiographische Bilder. Bilder von normalen (A, oben) und Infarktbereiche (A, unteres Bild), sind in der langen Achse erfasst (Längs-, linke Felder) oder in der kurzen Achse (transversal, rechte Bilder) .. Infarkt durch chronische Ligatur induzierte(B) und eine Stunde Ischämie, gefolgt von Reperfusion, (C). Evans Blue / TTC-Färbung ermöglicht die Identifizierung durchbluteten (blau) / nicht-durchbluteten Gebieten sowie der lebensfähigen (red) / dead (white) Myokard (B, C, mittlere Platten). Gomori Ein-Schritt-Färbung ermöglicht die Identifizierung von Infarktbereichen (blau), und unterscheidet sie von den normalen Regionen (rot) (B, C, rechte Bilder). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52197/52197fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52197/52197fig4.jpg" /> Figur 4: Verschiedene Färbungen in Infarktbereich durchgeführt werden, wie zum Beispiel CD31 beschrieben Neoangiogenese (A, rot, einfache Pfeile) oder Glattmuskelaktin für Myofibroblasten (B, green, einfache Pfeile) sowie Doppelfärbung (C, CD31-red / Glattmuskelaktin-grün), mit DAPI gegengefärbt für Kerne (blau). Myofibroblasten leicht von glatten Muskelzellen aus kleinen oder großen Arterien, die immer von einer Endothelschicht (C, Pfeile) begleitet unterschieden werden. Doppelpfeile zeigen die Erythrozyten-Autofluoreszenz. Maßstabsbalken 50 um.

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Minimal Invasive Surgical Procedure of Inducing Myocardial Infarction in Mice

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).

Minimal-invasive chirurgische Verfahren zur Induktion Myokardinfarkt in Mice

Myocardial infarction still remains the main cause of death in western countries, despite considerable progress in the stent development area in the last ...

minimal-invasive-surgical-procedure-inducing-myocardial-infarction

Research

JoVE Journal

Medicine

27.5K Aufrufe.  RWTH Aachen University, Germany. 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).

Serie: Minimal Invasive Surgical Procedure of Inducing Myocardial Infarction in Mice

Coronary Artery Ligation and Intramyocardial Injection in a Murine Model of Infarction

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo. With the advent of genetic modifications to the whole organism or the myocardium and an array of biological and/or synthetic materials, there is great potential for any combination of these to assuage the extent of acute ischemic injury and impede the onset of heart failure pursuant to myocardial remodeling. 
Here we present the methods and materials used to reliably perform this microsurgery and the modifications involved for temporary (with reperfusion) or permanent coronary artery occlusion studies as well as intramyocardial injections. The effects on the heart that can be seen during the procedure and at the termination of the experiment in addition to histological evaluation will verify efficacy. 
Briefly, surgical preparation involves anesthetizing the mice, removing the fur on the chest, and then disinfecting the surgical area. Intratracheal intubation is achieved by transesophageal illumination using a fiber optic light. The tubing is then connected to a ventilator. An incision made on the chest exposes the pectoral muscles which will be cut to view the ribs. For ischemia/reperfusion studies, a 1 cm piece of PE tubing placed over the heart is used to tie the ligature to so that occlusion/reperfusion can be customized. For intramyocardial injections, a Hamilton syringe with sterile 30gauge beveled needle is used. When the myocardial manipulations are complete, the rib cage, the pectoral muscles, and the skin are closed sequentially. Line block analgesia is effected by 0.25% marcaine in sterile saline which is applied to muscle layer prior to closure of the skin. The mice are given a subcutaneous injection of saline and placed in a warming chamber until they are sternally recumbent. They are then returned to the vivarium and housed under standard conditions until the time of tissue collection. At the time of sacrifice, the mice are anesthetized, the heart is arrested in diastole with KCl or BDM, rinsed with saline, and immersed in fixative. Subsequently, routine procedures for processing, embedding, sectioning, and histological staining are performed. 
Nonsurgical intubation of a mouse and the microsurgical manipulations described make this a technically challenging model to learn and achieve reproducibility. These procedures, combined with the difficulty in performing consistent manipulations of the ligature for timed occlusion(s) and reperfusion or intramyocardial injections, can also affect the survival rate so optimization and consistency are critical.

Numerous genetic manipulations and/or intramyocardial injections of genes, proteins, cells, and/or biomaterials are superimposed upon the dimension of time in studies of acute ischemia/ reperfusion injury and chronic remodeling in mice. This video illustrates the microsurgical procedures for ischemia/reperfusion, permanent coronary artery ligation, and intramyocardial injection studies.

Koronare Ligation und intramyokardialen Injection in einem Mausmodell der Infarkt

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo.  With the advent of genetic modifications to ...

Forschung

Medizin

Modified Technique for Coronary Artery Ligation in Mice

Myocardial infarction (MI) is one of the most important causes of mortality in humans1-3. In order to improve morbidity and mortality in patients with MI we need better knowledge about pathophysiology of myocardial ischemia. This knowledge may be valuable to define new therapeutic targets for innovative cardiovascular therapies4. Experimental MI model in mice is an increasingly popular small-animal model in preclinical research in which MI is induced by means of permanent or temporary ligation of left coronary artery (LCA)5. In this video, we describe the step-by-step method of how to induce experimental MI in mice.
The animal is first anesthetized with 2% isoflurane. The unconscious mouse is then intubated and connected to a ventilator for artificial ventilation. The left chest is shaved and 1.5 cm incision along mid-axillary line is made in the skin. The left pectoralis major muscle is bluntly dissociated until the ribs are exposed. The muscle layers are pulled aside and fixed with an eyelid-retractor. After these preparations, left thoracotomy is performed between the third and fourth ribs in order to visualize the anterior surface of the heart and left lung. The proximal segment of LCA artery is then ligated with a 7-0 ethilon suture which typically induces an infarct size ~40% of left ventricle. At the end, the chest is closed and the animals receive postoperative analgesia (Temgesic, 0.3 mg/50 ml, ip). The animals are kept in a warm cage until spontaneous recovery.

The surgical procedure used to induce experimental myocardial infarction in mice begins with left thoracotomy between the third and the fourth ribs in order to visualize the anterior surface of the heart and left lung. The left coronary artery is ligated, the chest is closed and the mouse is allowed to recover spontaneously.

Geändert Technik für Coronary Artery Ligation in Mäuse

Myocardial infarction (MI) is one of the most important causes of mortality in humans1-3. In order to improve morbidity and mortality in patients with MI ...

A Murine Model of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury through Ligation of the Left Anterior Descending Artery

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms at work during MI and developing effective therapeutic approaches requires methodology to reproducibly simulate the clinical incidence and reflect the pathophysiological changes associated with MI. Here, we describe a surgical method to induce MI in mouse models that can be used for short-term ischemia-reperfusion (I/R) injury as well as permanent ligation. The major advantage of this method is to facilitate location of the left anterior descending artery (LAD) to allow for accurate ligation of this artery to induce ischemia in the left ventricle of the mouse heart. Accurate positioning of the ligature on the LAD increases reproducibility of infarct size and thus produces more reliable results. Greater precision in placement of the ligature will improve the standard surgical approaches to simulate MI in mice, thus reducing the number of experimental animals necessary for statistically relevant studies and improving our understanding of the mechanisms producing cardiac dysfunction following MI. This mouse model of MI is also useful for the preclinical testing of treatments targeting myocardial damage following MI.

We introduce a surgical method to induce experimental ischemia/reperfusion (I/R) injury to simulate myocardial infarction (MI) in mouse models that allows for more clarity in positioning of the ligation on the left anterior descending artery (LAD) to increase the reproducibility of MI experiments in mice.

Einem Mausmodell der myokardialen Ischämie-Reperfusion Injury durch Ligation des linken vorderen absteigenden Arterie

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms ...

Murine Myocardial Infarction Model using Permanent Ligation of Left Anterior Descending Coronary Artery

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine models of MI with permanent ligation of left-anterior descending (LAD) coronary artery closely mimics MI in humans. Murine models benefit from the extensive genetic engineering available nowadays. Here we propose a reproducible murine surgical model of myocardial infarction by permanent LAD coronary ligation. Our technique comprises anesthesia with ketamine/xylazine that can be rapidly reversed by administration of an antagonist, intubation without tracheotomy for mechanical-assisted ventilation, ventilation with application of extrinsic positive end-expiratory pressure (PEEP) to avoid alveolar collapse, a thoracotomy method limiting to the minimum surgical lesions made to skeletal muscles, and lung inflation without thoracentesis. This method is sparsely invasive, reproducible and reduces post-surgery mortality and complications.

Herein we describe a surgical procedure showing how to achieve permanent ligation of the left-anterior descending coronary artery in mice. This model is of high relevance to investigate the pathophysiology of myocardial infarction and the concomitant biological processes.

Murine Myokardinfarkt Modell mit permanenten Ligation der linken Anterior absteigende Koronararterie

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine ...

Semi-Minimal Invasive Method to Induce Myocardial Infarction in Rats and the Assessment of Cardiac Function by an Isolated Working Heart System

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily and highly reproducible MI induction procedure is required to obtain further insight and better understanding of the underlying pathological changes. This procedure can also be used to evaluate the effects or potency of new and promising treatments (as drugs or interventions) in acute MI, subsequent remodeling and heart failure (HF). After intubation and pre-operative preparation of the animal, an anesthetic protocol with isoflurane was performed, and the surgical procedure was conducted&#160;quickly. Using a minimally invasive approach, the left anterior descending artery (LAD) was located and occluded by a ligature. The occlusion can be performed acutely for subsequent reperfusion (ischemia/reperfusion injury). Alternatively, the vessel can be ligated permanently to investigate the development of chronic MI, remodeling or HF. Despite common pitfalls, the drop-out rates are minimal. Various treatments such as remote ischemic conditioning can be examined for their cardioprotective potential pre-, peri- and post-operatively. The post-operative recovery was quick as the anesthesia was precisely controlled and the duration of the operation was short. Post-operative analgesia was administered for three days. The minimally invasive procedure reduces the risk of infection and inflammation. Furthermore, it facilitates rapid recovery. The &#8220;working heart&#8221; measurements were performed ex vivo and enabled precise control of preload, afterload and flow. This procedure requires specific equipment and training for adequate performance. This manuscript provides a detailed step-by-step introduction for conducting these measurements.

This article presents an efficient method to perform myocardial ischemia and subsequent chronic reperfusion in rats using a minimally invasive approach. In addition, left ventricular hemodynamic function of rats is assessed by echocardiography and isolated working heart methods.&#160;

Semi-Minimal Invasive Methode zur Induzieren von Myokardinfarkt bei Ratten und der Beurteilung der Herzfunktion durch ein isoliertes funktionierendes Herzsystem

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily ...

A Modified Simple Method for Induction of Myocardial Infarction in Mice

Myocardial infarction (MI) represents one of the leading causes of death. MI models are widely used for investigating the pathomechanisms of post-MI remodeling and evaluation of novel therapeutics. Different methods (e.g., isoproterenol treatment, cryoinjury, coronary artery ligation, etc.) have been used to induce MI. Compared with isoproterenol treatment and cryoinjury, coronary artery ligation may better reflect the ischemic response and chronic remodeling after MI. However, traditional methods for coronary ligation in mice are technically challenging. The current study describes a simple and efficient process for induction of MI in mice with readily available materials. The mouse chest skin was cut open under stable anesthesia. The heart was immediately externalized through the intercostal space after blunt separation of the pectoralis major and pectoralis minor. The left anterior descending branch (LAD) was ligated with a 6-0 suture 3 mm from its origin. Following LAD ligation, staining with 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride (TTC) indicated successful induction of MI and temporal changes of post-MI scar size. Meanwhile, survival analysis results showed overt mortality within 7 days after MI, mainly due to cardiac rupture. Moreover, post-MI echocardiographic assessment demonstrated successful induction of contractile dysfunction and ventricular remodeling. Once mastered, an MI model can be established in mice within 2-3 min with readily available materials.

Under adequate anesthesia, the mouse heart was externalized through the intercostal space, and myocardial infarction was successfully induced by ligating the left anterior descending artery (LAD) using materials readily available in most laboratories.

Eine modifizierte einfache Methode zur Induktion von Myokardinfarkt bei Mäusen

Myocardial infarction (MI) represents one of the leading causes of death. MI models are widely used for investigating the pathomechanisms of post-MI ...

Induction of Myocardial Infarction and Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury in Mice

Acute myocardial infarction is a common cardiovascular disease with high mortality. Myocardial reperfusion injury can counteract the beneficial effects of heart reflow and induce secondary myocardial injury. A simple and reproducible model of myocardial infarction and myocardial ischemia-reperfusion injury is a good tool for researchers. Here, a customizable method to create a myocardial infarction (MI) model and MIRI by precision ligation of the left anterior descending coronary artery (LAD) through micromanipulation is described. Accurate and reproducible ligature positioning of the LAD helps obtain consistent results for heart injury. ST-segment changes can help to identify model accuracy. The serum level of cardiac troponin T (cTnT) is used to assess the myocardial injury, cardiac ultrasound is employed to evaluate the myocardial systolic function, and Evans-Blue/triphenyl tetrazolium chloride staining is used to measure infarct size. In general, this protocol reduces procedure duration, ensures controllable infarct size, and improves mouse survival.

Here we describe a simple and reproducible method that can induce myocardial infarction or myocardial ischemia-reperfusion injury in mice by precision ligation of the left anterior descending coronary artery through micromanipulation.

Induktion von Myokardinfarkt und myokardialer Ischämie-Reperfusionsschädigung bei Mäusen

Acute myocardial infarction is a common cardiovascular disease with high mortality. Myocardial reperfusion injury can counteract the beneficial effects of ...

Generation and Characterization of Right Ventricular Myocardial Infarction Induced by Permanent Ligation of the Right Coronary Artery in Mice

Right ventricular infarction (RVI) is a common presentation in clinical practice. Severe RVI can lead to fatal hemodynamic dysfunction and arrhythmia. In contrast to the extensively used mouse myocardial infarction (MI) model generated by left coronary artery ligation, the RVI mouse model is rarely employed due to the difficulty associated with model generation. Research on the mechanisms and treatment of RVI-induced RV remodeling and dysfunction requires animal models to mimic the pathophysiology of RVI in patients. This study introduces a feasible procedure for RVI model generation in C57BL/6J mice. Further, this model was characterized based on the following: infarct size evaluation at 24 h after MI, assessment of cardiac remodeling and function with echocardiography, RV hemodynamics assessment, and histology of the infarct zone at 4 weeks after RVI. In addition, a coronary vasculature cast was performed to observe the coronary arterial arrangement in RV. This mouse model of RVI would facilitate the research on mechanisms of right heart failure and seek new therapeutic targets of RV remodeling.

There are several differences between the right and left ventricles. However, the pathophysiology of right ventricular infarction (RVI) has not been clarified. In the present protocol, a reproducible method for RVI mouse model generation is introduced, which may provide a means to explain the mechanism of RVI.

Erzeugung und Charakterisierung eines rechtsventrikulären Myokardinfarkts induziert durch permanente Ligation der rechten Koronararterie bei Mäusen

Right ventricular infarction (RVI) is a common presentation in clinical practice. Severe RVI can lead to fatal hemodynamic dysfunction and arrhythmia. In ...

Ultrasound-Guided Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocyte Implantation in Myocardial Infarcted Mice

The key objective of cell therapy after myocardial infarction (MI) is to effectively enhance the cell grafted rate, and human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) are a promising cell source for cardiac repair after ischemic damage. However, a low grafted rate is a significant obstacle for effective cardiac tissue regeneration after transplantation. This protocol shows that multiple hiPSC-CM ultrasound-guided percutaneous injections into an MI area effectively increase cell transplantation rates. The study also describes the entire hiPSC-CM culture process, pretreatment, and ultrasound-guided percutaneous delivery methods. In addition, the use of human mitochondrial DNA help detect the absence of hiPSC-CMs in other mouse organs. Lastly, this paper describes the changes in cardiac function, angiogenesis, cell size, and apoptosis at the infarcted border zone in mice 4 weeks after cell delivery. It can be concluded that echocardiography-guided percutaneous injection of the left ventricular myocardium is a feasible, relatively invasive, satisfactory, repeatable, and effective cellular therapy.

Ultrasound-guided cell delivery around the site of myocardial infarction in mice is a safe, effective, and convenient way of cell transplantation.

Ultraschallgesteuerte induzierte pluripotente Stammzell-abgeleitete Kardiomyozyten-Implantation bei myokardinfarktierten Mäusen

The key objective of cell therapy after myocardial infarction (MI) is to effectively enhance the cell grafted rate, and human induced pluripotent stem ...

Left Coronary Artery Ligation: A Surgical Murine Model of Myocardial Infarction

Ischemic heart disease and subsequent myocardial infarction (MI) is one of the leading causes of mortality in the United States and around the world. In order to explore the pathophysiological changes after myocardial infarction and design future treatments, research models of MI are required. Permanent ligation of the left coronary artery (LCA) in mice is a popular model to investigate cardiac function and ventricular remodeling post MI. Here we describe a less invasive, reliable, and reproducible surgical murine MI model by permanent ligation of the LCA. Our surgical model comprises of an easily reversible general anesthesia, endotracheal intubation that does not require a tracheotomy, and a thoracotomy. Electrocardiography and troponin measurement should be performed to ensure MI. Echocardiography at day 28 after MI will discern heart function and heart failure parameters. The degree of cardiac fibrosis can be evaluated by Masson's trichrome staining and cardiac MRI. This MI model is useful for studying the pathophysiological and immunological alterations after MI.

Presented here is a surgical procedure for permanent ligation of the left coronary artery in mice. This model can be used to investigate the pathophysiology and associated inflammatory response after myocardial infarction.

Linke Koronararterienligatur: Ein chirurgisches Mausmodell des Myokardinfarkts

Ischemic heart disease and subsequent myocardial infarction (MI) is one of the leading causes of mortality in the United States and around the world. In ...