Ozmotik kullanarak Subkutan Anjiotensin II İnfüzyon Farelerde İndükler Aort anevrizmaları Pompalar
Summary
Ozmotik pompalar deri altından implantasyonu bileşiklerinin uzun süreli ve tutarlı bir teslimat için uygun bir yaklaşım sağlar. Bu yaklaşım, farelerde abdominal ve torakal aort anevrizması, hem incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Abstract
Osmotic pumps continuously deliver compounds at a constant rate into small animals. This article introduces a standard protocol used to induce aortic aneurysms via subcutaneous infusion of angiotensin II (AngII) from implanted osmotic pumps. This protocol includes calculation of AngII amount and dissolution, osmotic pump filling, implantation of osmotic pumps subcutaneously, observation after pump implantation, and harvest of aortas to visualize aortic aneurysms in mice. Subcutaneous infusion of AngII through osmotic pumps following this protocol is a reliable and reproducible technique to induce both abdominal and thoracic aortic aneurysms in mice. Infusion durations range from a few days to several months based on the purpose of the study. AngII 1,000 ng/kg/min is sufficient to provide maximal effects on abdominal aortic aneurysmal formation in male hypercholesterolemic mouse models such as apolipoprotein E deficient or low-density lipoprotein receptor deficient mice. Incidence of abdominal aortic aneurysms induced by AngII infusion via osmotic pumps is 5 – 10 times lower in female hypercholesterolemic mice and also lower in both genders of normocholesterolemic mice. In contrast, AngII-induced thoracic aortic aneurysms in mice are not hypercholesterolemia or gender-dependent. Importantly, multiple features of this mouse model recapitulate those of human aortic aneurysms.
Introduction
Aort anevrizmaları ölüme yol açan genellikle rüptür portends ve aort kalıcı luminal genişleme gösterirler. Bu hastalık sırasıyla Abdominal aort anevrizmalarının (AAAs) ve torakal aort anevrizmalarının (TAA'lar) olarak adlandırılır abdominal ve torakal aort bölgelerde, hem de oluşur. Nedeniyle moleküler mekanizmaları ve patofizyolojik süreçlerin eksik anlayış, aort anevrizmalarının iki tip genişleme veya delinmesine engel olabilir kanıtlanmış tıbbi tedavi yoktur. Hasta örneklerini edinme ve AAA mekanizmalarının tanımlanması odaklanarak, doğrudan insanlarda araştırma deneyleri yapmak zor olduğundan sık sık hayvan modellerinde yola çıkılarak olmuştur. Yaygın olarak kullanılan bir hayvan modeli, farelere anjiyotensin II (AngII) subkutan infüzyondur. Bu tür intra-aortik elastaz perfüzyon veya laparotomi 1,2 gerektiren kalsiyum klorür peri-aort uygulama, bu metho olarak farelerde, AAAS başlatılması için, diğer cerrahi yöntemlere göred vücut boşluğuna giriş gerektiren ve minimal cerrahi uzmanlık gerektiren 3,4 vermez.
AAAS indüklemek için ozmotik pompalar aracılığıyla AngII deri altından infüzyon başlangıçta düşük yoğunluk lipoprotein (LDL) reseptörünün bildirilmiştir – / – fareler apoE daha sonra bir doymuş yağ bakımından zengin bir diyet 3 beslenen ve – / – fareler normal laboratuar diyetiyle 4 beslenir. Pek çok yeni çalışma AngII normolipidemik farelerde 5-7 AAAS indüklediğini göstermiştir. Beslerken AngII yaklaşımı AAAS neden ve bu model insan AAA gözlenen birçok özellik özetlediği bu yana moleküler mekanizmaları yanı sıra (örneğin, 5-15) potansiyel tedavi stratejileri geliştirilmesini araştırmak için uygulanmıştır. Örneğin, sigara, yaşlanma ve erkek cinsiyet gibi insan AAA risk faktörleri de farelerde 16,17 yılında AngII kaynaklı AAAS çoğaltmak. İnsanlarda AAA'ların ile hiperkolesterolemi dernek açıklama gerektirir. Ancak, olmak vartutarlı en hiperkolesterolemi farelerde 18 AAAS AngII kaynaklı yükselmeye yol açtığını ortaya. Farelerde AngII kaynaklı AAA patolojileri ölçüde heterojen ve bunun sonucunda makrofaj infiltrasyonu, kolajen degradasyonu, trombotik oluşumu ve çözünürlük ve neovaskülarizasyon 19-21 ile karakterize edilir. İnsanlarda en sık AAA infrarenal aort konumu tersine, farelerde AAAs suprarenal aort bölgesinde meydana AngII kaynaklı. AngII kaynaklı AAA başka yerde özelliği transmural tromboz yol açan, transmural medial molası veriliyor. İnsanlarda AAA patolojik gelişim münhasıran nedeniyle erken evrelerde gelen anevrizmal dokuların eksikliği çalışılmamıştır çünkü transmural elastin kopma insanlarda meydana belirsizdir.
Farelere AngII infüzyon da ağırlıklı olarak en yaygın bölge insanlarda taas için çıkan aorta ile sınırlıdır torakal aort bölgenin derin genişlemesine yol açar <s> 19,22-26 kadar. AngII kaynaklı AAA benzer TAA'lar insan taas 25 birçok özellik özetlemek AngII infüzyon sırasında uyarılan. Bununla birlikte, AngII kaynaklı AAA aksine, AngII kaynaklı TAA'lar hiperkolesterolemi ile bağlantılı değildir ve cinsiyet farkları yoktur.
Farelere deri altı AngII infüzyon genel amacı patolojik özellikleri ve AAA ve taas moleküler mekanizmaları incelemektir.
Protocol
Representative Results
Discussion
AngII subkutan teslim ozmotik pompalar farelerde aort anevrizması uyarılması için rutin bir yaklaşımdır. Birçok laboratuvarlarda elde edilen verilere dayanarak, bu AAAS 3,4 ve farelerde taas 22-26 hem çalışmak için güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem olduğunu tutarlı bulgular olmuştur. Bu nedenle, bu fare modeli, insan aort anevrizması çeşitli özellikler özetlediği ve bu yıkıcı hastalıklar içine mekanistik anlayışlar sağlayan bir modeli olarak kabul edilir.
Yaşlanma insanlarda AAA için bir risk faktörü olduğu da, sistematik olarak farelerde AngII kaynaklı AAA için çalışılmamıştır. 48 hafta 4,5,7 – Ancak, insidans ve AngII kaynaklı AAA şiddeti 8 yaşındayken farelerde benzer görünür. TAA oluşumunda belirgin yaşa bağlı farklılıklar gösterir yoktu 24 hafta 22-26, – Halen 8 yaşındayken farelerde AngII kaynaklı taas rapor sadece bir kaç çalışma vardır.
Dişi fareler AngII 4,28 ile aşılanmış erkek farelere göre AAA çok daha düşük bir oranda bulunur. Bu AngII kaynaklı AAA sıklığı sırasıyla% 30'dan daha az karşılık% 50'den fazla olduğu normo-hiperkolesterolemik farelerde daha hiper çok daha yüksek olduğunu fazlalaştı. AngII infüzyonu sırasında hem normo ve hiperkolesterolemik farelerde – (% 30 yaklaşık 10) Ayrıca, aort rüptürü sıktır. 1000 ng / kg bir oranda AngII infüzyonu / dakika LDL reseptörü gibi hiperkolesterolemik fareler içine – / – fareler Batı diyet ya da apoliprotein (apoE) beslenen – / – fareler normal ya da Batı diyet ile beslenen, AAA maksimal etkiye sahiptir geliştirme 3,4,29. Bu infüzyon hızı Hiperkolesterolemik farelerde ilgi bir geni manipüle AAAS azaltmak için beklenen bir çalışma için en uygunudur. Hiperkolesterolemik farelerde bir manipülasyon AAAS artırmak için beklenen ise, 500 ng / kg / dakika veya 30 altında bir oranda AngII demlenmeye önerilir. AAA aksine, herhangi bir demo oradaerkek cinsiyet veya hiperkolesterolemi ve AngII kaynaklı taas 25 arasında nstrated ilişki. Ilgi konusu bir gen manipülasyonu TAA'lar artırmak için beklenen, ancak, benzer şekilde AAA için biz AngII enfüzyon için 1000 ng / kg / dak daha düşük bir infüzyon hızı önerilir.
Bu AngII kaynaklı aort anevrizmalarının bu insidans ve şiddeti bireysel farelerin arasında ve çalışmalar arasında farklılık bilmek de önemlidir. Fareler aort anevrizması geliştirmek yoksa, potansiyel bir ihtimal AngII başarıyla farelere teslim edilmemiş olabilir olmasıdır. AngII yüksek bir infüzyon hızının geçerli olabilmesi için, örneğin, 1000 ng / kg / dakika, kan basıncı ölçümü invaziv olmayan bir kuyruk ağzı yöntemi 31 kullanmadan önce ve AngII infüzyonla yapılması tavsiye edilmektedir. 1000 ng / kg bir oranda AngII infüzyon / dakika farelerinde sistolik kan basıncı artar. Ayrıca, plazma renin konsantrasyonları AngII r üzerinde olumsuz geribildirim beri AngII infüzyon sırasında veya fesih ölçülen olabilirenin salgı. Bu nedenle, AngII infüzyon plazma renin konsantrasyonlarında azalmalar yol açar. AngII ile aşılanmış bir fare hiçbir belirgin aort patolojileri, kan basıncı hiçbir artış ve plazma renin konsantrasyonuna hiçbir azalma varsa, AngII implante osmotik mini pompa sayesinde verimli bir şekilde teslim edilmediğini işaret eder. Biz çalışmamızda bu fareyi çıkarmadan öneriyoruz. Bazı fareler artmış sistolik kan baskılara rağmen aort anevrizması geliştirmek ve plazma renin konsantrasyonlarını azalma olmadığını dikkat etmek de önemlidir. Bu fareler kalmalıdır.
Özet olarak, AngII infüzyon farelerde aort anevrizması uyarılması için ozmotik pompalar kullanılarak deri altından implantasyonu ile elde edilir. Bu yöntem, AAAS ve TAA'lar hem incelemek için kullanılır belirlenen süreler için tanımlanmış bir oranda sürekli olarak AngII sunar.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The research work presented in this manuscript was supported by a grant (HL107319 to Alan Daugherty and HL107326 to Lisa A. Cassis) from the National Institutes of Health of the United States of America. The content in this manuscript is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health. The publication of this manuscript was sponsored by DURECT Corporation.
Materials
| Angiotensin II | Bachem | H-1705 | compound used to induce aortic aneurysms |
| Alzet Osmotic Pumps | DURECT Corporation | Alzet Model 2004 | feasible for 28-day infusion in mice weighed > 20 g |
| Saturated fat-enriched diet | Harlan Teklad | TD.88137 | 42% calories/calories to stimulate hypercholesterolemia in LDL receptor -/- mice |
References
- Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. J Clin Invest. 105 (11), 1641-1649 (2000).
- Chiou, A. C., Chiu, B., Pearce, W. H. Murine aortic aneurysm produced by periarterial application of calcium chloride. J Surg Res. 99 (2), 371-376 (2001).
- Daugherty, A., Cassis, L. Chronic angiotensin II infusion promotes atherogenesis in low density lipoprotein receptor -/- mice. Ann NY Acad Sci. 892 (1), 108-118 (1999).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. J Clin Invest. 105 (11), 1605-1612 (2000).
- Deng, G. G., et al. Urokinase-type plasminogen activator plays a critical role in angiotensin II-induced abdominal aortic aneurysm. Circ Res. 92 (5), 510-517 (2003).
- King, V. L., Trivedi, D., Gitlin, J. M., Loftin, C. D. Selective cyclooxygenase-2 inhibition with celecoxib decreases angiotensin II-induced abdominal aortic aneurysm formation in mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 26 (5), 1137-1143 (2006).
- Uchida, H. A., Poduri, A., Subramanian, V., Cassis, L. A., Daugherty, A. Urokinase-type plasminogen activator deficiency in bone marrow-derived cells augments rupture of angiotensin II-induced abdominal aortic aneurysms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 31 (12), 2845-2852 (2011).
- Wang, Y. X., et al. Angiotensin II increases urokinase-type plasminogen activator expression and induces aneurysm in the abdominal aorta of apolipoprotein E-deficient mice. Am J Pathol. 159 (4), 1455-1464 (2001).
- Bruemmer, D., et al. Angiotensin II-accelerated atherosclerosis and aneurysm formation is attenuated in osteopontin-deficient mice. J Clin Invest. 112 (9), 1318-1331 (2003).
- Gavrila, D., et al. Vitamin E inhibits abdominal aortic aneurysm formation in angiotensin II-infused apolipoprotein E-deficient mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 25 (8), 1671-1677 (2005).
- Wang, J., et al. IgE actions on CD4+ T cells, mast cells, and macrophages participate in the pathogenesis of experimental abdominal aortic aneurysms. EMBO Mol Med. 6 (7), 952-969 (2014).
- Yoshimura, K., et al. Regression of abdominal aortic aneurysm by inhibition of c-Jun N-terminal kinase. Nat Med. 11 (12), 1330-1338 (2005).
- Usui, F., et al. Inflammasome activation by mitochondrial oxidative stress in macrophages leads to the development of angiotensin II-induced aortic aneurysm. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (1), 127-136 (2015).
- Mellak, S., et al. Angiotensin II mobilizes spleen monocytes to promote the development of abdominal aortic aneurysm in apoe-/- mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (2), 378-388 (2015).
- Krishna, S. M., et al. Peptide antagonist of thrombospondin-1 promotes abdominal aortic aneurysm progression in the angiotensin II-infused apolipoprotein-E-deficient mouse. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (2), 389-398 (2015).
- Norman, P. E., Curci, J. A. Understanding the effects of tobacco smoke on the pathogenesis of aortic aneurysm. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 33 (7), 1473-1477 (2013).
- Daugherty, A., Powell, J. T. Recent highlights of ATVB: aneurysms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34 (4), 691-694 (2014).
- Liu, J., Daugherty, A., Lu, H. Angiotensin II and abdominal aortic aneurysms: an update. Curr Pharm Design. , (2015).
- Rateri, D. L., Howatt, D. A., Moorleghen, J. J., Charnigo, R., Cassis, L. A., Daugherty, A. Prolonged infusion of angiotensin II in apoE(-/-) mice promotes macrophage recruitment with continued expansion of abdominal aortic aneurysm. Am J Pathol. 179 (3), 1542-1548 (2011).
- Saraff, K., Babamusta, F., Cassis, L. A., Daugherty, A. Aortic dissection precedes formation of aneurysms and atherosclerosis in angiotensin II-infused, apolipoprotein E-deficient mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 23 (9), 1621-1626 (2003).
- Daugherty, A., Cassis, L. A., Lu, H. Complex pathologies of angiotensin II-induced abdominal aortic aneurysms. J Zhejiang Univ Sci B. 12 (8), 624-628 (2011).
- Daugherty, A., Rateri, D. L., Charo, I. F., Owens, A. P., Howatt, D. A., Cassis, L. A. Angiotensin II infusion promotes ascending aortic aneurysms: attenuation by CCR2 deficiency in apoE-/- mice. Clin Sci (Lond). 118 (11), 681-689 (2010).
- Rateri, D. L., et al. Endothelial cell-specific deficiency of Ang II type 1a receptors attenuates Ang II-induced ascending aortic aneurysms in LDL receptor-/- mice). Circ Res. 108 (5), 574-581 (2011).
- Rateri, D. L., et al. Depletion of endothelial or smooth muscle cell-specific angiotensin II type 1a receptors does not influence aortic aneurysms or atherosclerosis in LDL receptor deficient mice. PLoS One. 7 (12), 10-1371 (2012).
- Rateri, D. L., et al. Angiotensin II induces region-specific medial disruption during evolution of ascending aortic aneurysms. Am J Pathol. 184 (9), 2586-2595 (2014).
- Davis, F. M., et al. Smooth muscle cell deletion of low-density lipoprotein receptor-related protein 1 augments angiotensin II-induced superior mesenteric arterial and ascending aortic aneurysms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (1), 155-162 (2015).
- Daugherty, A., Rateri, D. Development of experimental designs for atherosclerosis studies in mice. Methods. 36 (2), 129-138 (2005).
- Henriques, T. A., Huang, J., D’Souza, S. S., Daugherty, A., Cassis, L. A. Orchidectomy, but not ovariectomy, regulates angiotensin II-induced vascular diseases in apolipoprotein E-deficient mice. Endocrinology. 145 (8), 3866-3872 (2004).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Antagonism of AT2 receptors augments angiotensin II-induced abdominal aortic aneurysms and atherosclerosis. Br J Pharmacol. 134 (4), 865-870 (2001).
- Wang, S., et al. Deficiency of receptor-associated protein attenuates angiotensin II-induced atherosclerosis in hypercholesterolemic mice without influencing abdominal aortic aneurysms. Atherosclerosis. 220 (2), 375-380 (2011).
- Daugherty, A., Rateri, D., Lu, H., Balakrishnan, A. Measuring blood pressure in mice using volume pressure recording, a tail-cuff method. J Vis Exp. (27), e1291 (2009).
