Method Article
כאן אנו מתארים הליך כירורגי המראה כיצד להשיג הארכה קבועה של עורק שמאלי הקדמי כלילית בעכברים. מודל זה הוא בעל רלוונטיות גבוהה לחקור את הפתופסולוגיה של אוטם שריר הלב ואת התהליכים הביולוגיים המקביל.
אוטם שריר הלב (MI) ומחלות כלילית חריפה הן בין הסיבות הבולטות ביותר למוות באוכלוסיה עם אורח חיים מערבי. מודלים murine של MI עם הארכה קבועה של שמאל-קדמי בירידה (LAD) עורק כלילי קרוב מחקה MI בבני אדם. מודלים murine ליהנות הנדסה גנטית נרחבת זמין כיום. כאן אנו מציעים מודל כירורגי מוראי של אוטם שריר הלב על ידי הארכה כלילית בחור קבוע. הטכניקה שלנו כוללת הרדמה עם קטמין/xylazine כי ניתן להפוך במהירות על ידי הממשל של היריב, צנרור ללא הפיכה בקנה הנשימה עבור אוורור בסיוע מכני, אוורור עם יישום של מהפך חיובי לחץ בסופו של דבר (ציוץ) כדי למנוע התמוטטות מכתשי, שיטת כריתת האונה הגבלת לנגעים כירורגיים מינימלי שנעשו שרירי השלד, ואת האינפלציה בריאות ללא נוזלי. שיטה זו היא פולשנית בדלילות, מקטינה ומפחית תמותה לאחר ניתוח וסיבוכים.
אוטם שריר הלב חריפה (MI) הוא הביטוי החמור ביותר של מחלות לב איסכמי (IHD). IHD הם הגורם המוביל של morbidities ומוות ברחבי העולם, במיוחד במדינות המערב1. כתוצאה מכך, יש לה השפעה כלכלית עצומה על מערכות בריאות2. MI מאופיין בחסימה של עורק כלילי על ידי טרשת עורקים פלאק ומעצר בעקבות זרימת הדם בחלקים גדולים של שריר הלב. חוסר אספקת חמצן בשריר הלב מוביל למוות של הקרדיוציטים. זה מחלה פתולוגית מפעילה את התגובות רקמת חדרית כי בסופו של דבר מוביל ליקויים פונקציות חדרית, שיפוץ וכישלון הלב3. MI הוא מצב פתופסולוגי מורכב הכרוך תהליכים ביולוגיים מרובים מורכבים הכוללת מוות תאים מוסדר, תגובה ללחץ חמצוני, דלקת, ריפוי הפצע, פיברוזיס ושיפוץ חדרית. כמה תגובות ביולוגיות אלה מעוצב כמו תהליכים בודדים בתוך מבחנה כמו שחרור נמק המושרה של מבוססי נזק דפוסים מולקולריים הקשורים תגובות דלקתיות4. מודלים פשוטים אלה חיוניים להבנת MI. עם זאת רק במודל vivo יכול לספק תמונה ריאליסטית של המורכבות תהליכים ביולוגיים העוסקים בתגובה MI.
למרות מודלים של MI בעלי חיים גדולים כמו חזיר יכול להתייחס יותר קרוב הפתופסיולוגיה האדם של MI, הכוח של מודלים murine שוכנת האפשרויות המוצעות על ידי הנדסה גנטית כי הוא מתקדם יותר מאשר בכל מיני יונקים אחרים. היבטים אחרים שאינם זניחים הם העלות הנמוכה יחסית והפשטות של הכיוונון הכירורגי.
כדאי להזכיר כי מודלים של איסכמיה-reperfusion של שריר הלב יכול להפגין תוצאות שונות מאשר מודלים הקבע MI. תהליכים ביולוגיים כמו סוג של מוות תאים העוסקים, איכות/משרעת או קינטיקה של תגובות דלקתיות הפצע ריפוי ברקמת שריר הלב עשוי להשתנות בהתאם לדגם5,6,7. עם זאת, פרוטוקול זה של הסגר כלילית קבע יכול בקלות להיות מותאם כדי לקבל מודל איסכמיה-reperfusion.
שיטה זו רלוונטית למחקרים הקשורים לphysiopathology של MI ללא reperfusion ומאפשרת ניטור של תהליכים פתולוגיים המתרחשים מפני סגר כלילי (דקות) ועד אי ספיקת לב בשלב מאוחר (שבועות) ברקמת הלב המקומית והסיסטמית רמות.
ניסויים בבעלי חיים המתוארים בפרוטוקול זה נבדקו ואושרו על-ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים של קנטון.
הערה: עבור ניסויים אלה, השתמשנו גברים C57Bl/6J עכברים במשקל בין 25 גרם ו 30 גרם ועידן של 8-12 שבועות. לעכברים האכילו את האוכל והמים החלו בתנאים קונבנציונליים. ציוד כירורגי היה מעוקר בעבר. הניסויים צריכים לחבוש כפפות כירורגיות סטריליות ומסכה כירורגית כדי להגביל את הזיהום והדלקות שלאחר הניתוח.
1. צינורית הרדמה והקנה.
2. הארכה של עורק כלילי של LAD
3. הליכים שלאחר הניתוח ומעקב.
העכברים מורדמים שבעה ימים לאחר הניתוח. בעלי חיים היו מורדם עם 80 מ"ג/ק ג קטמין ו 10 מ"ג/ק"ג xylazine. בהרדמה, הדם נלקח. מהאובלה-קאווה והלב שנדגם הוסרו, שריר הלב. נשטפו בערוץ הקרח הקר עבור מדידות של אזורים איסכמי, הלבבות היו קפואים ב-20 ° c עבור 40 דקות, ולאחר מכן פרוסות ומוכתמות עבור 20 דקות ב 37 ° צ' ב PBS המכיל 2% triphenyltetrazolium כלוריד (TTC). פרוסות הלב תוקנו לילה ב -4% מתוך התמיסה הפאראפורמלדהיד הנאגרת בטמפרטורת החדר. אזורי האיסכמי נותרו בלתי מוכתמים בעוד שרקמה חיה היתה מוכתמת באדום בשל נוכחותם של דגנטיות. אזורים האיסכמי חושבו כאחוז של האזור הלבן של החדר השמאלי (LV) עם תוכנת דימות (איור 3A, B). לבדיקות הביולוגיה הביוכימית והמולקולרית, הלבבות קפאו בחנקן נוזלי. לאחר שחיקה לבבות על חנקן נוזלי השתמשו באבקת האיברים להפקת חלבון ו-mRNA. היקף פיברוזיס ברקמת שריר הלב של לבבות infarcted הוערך על ידי ניתוח כתמי המערבי של אלפא שריר חלק שרירים אקטין (αSMA) ו-SMAD2 זרחון, אשר הם בהתאמה לקריאה מרכזיים של מיופיברוטים והפעלה TGFβ איתות ( איור 3C). mRNA ביטוי של Tgfb, ו מטרות במורד הזרם ctgf, postn ו Il11 הם כל מחוונים של פיברוזיס שריר הלב. זה הוכח על ידי תגובת שרשרת פולימראז (PCR) בזמן אמת (איור 3D).
Pro-דלקתיות מסלולים איתות ביטוי של גנים פרו דלקתיים היו בדרך כלל הופעל בתוך השבוע הראשון לאחר אוטם שריר הלב. זירחון של מקדם התמלול של NF-κB p65 הוא סימן ההיכר של דלקת ונצפתה שריר הלב שלמות תמציות של עכברים MI (איור 3E). mRNA הביטוי של הגנים הפרו דלקתיים Il1b, Il6 ו Cxcl10 (איור 3f) ו מונוציטים/סמנים מקרופאגים Cd14 ו Mertk נותחו על ידי PCR בזמן אמת (איור 3f). שים לב כי היו שינויים במידה של NF-κB p65 ו SMAD2 זרחון (איור 3C,E, נתיבים 4-7). השונות הזאת תלויה במידה רבה בגודל הסיכונים.
איור 1 : תיאור של הכיוונון הכירורגי. (א) התקנה כירורגית כוללת כרית חימום שונה, מאוורר ומחדש המצורפת לרצועות אלסטיים. (ב) סדרה של מספריים, מלקחיים ומחזיק מחט המשמשים במהלך הניתוח. (ג) תקריב של המיני-בריטרקטורים. לא מוצג: מיקרוסקופ סטריאו כירורגי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2 : תמונות מייצגות של הניתוח והארכה לנער. (א) פתח את החזה עם ריטרקטורים. החדר השמאלי היה ברור. למעלה, שמאלה ולמטה התחתון החזיק את הצלעות ואת המפסק הימני החזיק את השריר הפקאליס. (ב) המחט הועברה תחת הנער. (ג) תפר משי הועבר תחת הנער, אל החדר השמאלי. (ד) תפר יחיד על הנער. (ה) סוף הליך הקשר, התפר היה מאובטח עם שלושה קשרים. (ו) ייצוג של מבט קדמי של הלב. המיקום של הארכה LAD היה 2-3 מ"מ מתחת לשמאל שמאלה ומעל הענף באלכסון של LAD. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3 : פיברוזיס ודלקת בשריר הלב שלמות תמציות שבעה ימים לאחר הניתוח. (א) דמויות מייצגות של כתמים ttc של לב infarcted שבעה ימים לאחר הניתוח. אזורים איסכמי חיוור נותרו בלתי מוכתמים ולבנים בעוד רקמה חיה היה מוכתם באדום. הארכה הייתה גלויה על הפרוסה השלישית משמאל. (ב) הגודל של אזורי האיסכמי של חמישה לבבות infarcted נמדדו באמצעות שיטת הצביעת ttc. תוצאות היו האחוזים של האזור הלבן של החדר השמאלי (LV). (ג) ניתוח כתמי מערבי של SMAD2 זרחון ו אלפא SMA ביטוי בשריר הלב כולו כאינדיקטורים של פיברוזיס. (ד) mrna ביטוי של tgfb, ctgf, postn ו Il11 ב שריר הלב שלמות תמצית. (ה) כתם מערבי של NF-κB p65 זרחון בתוך שריר הלב תמציות. (ו) mrna ביטוי של הגנים הפרו דלקתיים Il1b, Il6 ו Cxcl10 בתוך שריר הלב שלמות תמציות. (ז) mrna ביטוי של Cd14 ו mertk כמו אינדיקטורים של נוכחות בשריר הלב של מונוציטים/מקרופאגים ומקרופאגים phagocytic בהתאמה. N = 3 בתוך התחזות ו-N = 4 בקבוצת MI. עבור ניתוח ביטוי mRNA, הביטוי היה ביחס לשליטה אנדודוגני Rps18 והשוואות הקבוצה היו בלתי משויכים של סטודנט T-בדיקות, * p ≤ 0.05, * * p ≤ 0.01, * * * p ≤ 0.001. בחלוניות B, D, F ו-G קווי שגיאה מייצגים סטיות סטנדרטיות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הצעד הקריטי הראשון של הליך זה הוא בהחלט צנרור. אנחנו משתמשים במחט הפנימית הקהה. של צנתר של 16 גרם כצינור הקנה אנחנו לא ממליצים להשתמש בהתקנה זו עם עכברים במשקל פחות מ -22 g. עם התקנה זו, ייתכן שיהיה קשה לצנרור עכברים כראוי עם משקל גוף קטן יותר מבלי לפגוע בקנה הנשימה. נקודה קריטית נוספת היא להגביל את החתכים שבוצעו בשריר תוך חשיפת קנה הנשימה והצלעות. הפחתת נזק לרקמות היא בעלת חשיבות רבה, במיוחד בעת לימוד תהליכים דלקתיים הבאים MI. זו הסיבה מדוע אנו מעדיפים התפשטות עדינה של שרירים וצלעות עם מלקחיים ו רטרקטורים8,9. אנחנו לא משתמשים בצרוב. חשמלי כדי לשלוט בדימום10 זה עלול לגרום לכוויות. ולדלקות טובות טראומה וזיהומים עלולים להיות הטיה לקריאה דלקתית. יישום של ציוץ חיצוני של 3 ס מ H2O על ידי נפילה פליטה אוורור לתוך צינור מים מגביל בסופו של דבר התמוטטות מכתשי במהלך כריתת האונה. לוקליזציה של LAD הוא צעד קריטי אחר ואחד צריך לזכור כי האנטומיה של העורקים הכליליים עשוי להשתנות בהתאם למתח ואת גנוטיפ של העכבר11. זה דורש קצת ניסיון כדי להמחיש את הנער, אולם הצבת התפר ישירות 2-3 מ"מ מתחת השמאלית שמאל כפי שמתואר בהליך יאפשר מיקום נכון של הארכה. שינוי צבע מיידי של חלקים גדולים של החדר השמאלי מתחת לתפר לאשר את הדיוק. בסופו של דבר, באופן מלאכותי החלת הצצה אוטומטית על ידי חסימת פליטה אוורור עבור 2-3 מחזורי הנשימה במהלך הסגר בחזה מאפשר היפראינפלציה ארעית של הריאה אשר יסייעו לרדוף את האוויר מחלל הבית החזה12. אנחנו בכוונה לא לבצע נוזלי כפי שמוצג 9,10. בדרך זו, אנו להגביל את הסיכון של פציעות ריאה ושלב ולהימנע נזק רקמות מוגזם או ניקוב.
אוטם שריר הלב-reperfusion (I/R) הוא מודל כירורגי הקשורים המחקה את השיקום של זרימת דם כלילית, כי הוא עשה לחולים MI במרפאות. במהלך מודל I/R חסימה ארעית של העורק הכלילי נעשית על ידי הידוק פיסת אבובים על הנער למשך של 20 עד 45 min8,13. לאחר מכן הסגר שוחרר כדי לאפשר reperfusion של שריר הלב למשך הזמן המבוקש. שינוי פשוט זה הוחל על הפרוטוקול שלנו יכול בקלות להפוך אותו לדגם I/R4,8,14,15. אוטם הלב יכול להיות מאושר על ידי בדיקת דם עבור הטרופונב T8,10 או על ידי אקו-קרדיוגרפיה15.
MI שונה ממודל I/R משום שreperfusion לעצמה גורמת לפציעה. MI גורם נמק יותר רקמות ו אפופטוזיס מבוטא יותר בשריר הלב5. קינטיקה של הסתננות תאים דלקתיים הוא גם שונה בין MI ו-IR עם חדירת שריר הלב התעכבה של תאים חיסוניים ב-MI7. הגודל והמיקום של האזור הinfarcted יהיו גם שונים בין דגמי התקשורת הקבועה ומודלים של I/R15. לזכור זאת, צריך להיות זהיר כדי לבחור מודל רלוונטי מאז I/R ומודלים הקבוע של MI לא שווה ערך. מודל נוסף של אוטם שריר הלב. הוא מודל הקריואוטם יישום של בדיקה קריוגניים על הקיר הקדמי LV מעורר את הקיפאון של רקמות חדרית ומעצר זרימת הדם בעורק LAD. טכניקה זו עם זאת שונה מטכניקות MI ו-i/R בנוגע לעיתוי ומשרעת של שיפוץ ותגובות דלקתיות16,17.
השונות היא מגבלה כמו עבור כל הליך כירורגי. השונות הזאת מסתמכת על הבדלים ביולוגיים. דוגמה טובה היא הווריאציה בהסדר עורק כלילי בעכברים11. הוא מסתמך גם על כישורי ניסויים. ראוי לציין כי הכשרה נאותה של הניסויים הוא חובה על מנת להגיע לתוצאות יציבות עם המודל הזה. ניסויים מאומנים היטב יכולים לייצר בקלות סיכונים גדלים הניתנים לייצוא (איור 3A-B). התמותה של המודל תלוי במיקום של הנער, משך הניסויים (ימים, שבועות), מאמץ העכבר והגנוטיפים. סוגי תרופות הרדמה וכאבים עשויים גם להשפיע על תוצאות הניסויים עם השפעות הקרדיושליליות או הקרדיופרדיט. בידינו, למודל זה יש שיעור תמותה גלובלי של 25-30%. שיעור התמותה הזה כולל מקרי מוות ספונטניים וקורבנות לפני סוף הניסוי, ללא קשר זנים ומשך הניסוי. רוב ההרוגים או ההקרבה הם בין הימים השני והרביעי שלאחר הניתוח. החלת טיפול קפדני בכאב ומעקב אחר בעלי החיים יכולים להפחית את התמותה.
כאן אנו מציגים את התוצאות הייצוגיות של סיכונים size ניתח באמצעות כתמי TTC וביטוי של חלבונים וגנים מעורבים תהליכים דלקתיים או פיברוטיק ב LV על ידי כתם מערבי PCR בזמן אמת בהתאמה (איור 3C-G). ניתן גם למדוד רבים מהפרמטרים הללו על ידי שיטת החיסוני הקשורה לאנזימים (אליסה) או האנזים האנזימטי. כמובן, בהתאם להשערה כי צריך להיבדק, שיטה זו יכולה להיות לאחר כל ניתוח פונקציונלי על ידי אולטרסאונד, MRI או מדידת קטטר מדידה של לחץ ונפח. ניתן גם לחלץ את הלב ולחקור עוד ביולוגיה של תאי הלב על תאים מבודדים. בסך הכל, מודל MI עם הארכה קבועה של עורק LAD בחור שימושי במיוחד כדי להעריך תהליכים דלקתיים ופיברוטיק, הפצע ריפוי ושינויים בתפקוד הלב בעקבות אוטם שריר הלב.
. למחברים אין מה לגלות
מודל זה פותחה בתמיכת הקרן הלאומית למדע של שוויץ (מענקים 310030_162629 LL) וכספים מחלקתיים מהשירותים של כירורגיה בית החזה ורפואה אינטנסיבית של אוניברסיטת לוזאן. JL הוא המקבל של מענק מקרן אמה מוסמפ. אנו מכירים בתמיכה הקריטית של וטרינרים ואנשי מתקן בעלי חיים בפקולטה לביולוגיה ורפואה של אוניברסיטת לוזאן. אנו מודים ד ר Giuseppina מילאנו מן השירות לכירורגיה קרדיולוגית של אוניברסיטת לוזאן ו ד ר אלכסנדר Sarre מן האבחון וכלי דם הערכה של אוניברסיטת לוזאן עבור רמזים טכניים שלהם.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 CC Syringe, Omnifix-F | B. Braun | 9161406V | |
30G- Needle | BD Microlance 3 | 304000 | |
70% Ethanol | |||
Betadine 60 ml | MundiPharma | ||
Blunt Retractors | Fine Science Tools | 18200-09 | |
Castroviejo Needle Holder Straight with Lock | Roboz | RS-6416 | |
Cotton Swabs | Applimed SA | 6001109 | |
Dissecting Scissors, Curved | Aesculap | BC603R | |
Electrical Razor | Remington | HC720 | |
Glucose 5% B.Braun | B. Braun | 531032 | |
Hair Removal Cream, Veet | Silk & Fresh Tech. | 8218535 | |
Iris Dissecting Forceps Full Curved | Aesculap | OC022R | |
Ketasol 100 (100 mg/ml) | Dr. E. Graeub AG | QN01AX03 | |
Micro Scissors, Curved Blunt/Blunt | Aesculap | FM013R | |
NaCl 0.9% B. Braun | B. Braun | 534534 | |
Short Fixator | Fine Science Tools | 18200-01 | |
Silk Suture 5-0, BB | Ethicon | K880H | |
Silk Suture 6-0, P-1 | Ethicon | 639H | |
Silk Suture 7-0,BV-1 | Ethicon | K804 | |
Student Dumont #7 Forceps | Fine Science Tools | 91197-00 | |
Student Fine Forceps-Angled | Fine Science Tools | 91110-10 | |
Surgical Gloves | Weitacare | 834301 | |
Surgical heating pad | Personalized setting | ||
Temgesic sol 0.3 mg/ml Buprenorphine | Indivior Schweiz AG | N02AE01 | |
Tracheal tube inner needle of an 16G i.v. cat | Abbocath-T | G714-A01 | |
Universal S3 Microscope, OMPIMD | Zeizz | ||
Ventilator, MiniVent Model 845 | Harvard Apparatus | 73-0043 | |
Viscotears | Alcon | 1551535 | |
Xylasol (1mg/ml) | Dr. E. Graeub AG | QN05CM92 |
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