השתלה תת עורית של משאבות האוסמוטי מספקת גישה נוחה למסירה ממושכת ועקבית של תרכובות. גישה זו נעשתה שימוש נרחב כדי ללמוד שני פרצות אב העורקים בבטן ובית חזה בעכברים.
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.
מפרצת של אב העורקים להציג התרחבות luminal קבועה של אב העורקים שמבשר קרע ובדרך כלל מוביל למוות. מחלה זו מתרחשת בשני אזורי אב העורקים בבטן ובית חזה, הנקראים כמו מפרצת אב העורקים בבטן (AAAS) ופרצת אב העורקים החזי (תעש), בהתאמה. בשל הבנה חלקית של מנגנונים מולקולריים ותהליכי pathophysiologic, אין טיפול רפואי מוכח שיכול למנוע התפשטות או קרע של שני סוגי פרצות אב העורקים. מכיוון שקשה לרכוש דגימות מטופל ולבצע ניסויים בבני אדם באופן ישיר, מחקר מתמקד בהגדרת מנגנונים של AAAS כבר להסיק לעתים קרובות ממודלים של בעלי החיים. מודל חיה נפוץ הוא עירוי תת עורי של אנגיוטנסין II (AngII) לעכברים. בהשוואה לגישות כירורגיות אחרות לגרימת AAAS בעכברים, כגון זלוף תוך אב העורקים אלסטט או יישום פרי-אב העורקים של סידן כלורי הדורשים 1,2 laparotomy, metho זהד אינו מחייב כניסה לחלל הגוף ודורש מומחיות כירורגית מינימאלית 3,4.
עירוי תת עורי של AngII באמצעות משאבות האוסמוטי לגרום AAAS בתחילה דווח בצפיפות הנמוכה-ליפופרוטאין קולט (LDL) – / – עכברים שקבלו תזונה מועשרת בשומן רווי 3, ולאחר מכן בapoE – / – עכברים שקבלו תזונה רגילה מעבדה 4. גם מחקרים שנעשה לאחרונה הראו כי רבים AngII גורם AAAS בעכברי normolipidemic 5-7. הגישה של AngII יציקת הוחל לגרום AAAS ולחקור מנגנונים מולקולריים כמו גם פיתוח אסטרטגיות טיפוליות פוטנציאליות (למשל, 5-15) מאז מודל זה משחזר תכונות רבות נצפו בAAAS האנושי. לדוגמא, גורמי סיכון של AAAS האנושי כגון עישון, הזדקנות, ומין זכר גם להגדיל AAAS המושרה AngII בעכברי 16,17. העמותה של היפרכולסטרולמיה עם AAAS בבני אדם דורשת הבהרה. עם זאת, יש לה להיותen עקבי שהיפרכולסטרולמיה מרחיבה AngII-induced AAAS בעכברים 18. פתולוגיות של AAAS המושרה AngII בעכברים הטרוגניים מאוד ומתאפיינות בחדירה עמוקה מקרופאג, השפלה קולגן, היווצרות פקקה ורזולוציה, וneovascularization 19-21. בניגוד למיקום הנפוץ ביותר infrarenal אב העורקים של AAAS בבני אדם, הנגרם על-AngII AAAS בעכברים להתרחש באזור אב העורקים suprarenal. תכונה בכל מקום אחר של AAAS המושרה AngII היא ההפסקה המדיאלי transmural, שהוביל לפקק transmural. לא ברור אם קרע אלסטין transmural מתרחש בבני אדם מאז ההתפתחות פתולוגית של AAAS בבני אדם לא נחקרה באופן בלעדי בשל חוסר רקמות aneurysmal מהשלבים מוקדמים יותר.
עירוי AngII לעכברים גם מוביל להרחבה עמוקה של אזור אב העורקים החזי, שהוא בעיקר מוגבלת לאב העורקים עולים שהוא האזור הנפוץ ביותר עבור תעש בבני אדם <sעד> 19,22-26. בדומה לAAAS המושרה AngII, תעש מושרה במהלך עירוי AngII גם לשחזר תכונות רבות של תעש אנושי 25. עם זאת, בניגוד לAAAS המושרה AngII, תעש מושרה AngII אינם משויך היפרכולסטרולמיה ואין לי הבדלים בין המינים.
המטרה הכוללת של עירוי תת עורי AngII לעכברים היא ללמוד תכונות פתולוגיים ומנגנונים מולקולריים של AAAS ותעש.
משאבות אוסמוטי מתן תת עורי AngII היא גישה שגרתית לגרימת פרצת אב העורקים בעכברים. בהתבסס על נתונים ממעבדות רבות, היו ממצאים עקביים שזו שיטה אמינה לשחזור ללמוד שני AAAS 3,4 ותעש 22-26 בעכברים. לכן, מודל עכבר זה נחשב מודל שמשחזר כמה תכונות של מפרצת אב העורקים אנושית ומספק תובנות מכניסטית למחלות הרסניות אלה.
בעוד הזדקנות היא גורם סיכון לAAAS בבני אדם, זה לא נחקר באופן שיטתי לAAAS המושרה AngII בעכברים. עם זאת, נראה שכיחות וחומרה של AAAS המושרה AngII דומות בעכברים בגיל 8-48 שבועות 4,5,7. נכון לעכשיו, יש רק מעט מחקרים שדיווחו תעש מושרה AngII בעכברים בגיל 8-24 שבועות 22-26, שלא הראו הבדלים הקשורים לגיל נראות לעין על היווצרות TAA.
יש נקבות עכברים שכיחות נמוכה בהרבה של AAAS מאשר עכברי זכרי חדורי AngII 4,28. זה גם ראוי לציין כי השכיחות של AAAS המושרה AngII היא הרבה יותר גבוהה בהיפר מאשר עכברי normo-cholesterolemic, אשר הוא יותר מ -50% לעומת פחות מ -30%, בהתאמה. בנוסף, קרע של אב העורקים הוא תכוף (כ 10 – 30%) בשני עכברי normo- וhypercholesterolemic במהלך עירוי AngII. יש עכברים שקבלו תזונה רגילה או מערבית, אפקטים מקסימאלי בAAA – עירוי של AngII בשיעור של 1,000 ng / קילוגרם / דקה לעכברים hypercholesterolemic, כגון קולט LDL – / – עכברים שהוזנו בדיאטה מערבית או אפוליפופרוטאין (apoE) – / פיתוח 3,4,29. קצב עירוי זה הוא אופטימלי עבור מחקר שבו מניפולציה גן של עניין בעכברי hypercholesterolemic צפוי להפחית AAAS. אם מניפולציה בעכברי hypercholesterolemic צפויה להגדיל AAAS, מומלץ להשרות AngII בשיעור של 500 ng / קילוגרם / דקה או נמוכה 30. בניגוד לAAAS, אין הדגמהעמותת nstrated בין מין זכר או היפרכולסטרולמיה ותעש המושרה AngII 25. עם זאת, בדומה לAAAS, אם מניפולציה של גן של העניין צפוי להגדיל את תעש, אנו ממליצים קצב עירוי נמוך מ -1,000 ng / קילוגרם / דקה לעירוי AngII.
כמו כן, חשוב לדעת כי שכיחות וחומרה של פרצת אב העורקים הנגרמת AngII להשתנות בין עכברים בודדים ובין מחקרים. אם עכברים לא לפתח מפרצת אב העורקים, אפשרות אחת היא שפוטנציאל AngII אולי לא נמסר בהצלחה לעכברים. לאימות של קצב עירוי גבוה של AngII, כגון 1,000 ng / קילוגרם / דקה, מדידת לחץ דם מומלצת לפני, ובמהלך, עירוי AngII באמצעות שיטת זנב שרוול לא פולשנית 31. עירוי AngII בשיעור של 1,000 ng / קילוגרם / דקה מגבירה את לחץ דם הסיסטולי בעכברים. כמו כן, ריכוזי רנין פלזמה ניתן למדוד בעירוי או בסיום AngII שכן יש AngII משוב שלילי על rהפרשת enin. לכן, עירוי AngII מוביל לירידה בריכוזי רנין פלזמה. אם יש עכבר חדורי AngII לא פתולוגיות לכאורה אב העורקים, אין עלייה בלחץ דם, ולא ירידה של ריכוז רנין הפלזמה, זה מצביע על כך שAngII לא נמסר ביעילות באמצעות משאבת מיני האוסמוטי המושתל. אנו ממליצים על הסרת העכבר הזה מהמחקר. כמו כן, חשוב לשים לב שחלק מעכברים לא לפתח מפרצת אב העורקים למרות לחצי דם סיסטולי מוגברים וירידת ריכוזי רנין פלזמה. עכברים אלו צריכים להישאר במחקר.
לסיכום, עירוי AngII מושגת על ידי השתלה תת עורית באמצעות משאבות האוסמוטי לגרום לפרצת אב העורקים בעכברים. שיטה זו מספקת AngII כל הזמן בקצב מוגדר לתקופות ייעודיות המשמשות ללמוד שני AAAS ותעש.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |