We demonstreren a novel arteriële ligatie model in muizen spinotrapezius spier, inclusief een stap-voor-stap procedure en beschrijving van de vereiste instrumenten. We beschrijven de operatie en relevante uitkomstmaten met betrekking tot vasculaire netwerk remodeling en functionele vasodilatatie met intravitale en confocale microscopie.
De muizen spinotrapezius is een dunne, oppervlakkige skelet ondersteuning spier die zich uitstrekt van T3 tot en met L4, en is gemakkelijk bereikbaar via dorsale incisie in de huid. De unieke anatomie maakt de spinotrapezius nuttig voor het onderzoek van ischemische schade en de daaropvolgende microvasculaire remodellering. Hier tonen we een arterieel ligatie model in de muis spinotrapezius spier die werd ontwikkeld door ons onderzoeksteam en eerder gepubliceerde 1-3. Voor bepaalde kwetsbare muizenstammen, zoals Balb / c muis deze ligatie operatie maakt betrouwbaar skeletspier ischemie en dient als platform voor het onderzoeken van therapieën die revascularisatie stimuleren. Evaluatiemethoden ook aangetoond, inclusief het gebruik van confocale microscopie en intravitale. De spinotrapezius is zeer geschikt om een dergelijke beeldvorming studies door zijn toegankelijkheid (oppervlakkige dorsale anatomie) en de relatieve slankheid (60-200 pm). De spinotrapezius spier kan worden gemonteerd en face, het vergemakkelijken vanbeeldvorming van hele spier microvasculaire netwerken zonder histologische coupes. We beschrijven het gebruik van intravitale microscopie metrics na een functionele vasodilatatie procedure verwerven; bijzonder de toename arterilar diameter als gevolg van spiercontractie. We tonen ook de procedures voor het oogsten en bevestigen van de weefsels, een noodzakelijke voorloper immunokleuring studies en het gebruik van confocale microscopie.
Diermodellen van chronische ischemie waardevolle hulpmiddelen voor onderzoek naar de pathofysiologie van ischemische ziekten, zoals perifere vaatziekte, kransslagaderziekte en cerebrovasculaire ziekte. In knaagdieren, zoals de mens, arteriële occlusie leidt tot structurele remodellering van het vasculaire netwerk, inclusief arteriogenese en angiogenese. Bij gezonde en jongere patiënten, kan het remodelleren voldoende zijn om weefsel te redden van ischemie geïnduceerd letsel, maar co-morbiditeit, zoals diabetes kunnen ernstig in gevaar brengen remodeling en herstel. Inzicht in de mechanismen die ten grondslag liggen aan vasculaire remodellering gebeurtenissen is essentieel voor het ontwikkelen van therapieën die deze endogene revascularisatie processen te stimuleren.
Momenteel dijbeenslagader ligatie of resectie in de achterpoot is de standaard techniek voor het bestuderen chronische ischemie geïnduceerde vasculaire remodellering in kleine dieren 4,5. Analyse van de diameter, connectiviteit, en de reactiviteit vande microvaatjes die het vasculaire netwerk stroomafwaarts van de geligeerde femorale slagader is echter moeilijk vanwege de dikte van de spieren. We hebben een arterieel ligatie model in de muis spinotrapezius muscle: eenzijdige ligatie van de zijdelingse invoer slagader in deze stabiliserende rugspier 1. De relatief dunne spinotrapezius (60-200 micrometer) vatbaar is voor en face immunokleuring voor de beoordeling van hele netwerk topologie met single-cell resolutie, waardoor een gedetailleerd onderzoek van vasculaire remodellering evenementen in de hele weefsel. De spinotrapezius is oppervlakkig en toegankelijk, en daarmee de schepen gemakkelijker door intravitale microscopie efficiënte karakterisering van het effect van remodeling en arteriolaire ligatie op vasculaire reactiviteit.
In dit rapport beschrijven we in detail en demonstreren de muis spinotrapezius arteriolaire ligatie model. Zowel in vivo en ex vivo methods beoordeling na een operatie worden beschreven, waaronder meting van functionele vasodilatatie, waarvan is aangetoond worden verminderd onder ischemische condities 6 en immunofluorescente beeldvorming van gehele spier microvasculaire netwerk. We ook resultaten van twee afzonderlijke proefstudies om het nut van het model te tonen. Eerst hebben we gebruik gemaakt van de arteriële ligatie model een statistisch significante toename in vat tortuositeit in C57BL / 6 muizen (Figuur 2B) induceren. Tortuositeit stijgt tijdens arteriogenese in arteriole collateralen. In andere muizenstammen die kwetsbaarder zijn ischemie door het ontbreken van zekerheid arteriolen (bijvoorbeeld Balb / c) is waargenomen capillaire arterialization 10. Capillaire arterialization wordt door verhoogde diameters en de ontwikkeling van α-gladdespieractine reactiviteit. Tweede functionele elektrische stimulatie van de spier tot vasodilatatie in arteriolen van de terminal spinotrapezius (Figuur 3B).
De muis spinotrapezius ligatie hier gepresenteerde model is een effectieve klein diermodel om de functionele en structurele aanpassingen die het gevolg zijn bestuderen vanuit een arteriële occlusie. Dit model is een aanvulling op de veel gebruikte achterbeen ischemie model 4, in dat het een hele spier uitzicht intact microvasculaire netwerken met een hoge ruimtelijke resolutie. Bovendien, omdat deze spier bevindt zich net onder de dorsale huid, het is toegankelijk voor seriële beeldvorming met intravitale microscopie, en aan de lokale drug delivery via superfusie of dunne film implantatie 2. Deze eigenschappen maken het een aantrekkelijk klein diermodel om de effecten van nieuwe therapeutische targets op vasculaire remodellering en functionele vasodilatatie na arteriële occlusie bestuderen.
Merk op dat voorzichtigheid moet worden gebruikt bij het vergelijken van gegevens verkregen in de spinotrapezius ligatie model gegevens verkregen in het achterbeen ligatie model te wijten aan een aantal belangrijke derschillen. Ten eerste worden de spinotrapezius spieren stabiliserende spieren, en ze verschillen van de beenspieren in termen van functie en type vezel distributie. Onze groep eerder aangetoond dat het arteriolaire ligatie in de spinotrapezius spier minder of verwaarloosbare hypoxie in stammen met goed ontwikkelde zekerheid arteriolaire netwerken ten opzichte van de hypoxie waargenomen in de achterpoot na de dijslagader ligatie in de achterpoot model 1,8 creëert – 10. We hebben ook aangetoond dat de ligatie model spinotrapezius een andere remodeling respons in Balb / c muizen in vergelijking met C57BL / 6 muizen met Balb / c muizen netwerken remodeling door capillaire collateralization en C57BL / 6 remodeling door vergroting van bestaande verbindingen arteriolaire 3 levert. Er is een interessante parallel tussen deze observaties en de gegevens op achterbeen ligatie modellen, waarin Balb / c muizen ervaren een langdurige perfusie herstel na ligatie in vergelijking met C57BL / 6 muizen 9,11,12 </ Sup>. In andere modellen van weefsel ischemie, muis 13 jaar geslacht 14 en de aanwezigheid van de ziekte 15 ook invloed hebben op de weefsels 'reacties op arteriolaire occlusie, hoewel we nog niet getest deze voorspellers in de spinotrapezius ligatie model.
Anderzijds de grootte van de slagader die wordt geligeerd in de spinotrapezius model is aanzienlijk kleiner dan de femorale slagader, en dus de invloed ligatie een kleiner volume weefsel die verder downstream, dus op een lager niveau van de bloedsomloop boom in de spinotrapezius opzichte van de achterpoot 3. Daarom moet de anatomische verschil in de locatie van de ligatie van deze twee modellen worden beschouwd als vergelijking van de respectieve fysiologische reacties (bv. vasculaire remodellering) deze interventie.
Ten derde kan de dikte van de spinotrapezius mogelijk zuurstof naar de unperfused gedeelte van het weefsel te bereiken van naburigeweefsel, vergeleken met de gecombineerde ischemie en hypoxie in de achterpoot model zoals hierboven 3. Vierde, het herstel van stroom naar het deel van de spinotrapezius stroomafwaarts van de ligatie is sneller dan in de achterpoot ligatie. De spinotrapezius ligatie model is een uniek chronische model en moet niet verward worden met andere modellen van voorbijgaande arteriële occlusie of modellen van ischemie-reperfusie schade. Wij het mogelijk dit model aan dit soort voorwaarden passen, maar dit valt buiten het toepassingsgebied van werk hier voorgesteld zijn. Tenslotte we waarschuwen rechtstreeks verband pre-klinisch onderzoek in dit model klinische verschijnselen van ischemische ziekte in mensen, vooral bij gebruik van jonge en overigens gezonde muizen en vanwege de inherente fysiologische grenzen zoals hogere hartslag 5. Toch beschouwen wij dit nieuwe model als een waardevol instrument voor het blootleggen van de basismechanismen van weefsel reacties op ligatie en het identificeren van de mogelijkheden van derapeutic targets in een in vivo omgeving.
Naast de chirurgische aantekeningen in de voeding spinotrapezius slagader ligatie procedure (anatomische noot (6a), onderscheiden van de slagader ader (9a) en het gebruik van een ligatuur (11a)), nog andere aspecten van de procedure voordeel discussie.
Eerst wordt de eerste incisie gemaakt over de dorsale vetkussentje rand (of meerdere mm caudaal van het schouderblad als transdermale visualisatie niet mogelijk is) idealiter zo klein als de chirurg voelt, en uitgebreid in de procedure indien nodig. Deze praktijk minimaliseert het hechten moeten de incisie, die handig voor de chirurg sluiten vermindert procedure tijd en ook minder irriterend aan het dier tijdens herstel. Alternatief kan een grotere incisie nodig zijn volgens voorkeur van de chirurg omdat de spier kunnen gemakkelijker te vinden met een geëxpandeerde veld. In dit geval kan de insnijdingprofiteren van een hoefijzer vorm met een mediale open gezicht te laten vouwen naar de wervelkolom. Tijdens het maken van de huid incisie en die zich uitstrekt door de secundaire huidlagen, als een oppervlakte-beschadigd en veroorzaakt bloedingen, oefen lichte druk met een steriel gaasje en bieden tijd voor hemostase.
Ook van belang is het belangrijk om het weefsel te behandelen met de minimum vereiste kracht, en waar mogelijk houden met forceps dichter bij de spier laterale rand en de beoogde afstand van ischemische zone. Deze praktijk kan worden voorkomen crush, wat kan leiden tot extra-gemedieerde inflammatoire weefselreacties dat de vasculaire remodellering respons opgewekt door de arteriële ligatie kunnen beïnvloeden.
Concluderend hebben we aangetoond dat het gebruik van de murine spinotrapezius spier als model voor de behandeling van chirurgische vasculaire en weefsel reacties op arteriolaire ligatie. Dit model is geschikt voor intravitale beoordeling van vasculaire wijzigingen (Zo functionele vasodilatatie) en voor ex vivo bepaling van vasculaire veranderingen (bijvoorbeeld immunofluorescente imaging en kwantificatie van vasculaire netwerken). Zowel preklinische en klinische studies hebben aangetoond dat een individu reactie arteriolaire obstructie (zoals via ligatie in muizen of atherosclerotische plaques bij mensen) hangt af van hun leeftijd de aanwezigheid of afwezigheid van ziekte (bijvoorbeeld diabetes mellitus) de diameter van de verstopte slagader de genetische samenstelling van het individu en de metabolische vraag van het weefsel 11-15. Murine modellen, zoals de hier gepresenteerde, gebruik maken van de onderzoeker van stam-specifieke anatomische en genetische verschillen en ziekte-specifieke fenotypes, die onderzoek faciliteert in deze complexe relaties.
The authors have nothing to disclose.
Wij erkennen Kevin Macleod voor het gebruik van zijn creatieve commons licentie muziek in de bijbehorende video, met inbegrip van (in volgorde van verschijning) zijn tracks "Airport Lounge", "Achtergrond" en "Evening Melodrama." We willen ook graag Ndubisi Okeke en Frederick Torstrick erkennen voor hun hulp bij de operatie video.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Iris scissors | FST | 14090-09 | Type: Tool |
Size 7 forceps | FST | 11271-30 | Type: Tool |
Size 5 forceps | FST | 11251-20 | Type: Tool |
Spring scissors | Roboz | RS5671 | Type: Tool |
Microprobe | FST | 10140-03 | Type: Tool May be substituted with straight probe |
Needle holder | FST | 12500-12 | Type: Tool |
Induction chamber | JD Medical Dist. Co., Inc. | IC-1086 | Type: Equipment |
Eye Gel | Dechra | NDC 17033-211-38 | Type: Reagent |
Heat pad | FST | 21060-01 | Type: Equipment |
Rectal temperature probe | FST | 21060-01 | Type: Equipment |
Stimulating electrodes | FHC | UEWSGCSE0N1M | Type: Equipment |
Artisan’s Polymer Clay | Polyform | N/A | Type: Equipment |
PowerLab data acquisition system | ADInstruments | ML 845 | Type: Equipment |
Stimulus isolator | ADInstruments | FE 180 | Type: Equipment |
LabChart | ADInstruments | ML S060/7 | Type: Software |
Reflected-light fluorescent microscope | Olympus | BFXM | Type: Equipment |
High MW fluorescent dextran | Sigma | FD250S-100MG | Type: Reagent |
Video calipers | Colorado Video | 308 | Type: Equipment |
Automated Vascular Analysis (AVA) | Microvision Medical | Type: Software | |
Anti-αSMA Conjugated Fluorophore | Sigma | 1A4-Cy3 | Type: Reagent Clonal, 1:100 |
Fluorescent Microscope | Olympus | BFXM | Type: Equipment |
High-molecular weight fluorescent dextran | Sigma | FD250S-100MG | Type: Reagent |