Method Article
A highly reproducible model for myocardial infarction in mice with minimal invasive manipulations is described. The model can be easily performed, resulting in a high reproducibility and survival rate. Thus, the described model will reduce the number of required animals as requested by the 3R principle (Replacement, Refinement and Reduction).
אוטם שריר לב עדיין סיבת המוות העיקרית במדינות מערביות, למרות התקדמות ניכרת בתחום פיתוח התומכן בעשורים האחרונים. לבירור המנגנונים ופיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות, הזמינות של מודלים של בעלי חיים בתוקף חובה. מכיוון שאנו צריכים תובנות חדשות pathomechanisms של מחלות לב וכלי דם תחת בתנאי vivo כדי להילחם אוטם שריר לב, את תוקפו של מודל החיה הוא היבט חיוני. עם זאת, הגנה על בעלי החיים הן רלוונטית מאוד בהקשר זה. לכן, אנו קובעים מודל פולשנית ופשוט של אוטם שריר לב בעכברים, אשר מבטיח שחזור גבוה ושיעור הישרדות של בעלי חיים. לפיכך, זה מודלים עונים על הדרישות של עיקרון 3R (החלפה, השכלול והפחתה) לניסויים בבעלי חיים ולהבטיח את המידע המדעי נחוץ לפיתוח נוסף של אסטרטגיות טיפוליות לcardiovמחלות ascular.
אוטם שריר לב הוא אחד מהגורמים העיקריים למוות במדינות מתועשות. למרות התקדמות שאין להכחישה של גישות אבחון וטיפול, מחלות לב וכלי דם עדיין הגורם העיקרי לתמותה. בהתחשב בתוחלת החיים המשופרת וסיכונים הקשורים לחיים, עלייה מתמשכת בשכיחות מחלות לב וכלי דם צפויה בעתיד. לכן, יש צורך חזק להקים ולאמת גישות חדשניות לטיפול במחלת לב וכלי דם. המידע של מחקרים בבני אדם סובל מהמגבלות שלה, מחקרים אלה בדרך כלל אינם מספיקים כדי להסביר ולהבין את המנגנונים ברמה המולקולרית, להיות מסוגל לספק פתרונות לבעיות בריאות קשות אלה.
יתר על כן, מחקר בסיסי היה מוגבל בשל מורכבות וקושי לשחזר את המנגנונים של מחלות לב במעבדה. לכן, כדי להגדיל את הידע שלנו על הפתופיזיולוגיה של אירובימחלות כלי דם, חיונית כדי לאמת מודלים של בעלי החיים 1,2. עם זאת, כדי לזהות את כל המפלים של אירועים מולקולריים המעורבים בריפוי לאחר אוטם שריר לב, ניתוח בנקודות זמן שונה הוא הכרחי, גורם מספר רב של ניסויי חיות.
ניסויי אוטם שריר לב מבוצעים לעתים קרובות על ידי שימוש במודלים של בעלי חיים. גרימת אוטם שריר לב בבעלי חיים קטנים 3-11 היא המודל המתאים והיעיל ביותר המועסק לחקור אירועים תאיים ומולקולריים ממודלים של בעלי חיים גדולים. יתר על כן, אין מינים אחרים מציג את הזמינות של מהונדסים או נוקאאוט זנים כמו עכברים 12. מודלים של עכברים אלה שימושיים מאוד במחלות אחרות, כוללים פתולוגיות לב וכלי דם (כגון טרשת עורקים, בהיצרות סטנט) 13,14. בנוסף, תקופת ההריון הנמוכה והמספר הגבוה של progenies להעפיל מודלים עכבר כמערכת אטרקטיבית ביותר ללמוד מנגנונים מולקולריים של infa שריר הלבrction 12.
עם זאת, גודלו של הלב בעכברים מצפה דיוק גבוה של מניפולציה במייקרו. הוראת אנשי ניתוח מוסמכים ומיומנים כזה הוא זמן רב ותהליך עבודה אינטנסיבית. לכן, אנו בזאת להציג הליך מייקרו מפורט, כוללים טיפים וטריקים כדי להדריך את משתפי פעולה אפילו עם כישורים ממוצע, כגון סטודנטים או טכנאים לבצע את מודל אוטם שריר לב המורכב בעכברים.
בתחילה, אינטובציה מתבצעת באמצעות צינורית קצרה ללא שימוש בקנה. החתך בבית החזה ממוקם באזור הצלע, הימנעות פציעה של צלעות ו / או רקמה הסובבת. תת שלב זה הוא רלוונטי ביותר כדי להבטיח התאוששות וריפוי מהירים 15. הקשירה עשויה ההפרש לדגמי איסכמיה הכרונית ואיסכמיה / reperfusion, לשיעור הישרדות גבוה, תוך שמירה על גודל אוטם משמעותי. הניסיון שלנו מראה thaלא באמצעות תפר משי מבטיח שחזור גבוה יותר בהשוואה לcryo-פציעות 16.
לסיכום, בשיטה המתוארת כאן היא ישימה בשתי איסכמיה הכרונית ודגמי איסכמיה / reperfusion בבעלי חיים קטנים. הטיפים וטריקים שהוצגו בהליך זה נועדו לאפשר אנשים עם הסמכה אפילו נמוכה או ממוצעת ליישם אותו במודלים של בעלי חיים קטנים.
הערה: ניסויים שהוצגו במאמר זה מבוצעים בהתאם לנמוך גרמני ולהנחיות הטיפול בבעלי החיים באירופה. בעלי החיים גדלו במתקן בעלי החיים של מכון לבעלי חיים במעבדה מדע, בית חולים אאכן Universiy, גרמניה, תחת פיקוחו של פרופ 'ד"ר ר' Tolba וד"ר א Teubner (קצין רווחת בעלי חיים).
1. טיפול בבעלי חיים
2. אינטובציה
3. אוטם שריר הלב אינדוקציה
4. תפר ושחזור
5. ניתוח של אוטם שריר הלב
הליך אוטם שריר הלב מתרחש בתוך 25-30 דקות ומראה שיעור תמותה של 10%. לאחר ניתוח, העכברים להתאושש מהרדמה בתוך 15 דקות הבאות. אין ליקוי גופני נצפה לעכבר מופעל. עם זאת, קיים סיכון גבוה יותר של קרע לב שבוע לאחר אוטם שריר לב לאחר כרוני, אם תהליכי התיקון מוטרדים בשלב הדלקתי. מאז הלב הוא מסוגל לשנות באופן משמעותי את ממדיה במהלך השאיבה, זה חשוב לכל הלבבות שנאספו ללהיפסק באותה התנוחה, למשל בdiastola. זו יכולה להיות מושגת על ידי מרוסס הלב עם פתרון KCl רווי. גדל בלוקים ריכוז K + תאיים המשאבות יוניות, מקטין את פוטנציאל המנוחה הקרום של תאי לב, וכתוצאה מכך מעצר הדיאסטולי של פעילות לב.
אזור האוטם ניתן לראות בבדיקת אולטראסאונד (איור 3 א, פנל תחתון). בהשוואה לשריר הלב הנורמלי, אזורי איסכמי מופיעים (איור 3 א, פנל עליון) הדק וhypokinetic. בהתאם לדגם שימוש, גודל האוטם יהיה שונה. מודל האוטם הכרוני גורם אוטם חוזר, transmural של השיא (איור 3), ואילו איסכמיה / reperfusion גורם קיר אמצע-דק, ולאורך כל הלב (איור 3 ג). ישנן שיטות רבות לקביעת גודל אוטם. אם המטרה היא לנתח את ההשפעה הישירה על יכולת קיום לב, אוונס-הכחול / TTC מכתים 18 מצויינים שיש לבצע לפחות 2 שעות לאחר reperfusion, כדי להיות מסוגל לראות את כל שינויים בשריר הלב. ניתן לנתח סעיפים מייד (איור 3, פנל באמצע) לאחר מכתים או יכולים להיות כל הזמן בין שקופיות זכוכית בפורמלין במשך 2-3 ימים (איור 3 ג, פנל באמצע). האזור הכחול מייצג את שריר הלב הבריא, אינו מושפע מאיסכמיה. האזור האדום מייצג את שריר הלב קיימא בתוך השטח E איסכמי (שריר הלב סיכון), והאזור הלבן מייצגים את הרקמה המתה. בדרך כלל, את גודל האוטם מתבטא כאחוז מאזור הסיכון.
הצלקת הבוגרת וכתוצאה מכך אחרי שיפוץ תהליכים ניתן למדוד בקלות על ידי immunohistolgy באמצעות מכתים הצעד אחד של Gomori. אזורים המוכתמים כחולים בהתקף לב ומוכתם האדומים בריאים של חדר (איור 3 ו- C, לוחות מימין) נקבעים בחלק הראשון מכל רמה עד שסתום צניפי. כדי למנוע את הווריאציה בשל מחייב של LAD ברמות שונות, האוטם מכל הסעיף נחשב ומבוטא באחוזים מכלל נפח חדר השמאלי. נפח אוטם של 15-20% במודל אוטם כרוני ושל 10-15% לאחר מודל איסכמיה / reperfusion יכול להיות מושגת. יתר על כן, מודל האוטם הכרוני יגרום להתרחבות בולט, (righ איור 3 ו- C לא נצפה ב/ מודל reperfusion איסכמיפנל t).
נהלים מקובלים צביעה יכול לשמש, כגון: צביעת CD31 משמשת כדי לחשוף את אנגיוגנזה (אדום, איור 4 א) או הכתמה אקטין שריר חלק לקבוע myofibroblasts (ירוק, איור 4). צביעת הקרינה כפולה יכולה להיות מיושמת גם לזהות מולקולות יעד שונות באזור האוטם, מאז ההיעדרות של שריר לב לא נותנת אוטומטי immunofluorescence (איור 4C).
איור 1: חתך המדיאלי והחדרת הצינורית של אינטובציה (). ההדמיה stereomicroscopic של צינורית המתכת באמצעות השקיפות של הרקמה (B). הטבעות לקנה הנשימה (חיצים כחולים) והצינורית (חץ שחור) ציינו. חתך הצלע למו האוטם הכרונידל והמייתר של LAD (C). המייתר ממוקם באמצע של הלב (בין האפרכסת והקודקוד, שחור בפנל תחתון), לוקח כנקודת התייחסות סוף הווריד (סכמטי בכחול, פנל תחתון). שני הסניפים של העורק צריכים להיות מחויבים (אדומים בפנל תחתון). הצבע האפור מציין אזור אוטם שריר ונראה במחצית החלק התחתון של הלב (מימין הפנל תחתון). המייתר למודל איסכמיה / reperfusion נעשה תחת האפרכסת, מחייב את הגוף העיקרי של LAD (אדומה בפנל תחתון) מעל צינור סיליקון (צד ימין) (ד). הצבע האפור מציין את אזור infracted, אשר שוהה בכל הלב (מימין הפנל תחתון). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2: (C פנל> חותמות צלעות תפר חתך בית החזה אם התפרים המדיאלי ממוקמים בזווית של 90 מעלות בשני הכרוני () ואיסכמיה / מודל reperfusion (B, פנל מהשמאל) ההדמיה. בvivo של תפר צלעות, עזב ), תפר שרירים (C, פנל באמצע) ותפר עור (C, פנל מימין). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3: תמונות אקו. תמונות של רגיל (, פנל עליון) ואזורים בהתקף לב (, פנל תחתון), נרכשות בציר הזמן (לוחות אורך, משמאל) או בציר הקצר (הרוחבי, לוחות מימין) .. אוטם הנגרם על ידי קשירה כרונית(ב) ועל ידי איסכמיה שעה אחת אחרי reperfusion (C). אוונס הכחול / TTC מכתים מאפשר זיהוי של perfused (כחול) /-perfused לא שטחים וכן קיימא (אדום) / שריר הלב מת (לבן) (B, C, פנלים באמצע). צביעת הצעד אחד של Gomori מאפשרת זיהוי של אזורי אוטם שריר (כחולה), ומבדילה אותם מהאזורים הרגילים (אדום) (B, C, לוחות מימין). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4: ניתן לבצע stainings שונה באזור infracted, כגון CD31 לניאו-אנגיוגנזה תיארה (, חיצים אדומים, פשוט), או אקטין שריר חלק לmyofibroblasts (ב ז,בירוק, חיצים פשוטים), כמו גם צביעה כפולה (C, CD31-אדום / שריר אקטין-ירוק חלק), counterstained עם DAPI לגרעינים (כחול). יכול להיות מובחן myofibroblasts בקלות מתאי שריר חלק מעורקים קטנים או גדולים, שתמיד מלווים בשכבת האנדותל (C, חיצים). חיצים זוגיים להצביע autofluorescence אריתרוציטים. בקנה מידה מונעת 50 מיקרומטר.
במהלך ההליך, יש כמה נקודות קריטיות ללציין: אינטובציה, חלל בית חזה פתיחה וקשירת LAD. הצעד הקריטי הראשון הוא אינטובציה של בעלי החיים לפני experiements. קבוצות רבות משתמשות תמיכה אנכית לתיקון העכבר ומקור של אור להכניס את הצינורית ישירות לקנה הנשימה. לשיטה זו אי ודאות בנוגע להכנסה הנכונה של הצינורית לקנה הנשימה והוא נוטה ביותר לכישלון על ידי הטירונים. ביצוע חתך קטן, את עמדתו של הצינורית ניתן לשלוט בכל התמרון, וכך להקטין את שיעור ברירת המחדל. יתר על כן, tracheotomy היא עלתה, וכך להקטין סיבוכים וצמצום הזמן של פעולה.
השלב הקריטי הבא הוא הפתיחה של חלל בית החזה. Sternotomy החציון מייצג תמרון בסיכון גבוה מעכב את ההתאוששות של בעלי החיים. החתך לרוחב השמאל רומז החיתוך של 2-3 צלעות 15 , מוביל להחלמה לקויה ותמותה מוגברת. השתמשנו במודל החתך הקטן, דיסקרטי בין הצלעות מציעות נטל מינימאלי. בעלי החיים להתאושש מהר מאוד לאחר הניתוח ולא פגמים בהווה או בריפוי מופרע. החלל הבין-costal הנמוך נלקח כנקודת התייחסות. לאור זאת, הגישה הנכונה ומובחנת למקום הקשירה לכרוני ואיסכמיה / reperfusion מודל, לא להעלות בעיות רציניות.
המייתר עצמו מייצג את השלב הקריטי ביותר. העורקים הכליליים יורדים עזבו קשה להיות דמיינו, ולעתים קרובות צריך להיות מחויב ללא נוף. לכן, כמה נקודות התייחסות אנטומיים הם הצביעו כדי לעזור למנתח לבצע את קשירה הנכונה. למודל האוטם הכרוני, המייתר ממוקם באמצע בצד הגחון של הלב, בין האפרכסת והשיא, מעל לסיום הווריד הקדמי הגדול (איור 2). היעילות ניתן CONTROמלא על ידי לדמיין את המראה של הצבע האפור באזורים שנפגעו. אם אזור אוטם השריר מופיע קדמי ואינו כולל את הקיר האחורי, תפר חדש יכול להיות ממוקם בצד השמאל של התפר הראשון. השורש העיקרי של LAD הוא תמיד נראה לעין תחת האפרכסת 18, ולכן אינו מציג בעיות קשות באיתור חלק זה. עם זאת, האפרכסת מציגה את הסיכון הגדול של דימום וצריכה להיות מטופל בזהירות.
ההליך מוגבל על ידי קיומו של ציוד מתאים. מערכת הרדמה מתאימה למכונת הנשמה ולבעלי החיים הקטנים הן יקרים ודורשת חיבורים למערכת גז ואוורור של החדר. יתר על כן, פיקוח צמוד של בעלי החיים הוא הכרחי בשבוע הראשון שלאחר הליך כדי לזהות קליני אפשרי. כדי לבחון את תפקוד הלב במהלך הניסוי, אולטרסאונד ברזולוציה גבוהה, זלוף-מערכת Langendorf המורכבת, או קטן מדידות קטטר תוך חדרי נדרשות, involving עלויות גבוהות ומומחיות נוספת.
בהתחשב באוטם שריר הלב, אין שיטות חלופיות זמינות לשחזר את המורכבות של האירועים במבחנה. בהתאם לנקודת העניין, זלוף vivo לשעבר של לב מבודד במערכת Langendorff מספק מידע על ההתכווצות, תפקוד לב ואת הכדאיות בשריר הלב בתגובה לגירויים או תרופות שונים. עם זאת, הוא אינו כולל את כל ההפרעות של מרכיבי דם ומערכת חיסונית, וזה אינו מיועד למחקרים ארוכים של שיפוץ וריפוי לאחר אוטם שריר לב.
לאחר ביצוע הליך אוטם שריר הלב, כל הניתוח הפונקציונלי האחר יכול להתבצע, כמו מדידות לחץ תוך-, אולטרסאונד (מערכות אולטרסאונד חיה הקטנה) או מבודד לב Langendorff-זלוף. יתר על כן, כל הניתוח הביולוגי ומולקולרי ניתן לבצע כדי לזהות תאים, חלבונים, mRNAs, מיקרו-רנ"א, GEנס או סמנים ביולוגיים אחרים, שיכול לשמש כמטרות טיפוליות לפתח אסטרטגיות טיפול חדשות לאוטם שריר לב.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by Interdisciplinary Centre for Clinical Research IZKF Aachen (junior research group to E.A.L.) within the faculty of Medicine at RWTH Aachen University. We are grateful Dr. Rusu and Ashley Christina Vourakis for critical review of the manuscript and Mrs. Roya Soltan for the professional help with immunohistochemistry staining.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 | 5 mm wide |
Wire handles | FST, Germany | 1820005 | 10 cm |
Wire handles | FST, Germany | 1820006 | 14 cm |
Ketamine 10% | CEVA, Germany | ||
Xylazine 2% | Medistar, Germany | ||
Bepanthene eye and nose cream | Bayer, Germany | ||
Silicon tube | IFK Isofluor, Germany | custommade product | diameter 500 µm |
section thickness 100 µm | |||
polytetrafluorethylene catheter | |||
PROLENE Suture 6/0 | ETHICON | 8707H | polypropylene monofilament suture, unresorbable, needle CC1, 13 mm, 3/8 Circle |
7/0 Silk | Seraflex | IC 1005171Z | |
Ultrasound | Vevo, Canada | 770 Vevo |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved