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动物建模 | 心尖上的舞动——小鼠心肌梗死建模

心肌梗死是一种严重的心血管疾病,由于冠状动脉血供急剧减少或中断,使心肌持续性缺血缺氧以致坏死,损害心功能且可能导致心律失常、休克以及心力衰竭等严重后果,已成为威胁人类生命健康的重大疾病之一。

近几十年来,随着医疗技术的进步,再灌注心肌治疗可显著改善心梗患者的生存率,但由于心梗发生发展及转归过程极其复杂,使其在临床治疗中仍然面临许多挑战 ,因此构建合适的动物模型对探究人心肌梗死的发病机制和病理过程、评价药物疗效以及探索新的治疗方法至关重要。通过结扎冠状动脉模拟心肌缺血过程来建立心肌梗死的动物模型是目前广泛应用的较为成熟的方法。

建模方法

术前准备:

实验小鼠术前禁食 12 h。将小鼠放进麻醉机的诱导箱,开启氧气调节气流量 (0.25 MPa,1 L/min),调整麻醉药(异氟烷)浓度为 5%,约 1 min 完成小鼠诱导麻醉,之后调整麻醉药浓度至 2%,连接小鼠面罩并持续吸入。

手术操作:

小鼠仰卧位固定,左胸前手术区域剔除鼠毛并消毒。距胸骨左缘约 1~2 mm 皮肤处做长约 1.5cm纵向切口,切口处行垂直外翻褥式缝合预留缝线。逐层钝性分离胸壁肌肉,从第 3 或第 4 肋间隙快速进入胸腔,用止血钳撑开肋间隙,配合心脏跳动左手轻轻挤压使心脏从孔隙中弹出。在左心耳下缘1~2 mm、肺动脉圆锥旁 0.5 mm 处以 8-0 带线缝合针穿过冠状动脉前降支将其结扎,松紧适宜,控制进针深度(以隐约可见细针为宜)和行针宽度(2 mm左右)。由于不借助通气装置,要求开胸时间不要超过 30 s,结扎操作尽量控制在 10 s 左右完成。结扎完成后轻柔地将心脏送回胸腔,挤压胸腔排出空气同时收紧结扎切口处预留缝线,完成手术。术中逐步调整麻药浓度至零,取下面罩后将小鼠置于恒温垫上约 3~5 min 即可复苏。


一定要注意的操作要点:

:短时间内完成冠脉结扎术,尽快完成冠脉结扎并闭合胸壁,降低长时间暴露胸腔可能导致心律失常、气胸等致死风险。

:冠脉结扎位置的选择至关重要,由于小鼠血管细小,侧枝循环丰富且走行不易观察,因此要求实验者操作精确,既要保证能够引起足够面积的心肌梗死,又要避免梗死面积过大而导致死亡,尽量在同一高度结扎形成较为一致的模型;

:小鼠心室壁较薄,操作者需要严格控制穿刺深度,避免穿刺过深直接刺破室壁造成大出血。

心电图导联:

小鼠异氟烷吸入麻醉后,仰卧固定,连接心脏导联线,待基线平稳后,记录 4~5 个心动周期。实验中我们主要使用 II 导联观察心脏前下壁心梗发生的情况,与冠状动脉左前降支所供给的心肌区域相吻合。心电图导联的选择可以根据实验需求进行调整。

造模评价

首先,在术后立刻对模型鼠施行心电图检查有助于帮助我们判断冠脉结扎的初期效果,以及发现潜在的心律异常改变。

其次,考虑到心肌梗死特异性标志物之一——肌钙蛋白 (cTn),一般在心肌坏死后 3~4 h 开始升高,我们又选择术后 4 h 的心电图检查,再次对模型小鼠心梗发生情况进行判断,同时,排除由于手术对心脏刺激可能造成的假阳性结果,并利用术后 24 hTTC 病理染色来验证心电图评估心梗发生的准确情况。

心电图评价心梗发生的准确性较高,且具有操作简便、结果获取迅速、不受场地时间限制、经济成本低等特点,故而在模型制备结果的评价中应用较为广泛。

总结

目前建立心肌梗死动物模型的方法有多种,包括:冠脉结扎法、药物法、球囊堵闭法、栓塞法以及血栓形成法等。冠状动脉结扎法操作简单、血管阻塞明确,比较符合心梗发生的病理过程,能较好的实现临床转化。

建立疾病的实验动物模型常常是研究工作至关重要的一步,需要考虑多方面的因素,使疾病本身特征和研究目的与所建立的动物模型达到尽可能地一致。目前心梗治疗研究不断深入,基于心肌细胞不可再生的特性,移植治疗、干细胞治疗、基因治疗等多种治疗手段及相关机制研究成为心梗治疗方案的新方向,建立一种稳定性强、成功率高的小鼠心梗模型是非常必要的。

MDL 百奥思科


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