心肌缺血再灌注模型构建服务简介

1. 模型模拟疾病介绍

心肌缺血再灌注损伤（Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury, MIRI）是冠状动脉血流短暂中断后恢复供血时，心肌组织损伤进一步加重的病理过程，其核心机制涉及氧化应激爆发、钙超载、线粒体功能障碍及炎症反应级联激活[1]。该现象常见于急性心肌梗死再灌注治疗（如溶栓、PCI手术）或心脏外科手术中，约30%-50%的再灌注患者会出现此类损伤[2]，临床表现为心律失常、心肌顿抑甚至心力衰竭。

既往研究证实，再灌注阶段大量活性氧（ROS）生成及中性粒细胞浸润可导致心肌细胞凋亡/坏死，而线粒体通透性转换孔（mPTP）的异常开放是细胞死亡的关键环节[3]。动物模型（如冠状动脉结扎-再通术）可精准模拟人类MIRI的动态病理特征，此类模型已广泛应用于探究保护性机制（如缺血预适应[4]）、药物干预（如钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂[5]）及干细胞疗法（如间充质干细胞外泌体调控miR-21/PTEN通路[6]）的疗效评估。

相关疾病: 急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction, AMI）;冠状动脉微血管功能障碍（Coronary Microvascular Dysfunction, CMD）;心力衰竭（Heart Failure, HF）;心脏手术相关损伤（Cardiac Surgery-Associated Injury）;心脏手术相关损伤（Cardiac Surgery-Associated Injury）

2. 模型概述

l 普通浏览介绍：

如耀生物采用冠状动脉结扎-再通术（Coronary Artery Ligation-Reperfusion）和离体心脏灌流（Langendorff Perfusion）两大核心技术，精准构建心肌缺血再灌注（Myocardial Ischemia-Reperfusion, MIRI）动物模型，高度模拟临床心脏手术或心梗后再灌注损伤的关键病理过程。该模型可广泛应用于心血管药物筛选、缺血保护机制研究及再生医学疗法（如干细胞/外泌体治疗）的疗效评估，为心脏疾病研究提供高效可靠的临床前实验平台。

l 专业模型介绍：

心肌缺血再灌注（Myocardial Ischemia-Reperfusion, MIRI）动物模型采用冠状动脉左前降支结扎-再通术（LAD Ligation-Reperfusion）和离体Langendorff灌流系统两大核心技术，为研究心肌缺血再灌注损伤的病理机制及治疗策略提供精准实验平台。该模型通过手术结扎大鼠/小鼠左前降支冠状动脉（缺血30-45分钟）后恢复血流（再灌注2-24小时），成功模拟临床心梗再灌注后的心肌损伤过程，成模率达90%以上；同时，通过Langendorff系统灌注离体心脏（Krebs-Henseleit缓冲液，95%O₂/5%CO₂饱和），精确控制缺血时间（20-40分钟）及再灌注条件（60-120分钟），可定量评估心脏功能（LVDP、±dp/dt）及生化指标（冠脉流出液LDH、cTnI释放）。

该模型高度复现了MIRI的核心病理特征：组织水平可见心肌细胞凝固性坏死（HE染色）、间质水肿及中性粒细胞浸润（MPO活性升高>3倍）；分子水平检测显示氧化应激标志物（MDA、ROS）显著增加，线粒体功能相关蛋白（如Cytochrome c释放、mPTP开放率）异常，以及凋亡信号（Caspase-3活化、Bax/Bcl-2比率上调）激活；功能层面表现为心电图ST段抬高（>0.2mV）、左室收缩功能下降（LVEF降低≥40%）及心律失常评分显著增高（≥4分）。研究人员利用该模型重点探究再灌注损伤的关键机制（如ROS爆发、钙超载、炎症级联反应）及干预靶点（如缺血预适应、SGLT2抑制剂、线粒体保护剂），为开发心血管保护策略提供可靠数据支持。

在标准化模型构建中，我们严格规范手术操作（开胸速度、结扎位置精确至左心耳下缘2mm）、环境控制（体温维持37℃、血气监测）及质量控制（排除标准：术中死亡率>10%、再灌注后HR<200bpm）。该模型系统不仅适用于基础机制研究（如mPTP调控网络、炎症-纤维化转化），还可用于药效评估（如抗凋亡药物、抗氧化剂）及再生医学疗法（干细胞移植、外泌体递送）的临床前验证，为改善心脏再灌注损伤预后提供高效研究工具。

l 服务亮点/较同行的特长：

1. 高标准化建模：严格规范手术操作与质控流程（如结扎定位精度±0.5mm），确保模型稳定性（成模率>90%）与数据可重复性。

2. 多维度验证：整合心脏功能（超声/离体灌流）、分子标志物（ROS/mPTP）及组织病理（Masson/TUNEL）分析，提供全面评价方案。

3. 典型应用 (Use Cases)

1. 再灌注损伤保护药物筛选：

如：SGLT2抑制剂恩格列净（10 mg/kg）预处理可减少大鼠模型心肌梗死面积35%，血清cTnI水平下降50%（详见参考[7]）

2. 缺血预适应机制研究：

如：远程缺血预适应（RIPC）处理使小鼠模型再灌注后心肌凋亡率降低40%，线粒体mPTP开放延迟60%（详见参考[8]）

3. 抗氧化/抗炎疗法评估：

如：NAC（N-乙酰半胱氨酸，150 mg/kg）干预后，模型心肌MDA水平下降45%，IL-6表达减少55%（详见参考[9]）

4. 干细胞/外泌体治疗验证：

如：心肌内注射MSC外泌体（100 μg）可提升模型LVEF 25%，减少纤维化面积30%（详见参考[10]）

5. 基因治疗靶点探索：

如：AAV9介导的miR-21过表达使模型再灌注后心肌细胞存活率提高50%，Bax/Bcl-2比率下降40%（详见参考[11]）

6. 心脏功能动态监测：

如：超声心动图显示模型再灌注24 h后LVEF由65%降至40%，与血清LDH水平呈负相关（r=-0.78）（详见参考[12]）

7. 临床手术策略优化：

如：低温（32℃）再灌注使离体灌流模型冠脉流量恢复率提高30%，心律失常发生率降低60%（详见参考[13]）

4. 工作流程速览

模型构建阶段

l 动物准备：C57BL/6小鼠（8-10周龄，雄性，SPF级）或SD大鼠（250-300g，雄性，SPF级）

分组：假手术组（Sham）、缺血再灌注组（I/R）、药物干预组（如SGLT2抑制剂预处理）

术前处理：禁食12小时（自由饮水），麻醉前30分钟皮下注射生理盐水（10 mL/kg）预防脱水

A. 在体冠状动脉结扎-再通术

1. 麻醉与监护：

麻醉：腹腔注射戊巴比妥钠（50 mg/kg）或异氟烷吸入麻醉（诱导5%，维持1.5-2%）

监护：全程监测肛温（37±0.5℃）、心电图（ECG）、呼吸频率（小型动物呼吸机支持）

2. 开胸与心脏暴露：剃除胸部毛发，碘伏+酒精消毒3次，左第4肋间切口（小鼠1.0 cm，大鼠2.0 cm），钝性分离肌肉层，撑开肋骨暴露心脏，剪开心包膜

3. 缺血诱导：

冠状动脉结扎：定位：左心耳下缘2 mm处（小鼠用8-0缝合线，大鼠用6-0缝合线），结扎左前降支（LAD），观察左心室前壁苍白（缺血成功标志）

缺血时间：小鼠30分钟，大鼠45分钟（根据研究目标调整）

4. 再灌注启动：松开结扎线，观察心肌颜色恢复鲜红、ECG ST段回落（再灌注成功标志），逐层缝合胸壁，术后注射青霉素（5万单位/kg）预防感染

B. 离体Langendorff心脏灌流模型（大鼠专用）

1. 心脏摘取：肝素化（1000 IU/kg）后迅速开胸摘取心脏，置于4℃ Krebs-Henseleit缓冲液（含95% O₂/5% CO₂）中冲洗

2. 主动脉插管：连接Langendorff灌流系统，恒压灌注（80 mmHg），缓冲液成分（mmol/L）：NaCl 118, KCl 4.7, CaCl₂ 2.5, MgSO₄ 1.2, NaHCO₃ 25, Glucose 11

3. 缺血-再灌注模拟：全心缺血：停止灌注20-40分钟（37℃恒温），再灌注：恢复灌注60-120分钟，监测左室发展压（LVDP）、冠脉流量

药效研究：

l 分组与干预

干预方案示例：

预处理组：缺血前30分钟腹腔注射恩格列净（10 mg/kg）

后处理组：再灌注即刻静脉注射NAC（150 mg/kg）

检测时间点：

急性期：再灌注后2-24小时（功能与血清标志物）

慢性期：再灌注后7天（纤维化与重构评估）

l 检测指标

1. 存活率、体重、行为学

2. 心功能（LVEF、FS）；血清标志物（cTnI、CK-MB）

3. 组织病理与分子检测

l 质量控制

手术成功率：结扎位置误差≤0.5 mm，再灌注后HR>200 bpm（小鼠）或EF下降≥30%

排除标准：术中死亡（<10%）、TTC染色梗死面积<20%

数据重复性：同一操作者批内差异<5%，组间样本量≥6

终点检测

工作过程流程图

模型验证

图1 Sham组和I/R组心肌HE染色

Sham组的纤维排列整齐，没有基质中的炎症细胞浸润；I/R组的纤维杂乱无章，伴随炎症细胞浸润及局部坏死

DOI：10.1007/s11010-019-03671-z

图2 TTC检测检测心肌梗塞大小

明显的肌瘤-心肌梗死区在I/R组中被观察到，而在Sham组未观察到梗死区

DOI：10.1007/s11010-019-03671-z

5. 交付成果 (Deliverables)

1） 动物基本信息与建模数据

(1) 品系/周龄/性别：C57BL/6小鼠（8-10周，雄性）或SD大鼠（250-300g，雄性）

(2) 体重曲线：术前、术后每日体重记录（g）及存活率

(3) 成模率：符合标准模型比例（如TTC梗死面积≥30%、LVEF下降≥25%）

(4) 手术关键参数：缺血时间（精确至分钟）、再灌注时长、心电图ST段抬高幅度（mV）、心律失常评分、术中死亡率及排除原因

2） 组织病理学图像与定量分析

(1) HE染色切片：全视野高清图像（200×、400×，附带标尺）病理注释：坏死区域边界、炎性细胞浸润评分（0-4分）

(2) TTC染色结果：梗死面积占比（左心室百分比）及原始数据表、代表性图像（缺血区苍白/正常区红色对比）

3) 分子与免疫学检测数据

(1) 免疫组化（IHC）：纤维化标志物（TGF-β1、Collagen III、α-SMA）染色图像及阳性细胞密度（个/HPF）炎症标志物（CD68+巨噬细胞、MPO+中性粒细胞）定量热图

(2) 免疫组化（IHC）图像：纤维化标志物（TGF-β1、Collagen I、α-SMA）、炎症标志物（MPO、TNF-α、IL-6）、定量热图（阳性细胞数/mm²或积分光密度值）

(3) 心脏功能数据：超声心动图原始视频及参数（LVEF、FS、LVEDD）、心电图波形图（标注ST段变化及心律失常事件）

(4) 血清/组织生化指标：cTnI、CK-MB、LDH浓度（Excel表格）、氧化应激指标（MDA、SOD、GSH-Px）

4）完整项目总结报(PDF) :

(1) 方法：手术SOP、检测流程（附参考文献）

(2) 结果：关键图表（梗死面积统计图、LVEF变化曲线、炎症因子表达热图、统计学分析（t检验/ANOVA，*P<0.05标注）

(3) 讨论：模型与临床相关性、潜在机制分析

(4) 参考文献：20-30篇核心文献（APA格式）

l 交付说明

标准化格式：所有图像标注比例尺、分组信息及染色方法

数据可追溯性：原始数据包含样本ID与实验日期

保密性：客户可指定加密存储方式（如密码保护PDF）

6. (Timeline & Pricing)

30-40天，价格面议

7. 快速下单 (Get Started)

扫码填写需求表，或直接联系我们：技术顾问：13780009482 | bioslu@163.com （此文档仅作宣传，详细技术协议与质控指标可按需定制）

参考文献：

[1] Hausenloy DJ, Yellon DM. Myocardial ischemia-reperfusion injury: a neglected therapeutic target. J Clin Invest. 2013;123(1):92-100.

[2] Heusch G. Critical issues for the translation of cardioprotection. Circ Res. 2017;120(9):1477-1486.

[3] Ong SB, Hernández-Reséndiz S, Crespo-Avilan GE, et al. Mitochondrial dynamics as a therapeutic target for treating cardiac diseases. Circ Res. 2015;117(9):805-819.

[4] Murry CE, Jennings RB, Reimer KA. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 1986;74(5):1124-1136.

[5] Zelniker TA, Braunwald E. Mechanisms of cardioprotection with SGLT2 inhibitors. Circulation. 2020;142(13):1215-1217.

[6] Barile L, Lionetti V, Cervio E, et al. Extracellular vesicles from human cardiac progenitor cells inhibit cardiomyocyte apoptosis and improve cardiac function after myocardial infarction. Cardiovasc Res. 2014;103(4):530-541.

[7]Andreadou I, Farmakis D, Bekiari E, et al. The SGLT2 inhibitor empagliflozin ameliorates myocardial ischemia/reperfusion injury in a nondiabetic rat model: role of STAT3 and mitochondrial function. J Am Heart Assoc. 2021;10(8):e019756. doi:10.1161/JAHA.120.019756

[8]Lim SY, Davidson SM, Hausenloy DJ, et al. The cardioprotective effect of remote ischaemic preconditioning is abolished by mitochondrial permeability transition pore opening. Cardiovasc Res. 2007;75(3):579-587. doi:10.1016/j.cardiores.2007.04.012

[9]Arstall MA, Yang J, Kilpatrick D, et al. N-acetylcysteine reduces myocardial oxidative stress and inflammation in a rat model of high-fat diet-induced obesity. Antioxidants. 2022;11(9):1716. doi:10.3390/antiox11091716

[10]Teng X, Chen L, Chen W, et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes improve cardiac function after ischemia/reperfusion injury: a meta-analysis of animal studies. Stem Cell Res Ther. 2022;13(1):1-12. doi:10.1186/s13287-022-03035-1

[11]Huang Z, He L, Huang C, et al. MicroRNA-21 protects against cardiac hypoxia/reoxygenation injury by targeting Bax/Bcl-2 via the mitochondrial pathway. J Cell Mol Med. 2016;20(8):1489-1498. doi:10.1111/jcmm.12830

[12]Wang J, Toan S, Zhou H. New insights into the role of mitochondria in cardiac microvascular ischemia/reperfusion injury. Angiogenesis. 2020;23(3):299-314. doi:10.1007/s10456-020-09720-2

[13]Halestrap AP, Maddock HL, Clarke SJ. The mitochondrial permeability transition pore: a novel target for cardioprotection in hypothermic ischemia-reperfusion. Cardiovasc Res. 2004;61(2):289-298. doi:10.1016/j.cardiores.2003.10.011