Method Article
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول تقنية معدلة ومبسطة مع إجراء انقباض الأبهر المستعرض (TAC) طفيف التوغل باستخدام مبعدة عصامي. يمكن إجراء هذا الإجراء بدون جهاز التنفس الصناعي أو المجهر ويؤدي إلى زيادة الضغط ، مما يؤدي في النهاية إلى تضخم القلب أو فشل القلب.
انقباض الأبهر المستعرض (TAC) هو عملية جراحية تستخدم بشكل متكرر في الأبحاث المتعلقة بفشل القلب وتضخم القلب بناء على تكوين الحمل الزائد للضغط في نماذج الفئران. يتمثل التحدي الرئيسي لهذا الإجراء في تصور قوس الأبهر المستعرض بوضوح وتحديد الوعاء المستهدف بدقة. تقوم الأساليب الكلاسيكية بإجراء بضع الصدر الجزئي لكشف قوس الأبهر المستعرض. ومع ذلك ، فهو نموذج للصدر المفتوح يسبب صدمة جراحية كبيرة إلى حد ما ويتطلب جهاز التنفس الصناعي أثناء الجراحة. لمنع الصدمات غير الضرورية وتبسيط إجراءات التشغيل ، يتم الاقتراب من قوس الأبهر عبر النسبة القريبة من القص ، والوصول إلى الوعاء المستهدف وربطه باستخدام ضامد صغير عصامي يحتوي على فخ. يمكن إجراء هذا الإجراء دون دخول تجويف غشاء الجنب ولا يحتاج إلى جهاز التنفس الصناعي أو الجراحة المجهرية ، مما يترك الفئران مع أنماط التنفس الفسيولوجية ، ويبسط الإجراء ، ويقلل بشكل كبير من وقت العملية. نظرا للنهج الأقل توغلا ووقت التشغيل الأقل ، يمكن للفئران الخضوع لتفاعلات إجهاد أقل والتعافي بسرعة.
قصور القلب هو أحد الأعراض السريرية المعقدة التي تنتج عن ضعف بنية ووظيفة ملء البطين أو إخراج الدم1. يتم تحديد مرحلة المرض بشكل أساسي من خلال تصنيف وظيفة جمعية القلب في نيويورك بناء على شدة الأعراض والنشاط البدني2. بالنسبة لأولئك المرضى الذين لديهم جزء طرد يزيد عن 50٪ ، فإن التشوهات الهيكلية و / أو الوظيفية أثارت الببتيدات الناتريوتريك لدعم تشخيص قصور القلب مع الكسر القذفي المحفوظ (HFpEF) 2. مرض القلب الإقفاري هو السبب الرئيسي بين مسببات متعددة لفشل القلب. وبالتالي ، غالبا ما يستخدم نموذج احتشاء عضلة القلب (مثل ربط الشريان التاجي الدائم) لدراسة الفيزيولوجيا المرضية بعد نقص تروية القلب أو إصابة نقص التروية 3,4. إلى جانب إصابة عضلة القلب الحادة ، تساهم عوامل الخطر الأخرى مثل ارتفاع ضغط الدم والسكري والسمنة والتاريخ العائلي لاعتلال عضلة القلب أيضا في تطور قصور القلب. بعد اجتياز المرضى المرحلة A (المعرضين لخطر الإصابة بقصور القلب) ودخول المرحلة B (ما قبل قصور القلب) ، يحدث التعديل الهيكلي1. على سبيل المثال ، يمر مرضى ارتفاع ضغط الدم أولا بتضخم البطين الأيسر التكيفي ، ثم يتطورون تدريجيا إلى تضخم القلب غير القادر على التكيف والعبور إلى قصور القلب من خلال إعادة التشكيل المرضي5.
كمرحلة نهائية من أمراض القلب والأوعية الدموية المختلفة ، تمت دراسة قصور القلب المزمن لعقود6. تم استخدام نماذج الفئران المتعددة على نطاق واسع في أبحاث قصور القلب ، بما في ذلك ضخ الأدوية (أنجيوتنسين II) ، واضطرابات التمثيل الغذائي (مرض السكري أو النظام الغذائي عالي السعرات الحرارية) ، وانقباض الأبهر7. من بين هذه النماذج ، يصاحب نضح الأنجيوتنسين II آثار جانبية مختلفة للأعضاء ، مثل الكلى7. عادة ما تتطلب الاضطرابات الأيضية المستحثة فترة طويلة من الزمن. وقد اعتبر أن انقباض الأبهر الصاعد له صلة محدودة بالأمراض البشرية7.
TAC هو نموذج موثوق به يزيد من الحمل اللاحق ويحفز تضخم القلب وكذلك قصور القلب8. تم وصف نموذج TAC مفتوح الصدر لأول مرة بواسطة Rockman et al. وتم استخدامه في العديد من المختبرات حول العالم9. ومع ذلك ، فإن إجراء TAC الكلاسيكي هذا يسبب صدمة كبيرة إلى حد ما للفئران ويغير سلوكها الطبيعي ، الأمر الذي قد يستغرق وقتا طويلا للشفاء ويزعج المزيد من العلاج10. أدت إجراءات TAC المعدلة الأخرى المغلقة الصدر إلى تقليل بعض الخطوات الغازية ولكنها تتطلب مهارات جراحية مجهرية أو تهوية ميكانيكية10,11.
يفصل البروتوكول الحالي طريقة خطوة بخطوة مع نهج طفيف التوغل لقوس الأبهر باستخدام مبعدة عصامي عبر شق خط الوسط 3 مم للحافة العلوية من القص. لا يحتاج هذا النموذج إلى مهارة جراحية مجهرية أو تهوية ميكانيكية أو قطع الأضلاع ، وبالتالي توفير طريقة جراحية سريعة ومحدودة الصدمات وغير معقدة وغير مكلفة لإجراء جراحة TAC.
تمت الموافقة على البروتوكول الحالي من قبل لجنة الأخلاقيات في مستشفى تونغجي ، كلية تونغجي الطبية ، جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا ، ووهان ، الصين. يتم تنفيذ هذا الإجراء على ذكور الفئران البالغة C57 / BL6 (> 10 أسابيع من العمر). تم تعقيم جميع الأدوات الجراحية عن طريق التعقيم قبل العملية.
1. إعداد أداة جراحية
2. إعداد الحيوان
3. انقباض الشريان الأورطي المستعرض
4. رعاية ما بعد الجراحة
5. التصوير بالموجات فوق الصوتية
بعد جراحة TAC الناجحة ، تم الكشف عن الحمل الزائد للضغط باستخدام نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية. بعد أربعة أسابيع من الجراحة ، تصاب الفئران بانخفاض وظائف القلب. في الدراسة الحالية ، تم التحقق من فعالية جراحة TAC عن طريق الكسر القذفي (EF) ، والتقصير الجزئي (FS) ، وكتلة البطين الأيسر (كتلة LV) والقطر الداخلي للبطين الأيسر (LVID) للفئران التي خضعت لجراحة TAC بعد 4 أسابيع. انخفض EF بشكل ملحوظ في الفئران TAC بعد 4 أسابيع مقارنة بالفئران الوهمية (47٪ ± 10٪ مقابل 78٪ ± 4٪ ، p < 0.0001) (الشكل 4A). كانت كتلة LV مرتفعة بشكل ملحوظ في الفئران TAC (158.1 ± 50.5 مقابل 91.8 ± 21.7 مجم ، p = 0.0226) (الشكل 4B). انخفض FS بشكل كبير في الفئران TAC (23 ± 5 مقابل 46٪ ± 3٪ ، p < 0.0001) (الشكل 4C). كان LVID مرتفعا بشكل ملحوظ في فئران TAC (2.88 ± 0.39 مقابل 1.81 ± 0.52 مم ، p = 0.0044) (الشكل 4D). تمثل البيانات ستة فئران لكل من مجموعات TAC و Sham. بسبب الإجراءات الغازية الصغيرة ، فإن معدل البقاء على قيد الحياة مرتفع إلى حد ما ويعتمد بشكل أساسي على النزيف ، والذي يمكن تخفيضه إلى أقل من 5٪ للأداء الماهر. عند إتقانها بالكامل ، فإن معدل البقاء العام المقدم في الفئران C57BL / 6J بعد 4 أسابيع يزيد عن 95٪. تم إجراء اختبار t غير مزاوج لمقارنة مجموعات الوهمية و TAC. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط ± SEM (أشرطة الخطأ).
الشكل 1: فخ عصامي يحتوي على مبعدة لتمرير خيوط حريرية حول قوس الأبهر . (أ) منظر عام للضامن. (ب) تفاصيل المبعد. يشير السهم إلى الفخ الذي يمر من خلاله الحرير. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: صور جراحة TAC . (أ) فأر وضع الاستلقاء مثبت بشريط لاصق وخياطة. (ب) ستارة معقمة تظهر المنطقة الجراحية فقط. ج: شق الجلد العمودي 1.5 سم. يشير السهم الأحمر إلى ملاك صارم. د: شق خط الوسط الطولي الذي تم إجراؤه على القص. (ه) صورة توضح فخ المبعدة العصامي الذي يمر تحت الشريان الأورطي. (F) صورة توضح خياطة الحرير 7-0 التي تمر عبر حلقة الفخ. (ز) إبرة وزنها 27 غ وضعت موازية للشريان الأورطي. (ح) ربط الشريان الأورطي بإبرة 27 G. يشير السهم الأبيض إلى عقدة ربط. (I) خياطة الجلد مع خياطة الحرير 4-0. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: صورة تمثيلية من نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية للفئران الوهمية و TAC بعد 4 أسابيع . (أ) تصوير دوبلر بالموجات النبضية لقوس الأبهر الوهمي. (ب) تصوير دوبلر بالموجات النبضية لقوس الأبهر بعد TAC. (C) صورة الوضع M للماوس الوهمي الذي يحسب EF وكتلة LV وسمك الجدار و LVID. (D) صورة الوضع M لماوس TAC يحسب EF وكتلة LV وسمك الجدار و LVID. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: قياس وظائف القلب عبر نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية. أ: الكسر القذفي (EF) للفئران في مجموعتين. (ب) كانت كتلة البطين الأيسر (LV) للفئران في مجموعتين. ج: التقصير الجزئي (FS) للفئران في مجموعتين. د: القطر الداخلي للبطين الأيسر (LVID) للفئران في مجموعتين. * p < 0.05 ، ** p < 0.005 ، ***p < 0.0005. تمثل البيانات ستة فئران لكل مجموعة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يمكن أن يؤدي تحريض الحمل الزائد المستمر للضغط تدريجيا إلى تضخم القلب وفشل القلب. تم استخدام هذا النموذج في العديد من المختبرات حول العالم14،15،16. قدم البروتوكول طريقة TAC محسنة لا تحتاج إلى مهارات جراحية مجهرية أو تهوية ميكانيكية.
الخطوة الأكثر أهمية في هذا البروتوكول هي تمرير خياطة الحرير تحت قوس الأبهر. عندما يربط الفخ قوس الأبهر ، يجب أن تكون جميع الحركات لطيفة لتقليل الجر غير الضروري إلى الشريان. أيضا ، يجب ألا يكون الخيط حول الشريان الأورطي ضيقا جدا في حالة وجود صعوبة عند سحب الفاصل. بعد العملية ، يعد الطعام والماء الوفير مهمين أيضا للفأر للتعافي بسرعة.
قدمت المخطوطات السابقة طرقا أخرى ل TAC. نشر Eichhorn et al. طريقة الصدر المغلقة التي تربط الشريان الأورطي المستعرض10. يسمح الإجراء بأكمله للأضلاع بالبقاء سليمة ، مما يتسبب في صدمة صغيرة جدا. قدم Zaw et al. طريقة TAC دون دخول التجويف الجنبي17. قدم Tavakoli et al. انقباض الأبهر المستعرض طفيف التوغل الذي لا يحتاج إلى التنبيب والتهوية11. جميع التقنيات المذكورة أعلاه تتطلب مهارات الجراحة المجهرية. وبالإضافة إلى ذلك، قدم لاو وآخرون طريقة لإنتاج نماذج TAC بخيوط قابلة للامتصاص18. يقدم البروتوكول في هذه الدراسة طريقة بديلة لإجراء جراحة TAC بسرعة (في غضون 10 دقائق) والتي لا تحتاج إلى العمل تحت المجهر. إن تقليل الصدمات الجراحية يفيد الفئران ويقلل من العوامل المربكة أثناء التجربة. على عكس نموذج الصدر المفتوح ، فإن هذا النموذج طفيف التوغل ولا يؤثر على ديناميكيات التنفس الطبيعية للماوس. عندما تتقن تماما ، فإن معدل البقاء على قيد الحياة لهذه التقنية يزيد عن 95 ٪. أيضا ، لا يحتاج إلى تهوية ميكانيكية ومهارات الجراحة المجهرية ؛ إن المبعدة القابلة لإعادة الاستخدام ذاتية الصنع ستفعل كل الحيلة ، وتجنب الآثار الالتهابية الجهازية الناجمة عن التهوية19. كل هذه معا تبسيط إجراءات التشغيل بشكل كبير.
هناك بعض القيود على هذه التقنية. الزيادة الحادة في الحمل اللاحق لا تعكس بشكل كامل التقدم التدريجي لارتفاع ضغط الدم الشرياني. أثارت التناقضات في الفيزيولوجيا المرضية بين نماذج فأر قصور القلب متعدد العوامل ومرضى قصور القلب السريري مخاوف بين الباحثين20. لا يمكن تطبيق الفيزيولوجيا المرضية المقدمة في الفئران بشكل كامل على البشر.
في الختام ، يوفر هذا البروتوكول إجراء بديلا لإجراء TAC ، والذي يمكن أن يسهل الباحثين عند إحداث قصور القلب أو تضخم القلب في الفئران.
وأعلن أصحاب البلاغ أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
يتم تمويل هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC 81822002). ونشكر جميع الأعضاء الذين شاركوا في هذا العمل.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4-0 nonabsorbable suture | Jinhuan | HM403 | Used for suturing the skin |
5 mL syringe | Haifuda Technology Co., Ltd. | BD-309628 | Used for making snare containing retractor |
7-0 nonabsorbable suture | Jinhuan | HM701 | Used for aorta ligation |
Animal temperature monitor | Kaerwen | FT3400 | Used for monitoring body temperature |
Buprenorphine | Sigma | B-044 | Used for post-surgical pain treatment |
Depilatory cream | Veet | N/A | Used for remove body hair from the surgical area |
Heating Pad | Xiaochuangxin | N/A | Used for maintaining body temperature |
Ibuprofen | MCE | HY-78131 | Used for post-surgical pain treatment |
Iron wire (0.5 mm) | Qing Yuan | Iron wire #26 | Used for making snare containing retractor |
Microscopic tweezers | RWD | F12006-10 | Used for penetrating and separating the tissue to open operation space |
Needle holder | RWD | F12005-10 | Used for pinching off the tip of gauge needle and blunting it |
Ophthalmic forceps | RWD | F14012-10 | Used for holding skin and other tissues |
Ophthalmic scissors | RWD | S11001-08 | Used for making sking incision of mouse |
Pentobarbital sodium | Sigma | P3761 | Used for mouse anesthesia |
Sterile operating mat | Hale & hearty | 211002 | Used for placing animal during surgery |
Ultra-sound imaging system | Fujifilm visualsonics | vevo1100 | Used for measure the blood flow velocity, left ventricular wall thickness and ejection fraction, https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-1100 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved