この記事では、マウスで心筋虚血再灌流障害(IRI)を誘発するための独自の閉鎖胸部技術を紹介します。提示された方法は、マウスが遠隔で心筋虚血を誘発しながら自発的に呼吸することを可能にする。これにより、虚血と再灌流の動的プロセスを非侵襲的イメージングを介してその場でリアルタイムに研究するための動物へのアクセスが提供されます。
急性心筋梗塞 (AMI) は、一般的で死亡率の高い心血管疾患です。AMIの血行再建術戦略が進歩しているにもかかわらず、AMIはしばしば心筋虚血再灌流障害(IRI)を引き起こし、心臓の損傷を増幅します。マウスモデルは、 in vivoでの急性損傷と慢性心筋リモデリングの両方を調査するための重要なツールとして機能します。この研究は、マウスで心筋IRIを遠隔誘導するためのユニークな閉鎖胸部技術を提示し、MRIやPETなどの生体内イメージングを使用して閉塞および再灌流の非常に初期の段階の調査を可能にします。このプロトコルは、遠隔閉塞法を利用しているため、胸部閉鎖後の虚血開始を正確に制御できます。外科的外傷を軽減し、自発呼吸を可能にし、実験の一貫性を高めます。この技術を際立たせているのは、閉塞および再灌流イベント中に、超音波や磁気共鳴画像法(MRI)などの非侵襲的イメージングを同時に行うことができる可能性があることです。これは、ほぼリアルタイムで組織応答を解析するユニークな機会を提供し、虚血および再灌流中のプロセスに関する重要な洞察を提供します。この革新的なアプローチについて、梗塞の心壊死マーカーの測定、造影MRIによるリスク領域の評価、瘢痕成熟期の梗塞の染色など、広範な系統的試験が実施されました。これらの調査を通じて、心筋虚血再灌流障害に対する研究アプローチを前進させ、標的を絞った介入の開発を加速する上で、提案されたツールの価値に重点が置かれました。提案された革新的な実験プロトコルを非侵襲的イメージング技術と組み合わせることの実現可能性を実証する予備的な知見を本明細書に提示する。これらの最初の結果は、専用の動物用クレードルを利用して、MRIスキャンを同時に実施しながら遠隔で心筋虚血を誘発することの利点を強調しています。
急性心筋梗塞(AMI)は、世界的に蔓延している心血管疾患であり、高い死亡率と罹患率と関連しています1。技術の進歩により、AMI患者の早期かつ効果的な血行再建術が可能になりましたが、これらの介入後も患者は依然として心筋虚血再灌流障害(IRI)を経験しています2。したがって、IRIを軽減するための基本的なメカニズムを理解し、アプローチを策定することが重要です。IRIは、多数の複雑な生物学的プロセスが関与する複雑な病態生理学的状態を表しています。これらには、制御された細胞死、酸化ストレス応答、炎症、創傷治癒、線維症、および心室リモデリングが含まれます。マウスなどの動物モデルは、IRI研究にとって非常に重要であり、その費用対効果、迅速な繁殖、およびトランスジェニックモデルからの豊富な機構情報により、広く採用されています3。
このプロトコルは、胸部が閉じた自発呼吸マウスにIRIを遠隔誘導する革新的な技術を提示し、人間の病理をより密接に模倣します。遠隔閉塞は、心筋から離れた位置に配置されたバルーンカテーテルを利用して左前下行動脈(LAD)を閉塞することによって達成されました。このアプローチにより、閉塞と再灌流の正確な瞬間に鼓動する心臓への継続的なアクセスが可能になり、超音波や磁気共鳴画像法(MRI)などの同時イメージングモダリティが容易になります。これらの非侵襲的方法は、閉塞および再灌流イベントの前、最中、および後の組織応答に関する重要な洞察を提供する可能性があります。
マウスモデルでIRIを誘導するためのさまざまな外科的手法が存在します。冠動脈結紮の開胸モデルにおける開胸術に起因する外科的外傷は、虚血と再灌流に関連する多様なメカニズムに影響を与える免疫応答を引き起こします。自然免疫系の活性化は、心筋梗塞の程度に影響を与える可能性を秘めています4。提案された適応技術は、心筋のプレコンディショニングとポストコンディショニングを調査し、オープン胸部の時間枠を最大 5 分に最小化することにより、マウスの IRI 研究における外科的外傷に対する自然免疫応答の影響を軽減するための潜在的なアプローチを提供します。さらに、新たに開発された技術は、人工呼吸器誘発性肺損傷5によって引き起こされる炎症誘発性後遺症の軽減にも貢献する可能性があります。しかし、この新しいクローズドチェスト法の複合的な効果には、さらに詳細な調査が必要です。
提案された技術の徹底的な検証は、外科的胸郭清と結紮糸誘発閉塞を通じて LAD を 30 分間露出させる従来の方法と比較することにより行われました。心筋梗塞のサイズを反映したトロポニン測定、ガドリニウム造影剤を用いたMRIを用いたリスク領域の評価、組織学的トリフェニルテトラゾリウムクロリド(TTC)染色、およびシリウスレッド(SR)染色 による 最終的な瘢痕サイズの決定を含む、両方の技術の結果を比較しました。この結果は、マウスモデルにおける虚血再灌流障害を研究するための提案されたアプローチの堅牢性と有効性を示しています。
この研究で導入された新しい遠隔閉塞技術は、虚血再灌流損傷モデリングの分野で研究を進めるための独自のプラットフォームを提供します 最初の手術中の直接血管操作の必要性を回避し、早期に再灌流された心筋の同時マルチモーダルイメージングを可能にします。トロポニンI測定、LGE造影MRI、TTC、およびSR染色を含む包括的な特性評価は、提案された技術が現?…
The authors have nothing to disclose.
実験は、KUルーヴェンの中核施設「分子小動物イメージングセンター」(MoSAIC)で行われました。著者は、技術支援を提供してくれたKatarzyna Błażejczykに感謝の意を表したいと思います。この研究は、KU Leuven(C14/20/095)およびResearch Foundation – Flanders(FWO G0A7722N)からの研究助成金によって支援されました。M. Algoetは、Research Foundation – Flanders Fellowship Grant(FWO 11A2423N)の支援を受けています。
2-0 silk suture | Sharpoint Products | DC-2515N | |
5-0 polypropylene suture | Ethicon | 8710H | |
7-0 polypropylene suture | Ethicon | 8206H | |
ACCLARENT Balloon Inflation Device | Johnson&Johnson MedTech | BID30 | |
Acepromazine | Kela | ||
BD Vialon 18 G | BD | 381347 | |
BD Vialon 20 G | BD | 381334 | |
Betadine Solution | Purdue Pharma | 25655-41-8 | |
Buprenorphine (Buprenex Injectable) | Reckitt Benkiser Healthcare | NDC 12496-0757-1 | |
Carp Zoom Styl Knijplood 2.1 g (lead fishing weights) | Visdeal.nl | ||
Dumont #3 Forceps | Fine Science Tools | 11231-30 | |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11251-30 | |
Fine Scissors | Fine Science Tools | 14040-10 | |
Fucidine gel | Leo Pharma | ||
Isoflurane | Abbott | NDC 5260-04-05 | |
KD Mouse/Rat Eye Speculum | World Precision Instruments | 501897 | |
KD mouse/rat eye speculum | World Precision Instruments | 501897 | |
Ketamine | Dechra | ||
Light source | Zeiss | KL 1500 LCD | |
MRI system | Bruker BioSpin, Ettlingen, Germany | BioSpec 70/30 | |
NatriumChloride 0.9% | Baxter | ||
Nocturnal Infrared Heat Lamp | Zoo Med Laboratories, Inc. | RS-75 | |
ParaVision software | Bruker BioSpin | version 6.0.1 | |
polyethylene tubing PE-10 | SAI Infusion technologies | PE-10 | |
polyethylene tubing PE-50 | SAI Infusion technologies | PE-50 | |
remote IRI tool (PMMA) | homemade | ||
Rodent Surgical Monitor | Indus instruments | ||
Segment v4.0 | Medviso, segment.heiberg.se | R12067 | |
Self-gated gradient echo sequence | Bruker BioSpin, Ettlingen, Germany | IntraGate, ParaVision 6.0.1 | |
Slim Elongated Needle Holder | Fine Science Tools | 12005-15 | |
Sure-Seal Mouse/Rat Induction Chamber | World Precision Instruments | EZ-178 | |
Tubing Connectors, Poly, Y Shape | Westlab | 072025-0001 | |
Ultraverse 035 PTA Dilatation Catheter: 5mm x 40mm, 17 ATM RBP balloon on 130 cm long catheter | Bard Peripheral Vascular, Inc. | 00801741092671 | |
Veet (depilatory creme) | Reckitt Benkiser Healthcare | ||
Ventilator, MiniVent Model 845 | Hugo Sachs | 73-0043 | |
Vidisic | BAUSCH & LOMB PHARMA | 685313 | |
Xylazine | Bayer |