Method Article
* Questi autori hanno contribuito in egual misura
Modelli animali di aterosclerosi sono essenziali per capire il meccanismo e per indagare più recenti approcci per prevenire lo sviluppo della placca o rottura, delle cause principali di morte nel mondo industrializzato. Questo protocollo utilizza una combinazione di lesioni palloncino e dieta ricca di colesterolo per indurre placche aterosclerotiche nell'arteria iliaca coniglio.
Sindrome coronarica acuta derivando dall'occlusione coronaria dopo la rottura e lo sviluppo della placca aterosclerotica è la principale causa di morte nel mondo industrializzato. Conigli di bianco di Nuova Zelanda (NZW) sono ampiamente usati come modello animale per lo studio dell'aterosclerosi. Si sviluppano lesioni spontanee quando alimentati con dieta atherogenic; Tuttavia, questo richiede molto tempo di 4-8 mesi. Per ulteriormente migliorare e accelerare l'aterogenesi, una combinazione di dieta atherogenic e lesione endoteliale meccanica è spesso impiegata. La procedura presentata per indurre le placche aterosclerotiche in conigli utilizza un catetere a palloncino di perturbare l'endotelio nell'arteria iliaca sinistra di NZW conigli alimentati con dieta atherogenic. Tali danni meccanici causati dal catetere a palloncino induce una catena di reazioni infiammatorie neointimale accumulo di lipidi in un modo dipendente dal tempo di avvio. La placca aterosclerotica seguendo palloncino lesioni Visualizza neointimale l'ispessimento con infiltrazione lipidica vasto, contenuto della cella di muscolo liscio alta e presenza di macrofagi derivati cellule della gomma piuma. Questa tecnica è semplice, riproducibile e produce placca di lunghezza controllata all'interno dell'arteria iliaca. Tutta la procedura è completata entro 20-30 min. La procedura è sicura con bassa mortalità e offre anche elevato successo nell'ottenere notevoli lesioni intimale. La procedura del catetere a palloncino indotto risultati di lesione arteriosa nell'aterosclerosi entro due settimane. Questo modello può essere utilizzato per indagare la patologia di malattia, diagnostica per immagini e valutare nuove strategie terapeutiche.
La rottura delle placche aterosclerotiche vulnerabili è una delle principali cause di morte nei paesi industrializzati1. Anche se la ricerca negli ultimi decenni ha spiegato diversi meccanismi cellulari e molecolari coinvolti nella progressione della placca, ha continuato gli sforzi sono ancora necessari non solo per svelare il complesso meccanismo della progressione di malattia ma anche per sperimentare nuove terapeutico si avvicina. Sono stati proposti diversi modelli animali per studiare l'aterosclerosi. Manipolazione genetica, lesioni di endotelio di alimentazione o meccanico di colesterolo sono le strategie standard condivise da modelli più animali di aterosclerosi tra cui topi, conigli o cavie. Tra questi, conigli di NZW sono sensibili alla dieta colesterolo mentre topi e ratti normali non assorbono significativamente colesterolo dietetico2,3,4. Conigli sviluppano spontaneamente lesioni aortiche ricche di macrofagi con qualche componente fibrosa quando alimentati con dieta ricca di colesterolo5,6. Tuttavia, il tempo lungo preparatorio di 4-8 mesi per indurre aterosclerotica plaquesby alimentazione colesterolo dieta da solo6,7 è un grande svantaggio per la maggior parte delle impostazioni sperimentali. Nell'inseguimento per indurre le lesioni in tempi relativamente brevi, una combinazione di colesterolo alto dieta e palloncino ferita è stata sviluppata da Baumgarter e Studer8. L'obiettivo generale di questa tecnica è quello di indurre le placche aterosclerotiche, composte di cellule schiumose (simile a striscia grassa in esseri umani) in conigli ipercolesterolemici entro 2 settimane. La tecnica attuale descrive la procedura di lesione della parete arteriosa basato sul metodo di Baumgarter utilizzando un catetere a palloncino avanzato nell'arteria iliaca di conigli ipercolesterolemici NZW.
Insieme ad una dieta ricca di colesterolo, lesioni risultanti da palloncino indotto de-endotelizzazione porterà ad aterosclerosi. Lesioni palloncino accelera la formazione di lesioni aterosclerotiche e produce la placca di dimensione uniforme e distribuzione. L'ispessimento intimal aumenta per un periodo di tempo e inizia l'infiltrazione delle cellule intimal entro pochi giorni dopo la lesione. Strisce grasse con sostanziale macrofagi iniziano a comparire dopo 7-10 giorni della ferita dell'aerostato e sono rappresentate come lesione di tipo II secondo la classificazione di associazione americana del cuore. Ferita di palloncino in coniglio è spesso eseguita in aorta a studiare composizione della placca. L'endotelio neointimale esprime elevati livelli della molecola di adesione intercellulare. Le placche sono associate con la dissezione mediale e modifiche adventitial. Le lesioni aterosclerotiche sono costituite da lipidi, cellule di proliferazione del muscolo liscio (SMCs), fibre di collagene e cellule infiammatorie che si accumulano sotto l'endotelio rigenerata e sono per lo più di tipo II in natura. La distribuzione topologica delle placche di coniglio era simile a quella riportata in aorte umano 9,10 In linea di principio, l'aorta è più grande nelle dimensioni rispetto alle arterie iliache e produrrebbe placca di lunghezza maggiore. Tuttavia, il principale vantaggio di usando l'arteria iliaca come il sito di aterosclerosi in conigli è la sua accessibilità, la somiglianza nel contenuto muscolare umane dell'arteria coronaria11, lesione uniforme sviluppo12, fattore del tessuto ad alta attività13 e coerente nave dimensione paragonabile a umane dell'arteria coronaria, permettendo la valutazione dei dispositivi commercialmente fabbricati a morfometriche ed angiografici endpoint. Metodi invasivi e non invasivi sono stati studiati per analizzare le placche nelle arterie iliache coniglio in animale vivo. Rapporti precedenti descrivono l'uso della risonanza magnetica per immagini (MRI) con l'aiuto di un sistema di MR 2,35-tesla 14 inoltre, ultrasuoni intravascolari (IVUS) o cateteri di tomografia a coerenza ottica possono essere opportunamente applicata all'immagine placche aterosclerotiche nelle arterie iliache coniglio. L'arteria iliaca è accessibile per l'imaging ad ultrasuoni quando si utilizza un'ecografia ad alta risoluzione e l'aorta può essere esplorata anche con questa tecnica.
Nell'ultimo decennio, questo modello di coniglio della lesione palloncino ha aiutato a capire meglio i meccanismi della placca progressione15e placca regressione16. Inoltre, il modello è stato utilizzato per studiare l'influenza di nuovi agenti terapeutici quali le statine, gli agenti antipiastrinici standard, antiossidante agenti17,18 e stent medicati come everolimus o zotarolimus-eluting stent19,20 sull'ispessimento neointimal. Questo modello è stato utilizzato anche per indagare imaging intravascolare del catetere21di imaging di fluorescenza di vicino infrarosso.
questo protocollo sperimentale è stato approvato dal ufficio del veterinario cantonale, Friburgo e la Swiss federale veterinaria ufficio, Svizzera (FR 2015/58).
Nota: conigli di NZW maschio da 2,8 a 3,2 kg sono stati utilizzati. Gli animali sono stati alloggiati in condizioni convenzionali (12 h luce e ciclo scuro, fornito cibo e acqua ad libitum). Prima decumulazione palloncino, gli animali sono stati acclimatati per 1 settimana durante la quale sono stati alimentati con dieta normale. Dopo 1 settimana di acclimatazione, conigli sono stati commutati a dieta atherogenic che consiste di alto contenuto di grassi (8,6%) e acidi grassi saturi con dieta ricca in colesterolo (1%) 205 mg/kg per la durata di studio di tutto. Ferita di palloncino nell'arteria iliaca sinistra è stato effettuato 1 settimana dopo l'inizio della dieta e animali sono stati sacrificati dopo 2 settimane o 4 settimane di infortunio palloncino.
1. procedure preoperative
2. Protocollo chirurgico
3. Cure post-operatorie
4. Raccolta di tessuto e analisi della composizione della placca
Lesioni dell'aerostato dell'arteria iliaca è stata effettuata con successo senza complicazione (Figura 1). Il tempo operatorio totale variato da 20 a 30 min per lesioni eseguite su soltanto un'arteria iliaca e 35 a 45 min per lesioni su entrambe le arterie. Il coniglio ha recuperato entro 1 h dopo la ferita di palloncino. Tutti gli animali è apparso sani senza perdita di peso significativa. È stata rilevata alcuna infezione, edema o trombosi arteriosa. Dell'area della ferita era normale oltre a qualche lieve fibrosi nel sito di sutura. Dopo 4 settimane di dieta atherogenic alimentazione, conigli esposti ipercolesterolemia di 44 ± 18 mM/l.
Figure 2A, Figura 2Ee Figura 2I Visualizza la destra illeso dell'arteria iliaca (non soggetto a lesioni dell'aerostato) con un aspetto normale. Una combinazione di palloncino dietresulted ferita e colesterolo in cambiamenti strutturali della parete del vaso che conduce allo sviluppo della placca aterosclerotica in due settimane (Figura 2 e Figura 3). Arterie iliache ferite illeso e pallone per sono state isolate dall'animale stesso. La risposta vascolare proliferativa alla ferita di palloncino come un evento scatenante ha provocato lipidica vasta infiltrazione (8,7 ± 1,7% zona lipidica) (Figura 2 e Figura 3), muscolo liscio migrazione cellulare e proliferazione (Figura 4), nonché come assunzione dei macrofagi (Figura 4) che conduce ad un aumento nel rapporto di spessore di intima-media (1,5 ± 0,2) e area di placca (0,8 ± 0,2 mm2) con un concomitante diminuzione nella zona di lumen (1,4 ± 0,2 mm2) (Figura 3) osservato 2 settimane dopo il palloncino ferita. RAM-11 è un anticorpo monoclonale che è specificamente rivolto contro il citoplasma dei macrofagi di coniglio. L'actina α-SM identifica l'actina del muscolo e reagisce con le cellule di muscolo liscio vascolare nei vasi sanguigni. Questi anticorpi sono stati precedentemente utilizzati per lo studio dei macrofagi e delle cellule di muscolo liscio nelle lesioni intimale del coniglio. Questi cambiamenti hanno continuato ad evolversi con il tempo e un ulteriore aumento nel rapporto spessore/intimale (2,6 ± 0,2) e luminal restringimento (0,7 ± 0,1 mm2) (Figura 2 e Figura 3) è stato notato 4 settimane dopo la ferita di palloncino. Questa tecnica comporta lo sviluppo robusto delle placche aterosclerotiche che si sviluppa nel tempo ed è stato studiato dopo 2-4 settimane.
Figura 1: rappresentazione schematica che illustra la Timeline della progressione della placca dopo la ferita di palloncino. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: palloncino lesioni indotte da aterosclerosi nell'arteria iliaca coniglio. Immagini rappresentative di Movat pentachrome (A-D), ematossilina-eosina (E-H) e O (L) di olio rosso macchiati sezioni dagli ONU-feriti (A, E, I), 2 settimane dopo la ferita palloncino (B, F, J) (n = 5) e 4 settimane dopo lesioni dell'aerostato (C, G, K) (n = 3) segmenti dell'arteria iliaca di dieta atherogenic conigli alimentati NZW. Barra della scala D, H e L è 100 µm. scala bar per le altre immagini = 500 µm. Labelled nell'immagine B è il lume, biancheria intima, IEL (lamina elastica interna) e Anguilla (lamina elastica esterna). Media è la zona tra IEL e Anguilla. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: analisi morfometrica della placca. Scatter plot spettacoli/intimale rapporto spessore, placca zona, zona di lumen e % olio rosso O zona positiva nelle sezioni dell'arteria iliaca dal controllo delle Nazioni Unite-ferito, palloncino feriti dell'arteria a 2 (n = 5) e 4 settimane (n = 3). I dati vengono visualizzati come media ± SD. * p < 0,05 vs arteria ONU-ferita, #p < 0.05 vs 4 settimane post palloncino ferita. N.D. denota non rilevati. Zona di placca è calcolata sottraendo la zona di lumen dalla IEL mentre l'olio rosso O positivo area rappresenta % della zona di muro nave trasversale totale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: l'analisi di Immunohistochemical della composizione della placca. Immagini rappresentative, mostrando l'actina del muscolo liscio come α (rosso) (A-D) e macrofago cellule positive (RAM 11) (rosso) (E-F). Pannelli di destra mostrano le rispettive immagini unite con Hoechst (blu) ed elastina (verde). Barra della scala = 100 µm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Il modello di aterosclerosi dell'arteria iliaca di coniglio è ampiamente usato nella ricerca di aterosclerosi. Con questo protocollo i conigli sviluppato rapidamente placche più gravi e avanzate rispetto alle lesioni spontanee sviluppate con solo dieta ricca in colesterolo. D'importanza, gli animali recuperano rapidamente dalla chirurgia.
Lo stimolo principale per atherogenesis è i danni meccanici causati dal catetere a palloncino che danneggia l'endotelio e si distende il vaso muro26. Questa procedura induce una risposta rimodellamento caratterizzata da un'infiammazione con assunzione del macrofago e accumulo di lipidi quando associato a dieta hypercholestorolemic, la migrazione delle cellule muscolari lisce vascolari e la proliferazione, matrice avanzata sintesi e istituzione di un dilagante neointima in un tempo dipendente moda15,16. L'inserimento del catetere a palloncino è la parte più critica della procedura. Attenzione deve essere esercitata per evitare di inserire con forza il pallone. L'uso dell'arteria periferica safena per accedere l'arteria iliaca comune semplifica la tecnica. Arteria iliaca sono accessibili anche tramite arteria carotica tagliato-giù come descritto in precedenza27,28. Tuttavia, valutare l'arteria iliaca via arteria carotica richiede un elevato grado di competenza chirurgica e le attrezzature supplementari, ad esempio un'unità di angiografia. Inoltre è associato con le complicazioni procedura-relative come pregiudizio per la vena giugulare che conduce a emorragia mortale29. Uso di topici vasodilatatore quali papaverina aiuta a dilatare il vaso interessato e ridurre la resistenza della parete arteriosa contro il palloncino del catetere30. La dimensione di pressione e palloncino di inflazione deve considerare con attenzione come questi hanno un'associazione diretta su formazione di neointima31. Eccessiva distensione del palloncino ad un grado più elevato rispetto i livelli desiderati potrebbe portare alla rottura della parete del vaso. Questo potrebbe causare perdite di sangue e la formazione dell'embolo robusto nel lume sia sulla superficie esterna26.
Gli animali devono essere nutriti un lipide dieta ricca per 1 o 2 settimane prima della lesione di palloncino per garantire che la lesione endoteliale avviene in un ambiente ipercolesterolemico. Aiuta anche gli animali di adattarsi alla nuova dieta. Sebbene questa tecnica induce placche avanzate nei conigli, la morfologia delle placche differisce da quello osservato in esseri umani. Le lesioni umane spontanee sono limitate alla regione sub-endoteliale con un strato elastico interno intatto di32. Qui, gli studi effettuati fino a 4 settimane ha mostrato nessun core fibrotiche. La lesione aterosclerotica rimane simile a striscia grassa con l'infiltrazione del macrofago sostanziale.
Molti modelli di animali piccoli e grandi sono stati utilizzati per la comprensione di aterogenesi6. Il modello di coniglio palloncino-lesione dell'arteria iliaca è stato utilizzato per studiare l'effetto di nuovi agenti terapeutici, sistemi di consegna di droga novella, evoluzione della placca e imaging10,32,33. Singole o multiple palloncino injurieshave stata realizzata nella arteria iliaca34,35, arteria carotica36,37e dell'aorta10,38. I vantaggi del metodo presentato sono lo sviluppo della placca grande volume e spessore rispetto all'utilizzo dell'arteria carotica. In aggiunta, la latta di iliaca controlaterale essere utilizzato come controllo e quindi riduce la variabilità29. La ferita di palloncino in arterie iliache coniglio può essere eseguita in modo sicuro e veloce utilizzando il metodo descritto qui. La placca si sviluppa in un modo dipendente dal tempo e omogenea per tutta la lunghezza dell'arteria. Altri modelli di coniglio aterosclerotica sono stati sviluppati anche come il Watanabe ereditabile iperlipidici (WHHL) modello, un modello animale geneticamente modificato con la mancanza del ricevitore della lipoproteina di densità bassa. Il modello di lesione palloncino può anche applicarsi al coniglio spiagge per produrre lesioni a un sito definito.
Ci sono differenze fra arteria iliaca coniglio e placche coronarie umane. Infatti, le diverse procedure alternative sono state stabilite nel tentativo di sviluppare le lesioni aterosclerotiche avanzate e di creare un modello della rottura della placca, come osservato in esseri umani39. Ad esempio, la formazione di placche instabili è stata indotta eliminando la dieta colesterolo dopo 8 settimane in conigli che ha subito il palloncino ferita16. Altre procedure modificate utilizzano farmacologica attiva come il veleno di vipera Russell10 e successivi palloncino ripetute lesioni40per valutare il meccanismo della rottura della placca, la trombogenesi e l'embolo crescita aterosclerotica navi. Veleno di vipera Russell contiene proteasi che attivano la cascata della coagulazione che conduce alla trombosi. Risultati di lesioni ripetute palloncino nella generazione di trombina di placca tessuto fattore40. Si noti che i risultati di modelli animali tra cui il modello di coniglio non possono estrapolare perfettamente agli esseri umani. Tuttavia, questi modelli possono essere un utile strumento per valutare e confrontare l'efficacia di nuovi interventi farmacologici. Attenzione estrapolazioni devono avvenire in relazione al grado di ipercolesterolemia e placca composizione di ampliare le conoscenze sull'eziologia, fisiopatologia e trattamento di aterosclerosi umana. Il modello presentato qui aiuta a studiare i meccanismi coinvolti nell'evoluzione della placca e studiare l'effetto di nuove terapie anti-aterosclerotiche diretto verso la stabilizzazione della placca/regressione.
Gli autori non dichiarano concorrenti interessi finanziari.
Questo lavoro è stato supportato dalla Swiss National Science Foundation Grant 150271.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
New Zealand White rabbits | Charles River laboratories,France | Cre:KBL(NZW) | |
Cholesterol rich diet | Ssniff spezialdiäten | Ssniff EF K High Fat and Cholesterol | |
Glass bead sterilizer-Germinator 500 | VWR, Leicestershire, UK | 101326-488 | |
Fogarty balloon embolectomy catheters, 2 French | Edwards Lifesciences, Switzerland | 120602F | For single use only |
Luer Lock Syringe | Becton, Dickinson and Company, USA | 309628 | |
Thermopad Type 226 | Solis, Switzerland AG | 397387 | |
Buprenorphine- Temgesic | Reckitt Benckiser AG, Switzerland | 7.68042E+12 | |
Isoflurane | Piramal Critical Care, Inc, Bethlehem, PA 18017 | 2667-46-7 | |
Anaesthesia machine-combi-vet Base Anesthesia System | Rothacher Medical GmbH, Switzerland | CV 30-301-A | |
Cardell touch veterinary vital signs monitor | Midmark, Ohio, USA | 8013-001 | |
Ophthalmic ointment-Humigel | Virbac, France | ||
Animal hair clippers | Aesculap AG, Germany | GT420 | |
Disinfectant-Betadine solution | MundipharmaMedicalCompany, Switzerland | 14671-1203 | |
Dumont #7 Forceps | FST Germany | 11274-20 | |
Medium and small microscissors | Medline International Switzerland Sàrl | UC4337 | |
Microvascular clamps | FST, Germany | 18051-28 | |
Papaverine | ESCA chemicals, Switzerland | RE 356 803 | |
Vein Pick | Harvard Apparatus, Cambridge, UK | 72-4169 | For single use only |
Saline | Laboratorium Dr. G. Bichsel AG, , Switzerland | 1330055 | |
Polysorb 5-0 suture | Covidien AG, Switzerland | UL 202 | Monofilament |
Sulfadoxine and Trimethoprim-Trimethazol | Werner Stricker AG, Switzerland | Swissmedic Nr. 50'361 | |
Antiseptic- Octenisept | Schülke & Mayr AG, Switzerland | GTIN: 4032651214068 | |
Phosphate Buffered Saline | Roth | 1058.1 | |
Isobutanol-2-Methylbutane | Sigma-Aldrich, Switzerland | M32631-1L | |
Optimum Cutting Temperature compound-Tissue-Tek | VWR Chemicals, Belgium | 25608-930 | |
Cryostat | Leica, Glattbrugg, Switzerland | Leica CM1860 UV | |
Glass slide- Superfrost Plus | Thermo Scientific | 4951PLUS4 | |
Mayer's Haematoxylin | Sigma-Aldrich, Switzerland | MHS32-1L | |
Eosin 0.5% aq. | Sigma-Aldrich, Switzerland | HT110232-1L | |
Oil Red O | Sigma-Aldrich, Switzerland | O0625-25G | |
α-smooth muscle actin antibody | Abcam, UK. | ab7817 | |
Macrophage Clone RAM11 antibody | DAKO, Switzerland | M063301 | |
Hoechst | Abcam, UK. | ab145596 | |
Goat polyclonal Secondary Antibody (Chromeo 546) | Abcam, UK. | ab60316 | |
Alexa Fluor 488/547 | Abcam, UK. | ||
Glycergel Mounting Medium, Aqueous | DAKO, Switzerland | C056330 | |
Hematoxylin for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | H3136-25G | |
Ferric chloride for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 157740-100G | |
Iodine for Movat staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 207772-100G | |
Potassium iodide for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 60400-100G-F | |
Alcian blue for Movat staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | A5268-10G | |
Strong Ammonia for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 320145-500ML | |
Brilliant crocein MOO for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 210757-50G | |
Acid Fuchsin for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | F8129-50G | |
Sodium Thiosulfate for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 72049-250G | |
Phosphotungstic acid for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 79690-100G | |
Crocin for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 17304-5G | |
EUKITT for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 03989-100ML |
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