本研究描述了小鼠加速动脉硬化诱导的侵入性程序。与其他使用电或低温诱发损伤的方法相比,机械诱导损伤模仿再血管化治疗后人类的再病状况,是研究有关分子机制的理想之选。
动脉硬化是一种在动脉壁上发育的增殖性纤维炎疾病,导致血流不足或血流不足。此外,通过有缺陷的血管壁破裂,动脉硬化会诱发闭塞性血栓形成,这是心肌梗死或中风的主要原因,也是最常见的死亡原因。尽管在心血管领域取得了进步,但许多问题仍未得到解答,而额外的基础研究对于增进我们对动脉硬化及其效应的分子机制的理解至关重要。由于有限的临床研究,需要有代表性的动物模型重新创建动脉硬化条件,如支架植入后的新肌形成,气球血管成形术,或内皮切除术。由于小鼠具有许多优点,是研究分子过程最常用的模型,本研究提出了一种侵入性内皮变性过程,又称线损伤模型,它代表了再血管化后动脉新丁岛形成的人的状况。
动脉硬化是心血管事件(如心肌梗塞或中风)的主要病理。引发急性心血管综合征的主要机制是斑块破裂、表面侵蚀和血栓形成。有多种临床情况与斑块的发展有关:原生动脉硬化斑块,内侧切除术后,和气球血管成形术后,带/没有支架植入1。动脉损伤后,抑制炎症过程2,3 和内皮室的恢复是防止进一步并发症的关键1。由于伦理因素、费用和缺乏基本机制知识,临床研究仅限于组织和血液样本。由于这些原因,有必要研究动物模型4-6中的分子机制,从而重现临床条件。我们在动脉硬化背景下加速新丁体形成的模型是多年在小动物7-11中实施这些模型的经验的结果。小鼠模型是最有吸引力的研究模型,由于其易于处理,能够有大型动物群,由于与动物购买和护理相关的低成本,以及各种转基因和淘汰菌株的可用性。
小鼠模型的主要缺点是,主动脉小尺寸,受到动脉硬化疾病(胡萝卜动脉、主动脉和股骨动脉),这需要合格的手术专业知识和技能来操纵血管和侵入性诱导动脉硬化斑块。因此,本文提出了在内皮切除术或支架植入后,在内皮切除术或支架植入后,加速新牙形成模型,提出了分步指导和建议,以方便相关人员的介绍。另一个缺点是,在正常动脉壁上进行变性,因此,与临床情况相比,新内皮形成将较为温和。以高脂肪饮食喂养的抗脂蛋白E敲除(Apoe-/-)小鼠的血浆胆固醇达到高水平,为新性蛋白的形成创造了适当的亲炎环境。
手术在立体显微镜下进行。腹颈动脉由中切切口暴露。胡萝卜动脉顶部和周围的解剖结构被最少操纵,以减少手术后炎症。胡萝卜动脉分叉暴露。为了诱导加速的新丁组织形成,内部和外部胡萝卜动脉准备停止血流和随后的常见肉皮动脉变性。总之,这种方法可以由在动物手术中经验最少的人员学习。
在这篇论文中,我们提供了有用的提示,以执行电线损伤程序,即使是在动物手术经验最少的人员。执行此过程有两个关键步骤:外部胡萝卜动脉的切口和导线的插入。外部胡萝卜动脉的切口需要尽可能从分叉中进行,以确保足够的剩余材料(图1C)。切口不应太大,因为切割整个容器的风险。第二个关键步骤是动脉切除术期间出血的高风险,如果血流不能有效停止,插入导丝的风险很高。此外,如果导丝未在流明容器中正确引入,则可能无法进行内皮变性或动脉破裂。为了避免这种情况,操作前必须仔细抛光导丝的表面。
为了优化协议,手术台与鼠标头的位置对外科医生确保更好的视图,可访问性和控制,以适当的引导线操作。此外,为了增加可重复性,在所有研究中使用相同的导丝。由于导线大小不会改变,因此,对研究中包括的所有小鼠使用相同的性别、年龄和体重,考虑并消除小鼠之间所有可能的差异非常重要。此后,埃文斯-蓝染色将帮助外科医生确定变性的效率。适当的设备的存在是程序成功的先决条件。10X 立体显微镜对于执行此过程至关重要。正确准备导丝(例如抛光导丝)至关重要。因此,我们强烈建议专业技术人员在有帮助时进行导丝制备。
此协议中有许多故障排除步骤。如果将外皮动脉靠近分叉,小心地将外皮,靠近分叉,因此不出血。在切割过程中,看不到外部胡萝卜动脉。因此,考虑在丝绸缝合水平的分叉。丝质缝合消失时收集部分。如果外侧胡萝卜动脉的切口太大且血管破裂,请确保血液有效流入胡萝卜部和内胡萝卜动脉,并尝试用钳子找到血管的开口。引入导丝并执行脱毛后,将容器绑定到分叉附近。在切割过程中,当缝合的丝绸开始消失时,开始收集。如果使用导丝在去擦时发生动脉破裂,请在显微镜下检查导丝是否抛光。
尽管线伤模型与临床情况相似,但许多群体都专注于小鼠的原生动脉硬化,或者他们选择侵入性动脉硬化诱导,如大鼠或兔子的气球血管成形术,因为缺乏能够进行小型动物手术的训练有素的人员。尽管使用兔子/老鼠的好处 ,例如不需要 小型化设备,但无论是大鼠模型还是兔子模型,在研究涉及新丁体生长和支架血栓形成分子机制方面,都没有提供各种不同的敲出菌株。
现有的小鼠支架内休息研究模型是困难的,需要很高的手术技能,并且有很高的并发症风险,如出血或瘫痪。例如,通过股动脉将机械损伤或支架植入胸大动脉伴随着高死亡率(35%)由于后腿瘫痪或出血13-15。我们还描述了在小鼠16的胡萝卜动脉中植入支架。程序相似;然而,用于分析的组织处理是复杂的,并不是所有的实验室16。胡萝卜动脉是直接访问的,不仅用于手术程序,而且用于现有的成像方法,如超声波成像。小鼠的冠状动脉中的其他损伤诱导可以使用电气设备17完成。此方法易于执行,并确保高可重复性。然而,它在所有容器层中诱发损伤,与机械损伤不同。气球应用具有 益处,例如 根据临床实践对容器直径进行调整,对病理结果有强烈影响。即使鼠标气球是可用的,他们是非常昂贵的,因此,没有广泛使用。相反,线伤是既定的方法,模仿支架狭窄。
在正常动脉壁上进行遮挡,尽管具有动脉硬化背景。因此,与临床情况相比,新丁岛的形成将较为温和。大量临床前模型表明,没有一个模型满足发现导致人类病理生理学的全部细胞和分子机制所需的所有标准(见表2)。
执行线损伤程序后,可以进行其他生物和分子分析,以识别细胞、蛋白质、mRNA、微RNA、基因或其他生物标志物,这些细胞可用作治疗靶点,以开发动脉硬化的新治疗策略,特别是血管损伤后新丁体形成。如果可用,可以使用高频超声波或其他高分辨率成像技术监测斑块的生长。此外,掌握这项技术将使操作者有机会使协议适应其他侵入性动脉硬化诱导模型,如衣领放置、部分结扎甚至支架植入。
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了跨学科临床研究中心(初级研究小组到E.A.L.)在RWTH亚琴大学医学院的支持。我们还感谢罗亚·索尔坦夫人在免疫石化学染色方面的帮助。
Stereomicroscope | Olympus | SZ/X9 | – |
Forceps | FST, Germany | 91197-00 | standard tip curved 0,17 mm |
Hemostat forceps | FST, Germany | 13007-12 | curved |
Scissors | FST, Germany | 91460-11 | Straight |
Vannas scissor | Aesculap, Germany | OC 498 R | – |
Retractors | FST, Germany | 18200-10 | 2.5mm wide |
Retractors | FST, Germany | 18200-11 | 5mm wide |
Ketamine 10% | CEVA, Germany | – | – |
Xylazine 2% | Medistar, Germany | – | – |
Bepanthene eye and nose cream | Bayer, Germany | – | – |
Silicon tube | IFK Isofluor, Germany | custom-made product | diameter 500µm, |
section thickness 100 µm, | |||
polytetrafluorethylene catheter | |||
PROLENE Suture 6/0 | ETHICON | 8707H | polypropylene monofilament suture, unresorbable, needle CC-1, 13mm, 3/8 Circle |
7/0 Silk | Seraflex | IC 1005171Z | – |
Michel Suture Clips | FST, Germany | 12040-01 | - |
Clip Applying Forcep | FST, Germany | 12018-12 | - |
14”Wire for Catheter | Abbot | 1000462H | Use 10 cm from stiff part and equalize the ends |
Mice | Charles River | Apolipoprotein E -/- mice with C57/Bl6 background | - |