一种小鼠心肌梗死模型的制作方法与流程

本发明属于动物实验技术领域，特别涉及一种小鼠心肌梗死模型的快速制作方法。

背景技术：

心肌梗死是心血管疾病中最危急事件，科研人员研究心肌梗死病因、病理等发病机制和研发新的治疗方法和药物是心血管疾病领域的重要研究方向，在心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病基础研究及干细胞移植治疗缺血性心脏病的基础研究中，动物心肌梗死模型被广泛应用，在制作动物心肌梗死模型中可用的动物有猴、猪、狗、兔、大鼠、小鼠等动物，其中小鼠繁殖力强、易于饲养、价格低廉、占用空间少、操作简便，以及小鼠染色体在进化的过程中保留了人类同线性基因群，小鼠基因在一定程度与人类基因同源性强，因此在基础研究中使用小鼠作为心肌梗死模型动物也更为广泛。

小鼠心肌梗死模型的制作方法有药物法、微创法、电刺激法、电凝烧灼法、冷冻法、左心室前降支结扎法；药物法是把异丙基肾上腺素经静脉滴注或腹腔注射到小鼠体内，通过药物作用造成冠状动脉痉挛而促使心肌发生梗死，但由于药物的广泛作用、应用的剂量及个体对药物敏感性等差异，该方法所造成的梗死灶则常较为弥散，所制备的心肌梗死模型的病理变化过程也与心肌梗死的病理变化过程存在一定的差异，不便于对心肌梗死面积的后期评价，该方法研究的可靠性也相对较低已经较少使用；微创法是在对动物行冠状动脉造影基础上，经造影管用泛影葡胺把明胶海绵栓子推注到冠状动脉左前降支远端从而栓塞完成模型制作，小鼠由于动脉管径较细而介入操作难度极大，实验成本较高而不宜使用本法；电刺激法是在动物呼吸机辅助下，剪切开胸廓暴露心脏，使用可控微电流刺激血管外膜导致血管内膜受损，激活血小板诱发凝血过程形成血栓导致心肌梗死，因产生的血栓可控性差、引起其他部位产生血栓，并发症多；电凝烧灼法是在动物呼吸机辅助下，剪切开胸廓暴露心脏，应用小高频刀的电灼电极电凝烧灼左心室前降支深部导致心肌梗死，本方法是因超因超高温条件下导致的心肌损伤坏死，而并非心肌缺血性坏死，该造模过程与心肌梗死自然发病过程存在较大差异，烧灼区域炎症反应较为强烈，后期处理步繁杂，且因小鼠胸腔开口较小，小鼠心博较快，操作难度大；冷冻法是在动物呼吸机辅助下，剪切开胸廓暴露心脏，将金属棒置于液氮中数分钟后取出，金属棒顶端触碰小鼠前降支致前降支冻结损伤阻断血流形成心肌梗死，本方法需要开胸伤口较大，炎症反应强，为达到冷冻效果经常要反复冷冻，耗时长，冷冻程度不一、冷冻范围不一，造成心梗模型一致性差，左心室前降支周围心肌损伤大，易造成心律失常。

左心室前降支结扎法是目前实验中最为常用的心肌梗死造模方法，这种方法可直接造成左心室前降支堵塞，试验周期短，可以观察梗死后对心肌的损害，现有的操作方式是将小鼠麻醉后经口气管插管，机械辅助通气，开胸后在目视下进行左心室前降支结扎，由于小鼠气管狭窄，在经口气管插管时操作困难，且插管与气管壁密封性差，通气效率低，操作耗费较长时间，小鼠开胸后为保证后续小鼠高存活率，胸部开口小，操作视野小，小鼠心脏在胸腔内跳动次数超过400次每分钟，进针结扎左心室前降支准确度低、费时费力，极容易扎进心室和心房引起大出血而死亡，机械通气时两侧肺部的扩张可达到胸部开口的手术操作区域，在进针时容易引起肺部损伤导致小鼠后续气胸死亡，这种使用呼吸机机械通气辅助呼吸在开胸后直视下进行左心室前降支结扎的操作方式，完成一只小鼠心肌梗死模型制作的时间需要40-90分钟，使用肌肉或腹腔注射麻醉药需要使小鼠麻醉时间至少持续90分钟以上，使用注射麻醉药物长时间持续使小鼠保持麻醉状态严重抑制小鼠中枢神经系统，影响冠状动脉血流状态，手术后不能立即苏醒，体温过底，最终导致小鼠死亡，按此方法进行心肌梗死模型制作时心肌梗死成功率低、小鼠死亡率高，严重影响实验研究的速度和效率；为解决这一问题，急需一种快速制作小鼠心肌梗死模型的方法，优化操作流程，减少操作时间，提高心肌梗死模型成功率，降低小鼠死亡率，有研究者使用心脏挤出法制作小鼠心肌梗死模型，但因不掌握操作方法和合理优化制作流程，导致小鼠心肌梗死模型的成功率低、死亡率高。本研究团队经科研攻关创新研发，优化小鼠麻醉方案、处理心脏方法、结扎关胸方式、1-2分钟恢复小鼠意识、保持小鼠体温等方法在1分钟时间内制作小鼠心肌梗死模型，心肌梗死成功率高，死亡率低，本发明方法适合进行短期大规模实验所需小鼠心肌死模型制作。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种快速制作小鼠心肌梗死模型的方法，克服现有技术操作时间长、小鼠心肌梗死模型成功率低、死亡率高的不足，优化在制作小鼠心肌梗死模型中多种影响因素，缩短制作小鼠心肌梗死模型时间的方法，提高小鼠心肌梗死模型的制作成功率和存活率。

小鼠心肌梗死模型的快速制作方法按照下述操作步骤进行：

步骤1，用气体流量管连接好氧气瓶、麻醉机、气体分流器、麻醉诱导箱、小鼠呼吸面罩，调整麻醉机参数使异氟烷占异氟烷和氧气混合气体的浓度为3%，这个浓度为诱导麻醉模式的浓度，打开麻醉气体通路上的分流器使异氟烷与氧气的混合气输入至诱导麻醉箱，在诱导麻醉箱中放入小鼠，1-2分钟小鼠即麻醉，针刺小鼠皮肤小鼠无任何反应，调整麻醉机参数使异氟烷占异氟烷和氧气混合气体的浓度为1.5%，这个浓度为持续麻醉模式的浓度，再打开分流器调整流量使异氟烷与氧气的混合气体等量持续输入至诱导麻醉箱和小鼠手术台呼吸面罩，将在诱导麻醉箱中已经麻醉的小鼠从诱导麻醉箱中取出，把小鼠的口鼻放入小鼠手术台上呼吸面罩内使小鼠持续麻醉，小鼠仰卧在手术台，四肢用胶带固定，进入下一步工序。

步骤2，作为优化，脱去小鼠胸部毛，用碘伏消毒已脱毛的胸部皮肤，用10cm手术剪在胸骨左侧第3-4肋间胸大肌前沿剪开皮肤1厘米，用摄子夹住皮肤，止血钳在皮肤下分离胸大肌与皮肤，再用镊子夹住胸大肌，止血弯钳探入胸大肌下夹住胸小肌进行两者钝性分离，分离胸大肌和胸小肌无剪切损伤，目视下见到第3、4肋骨，止血弯钳通过3-4肋间探入胸腔，钝性分开第3、4肋骨间隙开口为0.5-1厘米，术者左手拇指在小鼠体外抵住小鼠腹腔左上部，术者左手中指弯曲抵住小鼠腹腔右侧，术者左手食指抵住小鼠胸腔右侧轻轻用力先循环挤压胸腔，待见到心尖部位位于胸腔开口处时再同时挤压胸腔，配合止血钳在左胸第3-4肋间开口大小和方向的调整，随着心脏的自主收缩博动，小鼠心脏游离端通过3-4肋间胸腔开口跳出胸腔，从止血弯钳通过第3-4肋间进入胸腔到心脏跳出胸腔的操作过程所用时间为10-15秒，跳出胸腔的心脏自主博动的频率为每分钟在400-500次之间，心脏直观角度下的上面部分即为前左心室降支所处的位置，进入下一步工序。

步骤3，作为优化，使用7-0缝合线平左心耳下缘进针，进针深度0.5毫米，向心脏右侧至肺动脉圆椎与心尖部连线处出针结扎前降支，在目视下可见左心室前降支被结扎后左心室前壁心肌颜色变淡，止血钳再从心脏下方探入第3-4肋间撑开胸腔开口，随着心脏自主收缩，心脏收回到胸腔，结扎前降支用时间为10-15秒，术者左手拇指、食指和中指配合挤压胸腔，挤出胸腔中空气，用止血钳钳夹第3、4肋骨使第3-4肋间开口闭合，将胸小肌复位于3-4肋间上，胸大肌覆盖于胸小肌之上，胸部皮肤切口两侧钳夹合拢，用6-0号缝合线缝合皮肤切口1-2针即可，关胸缝合切口用时间为10-15秒。术后在小鼠左胸皮肤缝合的切口处用碘伏消毒，撤除呼吸面罩，脱离麻醉气体对中枢神经的抑制，将小鼠置于37℃动物复温电热毯上保持体温，1分钟后小鼠苏醒。

按本发明上述方法制作的小鼠心肌梗死模型表现如下技术特征：

心电图检查术后记录小鼠心电图，用针电极刺穿小鼠四肢，电极连接心电图机记录小鼠心电图，观察术后小鼠心电图改变，心电图st段明显抬高是小鼠心肌梗死模型的一个重要特征。

超声检查心功能在术前和术后2周超声检查小鼠心功能，使用超声探头频率为14.0mhz，检测小鼠心脏左室射血分数（lvef）和左室短轴缩短率（lvfs）比术前减低、左室收缩末内径（lvesd）和左室舒张末内径（lvedd）比术前增加、左室前壁厚度（lvaw）比术前减低，所有以上数据经统计学处理p<0.05，是小鼠心肌梗死模型的重要特征。

小鼠心肌组织变化小鼠心肌梗死模型制作后2周后处死小鼠，取出心脏，观察左心室前壁凹陷、颜色变白是左心室前壁在心肌梗死后组织重构的结果，在-20度冷冻20分钟后，把小鼠心脏经冠状面切开，观察小鼠心脏左心室前壁心肌厚度与正常小鼠左心室前壁心肌厚度明显减低，是小鼠心肌梗死后心肌重构的重要特征。

小鼠心肌he染色，在小鼠心肌梗死模型制作完成2周后处死小鼠，取出心脏进行石蜡包埋并切片，he染色，观察心肌梗死小鼠左心室前壁组织变化情况，可见心肌梗死小鼠的左室前壁心肌出现心肌坏死的瘢痕组织，是小鼠心肌梗死模型的重要特征，正常对照组小鼠左室前壁心肌为正常组织，无瘢痕改变。

本发明专利优化了给小鼠麻醉、开胸、挤压胸腔方式、结扎前降支、心脏回收、关胸方法、术后保温的一系列制作小鼠心肌梗死模型的方法步骤，使其形成流畅连贯的作业方式，制作完成一只小鼠心肌梗死模型总时间为30-60秒钟，胸腔开放时间为15-30秒种，对小鼠自主呼吸无影响，术后50-90秒钟小鼠苏醒，节省了大量时间，极大提高了小鼠存活率和小鼠心肌梗死模型成功率。

附图说明

图1制作小鼠心肌梗死模型，操作方法和小鼠呼吸面罩示意图。

图2心肌梗死小鼠心电图，心电图st段显著抬高。

图3小鼠心肌梗死模型制作前的心脏超声m型图像，小鼠心脏舒缩功能正常。

图4小鼠心肌梗死模型制作后的心脏超声m型图像，小鼠心脏舒缩功能减低。

图5小鼠心肌梗死模型制作前后超声心功能及左室前壁厚度检查对比，术后lvef、lvfs、lvaw比术前减低，lvesd和lvedd比术前升高（*p<0.05，**p<0.01）。

图6心肌梗死小鼠心肌及he染色，6-1是心肌梗死小鼠心脏整体，可见左心室前降支结扎，左心室前壁凹陷，6-2是小鼠心脏冠状面切开图，可见小鼠左心室前壁心肌变薄，颜色变浅，6-3是小鼠心脏石腊包埋切片后he染色，可见左心室前壁组织瘢痕形成。

图7正常小鼠心肌及he染色，其中7-1是正常小鼠整体心脏，饱满圆润，7-2是正常小鼠心脏冠状面切开，可见正常小鼠左心室前壁心肌厚实，颜色与其他组织一致，7-3是正常小鼠心脏石腊包埋切片，左心室前壁组织无瘢痕形成。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案，为有效的说明本发明方法缩短制作小鼠心肌梗死模型时间，制作小鼠心肌梗死模型成功率、死亡率，本实施例选用一组50只小鼠进行具体实施本技术方案。

气体麻醉系统准备在制作小鼠心肌梗死模型之前先进行气体麻醉系统的准备，将氧气瓶出口管道接入麻醉机进气口，把异氟烷加入麻醉机挥发罐中，麻醉机出口管道连接入气体分流器，从分流器中引出两路管道，一路管道接入麻醉诱导箱，一路管道接入小鼠手术台的呼吸面罩。

小鼠诱导麻醉准备清洁级健康雄性balb/c小鼠50只，体重21±2g，把小鼠放入诱导麻醉箱中，为减少中间环节时间，一次性放入诱导麻醉箱中5只小鼠，连续进行心肌梗死模型制作，调整麻醉机参数异氟烷在异氟烷和氧气混合气体中的浓度为3%，混合气体流出压力为0.4mmhg，此浓度为诱导麻醉模式的浓度，打开气体分流器使异氟烷与氧气的混合气体输入至诱导麻醉箱，1.5分钟诱导麻醉箱中的小鼠即麻醉，针扎刺激小鼠皮肤无任何反应。

小鼠持续麻醉调整麻醉机异氟烷占异氟烷和氧气混合气体的浓度为1.5%，此浓度为持续麻醉模式的浓度，打开分流器使异氟烷与氧气的混合气体等量持续输入至诱导麻醉箱和小鼠手术台呼吸面罩，调整气体分流器两路输出的压力分别为0.2mmhg，将在诱导麻醉箱中已经麻醉的小鼠从诱导麻醉箱中取出，把小鼠的口鼻放入小鼠手术台上小鼠呼吸面罩内，小鼠仰卧在手术台，四肢用胶带固定。

挤压法将小鼠心脏挤出胸腔小鼠胸部用洗涤灵泡沫浸润后用备皮刀倾斜30度角把小鼠胸部备皮脱毛，脱毛的范围上边界为胸骨的上端，下边界为胸骨的下端，右边界为右腋中线，左边界为左腋中线，脱毛后胸部皮肤光洁无刀伤痕，在胸部用碘伏消毒已脱毛的胸部皮肤;用10cm手术剪在胸骨左侧第3-4肋间胸大肌前沿剪开皮肤1厘米，用摄子夹住皮肤，止血钳在皮肤下钝性分离胸大肌与皮肤，再用镊子夹住胸大肌，止血弯钳探入胸大肌下夹住胸小肌进行两者钝性分离，分离胸大肌和胸小肌均无剪切损伤，此时明显可见第3、4肋骨，止血弯钳通过3-4肋间探入胸腔左右分开肋间隙1厘米开口，术者左手拇指在小鼠体外抵住小鼠腹腔左上部，术者左手中指弯曲抵住小鼠腹腔右侧，术者左手食指抵住小鼠胸腔右侧轻轻用力先循环挤压胸腔，待见到心尖部位于胸腔开口处时再同时挤压胸腔，配合止血钳在左胸第3-4肋间开口大小调整，随着心脏的自主收缩博动，小鼠心脏游离端通过3-4肋间开口跳出胸腔，从止血弯钳通过3-4肋间进入胸腔到心脏跳出胸腔的操作所用时间为10-13秒钟，跳出胸腔的心脏自主博动的频率为每分钟450次左右，直视心脏角度的上面位置即为左心室前降支所处的位置（如图1所示）。

小鼠左心室前降支结扎使用7-0缝合线平左心耳下缘进针，进针深度0.5毫米，向心脏右侧至肺动脉圆椎与心尖部连线处出针结扎前降支，在目视下可见前降支被结扎后前壁心肌颜色变淡，止血钳再从心脏下方探入3-4肋间撑开胸腔开口，随着心脏自主收缩，心脏收回到胸腔，结扎前降支用时间为10-15秒钟，术者左手拇指、食指和中指配合挤压胸腔，挤出胸腔中空气，用止血钳闭合第3-4肋间开口，将胸小肌复位于3-4肋间上，胸大肌覆盖于胸小肌之上，胸部皮肤切口两侧钳夹合拢，用6-0号线缝合皮肤切口1针，关胸缝合切口用时间为8-13秒钟。术后切口碘伏消毒，脱呼吸面罩，将小鼠置于37℃动物复温电热毯上保持体温，1分钟后小鼠苏醒。

制作模型时间本实施例小鼠从开胸到关胸用时间33±4秒钟，胸腔开放时间20±5秒钟，从麻醉到术后苏醒用时间3.3±0.5分钟，因在手术前在诱导麻醉箱可同时放置5只小鼠进行同步麻醉，后续手术时从诱导麻醉箱取走一只再补充一只，始终保持在诱导麻醉箱中有5只小鼠备用，从第2只小鼠开始计算的时间减少了诱导麻醉等待时间，本方法所用的麻醉气体浓度配比和使用方案，在小鼠完成手术后即可撤除麻醉气体将小鼠移至复温电热毯，空出手术台做下一只小鼠，节省了时间，两个小鼠手术台一个进行小鼠的备皮、固定等准备工作，一个进行实际手术操作，连续进行小鼠心肌梗死模型制作，所耗时间主要用在开胸、结扎前降支、关胸时间。

心电图检查在小鼠心肌梗死模型制作手术操作完成后给小鼠做心电图，用针电极刺穿小鼠四肢肌肉，保证电极与肌肉充分接触传递电信号，电极连接心电图机记录小鼠心电图，观察小鼠心肌梗死模型制作完成后小鼠的心电图变化，可见小鼠心电图st段明显抬高，符合心肌梗死的小鼠表现（如图2所示）。

超声检查心功能在小鼠心肌梗死模型制作前给小鼠做超声检查，小鼠胸骨左右两侧皮肤脱毛，超声探头频率为14.0mhz，超声m型图像可见小鼠心肌收缩功能良好（如图3所示）；在小鼠心肌梗死模型制作后2周给小鼠做超声检查，超声m型图像可见小鼠心肌收缩功能减低（如图4所示）；检测小鼠心脏左室射血分数（lvef）术后2周比术前减低（27.1±3.3）%（p<0.01），左室收缩末内径（lvesd）术后2周比术前增加（1.21±0.39）mm（p<0.01），左室舒张末内径（lvedd）术后2周比术前增加（1.46±0.28）mm（p<0.01），左室短轴缩短率（lvfs）术后2周比术前减低（10.7±2.9）%（p<0.01），左室前壁厚度（lvaw）术后2周比术前减低（0.52±0.05）mm（p<0.01）（如图5所示）。

小鼠心肌组织观察小鼠心肌梗死模型制作后2周后处死小鼠，取出心脏，可见小鼠左心室前壁心肌梗死部位凹陷（如图6-1所示），把小鼠心脏在-20度冷冻20分钟后取出，冠状面切开小鼠心脏，切成厚度为1mm的组织块，可见心肌梗死小鼠的心脏左心室前壁厚度（如图6-2所示）比正常小鼠左心室前壁心肌厚度（如图7-2所示）明显减少。

在小鼠心肌he染色，在小鼠心肌梗死模型制作完成2周后处死小鼠，取出心脏进行石蜡包埋并切片，he染色，观察心肌梗死小鼠左室前壁组织变化情况，可见心肌梗死小鼠的左室前壁心肌出现心肌坏死的瘢痕组织，正常对照组小鼠左室前壁心肌为正常组织，无瘢痕改变（如图7-3所示）。

本实施例小鼠心肌梗死模型成功及死亡情：50只小鼠制作心肌梗死模型，只有1只在心电图、超声、心肌组织、心肌he染色检查不符合小鼠心肌梗死模型特征，心肌梗死模型成功率为98%；有2只小鼠死亡，经解剖检查为心肌梗死面积过大而死亡，另48只存活，小鼠存活率为96%，小鼠死亡率为4%。

本发明专利的实施方式不仅限于以上示例方式，以上述示例方式为核心的技术方案均属于本发明专利范畴。