Abstract
心脏衰竭是其中心脏不能泵送血液的速率与在休息或应激期间蜂窝氧气要求相称的综合症。它的特征是液体潴留,气短,和疲劳,特别是在消耗。心脏衰竭是一个日益严重的公共健康问题,住院的主要原因,和死亡的一个主要原因。缺血性心脏疾病是心脏衰竭的主要原因。
心室重塑是指改变结构左心室,大小和形状。这种建筑的左心室重塑被损伤( 例如,心肌梗塞)引起的,通过压力负荷( 例如,全身性动脉高血压或主动脉瓣狭窄),或按体积超负荷。由于心室重构影响墙体的压力,但对心功能和心脏衰竭的发展产生深远的影响。左前descendin永久性结扎模型克冠状动脉小鼠被用来研究心室重构和心脏功能后心肌梗死。该模型是在目标和病理生理学的相关方面相比左前降冠状动脉的瞬态结扎模型根本的不同。在后一种缺血/再灌注损伤模型,梗死的初始程度可以通过影响心肌打捞再灌注因素进行调制。与此相反,在梗塞面积在左前降冠状动脉的永久结扎后24小时,是固定的。在此模型中的心功能会受1)梗塞扩展,梗塞愈合,和瘢痕形成的方法; 2)左心室扩张,心肌肥厚,心室重构伴随发展。
除了左前永久性结扎的下行冠状动脉,浸润性血液动力学MEA的技术中的模型小鼠surements中详细介绍。
Protocol
注意:本节中描述的所有实验程序批准的机构动物护理和鲁汶大学的研究咨询委员会(项目:二千零十三分之一百五十四-B德范)。
左冠状动脉前降支1结扎
- 麻醉小鼠通过的40毫克/千克腹膜内给药至70mg戊巴比妥钠的/公斤。确保鼠标达到其应有的麻醉平面,当它不再反应的公司脚趾捏。一定要确认正确麻醉之前,任何外科手术或介入这种方式。使用润滑眼药膏,以防止角膜干燥的同时,在麻醉下。步骤(丁丙诺啡0.05毫克/公斤SQ)的开始之前提供的术前麻醉2-4小时。
- 在生存手术应用一致的无菌技术。实施抑制到最大可能的程度上的微生物CON程序污染从而显著感染或化脓不会发生。这些程序包括使用无菌器械和无菌材料,手术区消毒,并去除毛皮/毛过这个网站的手术部位消毒。
- 插管的小鼠具有自钝制备20号针头。
- 把鼠标在仰卧位,头部过伸。
- 着眼于颈部区域的光。提起用钝pincet舌头。喉部的入口可以清楚地看到。
- 经过喉部的钝针头插入直视下气管。通过鼠标连接到呼吸机评估正确的插管(每搏输出量在微升:3×体重(克)+ 155;频率:每分钟120次)。
- 另外,通过先仔细暴露气管增强气管插管的可视化。
- 做一个5毫米的中颈部切口和缩回肌肉组织只是气管上方。
- 执行使用手术立体的气管直接可视化的气管插管。抬起舌并输入自制备钝化20号针头进入气管。通过鼠标连接到呼吸机确认无误插管(每搏输出量在微升:3×体重(克)+ 155;频率:每分钟120次)。
- 把鼠标在仰卧位,头部过伸。
- 按住鼠标在仰卧位和修复鼠标用胶带。在加热垫进行手术,以防止体温过低。
- 刮胡子和消毒用聚维酮碘皮肤。注意使左后肢穿过右后肢,以便在手术过程中获得关于左心室更好的视野。
- 使一个小的横向皮肤切口到胸骨并分离下面的皮肤和肌肉。
- 拉米一边。胸小肌和M。胸大肌用5-0丝线缝合。
- 做一个我ncision在第三肋间隙通过插入一个钝pincet。
- 移动下肋间肌从横向的pincet向内侧到胸骨为止。通过从内到皮肤推pincet穿刺胸壁。通过仔细切割肋间肌只是用小剪刀将pincet上面完成开胸手术。使用这种技术,以防止肺部穿刺。
- 把浸渍于0.9%的NaCl的海绵进入空腔,以保护肺部。引入一个伤口吊具(胸牵开器)插入肋间空间,以获得心脏的左侧的曝光。截至目前,左心房,左心室,左冠状动脉前降支是立体显微镜下可见的。
- 执行左冠状动脉前降支约左心房的尖端之下1mm的单个6-0 Prolene线结扎的结扎。这是从第一对角支远侧。
注:另外,7-0(00.05毫米直径)或8-0线程(0.04毫米直径)可被使用。针是C-113毫米3/8圆锥角针。左冠状动脉前降支动脉结扎术成功立即引起变色,导致受影响的领土苍白出现心肌。 - 取出伤口吊具(胸部拉钩)。
- 将三个6-0的Ti-的Cron缝线周围的肋间。前收紧缝合线,从胸腔除去海绵和通过阻断呼吸机的流出重新展开肺部。通过这样做,肺部重新与壁层胸膜。
- 随后,拉动缝线紧,向下按在胸前重复再扩张。确认使用少量盐水的胸廓的成功关闭(无气泡,必须对胸部施加压力时可以看到的)。
- 期待通过肋间肌,确认肺部正常的扩张。重新定位双方胸大肌肌肉,作为一个额外的障碍预防气胸。
- 关闭用5-0丝缝合皮肤。
- 从呼吸机断开鼠标,并允许恢复加热垫。不要让动物无人看管,直到它恢复足够的意识,保持胸骨斜卧。不返回已经历手术给其他动物的公司,直到完全恢复的动物。
- 始终如一地提供术后镇痛(丁丙诺啡0.05毫克/公斤SQ BID至少48小时手术后)。
2. 在体内创血流动力学测量小鼠
- 在手术前,淹没在无菌水中的1.0法国米勒压力导管在37℃下至少30分钟,以最小化信号漂移。电子校准在0毫米汞柱和100毫米汞柱和记录数据的压力传感器在2000赫兹。
- 由1.4克/公斤氨基甲酸酯腹膜内给药进行麻醉。检查鼠标达到其应有的麻醉平面,当它不再反应的公司脚趾捏。
- 将鼠标麻醉仰卧位。确保其四肢用胶带。保持体温与加热垫和监控与直肠探头。剃颈部区域,使一个中线切口,在颈部区域,以暴露甲状腺。
- 修正了弯针的脖子。
- 拉拨唾液腺和暴露右颈总动脉。迷走神经,它类似于一白线,沿着所述动脉。小心用弯钳从迷走神经分离颈动脉。
- 通过右颈总动脉下一个弯钳将其从其它组织中分离出来。动脉周围除去结缔组织。
- 通过右颈总动脉下的两个6-0丝导线。就顶丝,它被放置在头紧一紧结,并配有科赫尔(远端闭塞结扎)修复。通过PROXI发作丝两次从左至右并用2 kochers(近侧非闭塞性线)固定。
- 保持颈动脉湿润滴加无菌的0.9%NaCl。擦干多余的液体用棉签。
- 使在右颈总动脉中的切口与远侧结扎和近侧非闭塞性导线之间的26号针头。
- 推出压力传感器到动脉。确认没有失血。轻轻的1.0法国米勒压力导管推进并以这样的方式,该导管可以通过锁骨下导线小心通过调整近侧非闭塞性导线。
- 调整近侧非闭塞丝期间尽量减少失血。不压缩的压力传感器同时推进,因为它是很脆弱的太多了。由于近端线不得堵塞动脉,血管应保持充满血液。
- 开始录制的压力信号。动脉压力信号fluctuatES在60的舒张压之间的健康小鼠 - 70毫米汞柱和100的收缩压 - 120毫米汞柱。
- 经由无名动脉并经由主动脉进入左心室直接导管。 120毫米汞柱 - 0毫米汞柱和100之间的心室压力波动。允许导管到左心室内稳定。记录信号进行30分钟至60分钟,这取决于实验的要求。
- 在实验结束后,浸泡在Alconox清洁剂的1%的导管30分钟。洗用Milli-Q水的导管。存储导管在泡沫块。
- 检索作进一步分析录音软件数据。
- 进行数据分析,考虑一个时间间隔,其中所述压力信号是稳定的。选择感兴趣的记录的数据中的至少10个连续心脏周期。
- 使用LabChart软件版本8.0或类似的分析心脏率,最大收缩期左室压力,最小舒张左ventricular压,等容左心室收缩(DP / dt 最大值 ),等容左心室舒张(DP / DT 分钟 ),舒张末期左心室压力的峰值速率的峰值速率,以及等容左心室的时间常数压降(头)7。
注:舒张末期压力对应于在该时间点立即诱导等容收缩压力骤增之前的压力。 tau蛋白的计算是基于左心室压力配合到一个单指数衰减曲线,表示为P(T)= P 0 E -t / tau蛋白 + B,在该公式中,P(t)是在时刻左心室压力之后DP / dt的的最大负值吨已经达到。参数b对应于理论渐近线,它在一个简化的方法可以假定为零。增强等容舒张导致tau的一个较小的值。
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Representative Results
心肌梗死的程度可以通过伊文思蓝/ 2,3,5-氯化三苯基四唑(TTC)双重染色来评估。 TTC是氧化还原指示剂,其被转换为深红色-1,3,5- triphenylformazan在活由于NADH 8的存在,各种脱氢酶的活性组织中。 图1示出的心脏的代表性部分中,在24小时后结扎左冠状动脉前降支的。蓝染的区域表示非缺血/正常区域。在危险的心肌区域被定义为灌注从左前降冠状动脉的结扎远侧床内的心肌组织。深染红区域表示缺血而可行的地区(有风险非梗死区)的区域,而负染区(淡红色)表示梗死地区。在此模型中,在危险的非梗塞面积可以忽略不计,而不是可见在该图像,它反映了第永久字符Ë结扎左冠状动脉前降支的。梗塞面积一般为50 -总左心室壁面积9,10的60%。两个组件中的梗死区的演变应辨别:1)梗塞的立体几何形状可以改变为梗塞膨胀的结果,导致较薄但更加延伸心肌梗塞,和2)的梗塞的总体积可能会降低,这反映了愈合过程与伤口收缩和瘢痕形成。
梗塞膨胀可以通过评估的时间-过程梗塞长度和梗死厚度10的量化。一位代表天狼星红在左冠状动脉前降支动脉结扎后28天染一个心脏的横截面如图2所示,图像显示,已大幅拉伸梗死。在一横截面,这种扩张相当于增加了ABSOLU的TE梗死长度和减少心肌梗死的厚度。
除上所述三维几何形状和梗塞体积的考虑,另一警告方面的梗塞参数解释应予以考虑。由于存活心肌组织也将经历肥大,很显然,梗塞面积与总左心室壁面积的比例将减少作为时间的函数。因此,在梗死区的纵向变化评估需要在绝对参数和相关参数之间的差值的明确的洞察力。
动脉和左心室压力寄存器示于图3。导管,心脏速率,最大收缩期左室压,最小舒张左心室压,等容左心室收缩(DP / dt 最大值 )的峰值速率,最终稳定后-diastolic左心室压力,和叔他峰值等容左室舒张(DP / DT 分钟 )的速度确定。的等容左心室压力降(头)的时间常数是使用Weiss 等7的方法定量。
图1.评估区域的风险,心肌梗死面积1天心肌梗死后,由左到右图像从心尖进入心脏的基地。左前降冠状动脉的永久结扎后24小时,2毫升Evans蓝染料注射大丸剂到主动脉量化灌注心肌的体积。心中注射氯化镉的随即被捕舒张(100微升0.1 N),进行冲洗用生理盐水洗出多余的蓝色染料,并嵌入到5%的低胶凝温度琼脂糖。自动对焦terwards,500微米厚的横切片用HM 650 V.振动切片机制作和切片然后在含有等渗磷酸盐缓冲液(pH7.4)中进行30分钟,在37℃的1.5%的2,3,5-三苯基氯化孵育。图像使用立体声Lumar V.12显微镜进行。梗塞组织,在危险的红色染色的非梗塞区和蓝染色的非缺血健康室壁面积的负染区域使用的Image J软件进行定量。比例尺条为0.5mm之间。 请点击此处查看该图的放大版本。
图2.代表天狼星红染色心脏的横截面,在28天左冠状动脉前降支结扎后的 IMAG由左到右ES从心尖进入心脏的基地。涂敷了用于天狼红染色Junqueira的等 11的标准协议。该组织化学染色法纤维化梗死组织暗红色和健康组织橙色。比例尺为1毫米。 请点击此处查看该图的放大版本。
图3.动脉(A)和正常小鼠的导尿后获得左心室(B)中的压力的寄存器。动脉信号和心室信号之间的明显不同之处在于,后者的信号下降到接近0毫米汞柱舒张期间。 LVP:左心室压力。
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Discussion
在心肌的结构和功能的慢性变化,左心功能不全的发展,并进展到心脏衰竭可以几种鼠模型12进行调查。心脏重塑和功能障碍可以通过心肌损伤可诱发或压力过载继发于横向主动脉缩窄,或可在扩张型心肌病12的遗传模型进行研究。显然,小鼠模型的最显着优点是转基因和基因敲除菌株,包括细胞类型特异性和可诱导的转基因模型中的大量的可用性。评价在这些模型心脏重构的已经由技术的发展像压力容积环分析超高分辨率二维和三维超声心动图,微型磁共振成像,使用micromanometry血液动力学评价,以及微压计电导技术极大地促进。在这份报告中,我们主要集中在国防部心肌损伤EL诱导左前左心室micromanometry降支和左心室功能评价结扎。
心肌梗死的第一个小鼠模型在1978年由Zolotareva 等 13描述。永久闭塞该模型应当清楚看到,从左前降冠状动脉即首先由迈克尔等人 14所描述的瞬态闭塞的小鼠模型。这后一种模型用来而永久结扎被用于研究心肌梗死后心脏重塑的病理生理学研究缺血再灌注损伤和心肌抢救。
相比人类15-17小鼠的冠状动脉树是不同的。室间隔冠状动脉鼠标起源15-17变量。它产生经典的右冠状动脉AR的一个分支tery 18,19,但也可以从在主动脉17的右窦的单独口出现,或特别从左冠状动脉16。冠状动脉树的解剖结构可能不同菌株20之间略有不同。然而,左冠状动脉前降支,因为它立即出现在左外耳结果重复性大梗死累及前外侧,后,和心脏的主要表现在组织学和超声心动图15,17心尖区结扎。重要的是,隔是由心肌梗死,这反映了不同的间隔冠状动脉存在幸免。在对比的小鼠,在人类血液供应的隔膜的由左冠状动脉前降支21的分支主要是提供。在解剖这种差异和导致小鼠隔备用会影响心脏的重塑。
如在结果表示截口,左前小鼠下行冠状动脉结扎诱导大心肌梗塞,其包括50%至60%的左心室9,10。心室破裂的小鼠的发生中的头两个星期心肌梗死后频繁22,23。心肌梗死的这种并发症是应变依赖性和显著更常发生在雄性小鼠比雌性小鼠22。此外,心室破裂高胆固醇血症小鼠比normocholesterolemia 9的条件下发生的越来越频繁。心室破裂小鼠发生应放在正确的观点。首先,这种并发症是梗塞扩张的体现。本不成比例梗塞段变薄和扩张不仅诱导心肌破裂而且对心脏重构和充血性心脏衰竭24-27触发。因此,心肌破裂的频率是一个指标为梗塞膨胀程度,从而为心脏重构和心脏功能障碍的发展中存活小鼠的程度。
关于心室破裂的第二个重要的考虑是有必要采取生存偏压到当功能或结构数据,两组间在干预研究10相比较。这是合理的假设,小鼠,最显着的梗塞扩展将屈服于心室破裂。的情况下的两个组之间的存活率一个显著差异,人们应该知道,死亡的小鼠都被排除在功能或结构分析。因此,偏压在小鼠中存活,在一个特定的时间点中的任何比较引入。
如上所讨论的,许多不同的技术可心肌梗死后,以评估心脏重构。然而,先进的和复杂的技术的可用性几个研究者可能是有限的。使用经由颈总动脉引入一个微压力计压力传感器的血液动力学评价是比较直接和显著比其它技术更便宜。然而,应该强调的是,有固有限制到左心室micromanometry解释。相比之下,心室压力容积关系分析( 例如,使用导micromanometry)构成了最严格,最全面的方法来评估的完整心脏功能28。的压力量方法的独特优势来测量心脏功能是,它使左心室性能的独立负载条件和心脏速率29的更具体的测量。
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Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Buprenorphine (Buprenex) | Bedford Laboratories | ||
Sodium Pentobarbital (Nembutal) | Ceva | ||
Betadine | VWR internationals | 200065-400 | |
5 - 0 silk suture | Ethicon, Johnson & Johnson Medical | K890H | |
6 - 0 prolene suture | Ethicon, Johnson & Johnson Medical | F1832 | |
6 - 0 Ti- Cron suture | Ethicon, Johnson & Johnson Medical | F1823 | |
Urethane | Sigma | 94300 | |
Alconox | Alconox Inc. | ||
Ventilator, MiniVent Model 845 | Hugo Sachs | 73-0043 | |
Chest retractor or Thorax retractor | Kent Scientific corporation | INS600240 | ALM Self-retaining, serrated, 7 cm long, 4 x 4 "L" shaped prongs, 3 mm x 3 mm |
1.0 French Millar pressure catheter | Millar Instruments | SPR - 1000/NR | |
Powerlab | ADInstruments Pty Ltd. | ||
LabChart® software | ADInstruments Pty Ltd. | ||
Rectal probe | ADInstruments Pty Ltd. |
References
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