Ich möchte die Abteilung Forschung und Graduate Studies für die Bereitstellung von Mitteln, um meine Forschungen und die Abteilung für Vergleichende Medizin für ihre Wachsamkeit und Hilfe zu unterstützen anzuerkennen. Ich möchte auch an das Department of Physiology für ihre Unterstützung und Beratung sowie die Studenten und Techniker in meinem Labor für ihre Hilfe erkennen. Schließlich möchte Ich mag meine Post-Doc-Mentor, Dr. Charles E. Murry, für die Ausbildung die Möglichkeit, während der Zeit lernte ich die Maus Mikrochirurgie danken.

<ol><li> Sterile chirurgische Instrumente (Tabelle 1) und 3 &quot;Wattestäbchen Applikatoren sind auf einem sterilen underpad platziert. Die Perle Sterilisator (Germinator 500) eingeschaltet ist. </li><li> Mäuse (Alter:&gt; 6 Wochen; wt:&gt; 18g) werden anästhesiert mit einer ip Injektion von 20 &amp;mgr; l / g BW von Tribromethanol (250mg/kg, Dauer - ca. 40 Minuten). </li><li> Wenn die Mäuse nicht mehr auf Fuß-und Zuziehen, ein steriles Gleitmittel (Tears Erneute) sind auf die Augen aufgetragen, um sie vor Austrocknung und der linken Seite der Brust zu schützen, ist mit Enthaarungscreme (zB Nair) beschichtet, um Fell von der Haut entfernen. </li><li> Die Enthaarungscreme ist weg mit fließend warmem Wasser und betadine / Alkohol swabbing wird verwendet, um den OP-Bereich zu desinfizieren gewaschen. </li><li> Die Maus ist an einem warmen deltaphase isothermen Pad, die zu einem Plexiglas-Tisch fixiert ist gelegt. Jedes Glied ist immobilisiert mit Klebeband und einem dicken Faden horizontal unter der Spitze Zähne aufgestellt, um den Oberkiefer in Position zu halten. </li><li> Die Tabelle ist vertikal angeordnet und einen faseroptischen Licht direkt glänzte auf den Halsbereich für transösophageale Beleuchtung. Dies erfordert eine präzise Platzierung, so dass die Öffnung der Kehle, als einem gut beleuchteten Öffnung betrachtet wird, so dass die Luftröhre zu visualisieren, um das Einführen der PE-Schlauch zu erleichtern. </li><li> Der Schlauch wird dann an das Beatmungsgerät (verbunden mit einem 95% O 2 / 5% CO 2) verbunden ist konstant Überdruckbeatmung (TOPO Ventilator zu verwalten; bei 125 Atemzüge / min; inspiratorischen Spitzendruck 10-12 cm H 2 O; * Beachten Sie : Einstellungen variieren je nach Belastung und Geschlecht 1-3). Nach Belüftung durch synchrone Bewegungen der Brust bestätigt wird, wird die Verbindung zum Pad mit Klebeband fixiert Extubation während der Operation zu vermeiden. </li><li> Mit Hakenpinzette die Haut nach oben ziehen und weg von der Brust, ein # 10 sterile Skalpell an einem # 3 Skalpellgriff wird ein 1,5 cm Hautschnitt parallel zum Brustbein zu machen. </li><li> Curved Vanna Mikroschere werden verwendet, um die Brustmuskeln geschnitten und machen ein kleines Loch in den Interkostalraum Muskel. </li><li> Gerade, sind stumpf Mikroschere verwendet, um durch 3 Rippen schneiden. </li><li> Eine 9mm pädiatrische Ophthalmologie Spekulum wird verwendet, um den Brustkorb eingezogen. </li><li> Mit der gebogenen Pinzette, ziehen Sie den Herzbeutel vom Herzen weg und nutzen Sie die gezahnten Pinzette vorsichtig aufreißen. </li><li> Mit dem Castroviejo Nadelhalter, ein 6mm konisch Punkt 3 / 8 Nadelfäden die 8-0 Polyethylen Naht unterhalb des linken vorderen absteigenden Koronararterie (entlang der Längsachse des Herzens) senkrecht dazu. <ol><li> Für eine temporäre Ligatur, die für zeitlich Reperfusion entfernt werden können, ist ein steriles 0,5-1cm Stück PE90 auf das Herz parallel zu der koronaren Arterie platziert. Die Naht, die zunächst unter der Koronararterie wurde geschleift, wird dann um den Schlauch verbunden. Zur Zeit ist es freigesetzt wird, ist die Ligatur gelockert. Dies kann beliebig wiederholt und die Zeit der Okklusion / Reokklusion können 4 modifiziert werden können. Abhängig von der Länge des Protokolls und der Art der Anästhesie verwendet, kann eine Ergänzung notwendig sein. </li><li> Für eine dauerhafte Okklusion, ist die Ligatur unter der Koronararterie geschnürt einfach gebunden. Blanchieren und Dyskinesien sind offensichtlich und das lange Ende des Fadens wird geschnitten 5-10. </li><li> Für intramyokardialen Injektion (s), eine sterile Hamilton-Spritze mit einer 30-Gauge sterilen abgeschrägten Nadel wird in die Basis des Herzens über den Bereich der Verletzung auf der rechten Seite der Ligatur eingeführt. Die Nadel wird dann in den Bereich der Verletzung Fortgeschrittene und zurückgezogen geringfügig, so dass die Fase etwa an der Grenzzone zu sehen. Einige der Lösung in der Spritze (2-3μl) ist in das Herz injiziert und die Nadel an ihrem Platz gehalten. Die Spritze wird zurückgezogen anderen 1-3mm und der Rest der Lösung injiziert. Die Spritze wird in Position gehalten, bis die Blase, die durch die entstandene Lösung wird abgeführt. Die Nadel wird dann entfernt. Wenn es eine Blutung, ist ein Wattestäbchen vorsichtig auf die Nadel Insertionsstelle gedrückt, bis die Blutung aufhört 5-7. </li></ol></li><li> Sobald die myokardiale Manipulationen vollständig sind, werden die Rippe Retraktoren entfernt und der Brusthöhle ist mit 2-3 Matratzennähten mit 6-0 surgipro Naht verschlossen. </li><li> Zwei, drei Matratzennähten werden dann gemacht, um die Brustmuskeln zu schließen, 1-3 Tropfen von 0,25% Marcain 1:10 in steriler Kochsalzlösung (0.1ml/25g Maus) ist es, den Muskel aufgetragen und dann 2-3 Matratzennähte gemacht nahe der Haut. </li><li> Die Maus ist aus dem Beatmungsgerät entfernt. Sobald rhythmische, schnelle, flache Atmung überprüft wird, kann die Maus extubiert werden. </li><li> 0,5 ml warme sterile Kochsalzlösung in die dorsale subkutane Raum injiziert und die Maus auf eine wärmende Unterlage in einen Käfig gesetzt, bis sie die Mobilität (1 Stunde minimum) gewinnt. </li><li> Für das Überleben Experimente sind Mäuse zurück in ihre Käfige gesetzt und kehrte nach dem Vivarium, bis die Zeit des Opfers. Während der ersten 2 Tage, angefeuchtete Lebensmittelplatziert auf dem Käfig vom Boden bis zur Fütterung zu erleichtern (so sie nicht auf bis das kann Schmerzen verursachen) und Buprenorphin sollten alle 6-12-Stunden verabreicht werden. Post-operative Betreuung umfasst auch tägliche Überwachung der ersten Woche eine ausreichende Mobilität, Pflege, und Essgewohnheiten zu überprüfen. </li><li> Die chirurgischen Instrumente werden mit Ethanol abgewischt sauber und in die Perle Sterilisator, bevor die nächste Operation. </li><li> Zum Zeitpunkt der Tötung werden die Mäuse mit Natrium-Pentobarbital (65mg/ml, 55-65 mg / kg). Wenn eine angemessene Ebene der Narkose erreicht ist, wird die Brusthöhle eröffnet. </li><li> Während das Herz noch schlägt, eine Spritze mit einer 23-Gauge-Nadel mit kaltem Kaliumchlorid (KCl, 30mm) oder 2,3-Butandion Monoxim (BDM; 10 mM) wird verwendet, um die Punktion der hinteren basalen Bereich des Ventrikels und die Lösung langsam in die Kammer injiziert, bis das Herz in Diastole verhaftet wird. </li><li> Wenn das Herz entfernt wird, wird eine Spritze mit PBS verwendet, um retrograd perfuse spülen das Herz kein Blut, die Reste zu beseitigen. Für akute Studien, am Ende der Reperfusion Zeit ist der LAD mit der ursprünglichen Stelle der Okklusion wieder ligiert. Eine Lösung, die 1% Evans-Blau in die Aorta injiziert. Wenn das Herz gewonnen wird, ist es quer in 3 Abschnitte von gleicher Dicke geschnitten, inkubiert in 1% 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid und bebildert für morphometrische Analysen 11. Bei chronischen Studien, ist das Herz dann in Fixativ eingetaucht, dann verarbeitet und nach Routineverfahren eingebettet. Folien können dann histologisch gefärbt werden und abgebildet für morphometrische Analysen (mit Scion, NIH Image J oder Image Pro Plus) 9,10,12. </li></ol> Repräsentative Ergebnisse: Wenn es richtig gemacht, Preise für das Überleben in Mäusen (männlich: Alter 8-10 Wochen, 22-28g; weiblich: Alter 10-12 Wochen, 20-26g) sind: über 90% der akuten Ischämie / Reperfusion und ischämische Präkonditionierung Experimente, über 85% in permanenten Ligatur Studien und ca. 80% für intramyokardialen Injektionen. Seit Anfang Verletzung ist gut sichtbar durch metabolische Veränderungen und nicht strukturell, Infarktgröße Bestimmung in Ischämie / Reperfusion und ischämische Präkonditionierung Experimente ist durch Infusion von 1% Evans blauen Farbstoff in die Aorta, die das Herz, das nicht von der LAD versorgt wird perfuse durchgeführt ( Abbildung 1A). Wenn das Herz entfernt und quer halbieren, wird das Gewebe in 1% ige Lösung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid zu Infarktgröße (Abbildung 1B) messen inkubiert. Die Flächen werden mit Scion oder NIH-Imaging-Software, die vom Anwender mit einem Mikrometer bei gleicher Vergrößerung abgebildet werden können. Diese Zahlen werden verwendet, um gefährdete Gebiet / linken Ventrikels und Infarktgröße / gefährdete Gebiet 11 zu berechnen. Der Stamm Unterschiede können in Variationen des Körpergewichts und des Herzens Größe und so darauf geachtet werden, diese Maßnahmen zu Herzen Gewicht, Körpergewicht oder Tibia Länge für Vergleichszwecke zu normalisieren sollte führen. Permanent Arterienligation Ergebnisse in grobe strukturelle Veränderungen wie Nekrosen, Wandverdünnung und Kammer Dilatation. Vergleich der Wirkungen der Behandlung und / oder Zeit auf die Infarktgröße und Nekrose in Bezug auf die linke Herzkammer, Kammer-Bereich, Septumwand und linksventrikulären freien Wandstärke in der permanenten Okklusion Modell (Abbildung 2A) können auch unter Verwendung von Scion oder NIH Bildgebung werden Software. Collagen Färbung mit Picrosirius rot / schnell grün (Abbildung 2B) kann verwendet werden, um insterstitial Fibrose, die funktionale Indizes der Wand Versteifung 8-10 korreliert zu messen. Das Bild in Abbildung 3 stellt die Verteilung der 6UL Lösung (Evans-Blau) in der Grenzzone des Herzens nach dem dauerhaften Arterienligation injiziert. Beachten Sie, dass es in Richtung der Verletzungen geht ebenso wie gegen die Basis und auch transmural. <img src="/files/ftp_upload/2581/2581fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. A. Evan &#39;s Blue in die Aorta vor Exzision injiziert. Dieses Bild zeigt die durchbluteten Regionen des Herzens (gefärbt) und die eingeschlossenen Fläche (ungefärbten). B. Evan&#39; s Blue und TTC-Färbung nach akuter Ischämie / Reperfusion. Dies ist ein repräsentatives Bild (20x), die den blauen Farbstoff Verteilung, die die unoccluded Regionen sowie TTC-Färbung von metabolisch lebensfähiges Gewebe (rot) gefärbt. Nekrotischen Bereichen nicht verfärben und so bleiben sie blass (umrissen). <img src="/files/ftp_upload/2581/2581fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. A. Hämatoxylin und Eosin-Färbung. Dies ist ein repräsentatives Bild (20x) von H &amp; E Färbung von einer Maus Herzen quer durch den Infarkt Region um 4 Tage verkürzt post-MI (20x). Der * kennzeichnet Gewebsnekrose, zeigen Pfeile, um Granulationsgewebe, RV = rechter Ventrikel und LV = linker Ventrikel. B. Picrosirius rot und schnell grün färben. Dies ist einerepräsentatives Bild (20x) von Picrosirius rot / grün Färbung schnell von einem Querschnitt der Maus Herz 4 Wochen post-MI. Das Zytoplasma färbt grün und kollagenen Fasern sind rot. <img src="/files/ftp_upload/2581/2581fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Evans Blau Farbstoff Fleck Verteilung folgenden 6UL intramyokardialen Injektion. Dies ist ein repräsentatives Bild zeigt die globale Verteilung und transmurale des blauen Farbstoffs Evans ganzen Herzen nach 6UL intramyokardialen Injektion an der Grenzzone unmittelbar nach einer koronaren Ligation (12x).

Dieses Tier-Protokoll wurde von zugelassen und wird in Übereinstimmung mit den Richtlinien und Vorschriften her durch die Institutional Animal Care und Verwenden Ausschuss an der East Carolina University gesetzt.

Koronare Herzkrankheit weiterhin ein epidemiologisch und steuerlich erhebliche Problem der öffentlichen Gesundheit werden. Erhebliche Grundlagenforschung ist noch nötig, um die Mechanismen, durch die Verletzung und den Umbau vor und wie potenzielle Therapeutika modulieren kann diese Prozesse, wenn sie für den klinischen Einsatz entwickelt werden, zu verstehen. Nagetiere werden am häufigsten verwendet und die breite Palette von genetisch veränderten Mäusen zur Verfügung stellt, diese Art ein attraktives Modell. Obwohl es Unterschiede zwischen Mäusen und anderen Tierarten, es gibt viele Vorteile zu einem Mausmodell. Verwenden eines einfachen Binokular oder Lupe und gut beleuchtet Bedingungen ermöglichen das Gefäßsystem zu leicht zu erkennen (für detaillierte makroskopischen Anatomie des Gefäßsystems, siehe Salto-Tellez et al., 2004 13). Um das Risiko von post-operative Sterblichkeit, ist es sehr wichtig, um zu vermeiden Durchtrennung großer Gefäße, da die gesamte Blutvolumen eines 25g Maus ist weniger als 2 ml 14. Für den Fall, dass eine übermäßige Blutungen auftreten, können sanfte Anwendung von Druck oder stecknadelkopfgroße Verätzungen verwendet werden, um die Blutung zu stoppen. Dieses Verfahren kann auch in einer Vielzahl von Arten modifiziert werden. Zum Beispiel können Mäuse betäubt werden mit Isofluran, Ketamin / Xylazin oder Natrium-Pentobarbital und entsprechende Auswahl wird durch die Dauer des Protokolls 15-18 bestimmt. Die Zehen Prise Reflex ist das am häufigsten verwendete Index der Tiefe der Anästhesie. Weitere, um die Wahrscheinlichkeit für das langfristige Überleben zu verbessern, verwenden einige Forscher Antiarrhythmika wie Lidocain, um die Inzidenz von tödlichen Arrhythmien 19,20 es jedoch zu berücksichtigen, dass dieser vor kurzem wurde gezeigt, dass antiapoptotischen Eigenschaften in eine akute haben reduzieren Modell 21. Auch, um postoperative Schmerzen zu reduzieren, können Schmerzmittel wie Buprenorphin für die ersten 48 Stunden nach der Operation 3,16,17,22,23 verabreicht werden. Zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur während der Operation (vor allem für längere Protokolle), ist eine rektale Sonde in Reihe mit einem Heizkissen oft an die Stelle der isothermen Pad verwendet. Für Ischämie / Reperfusion und / oder ischämische Prä-oder postconditioning: die Dauer der Okklusion (s) und Reperfusion (s) können verändert werden; für die permanente Okklusion, die Größe des Infarktes kann durch Einstellen der Lage der Ligatur geändert werden; und für intramyokardialen Injektionen (zB Zellen, Proteine), kann es 1-3 Injektionsstellen werden und das Volumen pro Injektion kann bis zu 15 ul 24. Wenn Zellen injiziert wird, verwendet der Feinheit der Nadel (in der Regel 26-30) 5,25,26 basierend auf der Größe der Zellen sollte so gewählt werden, der Innendurchmesser der Nadel ist groß genug, um zu vermeiden Scheeren. Um zu vermeiden, verwirrt durch entzündliche Prozesse durch die Operation ausgelöst haben einige Forscher berichteten über eine Schlinge, die ex vivo zu verschließen und reperfuse die Herzen in einem geschlossenen Kasten mit der Maus an einer beliebigen Stelle nach der Operation 27-29 manipuliert wird. In jüngerer Zeit Gao et al. 30 haben gezeigt, dass temporäre und permanente Okklusion ohne die Notwendigkeit für die Belüftung durchgeführt werden kann und ein paar Labors haben damit begonnen, Ultraschall verwenden, um bei geschlossener Brust intramyokardialen Injektionen 25,31 auszuführen. Seit der ersten Studie demonstriert Machbarkeit der Ligation der Koronararterie in Mäusen wurde von Johns und Olson 1954 32 Erscheinungsweise, viele andere dieses Modell übernommen und modifiziert sie, um verschiedene Aspekte der myokardialen Verletzungen und Umbau 3,33-45 studieren. Die Art von Mäusen in Bezug auf Größe, Fortpflanzungsfähigkeit, und vergleichsweise weniger Aufwand für Anschaffung und Wartung machen diese Art ein ansprechendes Werkzeug für ein breites Spektrum von physiologischen und pathophysiologischen Studien. Da die Miniaturisierung von Technologie für die Bildgebung in vivo Fortschritte 46-49, sowie Mittel zur Durchführung und Analyse von großen Maßstab Genomik und Proteomik, Wirkstoff-Screening, die Wirksamkeit der Zell-und / oder Protein-Therapien sowie Biomaterialien 50-64, kombiniert mit der zunehmend breite Palette von genetischen Manipulationen durch ubiquitäre oder Gewebe spezifische transgene oder Mutanten / Knockout-Mäusen ergab, wird die Maus-Modell des Myokardinfarkts zweifellos auch weiterhin ein unverzichtbares Werkzeug in die Bewertung der akuten kardialen Verletzungen und langfristigen Umbau werden. Deshalb gibt es unbestreitbaren Wert in der Lage, diese Experimente zuverlässig und reproduzierbar durchführen.

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		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Long Vanna Scissors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>George Tiemann</td>
<td>160-159</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Micro Dissecting Scissors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>George Tiemann</td>
<td>160-161</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Forceps &#x2013; straight, 1x2 teeth</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>George Tiemann</td>
<td>105-205</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Scalpel handle #3</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>George Tiemann</td>
<td>105-64</td>
<td>#10 sterile blade</td>
</tr>
<tr>
<td>Forceps &#x2013; half curved serrated</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>George Tiemann</td>
<td>160-19</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tissue Scissors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>George Tiemann</td>
<td>105-410</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Castroviejo Needle Holder</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Miltex</td>
<td>18-1828</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Cook Eye Speculum</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Miltex</td>
<td>18-63</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Surgipro II 8-0</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Suture Express</td>
<td>VP-900-X</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Prolene 6-0</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Suture Express</td>
<td>8776</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Germinator 500 Bead Sterilizer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Cellpoint Scientific</td>
<td>65369-1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Deltaphase isothermal pad</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Braintree Scientific</td>
<td>39DP</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Hamilton syringe - 25&mu;l</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Hamilton</td>
<td>80430</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>30 gauge beveled needle</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Hamilton</td>
<td>7803-07</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Ventilator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Kent Scientific</td>
<td>TOPO</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo. With the advent of genetic modifications to the whole organism or the myocardium and an array of biological and/or synthetic materials, there is great potential for any combination of these to assuage the extent of acute ischemic injury and impede the onset of heart failure pursuant to myocardial remodeling. 
Here we present the methods and materials used to reliably perform this microsurgery and the modifications involved for temporary (with reperfusion) or permanent coronary artery occlusion studies as well as intramyocardial injections. The effects on the heart that can be seen during the procedure and at the termination of the experiment in addition to histological evaluation will verify efficacy. 
Briefly, surgical preparation involves anesthetizing the mice, removing the fur on the chest, and then disinfecting the surgical area. Intratracheal intubation is achieved by transesophageal illumination using a fiber optic light. The tubing is then connected to a ventilator. An incision made on the chest exposes the pectoral muscles which will be cut to view the ribs. For ischemia/reperfusion studies, a 1 cm piece of PE tubing placed over the heart is used to tie the ligature to so that occlusion/reperfusion can be customized. For intramyocardial injections, a Hamilton syringe with sterile 30gauge beveled needle is used. When the myocardial manipulations are complete, the rib cage, the pectoral muscles, and the skin are closed sequentially. Line block analgesia is effected by 0.25% marcaine in sterile saline which is applied to muscle layer prior to closure of the skin. The mice are given a subcutaneous injection of saline and placed in a warming chamber until they are sternally recumbent. They are then returned to the vivarium and housed under standard conditions until the time of tissue collection. At the time of sacrifice, the mice are anesthetized, the heart is arrested in diastole with KCl or BDM, rinsed with saline, and immersed in fixative. Subsequently, routine procedures for processing, embedding, sectioning, and histological staining are performed. 
Nonsurgical intubation of a mouse and the microsurgical manipulations described make this a technically challenging model to learn and achieve reproducibility. These procedures, combined with the difficulty in performing consistent manipulations of the ligature for timed occlusion(s) and reperfusion or intramyocardial injections, can also affect the survival rate so optimization and consistency are critical.

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Coronary Artery Ligation and Intramyocardial Injection in a Murine Model of Infarction

Zahlreiche genetische Manipulationen und / oder intramyokardialen Injektionen von Genen, Proteinen, Zellen und / oder Biomaterialien basieren auf die Dimension der Zeit in Studien zur akuten Ischämie / Reperfusion und chronischer Umbau in Mäusen überlagert. Dieses Video zeigt die mikrochirurgische Verfahren für die Ischämie / Reperfusion, permanent koronare Ligation und intramyokardialen Injektion Studien.

Koronare Ligation und intramyokardialen Injection in einem Mausmodell der Infarkt

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo.  With the advent of genetic modifications to ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

51.9K Aufrufe.  East Carolina University. Zahlreiche genetische Manipulationen und / oder intramyokardialen Injektionen von Genen, Proteinen, Zellen und / oder Biomaterialien basieren auf die Dimension der Zeit in Studien zur akuten Ischämie / Reperfusion und chronischer Umbau in Mäusen überlagert. Dieses Video zeigt die mikrochirurgische Verfahren für die Ischämie / Reperfusion, permanent koronare Ligation und intramyokardialen Injektion Studien.

Serie: Coronary Artery Ligation and Intramyocardial Injection in a Murine Model of Infarction

Modified Technique for Coronary Artery Ligation in Mice

Myocardial infarction (MI) is one of the most important causes of mortality in humans1-3. In order to improve morbidity and mortality in patients with MI we need better knowledge about pathophysiology of myocardial ischemia. This knowledge may be valuable to define new therapeutic targets for innovative cardiovascular therapies4. Experimental MI model in mice is an increasingly popular small-animal model in preclinical research in which MI is induced by means of permanent or temporary ligation of left coronary artery (LCA)5. In this video, we describe the step-by-step method of how to induce experimental MI in mice.
The animal is first anesthetized with 2% isoflurane. The unconscious mouse is then intubated and connected to a ventilator for artificial ventilation. The left chest is shaved and 1.5 cm incision along mid-axillary line is made in the skin. The left pectoralis major muscle is bluntly dissociated until the ribs are exposed. The muscle layers are pulled aside and fixed with an eyelid-retractor. After these preparations, left thoracotomy is performed between the third and fourth ribs in order to visualize the anterior surface of the heart and left lung. The proximal segment of LCA artery is then ligated with a 7-0 ethilon suture which typically induces an infarct size ~40% of left ventricle. At the end, the chest is closed and the animals receive postoperative analgesia (Temgesic, 0.3 mg/50 ml, ip). The animals are kept in a warm cage until spontaneous recovery.

The surgical procedure used to induce experimental myocardial infarction in mice begins with left thoracotomy between the third and the fourth ribs in order to visualize the anterior surface of the heart and left lung. The left coronary artery is ligated, the chest is closed and the mouse is allowed to recover spontaneously.

Geändert Technik für Coronary Artery Ligation in Mäuse

Myocardial infarction (MI) is one of the most important causes of mortality in humans1-3. In order to improve morbidity and mortality in patients with MI ...

Forschung

Medizin

A Murine Model of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury through Ligation of the Left Anterior Descending Artery

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms at work during MI and developing effective therapeutic approaches requires methodology to reproducibly simulate the clinical incidence and reflect the pathophysiological changes associated with MI. Here, we describe a surgical method to induce MI in mouse models that can be used for short-term ischemia-reperfusion (I/R) injury as well as permanent ligation. The major advantage of this method is to facilitate location of the left anterior descending artery (LAD) to allow for accurate ligation of this artery to induce ischemia in the left ventricle of the mouse heart. Accurate positioning of the ligature on the LAD increases reproducibility of infarct size and thus produces more reliable results. Greater precision in placement of the ligature will improve the standard surgical approaches to simulate MI in mice, thus reducing the number of experimental animals necessary for statistically relevant studies and improving our understanding of the mechanisms producing cardiac dysfunction following MI. This mouse model of MI is also useful for the preclinical testing of treatments targeting myocardial damage following MI.

We introduce a surgical method to induce experimental ischemia/reperfusion (I/R) injury to simulate myocardial infarction (MI) in mouse models that allows for more clarity in positioning of the ligation on the left anterior descending artery (LAD) to increase the reproducibility of MI experiments in mice.

Einem Mausmodell der myokardialen Ischämie-Reperfusion Injury durch Ligation des linken vorderen absteigenden Arterie

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms ...

Ultrasound-guided Transthoracic Intramyocardial Injection in Mice

Murine models of cardiovascular disease are important for investigating pathophysiological mechanisms and exploring potential regenerative therapies. Experiments involving myocardial injection are currently performed by direct surgical access through a thoracotomy. While convenient when performed at the time of another experimental manipulation such as coronary artery ligation, the need for an invasive procedure for intramyocardial delivery limits potential experimental designs. With ever improving ultrasound resolution and advanced noninvasive imaging modalities, it is now feasible to routinely perform ultrasound-guided, percutaneous intramyocardial injection. This modality efficiently and reliably delivers agents to a targeted region of myocardium. Advantages of this technique include the avoidance of surgical morbidity, the facility to target regions of myocardium selectively under ultrasound guidance, and the opportunity to deliver injectate to the myocardium at multiple, predetermined time intervals. With practiced technique, complications from intramyocardial injection are rare, and mice quickly return to normal activity on recovery from anesthetic. Following the steps outlined in this protocol, the operator with basic echocardiography experience can quickly become competent in this versatile, minimally invasive technique.

Echocardiography-guided percutaneous intramyocardial injection represents an efficient, reliable, and targetable modality for the delivery of gene transfer agents or cells into the murine heart. Following the steps outlined in this protocol, the operator can quickly become competent in this versatile, minimally invasive technique.

Ultraschall-geführte Transthorakale intramyokardiale Injection in Mäuse

Murine models of cardiovascular disease are important for investigating pathophysiological mechanisms and exploring potential regenerative therapies. ...

Permanent Ligation of the Left Anterior Descending Coronary Artery in Mice: A Model of Post-myocardial Infarction Remodelling and Heart Failure

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It is characterized by fluid retention, shortness of breath, and fatigue, in particular on exertion. Heart failure is a growing public health problem, the leading cause of hospitalization, and a major cause of mortality. Ischemic heart disease is the main cause of heart failure.
Ventricular remodelling refers to changes in structure, size, and shape of the left ventricle. This architectural remodelling of the left ventricle is induced by injury (e.g., myocardial infarction), by pressure overload (e.g., systemic arterial hypertension or aortic stenosis), or by volume overload. Since ventricular remodelling affects wall stress, it has a profound impact on cardiac function and on the development of heart failure. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is used to investigate ventricular remodelling and cardiac function post-myocardial infarction. This model is fundamentally different in terms of objectives and pathophysiological relevance compared to the model of transient ligation of the left anterior descending coronary artery. In this latter model of ischemia/reperfusion injury, the initial extent of the infarct may be modulated by factors that affect myocardial salvage following reperfusion. In contrast, the infarct area at 24 hr after permanent ligation of the left anterior descending coronary artery is fixed. Cardiac function in this model will be affected by 1) the process of infarct expansion, infarct healing, and scar formation; and 2) the concomitant development of left ventricular dilatation, cardiac hypertrophy, and ventricular remodelling.
Besides the model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery, the technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented in detail.

Heart failure is the leading cause of hospitalization and a major cause of mortality. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is applied to investigate ventricular remodelling and cardiac dysfunction post-myocardial infarction. The technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented.

Permanent Ligation des linken vorderen absteigenden Koronararterie bei Mäusen: Ein Modell der Post-Myokardinfarkt Umbau und Herzinsuffizienz

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It ...

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

Ultraschall Basierend Beurteilung der koronaren Herzfluss und koronare Flussreserve Mit der Drucküberlastung Modell an der Maus

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

Murine Left Anterior Descending (LAD) Coronary Artery Ligation: An Improved and Simplified Model for Myocardial Infarction

Ischemic heart disease (IHD), or acute coronary syndrome (ACS), is one of the leading causes of death in the United States. IHD is characterized by reduced blood supply to the heart, resulting in the loss of oxygen to and the ensuing necrosis of the heart muscle. The MI model has gained popularity for its use as a short-term ischemia-reperfusion model and a long-term permanent ligation model. Below, we describe a reliable method for the permanent ligation of the LAD. With mouse genetic engineering technology becoming more advanced, and with an increasing availability of quality murine surgical instruments, the mouse has become a popular model for MI surgeries. Our surgical model incorporates the use of an easily reversible anesthetic for the rapid recovery of the mouse; a minimally invasive endotracheal intubation without involving a tracheotomy; and a thoracentesis through the original thoracotomy site without creating an additional incision in the chest, as is done in some other methods, to effectively remove excess blood and air from the chest cavity. This method is comparatively less invasive than other methods, which dramatically reduces surgical and post-surgical complications and mortality and improves reproducibility.

Murine Left Anterior Descending LAD Coronary Artery Ligation: An Improved and Simplified Model for Myocardial Infarction

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).

Murine linken vorderen absteigenden (LAD) Koronararterienligatur: ein verbessertes und vereinfachtes Modell für Myokardinfarkts

Ischemic heart disease (IHD), or acute coronary syndrome (ACS), is one of the leading causes of death in the United States. IHD is characterized by ...

Direct Re-implantation of Left Coronary Artery into the Aorta in Adults with Anomalous Origin of Left Coronary Artery from the Pulmonary Artery (ALCAPA)

Anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery (ALCAPA) is a rare congenital anomaly which is one of leading causes of myocardial ischemia and infarction in children. If left untreated, it results in a 90% mortality rate in the first year of life. In patients who survive to the adulthood, the coronary steal phenomenon and retrograde left-sided coronary flow provide a substrate for chronic subendocardial ischemia, which may lead to left ventricular dysfunction, ischemic mitral regurgitation, malignant ventricular arrhythmias, and sudden cardiac death. The average age of life-threatening presentation is 33 years and of sudden cardiac death 31 years. Therefore, surgical correction is highly recommended as soon as the diagnosis is made, regardless of age. In adult-type ALCAPA originating from the right-facing sinus of the pulmonary artery, direct re-implantation of the ALCAPA into the aorta is the more physiologically sound repair technique to re-establish the dual-coronary perfusion system and is recommended. This protocol describes the technique of direct re-implantation of adult-type ALCAPA into the aorta.

Direct Re-implantation of Left Coronary Artery into the Aorta in Adults with Anomalous Origin of Left Coronary Artery from the Pulmonary Artery ALCAPA

Surgical correction of ALCAPA is highly recommended, regardless of age or the degree of intercoronary collateralization. This protocol presents a technique for the direct re-implantation of adult-type ALCAPA into the aorta to re-establish the dual-coronary perfusion. Whenever feasible, direct re-implantation is preferred to other surgical correction techniques.

Direkter Wieder Implantation von linken Koronararterie in die Aorta bei Erwachsenen mit Anomale Ursprung der linken Koronararterie aus der Lungenarterie (ALCAPA)

Anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery (ALCAPA) is a rare congenital anomaly which is one of leading causes of myocardial ...

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). Before they can be considered for use, and implemented in humans, extensive preclinical studies are required in large animal models to evaluate the safety, efficacy, and fate of the injectate (e.g., stem cells) once delivered into the myocardium. Small rodent models offer advantages (e.g., cost effectiveness, amenability for genetic manipulation); however, given inherent limitations of these models, the findings in these rarely translate into the clinic. Conversely, large animal models such as rabbits, have advantages (e.g., similar cardiac electrophysiology compared to humans and other large animals), whilst retaining a good cost-effective balance. Here, we demonstrate how to perform a percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection (IMI) technique, which is minimally invasive, safe, well tolerated, and very effective in the targeted delivery of injectates, including cells, into several locations within the myocardium of a rabbit model. For the implementation of this technique, we also have taken advantage of a widely available clinical echocardiography system. After putting in practice the protocol described here, a researcher with basic ultrasound knowledge will become competent in the performance of this versatile and minimally invasive technique for routine use in experiments, aimed at hypothesis testing of the capabilities of cardiac regenerative therapeutics in the rabbit model. Once competency is achieved, the whole procedure can be performed within 25 min after anaesthetizing the rabbit.

Novel therapeutic strategies in cardiac regenerative medicine require extensive and detailed studies in large preclinical animal models before they can be considered for use in humans. Here, we demonstrate a percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection technique in rabbits, which is valuable for hypothesis testing the efficacy of such novel therapies.

Perkutane Kontrast-Echokardiographie-geführte Intramyocardial-Injektion und Zelle-Lieferung in einem großen präklinischen Modell

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and drugs. It is widely used in many studies on the physiological functions of vascular smooth muscle, the pathogenesis of vascular diseases such as hypertension, and the development of smooth muscle relaxant drugs. The mouse is a widely used model animal with a large pool of disease models and genetically modified strains. We introduced this method to measure the isometric contraction of mouse mesenteric artery in detail. A 1.4-mm segment of mouse mesenteric resistance artery was isolated and mounted on a myograph chamber by passing two steel wires through its lumen. After equilibration and normalization steps, the vessel segment was potentiated by a high-K+ solution twice prior to the contraction assay. As an example of the application of this method in drug development, we measured the relaxant effect of a novel natural substance, neoliensinine, isolated from a Chinese herb, embryos of the lotus seed (Nelumbo nucifera Gaertn.) on mouse mesenteric arteries. The vessel segments mounted on the myograph chamber were stimulated with a high-K+ solution. When the force tension reached a stable sustained phase, cumulative doses of neoliensinine were added to the chamber. We found that neoliensinine had a dose-dependent relaxant effect on smooth muscle contraction, thus suggesting that it bears potential activity against hypertension. In addition, as the vessel segment can survive at least 4 hours after mounting and maintain contractility induced by the high-K+ solution for many times, we suggest that the wire myograph system may be used for the time-consuming process of drug screening.

The wire myograph technique is used to investigate vascular smooth muscle functions and screen new drugs. We report a detailed protocol for measuring the isometric contractility of the mouse mesenteric artery and for screening new relaxants of vascular smooth muscle.

Messung der isometrischen Kontraktilität der Maus mesenterialen Arterie mit Draht Myographie

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Murine Myocardial Infarction Model using Permanent Ligation of Left Anterior Descending Coronary Artery

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine models of MI with permanent ligation of left-anterior descending (LAD) coronary artery closely mimics MI in humans. Murine models benefit from the extensive genetic engineering available nowadays. Here we propose a reproducible murine surgical model of myocardial infarction by permanent LAD coronary ligation. Our technique comprises anesthesia with ketamine/xylazine that can be rapidly reversed by administration of an antagonist, intubation without tracheotomy for mechanical-assisted ventilation, ventilation with application of extrinsic positive end-expiratory pressure (PEEP) to avoid alveolar collapse, a thoracotomy method limiting to the minimum surgical lesions made to skeletal muscles, and lung inflation without thoracentesis. This method is sparsely invasive, reproducible and reduces post-surgery mortality and complications.

Herein we describe a surgical procedure showing how to achieve permanent ligation of the left-anterior descending coronary artery in mice. This model is of high relevance to investigate the pathophysiology of myocardial infarction and the concomitant biological processes.

Murine Myokardinfarkt Modell mit permanenten Ligation der linken Anterior absteigende Koronararterie

Myocardial infarction (MI) and acute coronary diseases are among the most prominent causes of death in population with western lifestyle. The murine ...