Murina vänstra främre nedåtgående (LAD) kransartärligering: en förbättrad och förenklad modell för hjärtinfarkt

Summary

We provide a reliable method for left anterior descending artery (LAD) ligation in a mouse model. This method is comparatively less invasive than other methods, involving endotracheal intubation, a left-sided thoracotomy approach, and thoracentesis. This method can be used as a model for both acute and chronic myocardial infarction (MI).

Abstract

Ischemisk hjärtsjukdom (IHD) eller akut kranskärlssjukdom (ACS), är en av de vanligaste dödsorsakerna i USA. IHD kännetecknas av minskad blodförsörjning till hjärtat, vilket resulterar i förlust av syre till och den därpå följande nekros av hjärtmuskeln. MI modellen har vunnit popularitet för dess användning som en kortsiktig ischemi-reperfusion modell och en långsiktig permanent bindning modell. Nedan beskriver vi en tillförlitlig metod för permanent ligation av LAD. Med musen genteknik blir mer avancerade och med en ökande tillgängligheten kvalitets mus kirurgiska instrument, har musen blivit en populär modell för MI operationer. Vår kirurgiska modell omfattar användningen av en lätt reversibel bedövningsmedel för snabb återhämtning av musen; en minimalt invasiv endotrakeal intubation utan att involvera en trakeotomi; och en thoracentesis genom den ursprungliga torakotomi stället utan att skapa ett ytterligare snitt i bröstet, som ärgjort i vissa andra metoder, för att effektivt avlägsna överskott av blod och luft från brösthålan. Denna metod är jämförelsevis mindre invasiv än andra metoder, som dramatiskt minskar kirurgiska och postoperativa komplikationer och dödlighet och förbättrar reproducerbarheten.

Introduction

Kranskärlssjukdom, eller ACS, är den vanligaste hjärt-händelse och kommer att betraktas som den främsta orsaken till sjuklighet och dödlighet i världen år 2020 ^en. Orsaken till ACS är närvaron av en myokardiell trombos på grund av bristning av en koronar aterosklerotiskt plack som blockerar eller minskar blodflödet till hjärtvävnaden ^2. Därför finns det kliniska tecken som överensstämmer med närvaron av akut myokardiell ischemi, såsom hjärtinfarkt (Ml) ^{3, 4.} MI leder till en förlust i massan av cardiomyocytes och en progression till patologisk kammar ombyggnad, vilket kan leda till kammardysfunktion och hjärtsvikt ^{5, 6.}

En av de mest effektiva sätten att studera IHD har varit att efterlikna den mänskliga hjärtinfarkt i en djurmodell. Detta uppnås genom att tillsluta LAD imöss. Med hjälp av denna modell, studerar vi hur hjärtat kan skyddas från skador till följd av IHD.

Under det senaste årtiondet har forskare skiftat från att använda större djurmodeller för mindre djur, inklusive övergången från råttor till möss. Den mindre musmodell börjar vara föredragen av många skäl, inklusive deras lilla storlek, stor kull storlek, låg kostnad för att upprätthålla, och korta dräktighetstiden, såväl som för den expansiva tillgängligheten av transgena och gen knockout-modeller ^7. Även möss är små i storlek, har nya kirurgiska instrument särskilt utformade för dem hjälp i denna utveckling. Vår metod använder dessa nya kirurgiska instrument.

Medan flera metoder genomföra en invasiv trakeotomi, använder vi en mindre invasiv metod för endotrakeal intubation. Med hjälp av overhead belysning av orofarynx, vi intuberas utan att skapa några snitt, vilket ger en säkrare och mindre traumatisk upplevelse för tHan djur. Musen placeras sedan i respirator och hålls på isofluran under hela proceduren. På grund av den korta varaktigheten av anestesi som produceras av läkemedlet, det tar bara några minuter för djuret att återhämta sig från bedövningen när den upphör. Vår kirurgiska modellen innehåller också en minimalinvasiv thoracentesis. Noggrann borttagning av blod och överskottsluft från brösthålan med användning thoracentesis genom den ursprungliga torakotomi snittet har riktat ett gemensamt postoperativ komplikation av LAD-ligering: spänn pneumothorax. Denna metod, som eliminerar behovet av de två ytterligare snitt som används i andra metoder-en för trakeotomi och en annan för torakocentes-har gett färre postoperativa komplikationer och har drastiskt minskad dödlighet.

Protocol

Detta djur protokoll har granskats och godkänts av Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC) vid Rhode Island Hospital. 1. Anestesi och Intubation Väg musen för att beräkna doseringen av postoperativ smärta medicinering. Placera musen i en induktionskammare och leverera 4% isofluran under 9 – 10 min, övervakning djuret hela. Slå på en varm pärla autoklav så att anordningen kan förvärma till approximativt 250 ° C. Förvärmning tar 15-20 mi…

Representative Results

Mössen avlivas tjugoåtta dagar efter operationen, och hjärtan skördas och undersöks. Mössen sövs med 50 – 75 mg / kg ketamin och 5 – 10 mg / kg xylazin. Då djuret är under adekvat anestesi, är brösthålan öppnades och med användning av en 23-gauge nål, är kall kaliumklorid (KCl, 30 mM) injicerades i den bakre basala regionen av hjärtat. Hjärtat arresteras i diastole. För ytterligare validering av ligering hjärtat avlägsnas från djuret och injiceras med 4% paraformald…

Discussion

Med en ökande användning av Ml-modellen i laboratorier, det beskrivna förfarandet syftar till att öka effektiviteten och överlevnadsgraden hos mössen under minimering deras post-operativ smärta och obehag. Detta protokoll strävar efter att minimera dödligheten genom att göra ett antal förbättringar av olika aspekter av LAD ligation proceduren. Det finns några skillnader. Vissa murina intubation studier som använder ketamin och xylazin tillsammans med isofluran för induktion, på grund av …

Materials

High-Intensity Light Source	Harvard Apparatus	72-0215
SurgiSuite Operating Platform	Kent Scientific Corporation	SurgiSuite	Uses a rechargeable, battery-operated far infrared warming pad. Charge overnight before surgery.
SurgiSuite LED Lighting Kit	Kent Scientific Corporation	SURGI-5003
Hot Bead Sterilizer	Fine Science Tools	18000-45	Preheating takes 15-20 minutes. Instruments take 20 seconds to sterilize.
Small Rodent Anesthesia System	VetEquip Inc.	901810
Isofluorane	Piramal Enterprises	66794-017-10
Buprenorphine	Rhode Island Hospital Pharmacy	NDC 12496-0757-1, 12496-0757-5
Surgical Loupes	Roboz	RS-6687
Small Rodent Ventilator	Harvard Apparatus	73-0043
Lubricating Drops	Thermo Fisher Scientific	19-898-350
Electric Razor	Kent Scientific Corporation	CL 9990-1201
Hair Removal Cream	Nair
Medical Tape	Thermo Fisher Scientific	18-999-380
Betadine	Thermo Fisher Scientific	19-027136
70% Isopropanol Wipes	Thermo Fisher Scientific	22-363-750
Surgical Drapes	Braintree	SP-TS
Surgical Gloves	Thermo Fisher Scientific	18999102D
5-0 Polypropylene Sutures	Ethicon	8630G
8-0 Nylon Sutures	Fine Science Tools	12051-08
Platinum-Cured Tubing	Harvard Apparatus	72-1042	0.3 mm inside diameter x 0.6 mm outside diameter
0.9% Saline	Thermo Fisher Scientific	19-310-207
4-0 Polypropylene Sutures	Ethicon	8631G
1 CC Syringe with 25-Gauge Needle	Thermo Fisher Scientific	14-826-100
Scissors	Kent Scientific Corporation	INSS600225
Forceps	Kent Scientific Corporation	INS700100
Cotton Swabs	Thermo Fisher Scientific	23-400-118
IV Catheter, 20-Gauge	Thermo Fisher Scientific	NC9892181
Retractor	Kent Scientific Corporation	INS 750369
Forceps	Fine Science Tools	11003-12
Dissecting Forceps, Straight	Kent Scientific Corporation	INS 700101
Dissecting Forceps, Curved	Kent Scientific Corporation	INS 700103
Hemostatic Forceps, Straight	Kent Scientific Corporation	INS 750451
Hemostatic Forceps, Curved	Kent Scientific Corporation	INS 750452
Tissue Forceps	Kent Scientific Corporation	INS 700131
Needle Holder	Kent Scientific Corporation	INS 600109
Scissors	Kent Scientific Corporation	INS 600225