Induktion von Myokardinfarkt und myokardialer Ischämie-Reperfusionsschädigung bei Mäusen

Summary

Hier beschreiben wir eine einfache und reproduzierbare Methode, die bei Mäusen durch Präzisionsligation der linken vorderen absteigenden Koronararterie durch Mikromanipulation einen Myokardinfarkt oder eine myokardiale Ischämie-Reperfusionsverletzung induzieren kann.

Abstract

Der akute Myokardinfarkt ist eine häufige Herz-Kreislauf-Erkrankung mit hoher Mortalität. Eine myokardiale Reperfusionsverletzung kann den positiven Auswirkungen des Herzreflows entgegenwirken und eine sekundäre Myokardschädigung induzieren. Ein einfaches und reproduzierbares Modell des Myokardinfarkts und der myokardialen Ischämie-Reperfusionsverletzung ist ein gutes Werkzeug für Forscher. Hier wird eine anpassbare Methode zur Erstellung eines Myokardinfarktmodells (MI) und MIRI durch Präzisionsligation der linken vorderen absteigenden Koronararterie (LAD) durch Mikromanipulation beschrieben. Die genaue und reproduzierbare Ligaturpositionierung des LAD trägt dazu bei, konsistente Ergebnisse bei Herzverletzungen zu erzielen. ST-Segment-Änderungen können helfen, die Modellgenauigkeit zu identifizieren. Der Serumspiegel von kardialem Troponin T (cTnT) wird verwendet, um die Myokardverletzung zu beurteilen, Herzultraschall wird verwendet, um die myokardiale systolische Funktion zu beurteilen, und Evans-Blue/Triphenyltetrazoliumchlorid-Färbung wird verwendet, um die Infarktgröße zu messen. Im Allgemeinen verkürzt dieses Protokoll die Dauer des Eingriffs, gewährleistet eine kontrollierbare Infarktgröße und verbessert das Überleben der Maus.

Introduction

Der akute Myokardinfarkt (AMI) ist eine weltweit häufige Herz-Kreislauf-Erkrankung und mit hoher Sterblichkeit verbunden¹. Fortschritte in der Technologie machen eine frühzeitige und wirksame Revaskularisierung für AMI-Patienten möglich. Nach diesen Behandlungen kann es bei einigen Patienten zu einer myokardialen Ischämie-Reperfusionsverletzung (MIRI) kommen². Daher ist es von großer Bedeutung, die Wirkmechanismen zu verstehen und MI/MIRI zu verbessern. Mäuse werden aufgrund ihrer geringen Kosten, ihrer kurzen Brutzeit und ihrer einfachen genetischen Veränderungen häufig als Modelle verwendet³. Wissenschaftler haben verschiedene Methoden entwickelt, um MIRI und MI bei Tieren^zu modellieren 4,5,6,7,8,9. Diese Strategie fördert die Forschung, aber die unterschiedlichen Kriterien und Methoden erschweren die Interpretation der Ergebnisse zwischen den Forschungsteams.

Bei Mäusen wurde der Myokardinfarkt durch Isoproterenol¹⁰, Kryoverletzung ^{11,12 oder} Kauterisation¹³ induziert. Ein Myokardinfarkt kann leicht durch Isoproterenol induziert werden, aber der pathophysiologische Prozess unterscheidet sich von dem des klinischen Myokardinfarkts. Kryoverletzungs-induzierter Myokardinfarkt hat eine schlechte Konsistenz, löst übermäßige Myokardschäden um die linke anteriore absteigende Koronararterie (LAD) aus und kann leicht Arrhythmien hervorrufen. Der durch Kauterisation induzierte Myokardinfarkt unterscheidet sich deutlich vom natürlichen Prozess des Myokardinfarkts, und die Entzündungsreaktion im brennenden Bereich ist intensiver; Darüber hinaus weist der chirurgische Ansatz technische Schwierigkeiten auf. Darüber hinaus gibt es einige Laboratorien¹⁴, die ein MI-Modell bei Minischweinen entwickeln, bei denen Ballonblockierung oder Embolisation oder Thrombose durch interventionelle Technik verwendet wird. Alle diese Methoden können direkt zu einem Verschluss der Herzkranzgefäße führen, aber die Notwendigkeit von Koronarangiographiegeräten und vor allem der zu dünnen Herzkranzgefäße der Maus macht diese Operationen nicht praktikabel. Bei MIRI waren die Unterschiede zwischen den verschiedenen Modellen recht gering, wie z. B. die Verwendung von Atemschutzmasken/Mikromanipulation oder nicht ^5,6.

Hier wird eine einfache und zuverlässige Methode beschrieben, die MI induzieren kann, und das MIRI-Modell, das von den zuvor veröffentlichten Methoden 4,5,6,7,8,9,15 adaptiert wurde. Mit dieser Methode können pathophysiologische Prozesse durch direkte Blockade des LAD durch Ligatur simuliert werden. Darüber hinaus kann dieses Modell durch die Entlastung der Ligatur auch eine Reperfusionsschädigung simulieren. In diesem Protokoll wird ein Präpariermikroskop für die LAD-Visualisierung verwendet. Dann kann der Forscher die LAD leicht identifizieren. In der Folge führt eine genaue Ligatur des LAD zu einem reproduzierbaren und vorhersagbaren Blutverschluss und einer ventrikulären Ischämie. Darüber hinaus können elektrokardiographische (EKG) Veränderungen verwendet werden, um Ischämie und Reperfusion zusätzlich zu den unter dem Mikroskop beobachteten Farbänderungen des LAD zu bestätigen. Diese Strategie führt zu einer kürzeren Verfahrensdauer, einem geringeren Risiko für chirurgische Komplikationen und weniger benötigten Versuchsmäusen. Die Methoden für den Troponin-T-Test, den Herzultraschall und die Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC)-Färbung werden ebenfalls beschrieben. Insgesamt ist dieses Protokoll sowohl für Studien des MI/MIR-Mechanismus als auch für die Arzneimittelforschung nützlich.

Protocol

Tierstudien wurden vom Animal Care and Utilization Committee der Huazhong University of Science and Technology (Wuhan, China) genehmigt. HINWEIS: Männliche C57BL/6J-Mäuse (8-10 Wochen) werden als Modelle verwendet. Mäuse haben freien Zugang zu Futter und Wasser und werden unter spezifischen, pathogenfreien Bedingungen gezüchtet. Der Raum wird unter kontrollierter Temperatur (22 °C ± 2 °C) und Luftfeuchtigkeit (45%-65%) gehalten. Mäuse werden in der Tierpflegeeinrichtung der Tongji Medi…

Representative Results

Der experimentelle Arbeitsablauf ist in Abbildung 1A dargestellt. Der Forscher kann die Zeitknoten entsprechend dem Versuchsdesign bei Studienbeginn planen. Die Dauer der LAD-Ligatur richtet sich nach dem Forschungszweck. Bei Myokardinfarkt kann die Forschung den Reperfusionsschritt ignorieren. Herzultraschall ist in verschiedenen Stadien der Studie verfügbar, da er nicht-invasiv ist, während die Evans-Blue/TTC-Färbung nur durchgeführt werden kann, wenn die Maus getötet wird. Für Forsc…

Discussion

In den letzten Jahren hat sich die Erstellung von Modellen für MI und MIRI in der klinischen und wissenschaftlichen Forschung rasant entwickelt^20,21. Es gibt jedoch noch einige Fragen, wie z. B. die Mechanismen der Maßnahmen und wie MI/MIRI verbessert werden können, die geklärt werden müssen. Hier wird ein modifiziertes Protokoll zur Etablierung eines murinen Modells von MI und MIRI beschrieben. Einige wichtige Punkte müssen sorgfältig abgewogen werden.</p…

Materials

0.9 % sodium chloride solution	Kelun Industry Group,China		–
4% paraformaldehyde fixing solution	Servicebio,China	G1101	–
4-0 silk suture	Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products,China	C412	–
8-0 suture	Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products,China	H801	–
Buprenorphine	IsoReag,China	IR-11190	–
Camera	Canon,Japan	EOS 80D	–
Depilatory cream	Veet,French		–
Elecsys Troponin T hs STAT	Roche,Germany		–
Electrochemical luminescence immunoanalyzer	Roche,Germany	Elecsys 2010	–
Evans blue	Sigma,America	E2129	–
Eye scissors	Shanghai Medical Instruments,China	JC2303	–
Haemostatic forceps	Shanghai Medical Instruments,China	J31020	–
High frequency in vivo imaging systems	Visualsonics,Canada	Vevo2100	–
Ibuprofen	PerFeMiKer,China	CLS-12921	–
Intravenous catheter	Introcan,Germany	4254090B	–
Ketamine	Sigma-Aldrich,America	K2753	–
Medical alcohol	Huichang ,China		–
Microneedle holders	Shanghai Medical Instruments,China	WA2040	–
Microscopic shears	Shanghai Medical Instruments,China	WA1040	–
Microsurgical forceps	Shanghai Medical Instruments,China	WA3020	–
Mouse electrocardiograph	Techman,China	BL-420F	–
Needle holders	Shanghai Medical Instruments,China	JC3202	–
operating floor	Chico,China	ZK-HJPT	–
PE-10 tube	Huamei,China		–
Pentobarbital	Merck,America	1030001	–
Rodent Ventilator	Shanghai Alcott Biotech,China	ALC-V8S-P	–
Stereo microscope	Aomei Industry,China	SZM0745-STL3-T3	–
Surgical thermostatic heating pad	Globalebio, China	GE0-20W	–
Triphenyltetrazolium chloride	Servicebio,China	G1017	–
Xylazine	Huamaike Biochemicals and Life Science Research Prouducts,China	323004	–