Wir demonstrieren eine neuartige arteriellen Ligation Modell in murinen spinotrapezius Muskel, einschließlich eines Schritt-für-Schritt-Verfahren und der Beschreibung der erforderlichen Instrumente. Wir beschreiben die Chirurgie und relevante Outcome-Messungen in Bezug auf Gefäßnetz Umbau und funktionalen Gefäßerweiterung mittels intravitaler und konfokale Mikroskopie.
Das murine spinotrapezius ist eine dünne, oberflächliche Stützende Muskel, der von T3 bis L4 erstreckt, und ist bequem über dorsalen Hautschnitt. Seine einzigartige Anatomie macht die spinotrapezius nützlich für die Untersuchung von ischämischen Schädigung und anschließende mikrovaskuläre Remodeling. Hier zeigen wir eine arteriolar Ligation Modell in der Maus spinotrapezius Muskel, der von unserem Forschungsteam entwickelt wurde und bereits veröffentlichten 1-3. Für bestimmte gefährdete Mausstämmen, wie der Balb / c-Maus, diese Ligation Operation zuverlässig erstellt Skelettmuskulatur Ischämie und dient als Plattform für die Untersuchung von Therapien, die Revaskularisierung zu stimulieren. Methoden der Bewertung werden auch gezeigt, einschließlich der Verwendung von intravital und konfokale Mikroskopie. Die spinotrapezius ist gut, solche bildgebenden Untersuchungen wegen seiner guten Erreichbarkeit (oberflächliche dorsale Anatomie) und der relativen Dünne (60-200 um) geeignet. Die spinotrapezius Muskel en face montiert werden, wodurchBildgebung von ganzen Muskeln mikrovaskulären Netzwerken ohne histologische Schnitte. Wir beschreiben die Verwendung von Intravitalmikroskopie Metriken nach einer funktionellen Vasodilatation Verfahrens zu erfassen; Insbesondere die Zunahme arterilar Durchmesser als Ergebnis der Muskelkontraktion. Wir zeigen auch die Verfahren zum Ernten und Festsetzung der Gewebe, ein notwendiger Vorläufer für Immunfärbung Studien und die Verwendung von Konfokalmikroskopie.
Tiermodelle der chronischen Ischämie sind wertvolle Hilfsmittel zum Untersuchen der Pathophysiologie von ischämischen Erkrankungen, wie der peripheren arteriellen Erkrankungen, Koronararterienerkrankung und zerebrovaskuläre Erkrankung. Bei Nagetieren, wie beim Menschen, führt Arterienverschluss strukturelle Umbau des vaskulären Netzes, einschließlich der Arteriogenese und Angiogenese. Bei gesunden und jüngeren Patienten, kann dies Umbau ausreichend sein, um Gewebe von Ischämie-induzierten Verletzungen retten, aber Komorbiditäten wie Diabetes kann ernsthaft gefährden Umbau und Erholung. Das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen Gefäßumbau Veranstaltungen ist essentiell für die Entwicklung von Therapien, die diese endogenen Revaskularisation zu stimulieren.
Derzeit ist Oberschenkelarterie Ligation oder Resektion im Hinterlauf das Standardverfahren zur Untersuchung chronischer Ischämie-induzierten vaskulären Remodeling bei Kleintieren 4,5. Analyse des Durchmessers, Konnektivität und Reaktivitätdie Mikrogefäße denen sich die Gefäßnetz stromabwärts des ligierten Oberschenkelarterie ist jedoch schwierig, aufgrund der Dicke der Muskeln. Einseitige Unterbindung der seitlichen Zuführung Arterie in dieser stabilisierenden Rückenmuskel 1: Wir haben eine arteriolar Ligation Modell in der Maus spinotrapezius Muskeln entwickelt. Die relativ dünnen spinotrapezius (60-200 um) zugänglich ist en face Immunfärbung für die Beurteilung der gesamten Netztopologie mit Single-Cell-Auflösung, so dass eine eingehende Prüfung der Gefäßumbau Ereignisse über das gesamte Gewebe. Die spinotrapezius ist auch oberflächlich und zugänglich, und damit seine Schiffe werden leicht durch Intravitalmikroskopie beobachtbar, zur effizienten Charakterisierung der Auswirkungen der Umbau und arteriolar Ligation auf die vaskuläre Reaktivität.
In diesem Bericht beschreiben wir im Detail und zeigen Sie die Maus spinotrapezius arteriolar Ligation Modell. Sowohl in vivo und ex vivo michthoden der Beurteilung nach einer Operation beschrieben werden, einschließlich der Messung von funktionellen Vasodilatation, die gezeigt wurde, unter ischämischen Bedingungen 6 beeinträchtigt werden, und Immunofluoreszenz Bildgebung von ganzem Muskel mikrovaskulären Netzwerke. Wir berücksichtigen auch Ergebnisse von zwei getrennten Pilotstudien um die Nützlichkeit des Modells zu demonstrieren. Ersten, verwendeten wir den arteriellen Ligation Modell, um eine statistisch signifikante Erhöhung der Behälter Tortuosität in C57BL / 6 Mäuse (2B) induzieren. Tortuosität steigt während Arteriogenese in Arteriole Sicherheiten. In anderen Mausstämmen, das anfälliger für Ischämie aufgrund der Abwesenheit von Sicherheiten Arteriolen (zB Balb / c), wird Kapillare Arterialisierung 10 beobachtet. Kapillare Arterialisierung wird durch erhöhte Durchmessern und der Entwicklung von α-Aktin des glatten Muskels Reaktivität nachgewiesen. Zweitens führt funktionale elektrische Stimulation des Muskels zur Vasodilatation im Terminal Arteriolen der spinotrapezius (3B).
Das murine spinotrapezius Ligation hier vorgestellte Modell ist ein wirksames kleinen Tiermodell, um die funktionellen und strukturellen Anpassungen, die sich aus einer arteriellen Verschlusskrankheit untersuchen. Dieses Modell ist komplementär zu der weit verbreiteten Hinterlauf Ischämie-Modell 4, dass es bietet eine ganze-Muskel Blick intakt mikrovaskulären Netzwerken mit hoher räumlicher Auflösung. Da außerdem dieser Muskel direkt unter die Rückenhaut entfernt wird, ist es zugänglich seriellen Bildgebung mit Intravitalmikroskopie und lokale Arzneimittelabgabe über Superfusion oder Dünnfilm Implantation 2. Diese Eigenschaften machen es zu einem ansprechenden Kleintiermodell in denen die Auswirkungen der neue therapeutische Targets auf Gefäßumbau und funktionelle Vasodilatation nach Arterienverschluss studieren.
Beachten Sie, dass Vorsicht verwendet werden soll, wenn in dem Vergleich von Daten spinotrapezius Ligation Modell und die Daten in der hinteren Gliedmaßen Ligation Modells aufgrund mehrerer Schlüssel d erworbenen erwerbendenifferences. Zunächst werden die spinotrapezius Muskeln stabilisierenden Muskeln, und sie unterscheiden sich von den Beinmuskeln in Bezug auf Funktion und Fasertyp Verteilung. Unsere Gruppe hat bisher gezeigt, dass die arteriolar Ligation in spinotrapezius Muskeln weniger oder vernachlässigbar Hypoxie in Stämmen mit gut entwickelten Sicherheiten arteriolar Netze gemäß der Hypoxie in der Hinterpfote nach der Oberschenkelarterie Ligation in den Hinterlauf Modell 1,8 beobachtet Vergleich schafft – 10. Wir haben auch gezeigt, dass die spinotrapezius Ligation Modell eine andere Umgestaltung Antwort in Balb / c Mäusen zu C57BL / 6 Mäusen verglichen mit Balb / c Mäusen Netze Umbau durch Kapillarwirkung Besicherung und C57BL / 6 Umbau durch die Erweiterung der bestehenden arteriolären Verbindungen 3 erzeugt. Es gibt eine interessante Parallele zwischen diesen Beobachtungen und den in Hinterlauf Ligation Modellen, erleben bei Balb / c Mäusen eine längere Perfusion Erholung nach Ligation Vergleich zu C57BL / 6 Mäusen 9,11,12 </ Sup>. In anderen Modellen Gewebeischämie, Maus 13 Jahre alt Geschlecht 14 und das Vorhandensein der Krankheit 15 auch Auswirkungen auf die Gewebe "Antworten auf arteriolar Okklusion, obwohl wir noch nicht diese Prädiktoren im spinotrapezius Ligation Modell getestet.
Zweitens ist die Größe der Arterie, die in dem Modell spinotrapezius ligiert ist wesentlich kleiner als die Oberschenkelarterie, und daher wirkt die Ligaturabdeckung einen kleineren Gewebevolumen, der weiter stromabwärts ist, dh auf einer niedrigeren Ebene des Kreislaufsystems Baum, im spinotrapezius verglichen mit dem Hinterlauf 3. Daher sollte der Unterschied in der anatomischen Lage der Ligation in diesen beiden Modellen als beim Vergleich der jeweiligen physiologischen Reaktionen (z. B. Gefäßumbau) auf diese Intervention sein.
Drittens kann die Dünne der spinotrapezius ermöglichen Sauerstoff, um die unperfused Teil des Gewebes aus benachbarten erreichenGewebe, im Vergleich zu der kombinierten Ischämie und Hypoxie im Hinterbein Modell wie oben angemerkt 3. Viertens ist die Rückgewinnung von Durchfluss zu dem Abschnitt der spinotrapezius stromabwärts der Ligation schneller als in der hinteren Gliedmaßen Ligation. Die Ligation spinotrapezius Modell ist ein einzigartiges chronischen Modell und nicht mit anderen Modellen von transienten Arterienverschluss oder Modellen von Ischämie Reperfusionsverletzung verwechselt werden. Wir halten es für möglich, dieses Modell anzupassen, um diese Arten von Bedingungen gerecht zu werden, aber das ist außerhalb des Geltungsbereichs der Arbeit ist ausgeschlossen. Schließlich raten wir gegen die in unmittelbarem Zusammenhang pre-klinischen Beobachtungen in diesem Modell zu klinischen Manifestationen von ischämischen Erkrankungen beim Menschen, insbesondere bei der Verwendung von jungen und ansonsten gesunden Mäusen und aufgrund der inhärenten physiologischen Grenzen wie höhere Herzfrequenz 5. Dennoch halten wir dieses neue Modell als ein wertvolles Instrument für die Aufdeckung grundlegenden Mechanismen von Gewebe Reaktionen auf Ligation und Identifizierung potenzieller dierapeutic Targets in einer in vivo-Umgebung.
Neben den chirurgischen Hinweise im spinotrapezius Feed Arterienligation Verfahren (anatomischen beachten (6a), die Unterscheidung der Arterie aus der Vene (9a), und die Verwendung eines einzigen Ligatur (11a)) vorgesehen, ein paar andere Aspekte des Verfahrens profitieren von Diskussion.
Zuerst wird der anfängliche Einschnitt über die dorsale Fettpolster Grenze (oder mehrere mm kaudal des Schulterblatts, wenn transdermalen Visualisierung nicht möglich ist) hergestellt idealerweise so klein gemacht, wie der Chirurg ist bequem mit, und expandiert während des Verfahrens, wenn nötig. Diese Praxis minimiert die Naht erforderlich, um den Einschnitt, der nahe bei den Chirurgen ist zu schließen, reduziert Verfahrenszeit, und ist auch weniger reizend auf dem Tier während der Wiederherstellung. Alternativ kann ein größerer Hautschnitt angemessen nach Chirurg bevorzugt, da der Muskel kann leichter sein, mit einem erweiterten Bereich zu lokalisieren. In diesem Fall kann die Inzisionprofitieren Sie von einem Hufeisen-Form mit einem medialen offenes Gesicht, damit Falten in Richtung Wirbelsäule. Während der Arbeit an den Hautschnitt und sich durch den sekundären Hautschichten, wenn eine Oberfläche Schiffes beschädigt und führt zu Blutungen, mit leichtem Druck mit steriler Gaze und bieten Zeit für Hämostase.
Ebenfalls bemerkenswert ist es wichtig, um das Gewebe mit der minimal erforderliche Kraft zu behandeln, und möglichst mit einer Pinzette halten näher an der Muskeln lateralen Rand und weg von der beabsichtigten ischämischen Zone. Diese Praxis hilft, Quetschverletzung, was zu zusätzlichen vermittelten entzündlichen Gewebe Reaktionen, die das Gefäßumbau Reaktion der Ligation arteriellen evozierten verwechseln kann führen können, vermieden.
Zusammenfassend haben wir die Verwendung des murinen spinotrapezius Muskel als chirurgisches Modell zur Untersuchung vaskulären und Gewebereaktionen auf arteriolären Ligation demonstriert. Dieses Modell eignet sich für intravitale Beurteilung der Gefäßveränderungen (fürBeispiel funktionelle Vasodilatation) und für die ex vivo Beurteilung der Gefäßveränderungen (beispielsweise Immunofluoreszenz-Bildgebung und Quantifizierung von Gefäßnetze). Beide präklinische und klinische Studien haben gezeigt, dass eine individuelle Reaktion auf arteriolar Hindernis (zB über Ligation in Mäusen oder atherosklerotischen Plaques beim Menschen) abhängig von ihrem Alter ist das Vorhandensein oder Fehlen von Krankheit (zB Diabetes mellitus) der Durchmesser des verdeckt Arterie , das Erbgut des Menschen, und der metabolischen Bedarf des Gewebes 11-15. Murine Modelle, wie das hier vorgestellte, nützen die Forscher der Stamm-spezifische anatomische und genetische Unterschiede und krankheitsspezifische Phänotypen, die Ermittlungen erleichtert in diesen komplexen Beziehungen.
The authors have nothing to disclose.
Wir erkennen Kevin Macleod für den Einsatz seiner creative commons lizenzierte Musik im zugehörigen Video, einschließlich (in der Reihenfolge ihres Auftretens) seine Spuren "Airport Lounge", "Wallpaper" und "Evening Melodrama." Wir würden auch gerne Ndubisi Okeke und Frederick Torstrick für ihre Unterstützung bestätigen Sie mit der Operation 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 |