Name: myocardial infarction in neonatal mice, a model of cardiac regeneration
Uploaded: 2016-05-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 48 s
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This study was supported by an operating grant from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) to Q.F. (grant #MOP-119600).

C57BL / 6およびCD-1 IG-Sマウスの繁殖ペアは、チャールズリバーから購入しました。本研究で用いた動物は、動物管理上のカナダの協議会のガイドラインに従って処理し、研究プロトコールは、ウェスタン大学、ロンドン、カナダでの動物の使用小委員会によって承認されました。 1.動物ケア<ol><li>出産が完了し、子犬が最初に母乳で数時間のために自分の母親にされた後、CD-1養母と異なるケージに配置します。 CD-1の母親は、強力な育成の本能と穏やかな表現型を表示し、負傷した子犬15を共食いする傾向が低いです。 </li></ol> 2.手術<ol><li>密封されたイソフルラン室（1300以上のcmの3室を放散させて100％（v / v）のイソフルランの約500μL）に子犬を置くことによって麻酔を誘導します。運動の停止（約30秒）までチャンバー内にマウスを保管してください。 </li><li> MOを削除しますイソフルラン室から使用し、濡れた氷の上にマウスを置くことによって、低体温麻酔を誘導します。凍傷を避けるために、無菌手術用手袋の内側に氷を置いて手袋内でマウスをラップし、氷のグローブをカバーまたは滅菌湿ったガーゼでマウスをラップし、氷の上に置きます。 注：マウスは、氷との接触がより大きな表面積の上にあるときより速く冷却し、このような溶融氷のように低体温の誘導時間を短縮することができます。 </li><li>つま先と尾のピンチへの移動応答の欠如によって麻酔を確認してください。 注：誘発運動の停止は、15℃と8℃の間、体温で起こります。 （約1分、この温度に冷却時間）。完全な無呼吸と心停止は、LAD結紮のために必要とされません 。 </li><li>手術用顕微鏡を装備した手術領域に氷のベッドを移動します。マウスの子犬が全体の外科手術中に氷の上に残っていることを確認してください。 注：手術領域、ガーゼや手術器具を滅菌する必要があります。 Mainta手順を通して無菌領域で、かつ単回使用、無菌手術用手袋を着用してください。彼らの目には17を閉じた状態でマウスが生まれているように眼軟膏は必要ありません。 </li><li>右側臥位でマウスの子犬を置きます。優しくエタノール綿棒続いポビドンヨード溶液で拭いて胸を消毒。 </li><li>数ミリ左前脚の下に剣状突起と左腋窩の間の皮膚を切断することにより、腋窩線に沿って左胸に皮膚切開を行います。また、基になる胸筋層を切断するはさみを使用してください。 </li><li>鉗子で肋骨と肋間筋を分離することにより、4 番目の肋間で左開胸を行います。 注記：新生児リブが非常に脆弱であり、容易に破壊することができます。肋間筋に沿って鉗子を開く（というよりも肋骨を把握する）ことで、この、静かに別々のリブを避けるために。 </li><li>左のAURから出てくる冠状動脈（LAD）を左前下行を可視化肺静脈の後ろICLEと大心臓静脈を超えて下降。 注：この早期新生児のウィンドウでは、胸腺は、多くの場合、可視化され、心臓ベースの一部を覆うことができます。 LADは、胸部切開部の角度に応じて、胸腺の位置のそばに出現分かります。 </li><li>左心耳（ 図1C）以下半ば心室を通って動脈の下に11-0ナイロン縫合糸（0.007ミリメートル径の針を）渡すことでLADを結紮。虚血は、縫合部位（ 図1G）以下の心筋のブランチングで確認されています。 </li><li> 8-0ナイロン縫合糸（0.15ミリメートル径の針）を使用して、胸部切開を閉じます。リブを閉じるには、2本の縫合糸を使用してください。体腔内を通過する際に肺に穴を開けていない針を確実にするために連結する前に、両方のリブ縫合糸を配置します。 </li><li>リブを閉じた後、氷床からマウスを削除します。手術領域内でマウスを維持し、無菌の外科手術への直接置き37℃で暖かい加熱パッドの上WELは、温暖化を開始します。 </li><li>一度滅菌加熱領域に、8-0ナイロン縫合糸（0.15ミリメートル径の針）を使用して、筋肉と皮膚層を閉じます。筋層のための1の縫合糸を使用し、皮膚切開のための2本の縫合糸を使用しています。 注：筋肉及び皮膚層は、低体温の露光時間を減少させるために加温パッド上に閉じることができます。マウスの温度が一旦加熱パッド上に置い上昇し始めるが、筋肉と皮膚閉鎖時の麻酔の維持のために十分に十分に低いままです。 </li></ol> 3.外科回復<ol><li>自発運動の復帰まで暖かい加熱パッド上の急速な温暖化を続行します。それは胸骨横臥位を維持するのに十分な意識を取り戻したまで無人の動物を放置しないでください。優しくエタノール綿棒で損傷部位を拭くことにより、ポビドンヨードと血液を削除します。 </li><li>麻酔から十分回復した後、里親から寝具を使用してそれを塗抹、無菌の手術領域から削除し母親のケージ、そして母を促進するために子犬を返します。これは、母体の拒絶または共食いを防ぐのに役立ちます。 注：完全に回復するまで、他の動物とのケージに子犬を返さないでください。全体のごみが使用されていない、と同腹子は養母に残っている場合、ごみの途中で回収子犬を置きます。複数の手術を行う場合は、完全に自分の養母にマウスを返す前に、個々のゴミのために必要なすべての手術。 </li><li>子犬の受け入れを確保するために3時間 - 2のために15分 - すべての10子犬に向かって養母の挙動を観察します。母親が負傷した子犬に向かって攻撃が表​​示された場合は、子犬を削除し、イソフルラン過剰投与により安楽死させる（&gt; 5％を、呼吸停止まで）、断頭しました。注：集中型の痛みの反射神経が完全にこの早い年齢15で開発されていないとして、周術期の鎮痛薬は必要ありません。 </li></ol> 4.測定心筋の梗塞サイズ4 -6時間後のMI <ol><li> 6時間 - 子犬が4の期間については、CD-1養母のケアで回復することを可能にします。母親と一緒にケージから子犬を削除し、大きなはさみで断頭続いイソフルラン過剰投与によりそれを安楽死させます。 </li><li>解剖顕微鏡下で、心臓を切り出し、注意しない心筋をリッピングします。 <ol><li>胸部のトップに剣状突起から皮膚をカット。胸郭下の腹壁を開きます。下部胸郭をつかみ、腋窩へのダイヤフラムから左腋窩線に沿って長手方向リブ及び筋肉組織を切断。 </li><li>横断面にはさみを持ち、慎重に左から右への横隔膜を切断。頂点への損傷を避けるために、心臓のレベルより下にハサミを配置することを確認します。 </li><li>胸郭をつかみ、右腋窩線に沿って右肋骨の側面や筋肉組織をカット。ハサミで心臓へのすべての血管の接続を外します。つかんで胸腔から心臓を削除します本拠。 </li></ol></li><li>節の外科炭素鋼かみそりの刃を使用して3枚に心。縫合糸と心尖部の間の中間点での心臓の短軸に沿って最初のカットを行います。縫合糸（ 図3A）のレベルで第2のカットを行います。 注：これは0.0018グラムの重さは約0.75ミリメートルの厚さの頂点部分を残します。 0.0065グラム体重約1mmの厚さの中間ベース部;そして、心の底。 </li><li> 15分 - 10室温で1％塩化2,3,5-トリフェニルテトラゾリウム（TTC）で心臓切片を置きます。慎重の上に染色を避けるために標本を見て。 </li><li>コントラストを高めるために、4℃で一晩、4％パラホルムアルデヒドを用いて染色した心臓切片を固定します。 ％の梗塞領域、写真心臓切片を計算し、画像化ソフトウェアの梗塞面積を測定しました。梗塞領域が白18として区画されている間生存心筋が赤に染色します。 </li></ol> 5.測定心エコー検査後のMIによる心臓機能<ol><li> 48時間 - 仔が24の期間については、CD-1養母のケアで回復することを可能にします。密封されたイソフルラン室（5％イソフルラン）に子犬を置くことによって麻酔を誘導します。運動の停止（約30秒）までチャンバー内にマウスを保管してください。 </li><li> （麻酔維持のための）1％イソフルラン - 0.5を提供するコーンでその鼻で加熱ドック（温度37℃）に仰臥位で子犬を固定します。左胸部領域にあらかじめ温めエコーゲルを置きます。 </li><li>左心室（LV）の傍胸骨長軸ビューを取得します。確認画像は、LV中の縫合糸のレベルより下に得られます。位置を取得した後、胸骨傍短軸像を得るために、超音波プローブ（40 MHz）で90°回転し、記録Mモード心エコー画像。 </li><li>拡張末期を測定し、短軸Mモード画像から収縮期の左心室内径を終了します。駆出率とfractioを計算します最終短縮。 </li></ol>心筋梗塞サイズの24時間後のMIの6測定<ol><li>子犬は、24時間の期間のためのCD-1養母のケアで回復することを可能にします。母親と一緒にケージから子犬を削除し、大きなはさみで断頭続いイソフルラン過剰投与によりそれを安楽死させます。 </li><li>ステップ4.2のように胸腔を開きます。心臓を切除する前に、慎重にうまくピンセットでダイアフラムの上胸部大動脈を把握します。胸壁に対して平ら、前頭面に微細なハサミを持ち、頭蓋方向にはさみを動かす後部胸壁から胸部大動脈を切りました。 </li><li>それは心臓に達するまで、胸壁から無料で大動脈および任意の他の接続を切ります。上大静脈を把握し、身体へのすべての他の血管の接続を切断することにより、心臓を切除。 </li><li>生理食塩水で（添付大動脈との）心を洗い流します。慎重に30ゲージの針で胸部大動脈にカニューレを挿入し、ネクタイ8-0ナイロン縫合糸でカニューレにオルタ。 </li><li> 1ml /分の速度で、30ゲージの針を介して、大動脈を通る生理食塩水1mLで心臓を灌流。 1ml /分の速度で2％エバンスブルー溶液150μlで心臓を灌流。 3枚にセクション、カニューレからそれを心を削除し、セクション4で説明したようにTTCでそれを染色。 </li><li>梗塞サイズ、写真の中心部を算出し、画像化ソフトウェアを梗塞領域を測定しました。生存心筋は、リスクの汚れの領域が赤、青に染色し、梗塞領域は白として画定されます。 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

本明細書において実証外科的LAD結紮は、新生仔マウスにMIを生成するための信頼できる方法です。このモデルは、哺乳類の心臓の再生を研究すると再現性のモデルと研究者を提供します。冠動脈血管系の可視化は、正しい縫合糸の配置を確保するため、再現性を保証し、この方法の重要なコンポーネントです。成体マウスは、体温を変温能力を持たないおよび新生児マウスの代謝速度は密接?...

心筋梗塞（MI）は、世界中で死亡の主な原因であり、心不全症例1の約3分の1の原因で残ります。血栓溶解剤の使用の経皮的介入と連続最適化の出現は、MI後の再灌流を増加している一方で、収縮心筋の心筋細胞死と損失にもかかわらず発生します。またための候補ではないか、これらの介入から利益が表示されていない「無オプション」多数の患者が残っています。これらの患者は、梗塞治癒のメカニズムとして瘢痕形成および有害な心室リモデリングにつながる虚血を無効にすることを経験し続けています。このプロセスは、最終的な予後は、アンジオテンシン変換酵素（ACE）阻害剤およびβ遮断薬との最適な薬理学的管理にもかかわらず、乏しいままであるため心不全をもたらします。残念ながら、重度障害者の左心室機能を持つ患者のための1年間の死亡率は依然として残ります26％2と高いです。心臓移​​植は心不全患者のための最終的な治療選択肢です。しかし、心臓移植のための限られたドナープールは、このほとんどの患者のための実行可能な選択肢がありません。従って、損傷した心筋を回復するための新規治療薬の発見は、心疾患の問題を解決するための最優先事項のままです。心臓傷害の信頼できる動物モデルは、したがって、このプロセスの重要な構成要素として必要とされています。 伝統的な教義は、成人心筋細胞が分裂または損傷した心筋3を交換するために脱分化することができない有糸分裂後、最終分化細胞であることを決定付けました。このように、成人の哺乳類の心臓が完全に負傷から回復することができませんでしたし、失われた心筋細胞は、線維組織に置き換えます。したがって、研究は、梗塞の拡大を最小限にし、瘢痕形成を低減する治療薬に主に焦点を当てています。しかし最近、パラダイムシフトが発生しました心の癒しと多くの研究努力を取り巻く思考に心臓再生4のための潜在的に注力してリダイレクトされています。 最近まで、心臓再生のin vivoでの研究は、このような有尾類両生類や硬骨魚5-7のものなどの非脊椎動物のモデルに限定されていました。心筋梗塞8,9を誘導するために、心尖部の切除および冠動脈閉塞ただし、新生仔マウスにおける心臓の再生のための能力の発見は、哺乳動物の心臓再生二外科的モデルの開発につながっています。 2011年には、マウス頂点切除モデルは、完全な心臓の再生が生後1日目（P1）で可能であることを実証するために使用されました。しかし、この容量は、初期新生児期の後に急速に低下します。哺乳類の心臓はまもなく前駆細胞数の減少などP7で出産後にその再生能力を失い、心筋細胞が二核となる、失いますそれらの増殖能力、および恒久的に細胞周期10,11を終了します。新生児と成人の哺乳類の心臓との間の基本的な違いを理解することは、心臓再生への新たな洞察につながる可能性があります。 頂点切除が実際に収縮性組織の再成長への洞察を提供していますが、モデルは、典型的なヒトの心臓の損傷をシミュレートしないため、治療薬の開発にも同様に向いていません。冠状動脈閉塞モデルは、しかしながら、より直接的MI病変の病態生理学的な側面をシミュレートし、したがって、ヒトへの使用のための治療の進歩にも適用可能である機構に多くの有用な洞察を提供してもよいです。 外科的冠状動脈結紮は、多くの動物モデル12-14に有用な実験手法として用いられてきました。成人の冠動脈結紮モデルでは、動物を麻酔し、respiratiを維持しながら、胸腔の開口を可能にするために挿管されていますに。心臓は冠状血管系の可視化を可能にし、正確な縫合糸の配置を考慮して、定期的に打つことを続けています。さらに灌流が続くように、心臓はピンクのままであり、連結後の虚血性心筋が成功した冠動脈結紮を示し、淡い表示されます。冠状動脈を可視化されておらず、外科医が縫合糸15を配置する場所を推定しなければならないので、新生児マウスのために記載されているプロトコルは、しかし、信頼性が低いです。冠血管系の一般的な解剖学は同じですが、LADの方向と分岐における個々の動物のばらつきが16存在します。 「ブラインドで行く、 &quot;時したがって、動脈が簡単に見逃される可能性があります。例えば、心エコー検査などの他の技術は、その後、MIの成功した誘導を確認するために、すべての手術は、同様の梗塞サイズをもたらす確保する必要があります。 LADの位置がESTABすることができ、最近発表された方法15の改良は、ここにある説明しますlishedしたがって、LADを再現MIを誘導するために連結され得ます。 新生児マウスにおける低体温状態で開胸肺の崩壊を生じないように、この技術は、気管内挿管や人工​​呼吸器を必要としません。しかし、前述した方法では、重度の低体温は、完全無呼吸と心臓リズム15の停止の両方の点に誘導されなければなりません。このアプローチの主要な制限は、冠状動脈がもはや灌流されていることではないと心にもLAD結紮の前に淡い表示されます。本明細書に記載されたアプローチでは、冠状動脈の可視化は、手術後の新生児マウスの完全な回復と深い低体温や心臓リズム停止、前の無気力の時点で可能です。この方法では、100％の再現性の主な利点を提供しています。

<table><tbody><tr><td>8-0 Nylon Suture</td><td>Microsurgery Instruments</td><td>8-0 Nylon</td><td></td></tr><tr><td>11-0 Nylon Suture</td><td>Shanghai Pudong Medical Products Co Ltd</td><td>H1101</td><td></td></tr><tr><td>Fine Scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>14058-09</td><td></td></tr><tr><td>Small forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11063-07</td><td></td></tr><tr><td>Micro Needle Holder</td><td>Fine Science Tools</td><td>12060-02</td><td></td></tr><tr><td>Zeiss Opmi 6s/S3 Microscope</td><td>Zeiss</td><td>300002</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Baxter</td><td>CA2L9100</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane Chamber</td><td>Made in Feng laboratory</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bead Sterilizer</td><td>Fine Science Tools</td><td>18000-45</td><td></td></tr><tr><td>2,3,5-Triphenyltetraolium chloride (TTC)</td><td>Sigma</td><td>T8877</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscope SteREO Discovery. V8</td><td>Zeiss</td><td>435400</td><td></td></tr><tr><td>AxioVision 8.0</td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Axiocam Icc5</td><td>Zeiss</td><td>426554</td><td></td></tr><tr><td>Heat pad</td><td>Sunbeam&amp;nbsp;</td><td>731A0-CN</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Gloves</td><td>VWR</td><td>414004-430</td><td></td></tr><tr><td>Gauze Sponges</td><td>Ducare</td><td>90212</td><td></td></tr><tr><td>Ice</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound imaging system, Vevo2100</td><td>Visual Sonics</td><td>VEVO2100</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound transducer, 40 MHz</td><td>Visual Sonics</td><td>MS400</td><td></td></tr></tbody></table>

myocardial infarction in neonatal mice, a model of cardiac regeneration

冠状動脈の結紮によって誘導される心筋梗塞は、心臓の修復および再生のメカニズムを研究するために、および治療のための新しいターゲットを定義するためのツールと​​して、多くの動物モデルにおいて使用されています。何十年もの間、完全な心臓再生のモデルは、両生類、魚類に存在していたが、哺乳類のカウンターパートは使用できませんでした。マウスは、回生能力を持っている間、生後ウィンドウの最近の発見は、心臓再生の哺乳動物モデルの確立につながっています。新生児マウスでは、哺乳動物の心臓再生の外科的モデルが本明細書に提示されます。簡潔には、生後1日目（P1）マウスをイソフルランで麻酔し、低体温を誘導するために氷のパッドの上に配置されます。胸を開いて、冠状動脈（LAD）を左前が可視化された後に、縫合糸は、左心室における心筋虚血を与えるためにLADの周りに配置されています。外科的手順は、10〜15分かかります。冠動脈をされている可視化正確な縫合糸の配置と再現性のために重要。心筋梗塞や心機能障害は、それぞれ、トリフェニルテトラゾリウムクロリド（TTC）染色および心エコー検査によって確認されています。完全再生後21日心筋梗塞は、組織学によって確認されます。このプロトコルは、心筋梗塞後の哺乳動物の心臓再生のメカニズムを解明するためのツールと​​して使用することができます。

P1における心筋梗塞の手順は10で完了することができます - 15分および7.8％（64仔のうち5）の死亡率を持っています。手術後、マウスは次の5以内の低体温麻酔から回復 - 20分（回復の時間は、体温外科医の麻酔と速度の間に到達するに依存します）。 （非再生心筋との比較のため）P7の仔を使用する場合、冷却のより長い期間が冬眠に到達するために必要とされます?...

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Myocardial Infarction in Neonatal Mice, A Model of Cardiac Regeneration

This protocol describes a highly reproducible model of cardiac regeneration by surgical induction of myocardial infarction in the left ventricle of postnatal day 1 mice. The method involves induction of hypothermic anesthesia and ligation of the left anterior descending coronary artery.

新生児マウスの心筋梗塞、心臓再生のモデル

Myocardial infarction induced by coronary artery ligation has been used in many animal models as a tool to study the mechanisms of cardiac repair and ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

18.4K ビュー.  Western University. This protocol describes a highly reproducible model of cardiac regeneration by surgical induction of myocardial infarction in the left ventricle of postnatal day 1 mice. The method involves induction of hypothermic anesthesia and ligation of the left anterior descending coronary artery.

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Transplantation of Neonatal Mouse Cardiac Macrophages into Adult Mice

In an injured neonatal myocardium, macrophages facilitate cardiomyocyte proliferation and angiogenesis and promote heart regeneration. The present study reveals that transplantation of neonatal cardiac macrophages recruited by injury promotes adult heart regeneration after myocardial infarction with improvement of cardiac function and cardiomyocyte proliferation. The results indicate that neonatal cardiac macrophage transplantation could be a promising strategy for cardiac injury treatment. Here, we provide the technical details, including the isolation of neonatal cardiac macrophages from apical resection-injured neonatal mouse hearts, the transplantation of macrophages into myocardial-infarcted adult mice, and the estimation of heart regeneration after a macrophage graft.

We provide a protocol for neonatal cardiac macrophage separation and transplantation into an adult mouse heart, which could be a promising way to promote cardiac repair.

成体マウスへの新生児マウス心臓マクロファージ移植

In an injured neonatal myocardium, macrophages facilitate cardiomyocyte proliferation and angiogenesis and promote heart regeneration. The present study ...

生化学

Capturing the Cardiac Injury Response of Targeted Cell Populations via Cleared Heart Three-Dimensional Imaging

Cardiovascular disease outranks all other causes of death and is responsible for a staggering 31% of mortalities worldwide. This disease manifests in cardiac injury, primarily in the form of an acute myocardial infarction. With little resilience following injury, the once healthy cardiac tissue will be replaced by fibrous, non-contractile scar tissue and often be a prelude to heart failure. To identify novel treatment options in regenerative medicine, research has focused on vertebrates with innate regenerative capabilities. One such model organism is the neonatal mouse, which responds to cardiac injury with robust myocardial regeneration. In order to induce an injury in the neonatal mouse that is clinically relevant, we have developed a surgery to occlude the left anterior descending artery (LAD), mirroring a myocardial infarction triggered by atherosclerosis in the human heart. When matched with the technology to track changes both within cardiomyocytes and non-myocyte populations, this model provides us with a platform to identify the mechanisms that guide heart regeneration. Gaining insight into changes in cardiac cell populations following injury once relied heavily on methods such as tissue sectioning and histological examination, which are limited to two-dimensional analysis and often damage the tissue in the process. Moreover, these methods lack the ability to trace changes in cell lineages, instead providing merely a snapshot of the injury response. Here, we describe how technologically advanced methods in lineage tracing models, whole organ clearing, and three-dimensional (3D) whole-mount microscopy can be used to elucidate mechanisms of cardiac repair. With our protocol for neonatal mouse myocardial infarction surgery, tissue clearing, and 3D whole organ imaging, the complex pathways that induce cardiomyocyte proliferation can be unraveled, revealing novel therapeutic targets for cardiac regeneration.

Cardiomyocyte proliferation following injury is a dynamic process that requires a symphony of extracellular cues from non-myocyte cell populations. Utilizing lineage tracing, passive CLARITY, and three-dimensional whole-mount confocal microscopy techniques, we can analyze the influence of a variety of cell types on cardiac repair and regeneration.

クリアされた心臓3次元イメージングによる標的細胞集団の心臓損傷応答のキャプチャ

Cardiovascular disease outranks all other causes of death and is responsible for a staggering 31% of mortalities worldwide. This disease manifests in ...

発生生物学

Clonal Analysis of the Neonatal Mouse Heart using Nearest Neighbor Modeling

By replacing lost or dysfunctional myocardium, tissue regeneration is a promising approach to treat heart failure. However, the challenge of detecting bona fide heart regeneration limits the validation of potential regenerative factors. One method to detect new cardiomyocytes is multicolor lineage tracing with clonal analysis. Clonal analysis experiments can be difficult to undertake, because labeling conditions that are too sparse lack sensitivity for rare events such as cardiomyocyte proliferation, and diffuse labeling limits the ability to resolve clones. Presented here is a protocol to undertake clonal analysis of the neonatal mouse heart by using statistical modeling of nearest neighbor distributions to resolve cardiomyocyte clones. This approach enables resolution of clones over a range of labeling conditions and provides a robust analytical approach for quantifying cardiomyocyte proliferation and regeneration. This protocol can be adapted to other tissues and can be broadly used to study tissue regeneration.

Presented here is a protocol for using multicolor lineage tracing and nearest-neighbor modeling to identify clonally derived cardiomyocytes during growth and regeneration in mice. This approach is objective, works across different labeling conditions, and can be adapted to incorporate a variety of image analysis pipelines.

By replacing lost or dysfunctional myocardium, tissue regeneration is a promising approach to treat heart failure. However, the challenge of detecting ...

Apical Resection Mouse Model to Study Early Mammalian Heart Regeneration

Cardiovascular disease plagues the whole world due to intensive lifestyle changes. Heart regeneration holds great promise for repairing and restoring cardiomyocytes lost due to injury and disease. In contrast to the robust cardiac regeneration of certain lower vertebrates, adult mammalian hearts typically show minimal capacity for heart regeneration and repair. However, recent studies have sparked considerable scientific interest with the finding that, between postnatal day 1 to 7 (P1 to P7), the neonatal mouse heart retains significant regenerative potential after apical resection (i.e., surgical amputation and exposure of left ventricular apex). One major controversy over this finding might be due to the diverse surgery-related procedures used in efforts to replicate or expand upon this important finding. These instructions dynamically present the materials and methodology for apical resection in a mouse model. The salient steps of this rodent survival surgery involve hypothermia anesthesia, thoracotomy, surgical amputation of heart ventricular apex, and suture and recovery of mice. The approach described could expand the application of the apical resection mouse model for cardiovascular research.

A step-by-step video protocol of apical resection is demonstrated in this study. Apical resection is a recently highlighted surgical approach in mammalian heart regeneration research. This study may promote the application of apical resection as a standard methodology in research into the mechanism underlying heart regeneration.

アピカル切除マウスモデルは、初期の哺乳類の心臓の再生を研究するために

Cardiovascular disease plagues the whole world due to intensive lifestyle changes. Heart regeneration holds great promise for repairing and restoring ...

医学

Transplantation of a 3D Bioprinted Patch in a Murine Model of Myocardial Infarction

Testing regenerative properties of 3D bioprinted cardiac patches in vivo using murine models of heart failure via permanent left anterior descending (LAD) ligation is a challenging procedure and has a high mortality rate due to its nature. We developed a method to consistently transplant bioprinted patches of cells and hydrogels onto the epicardium of an infarcted mouse heart to test their regenerative properties in a robust and feasible way. First, a deeply anesthetized mouse is carefully intubated and ventilated. Following left lateral thoracotomy (surgical opening of the chest), the exposed LAD is permanently ligated and the bioprinted patch transplanted onto the epicardium. The mouse quickly recovers from the procedure after chest closure. The advantages of this robust and quick approach include a predicted 28-day mortality rate of up to 30% (lower than the 44% reported by other studies using a similar model of permanent LAD ligation in mice). Moreover, the approach described in this protocol is versatile and could be adapted to test bioprinted patches using different cell types or hydrogels where high numbers of animals are needed to optimally power studies. Overall, we present this as an advantageous approach which may change preclinical testing in future studies for the field of cardiac regeneration and tissue engineering.

This protocol aims to transplant a 3D bioprinted patch onto the epicardium of infarcted mice modeling heart failure. It includes details regarding anesthesia, the surgical chest opening, permanent ligation of the left anterior descending (LAD) coronary artery and application of a bioprinted patch onto the infarcted area of the heart.

心筋梗塞のマウスモデルにおける3次元バイオプリントパッチの移植

Testing regenerative properties of 3D bioprinted cardiac patches in vivo using murine models of heart failure via permanent left anterior descending (LAD) ...

生物工学

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.

左前皮下冠動脈の永久的なライゲーションを用いたマウス心筋梗塞モデル

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

A Cryoinjury Model to Study Myocardial Infarction in the Mouse

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we demonstrate a murine cryoinjury infarct model that generates precise infarct sizes with high reproducibility and replicability. In brief, after intubation and sternotomy of the animal, the heart is lifted from the thorax. The probe of a handheld liquid nitrogen delivery system is applied onto the myocardial wall to induce cryoinjury. Impaired ventricular function and electrical conduction can be monitored with echocardiography or optical mapping. Transmural myocardial remodeling of the infarcted area is characterized by collagen deposition and loss of cardiomyocytes. Compared to other models (e.g., LAD-ligation), this model utilizes a handheld liquid nitrogen delivery system to generate more uniform infarct sizes.

This article demonstrates a model to study cardiac remodeling after myocardial cryoinjury in mice.

マウスの心筋梗塞を研究する凍結傷害モデル

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we ...

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.

マウスにおける心筋梗塞および心筋虚血再灌流障害の誘発

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

Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation

The use of the ex-vivo retrograde perfused heart has long been a cornerstone of ischemia-reperfusion investigation since its development by Oskar Langendorff over a century ago. Although this technique has been applied to mice over the last 25 years, its use in this species has been limited to adult animals. Development of a successful method to consistently cannulate the neonatal murine aorta would allow for the systematic study of the isolated retrograde perfused heart during a critical period of cardiac development in a genetically modifiable and low-cost species. Modification of the Langendorff preparation enables cannulation and establishment of reperfusion in the neonatal murine heart while minimizing ischemic time. Optimization requires a two-person technique to permit successful cannulation of the newborn mouse aorta using a dissecting microscope and a modified commercially available needle. The use of this approach will reliably establish retrograde perfusion within 3 min. Because the fragility of the neonatal mouse heart and ventricular cavity size prevents direct measurement of intraventricular pressure generated using a balloon, use of a force transducer connected by a suture to the apex of the left ventricle to quantify longitudinal contractile tension is necessary. This method allows investigators to successfully establish an isolated constant-flow retrograde-perfused newborn murine heart preparation, permitting the study of developmental cardiac biology in an ex-vivo manner. Importantly, this model will be a powerful tool to investigate the physiological and pharmacological responses to ischemia-reperfusion in the neonatal heart.

The present protocol describes aortic cannulation and retrograde perfusion of the ex-vivo neonatal murine heart. A two-person strategy, using a dissecting microscope and a blunted small gauge needle, permits reliable cannulation. Quantification of longitudinal contractile tension is achieved using a force transducer connected to the apex of the left ventricle.

ランゲンドルフ調製における新生児マウス心臓の使用のための修正技術

The use of the ex-vivo retrograde perfused heart has long been a cornerstone of ischemia-reperfusion investigation since its development by Oskar ...

An Experimental Model of Myocardial Infarction for Studying Cardiac Repair and Remodeling in Knockout Mice

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of death in Western countries, with acute myocardial infarction (MI) being the most prevalent form. This paper describes a protocol for studying the role of galectin 3 (Gal-3) in the temporal evolution of cardiac healing and remodeling in an experimental animal model of MI. 
The procedures described include an experimental model of MI with a permanent coronary ligature in male C57BL/6J (control) and Gal-3 knockout (KO) mice, an echocardiography procedure to study cardiac remodeling and systolic function in vivo, a histological evaluation of interstitial myocardial fibrosis with picrosirius red-stained and rhodamine-conjugated lectin-stained sections for studying myocyte hypertrophy by the cross-sectional area (MCSA), and the quantification of infarct size and cardiac remodeling (scar thinning, septum thickness, and expansion index) by planimetry in slices stained with Masson's trichrome and triphenyl tetrazolium chloride. Gal-3 KO mice with MI showed disrupted cardiac remodeling and an increase in the scar thinning ratio and the expansion index. At the onset of MI, myocardial function and cardiac remodeling were also severely affected. At 4 weeks post MI, the natural evolution of fibrosis in infarcted Gal-3 KO mice was also affected. 
In summary, the experimental model of MI is a suitable model for studying the temporal evolution of cardiac repair and remodeling in mice with the genetic deletion of Gal-3 and other animal models. The lack of Gal-3 affects the dynamics of cardiac repair and disrupts the evolution of cardiac remodeling and function after MI.

Here, we describe an experimental model of myocardial infarction, an echocardiography procedure to study cardiac remodeling and function, and procedures for quantifying fibrosis and hypertrophy in picrosirius red-stained and rhodamine-stained sections, as well as the infarct size and expansion index in slices stained with Masson's trichrome.

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of death in Western countries, with acute myocardial infarction (MI) being the most prevalent form. ...