Summary
يصف هذا البروتوكول نموذجا حيوانيا مركبا مع التعرض للجسيمات (PM) التي تؤدي إلى تفاقم نقص تروية عضلة القلب مع تصلب الشرايين.
Abstract
المشاكل الصحية الناجمة عن تلوث الهواء (وخاصة تلوث الجسيمات) تحظى باهتمام متزايد ، خاصة بين مرضى أمراض القلب والأوعية الدموية ، مما يؤدي إلى تفاقم الاضطرابات المعقدة ويسبب سوء التشخيص. نموذج التعرض البسيط لنقص تروية عضلة القلب (MI) أو الجسيمات (PM) غير مناسب لمثل هذه الدراسات للأمراض ذات الأسباب المتعددة. هنا ، تم وصف طريقة لبناء نموذج مركب يجمع بين التعرض PM وتصلب الشرايين ونقص تروية عضلة القلب. تم تغذية الفئران ApoE−/− بنظام غذائي غني بالدهون لمدة 16 أسبوعا لتطوير تصلب الشرايين ، وتم إجراء تقطير القصبة الهوائية للتعليق القياسي PM لمحاكاة التعرض الرئوي ل PM ، وتم ربط الشريان التاجي الأمامي الأيسر النازل بعد أسبوع واحد من آخر تعرض. يمكن أن يحاكي تقطير القصبة الهوائية ل PM التعرض الحاد للرئة مع تقليل تكلفة التجربة بشكل كبير ؛ يمكن أن يضمن ربط الشريان النازل الأمامي الأيسر الكلاسيكي مع تنبيب القصبة الهوائية غير الغازية وجهاز التمدد المساعد الجديد معدل بقاء الحيوان على قيد الحياة ويقلل من صعوبة العملية. يمكن لهذا النموذج الحيواني أن يحاكي بشكل معقول التغيرات المرضية للمريض من احتشاء عضلة القلب التي تفاقمت بسبب تلوث الهواء ويوفر مرجعا لبناء نماذج حيوانية تتعلق بالدراسات التي تنطوي على أمراض ذات أسباب متعددة.
Introduction
ارتبط تلوث الهواء بارتفاع معدل الوفيات الناجمة عن جميع الأسباب وساهم في عبء كبير من الأمراض أكثر من مجموع تلوث المياه وتلوث التربة والتعرض المهني1. كشف تقرير صادر عن منظمة الصحة العالمية أن تلوث الهواء الخارجي تسبب في 4.2 مليون حالة وفاة مبكرة في كل من المدن والمناطق الريفية في جميع أنحاء العالم في عام 2016 2016. يعيش 91٪ من الناس في جميع أنحاء العالم في أماكن تتجاوز فيها جودة الهواء حدود المبادئ التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية2. علاوة على ذلك ، فإن الجسيمات الدقيقة (PM) (قطرها 2.5 ميكرومتر ≤ ، PM2.5) معترف بها باعتبارها أهم تهديد لتلوث الهواء للصحة العامة العالمية3 ، وخاصة للأشخاص الذين يعيشون في مدن البلدان المنخفضة الدخل والمتوسطة الدخل.
تستحق الآثار الضارة لتلوث الهواء على أمراض القلب والأوعية الدموية المزيد من الاهتمام. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن PM يؤدي إلى زيادة خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية (CVDs)4. يمكن أن يؤدي التعرض لتركيزات عالية من الجسيمات متناهية الصغر لعدة ساعات إلى زيادة معدل وفيات احتشاء عضلة القلب. بالنسبة للأشخاص الذين لديهم تاريخ من احتشاء عضلة القلب، يمكن أن يؤدي التعرض للجسيمات متناهية الصغر إلى زيادة كبيرة في خطر تكرارالإصابة 5. علاوة على ذلك ، من المقبول عموما أن التعرض ل PM يسرع من تطور تصلب الشرايين6.
بالنسبة للبحوث الطبية ، من الأهمية بمكان اختيار نموذج حيواني مناسب. النماذج الحيوانية البسيطة لتصلب الشرايين7 ، ونماذج حيوانية لنقص تروية عضلة القلب8 ، ونماذج حيوانية للتعرض PM9 موجودة بالفعل. ApoE−/− (البروتين الشحمي E خرج منه) الفأر هو نموذج الفأر التقليدي المستخدم في دراسات تصلب الشرايين. القدرة على إزالة البروتينات الدهنية البلازما في الفئران ApoE− / − ضعيفة للغاية. التغذية الغذائية الغنية بالدهون من شأنها أن تسبب تصلب الشرايين الحاد ، يشبه اعتماد النظام الغذائي لأمراض القلب تصلب الشرايين التي لوحظت في البشر7. ربط الشريان التاجي الأمامي الأيسر النازل (LAD) هو طريقة كلاسيكية للحث على الحدث الإقفاري 8,10. تم استخدام ضخ القصبة الهوائية في العديد من الأبحاث ويبرز من نماذج التعرض11,12 بسبب محاكاته الأفضل وتكلفته المنخفضة.
ومع ذلك ، فإن النماذج الحيوانية لمرض واحد لها قيود كبيرة في البحث العلمي. لا يتم محاكاة نقص تروية عضلة القلب الناجم عن ربط LAD فقط في الحالة الفعلية. في الحالة الطبيعية ، يحدث نقص تروية عضلة القلب عادة بسبب تمزق اللويحات وانسداد الشرايين التاجية13. المرضى الذين يعانون من اعتلال عضلة القلب الإقفاري عادة ما يكون لديهم آفات أساسية تصلب الشرايين13. هناك أيضا استقلاب الدهون غير الطبيعي وردود الفعل الالتهابية في الجسم14. لذلك ، فإن نقص التروية الناجم عن العوامل الفيزيائية أو في ظل الظروف الطبيعية له مظاهر مرضية مختلفة. أظهرت الدراسات الحالية أن الاحتشاء والالتهاب في نماذج نقص تروية عضلة القلب مع تصلب الشرايين أكثر حدة15,16. يمكن أن يؤدي التعرض لمتلازمة ما بعد الظهر إلى تفاقم تصلب الشرايين ونقص تروية عضلة القلب بشكل أكبر عن طريق تحفيز الالتهاب والإجهاد التأكسدي1. عادة ما تتعايش ثلاثة عوامل في الحالة الطبيعية ، لذلك يمكن محاكاة الوضع الفعلي بشكل أفضل باستخدام نموذج مركب.
يصف هذا البروتوكول تطوير نموذج حيواني لنقص تروية عضلة القلب (MI) يجمع بين تصلب الشرايين (AS) والتعرض الحاد ل PM. تم تغذية الفئران ApoE−/− بنظام غذائي غني بالدهون للحث على تصلب الشرايين. تم تقليد التعرض الرئوي ل PM عن طريق تعليق PM بالتنقيط من خلال القصبة الهوائية. تم استخدام ربط LAD في الفئران للحث على نقص تروية عضلة القلب. تم الجمع بين هذه الأساليب وتحسينها لمحاكاة حالة المرض بشكل أفضل وتحسين معدل بقاء الحيوانات. ليست هناك حاجة إلى وحدة تعرض كبيرة أو آلة تخدير غازي ، مما يجعل التجربة سهلة التنفيذ. يمكن استخدام هذا النموذج لدراسة تأثير التعرض لأشعة الشمس في تلوث الهواء على تصلب الشرايين واعتلال عضلة القلب الإقفاري وإجراء البحوث على الأدوية الجديدة التي تم تطويرها لعلاج الأمراض التي تحتوي على مثل هذه العوامل المعقدة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على جميع الأنشطة الحيوانية الموصوفة هنا من قبل لجنة أخلاقيات الحيوان التابعة لمعهد المواد الصينية الطبية ، الأكاديمية الصينية للعلوم الطبية الصينية. تم استخدام ذكر الفئران ApoE−/− (خلفية C57BL / 6) من عمر 6-8 أسابيع للدراسة.
1. التحضير التجريبي
- تحضير مخدرات ثلاثي برومو إيثانول (15 ملغم/مل): إذابة 0.75 غرام من ثلاثي برومو إيثانول في 1 مل من كحول ثلاثي الأميل (انظر جدول المواد). بعد الذوبان الكامل ، قم بتخفيفه إلى 50 مل باستخدام محلول ملحي معقم. قم بتخزين المحلول على درجة حرارة 4 درجات مئوية في حاوية معقمة وتجنب التعرض للضوء.
ملاحظة: في هذا البروتوكول ، تم استخدام ثلاثي برومو الإيثانول بسبب الوقت الأمثل لاستعادة التخدير ومعدل بقاء الحيوانات. اتبع توصيات لجنة أخلاقيات الحيوان المحلية عند اختيار نظام التخدير. - إعداد تعليق PM: قياس 5 ملغ من DPM (جسيمات الديزل ، انظر جدول المواد) في أنابيب الطرد المركزي 10 مل. أضف 5 مل من المحلول الملحي العادي واقلب الأنبوب رأسا على عقب ليخلط جيدا. استخدم فيلم البارافين لإغلاق الأنبوب ثم وضعه في منظف بالموجات فوق الصوتية لمدة 2-3 ساعات (40 كيلو هرتز ، 80 واط) للكسر بالموجات فوق الصوتية.
ملاحظة: يجب أن يكون التعليق متجانسا وخاليا من تكتلات الجسيمات. رج العبوة جيدا قبل الاستخدام.
2. تحريض تصلب الشرايين في الفئران
- إطعام الفئران مع اتباع نظام غذائي عالي الدهون (مسحوق صفار البيض 10 ٪ ، شحم الخنزير 10 ٪ ، ستيرول 1 ٪ ، تغذية الصيانة 79 ٪ ، انظر جدول المواد) لمدة 12 أسبوعا.
- لتقدير تقدم تصلب الشرايين ، حدد 2-3 فئران عشوائيا وتحقق مما إذا كانت هناك لوحة في قوس الأبهر عن طريق التصوير بالموجات فوق الصوتية أو المراقبة التشريحية المباشرة17.
ملاحظة: للمراقبة التشريحية ، تم اختيار الحيوانات عن طريق أخذ عينات عشوائية والقتل الرحيم بعد التخدير. ثم ، تم فتح تجويف الصدر ، وتم تصور الأوعية الدموية مباشرة. عادة ما تكون الملاحظة التشريحية أكثر موثوقية لأن التصوير بالموجات فوق الصوتية قد لا يكتشف جميع اللويحات. - بمجرد الحكم على تصلب الشرايين ، قم بإعداد الفئران للخطوة التالية.
3. التنبيب Orotracheal والجسيمات التعرض الحاد
ملاحظة: سيتم الكشف عن PM مرة واحدة في الأسبوع لمدة 4 أسابيع بعد 12 أسبوعا من التغذية الغنية بالدهون وإعطاء نظام غذائي عالي الدهون باستمرار.
- قم بإعداد لوحة تشريح (انظر جدول المواد) مع شريط مطاطي يثبت 1.5 سم من الحافة العلوية. قم بإصلاح لوحة التشريح بزاوية 60 درجة من مستوى الطاولة.
- تخدير الفأر باستخدام مخدر ثلاثي برومو إيثانول عن طريق الحقن داخل الصفاق (0.1 مل لكل 10 غرام من وزن الجسم). بعد 2-3 دقائق ، اقلب الماوس للتحقق مما إذا كان هناك رد فعل تصحيح. قم بإجراء قرصة إصبع القدم لتأكيد التخدير. إسقاط التشحيم المعقم على العينين.
- تطهير لوحة التشريح بمناديل الكحول.
- ضع الماوس المخدر في وضع ضعيف على اللوحة وقم بتوصيل القواطع العلوية بالشريط المطاطي.
- استخدم مصباح LED صغير (انظر جدول المواد) مع أنبوب مرن. ركز الضوء على القصبة الهوائية ، التي تقع حول نقطة منتصف الخط الإبطي.
- ضع قطعة قطن صغيرة معقمة في فم الفأر ، ثم لف المسحة لإخراج اللسان.
- امسك اللسان واسحبه برفق لجعل تجويف الفم والبلعوم والقصبة الهوائية في نفس الاتجاه الطولي. سيتم عرض المزمار ، وهو مدخل القصبة الهوائية ، كنقطة مضيئة ، تفتح وتغلق مع كل نفس.
- استمر في الإمساك باللسان بلطف. أدخل القنية (22 جم) في القصبة الهوائية للفأر عن طريق التصويب على المزمار ، وسحب قلب الإبرة بعد إدخال القنية في القصبة الهوائية.
- استخدم مسدس ماصة مع كمية صغيرة من المياه المالحة العادية لاختبار ما إذا كان الأنبوب صحيحا في ابن. إذا كان الأنبوب في الموضع الصحيح ، فإن العمود السائل في مسدس الماصة سوف يرتد مع كل نفس.
- قم بإسقاط 50 ميكرولتر من تعليق DPM (المعد في الخطوة 1.2) في الأنبوب باستخدام مسدس ماصة. سيتم استنشاق التعليق بشكل طبيعي في رئتي الفأر أثناء تنفسه.
ملاحظة: لضمان التنفس السلس ، من الأفضل إعطاء الماوس ضعف تعليق DPM (25 ميكرولتر لمرة واحدة) ، بفارق 10 ثوان. - إزالة إبرة الحيوانات الأليفة التي تسكن بعد التعرض PM. انتظر حتى يبقى الماوس على منصات التدفئة حتى يستعيد وعيه (10-20 دقيقة) ثم يوضع مرة أخرى في قفص المنزل.
4. ربط الشريان التاجي
ملاحظة: يتم إجراء عملية نمذجة إقفار عضلة القلب (ربط الشريان التاجي)في الأسبوع 16.
- إعداد الأدوات الجراحية. بعد التعقيم ، قم بتخزين جميع الأدوات الجراحية في صندوق أدوات مغلق. انقعها في 75٪ من الكحول لمدة 20-30 دقيقة قبل الجراحة.
- بناء منصة الجراحة. لتحقيق منحدر المنصة المناسب ، استخدم غطاء طبق زراعة الخلايا (150 مم × 25 مم). قم بطي 0-0 حرير (بطول 10-15 سم) إلى نصفين وقم بتوصيل نهايات الخيط بالجزء العلوي من المنصة المائلة باستخدام شريط لإنشاء حلقة تعليق.
- تخدير الفئران باتباع الإجراء الموضح في الخطوة 3.2.
ملاحظة: يجب ضمان فترة 1 أسبوع بين كل إدارة ثلاثي برومو الإيثانول. - تطهير المنصة بمناديل الكحول.
- ضع الماوس في وضع ضعيف على منصة التنبيب وقم بتوصيل القواطع العلوية في حلقة التعليق الموضحة في الخطوة 4.2. شريط الذيل والأطراف والشوارب.
- قم بإزالة شعر الصدر الأيسر وجزء من الصدر الأيمن المجاور باستخدام كريم إزالة الشعر قبل الجراحة.
- إجراء التنبيب الفموي الرغامي في الفئران باتباع الإجراء الموضح في الخطوات 3.4-3.8.
- ربط إبرة الحيوانات الأليفة الساكنة مع جهاز التنفس الصناعي للحيوانات (انظر جدول المواد). إعداد جهاز التنفس الصناعي: معدل التنفس - 120 مرة / دقيقة ؛ نسبة الاستنشاق / التنفس - 1: 1.1 ؛ حجم المد والجزر - 1.7 مل.
- امسح الجلد باليودوفور والكحول لتطهيره.
- فضح القلب. قم بقص الجلد لمدة 0.5-1 سم بواسطة مقص العيون وقم بتثبيت العضلات (العضلات السطحية الصدرية والعضلة الأمامية السيراتو) لفضح الأضلاع. قم بتثبيت الضلع باستخدام ملاقط العيون (مع السنانير) ثم قم بعمل قطع صغير في المساحة الوربية الثالثة (انظر جدول المواد). اصنع نافذة تشغيل باستخدام أدوات فتح الصدر محلية الصنع.
ملاحظة: يقع قطع الجلد في حوالي ثلث عملية الخناق وخط الإبطين. - مزق أغشية التامور. ثم من الممكن ربط LAD باتباع الخطوات 4.11-4.14.
ملاحظة: إذا كانت الفصوص الرئوية تحجب الرؤية، فادفعها خلف القلب باستخدام قطعة قطن صغيرة معقمة. - في البداية ، حدد موقع LAD.
- امسك خياطة الحرير المعقمة 6-0 بإبرة باستخدام ملقط مرقئ الأوعية الدموية الدقيقة (انظر جدول المواد). مرر الحرير عبر عرض 2 مم من عضلة القلب في المنطقة التي يوجد بها الشريان التاجي.
ملاحظة: لا تحاول أن تضغط على LAD فقط، مما قد يسبب نزيفا كبيرا أثناء الجراحة. - ضع قطعة قصيرة من الحرير المعقم 5-0 بين أنسجة الرباط وعضلة القلب لمنع كسر الأنسجة.
- اربط LAD والحزمة الصغيرة من عضلة القلب حولها بإحكام. يعتبر الربط ناجحا عندما يصبح الجدار الأمامي للبطين الأيسر (LV) شاحبا. يمكن ملاحظة ارتفاع الجزء ST في وقت واحد إذا تم توصيل جهاز تخطيط القلب الكهربائي.
- اضغط بلطف على الهواء من الصدر. خياطة العضلات الوربية والجلد بالتتابع مع الحرير المعقم 5-0.
ملاحظة: للضغط على الهواء من الصدر ، أغلق الصدر في لحظة توسع الرئة واستخدم السبابة والأصابع الوسطى للضغط بلطف على القفص الصدري في الوسط والسماح للهواء بالهروب من وراء الغرزة الأخيرة. يمكن أيضا استخدام المحاقن لاستخراج غاز الصدر.
ملاحظة: يوصى بخياطة بسيطة متقطعة ، لأن الفئران قد تقضم الحرير عندما تكون مستيقظة.
5. الانتعاش
- قم بتنظيف جميع بقع الدم بعد الجراحة ، أو سيتم مهاجمة الفأر من قبل الآخرين.
- ضع الماوس على وسادة تدفئة في وضع الاستلقاء الجانبي. راقب باستمرار علامات الماوس لمدة 5-20 دقيقة حتى يتعافى من التخدير. يعتمد وقت المراقبة على حالة الجسم.
ملاحظة: تتنفس الفئران بشكل أسهل في وضع الاستلقاء الجانبي. - بمجرد استعادة منعكس التصحيح ، انقل الفئران إلى أقفاص الاسترداد النظيفة على وسادة تدفئة مع زجاجة طعام وماء. استمر في المراقبة لمدة 15-30 دقيقة لضمان بقاء الماوس. أبق الماوس بعيدا عن الآخرين قبل أن يتمكن من التحرك بشكل مستقل تماما.
- لمنع عدوى الجرح ، حقن البنسلين الصوديوم في العضل وفقا للجرعة المطلوبة (1،00،000-1،50،000 U / كجم). لمزيد من التفاصيل ، يرجى الرجوع إلى وضع العلامات على الدواء لتحويل الجرعة.
- ضع الماوس مرة أخرى في قفص المنزل. استمر في المراقبة لمدة 24 ساعة التالية قبل جمع العينات. إدارة المسكنات للتجارب طويلة الأجل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تم قتل الفئران الرحيم بعد 24 ساعة من ربط الشريان التاجي ، وتم جمع الدم بعد التخدير. تم تخدير الفئران بواسطة ثلاثي برومو إيثانول (وفقا للخطوة 3.2) ، وتم جمع عينة الدم من الجيوب الأنفية خلف الحجاج. تم حصاد القلب ، وتم فحص درجة نقص التروية بواسطة تلطيخ كلوريد ثلاثي فينيل تترازوليوم (TTC) 2,3,5 (الشكل 1)". تتحول الأنسجة الطبيعية إلى اللون الأحمر عندما يتفاعل TTC مع نازعة هيدروجيناز سكسينات ، بينما تظل الأنسجة الإقفارية شاحبة بسبب انخفاض نشاط نازعة الهيدروجين18. يحتوي قلب مجموعة MI + PM على مساحة احتشاء أكبر من مجموعة MI.
يوضح الشكل 2 اللويحات في الشريان الأورطي بواسطة تلطيخ الزيت الأحمر O17,19. يمكن للزيت الأحمر O تلوين الدهون المحايدة بدقة مثل الدهون الثلاثية في الأنسجة17. تشير البقع الحمراء في الصورة إلى اللويحات. كان الشريان الأورطي لمجموعة AS+PM يحتوي على لويحات أكثر من مجموعة AS. يوضح الشكل 3 أدوات فتح الصدر محلية الصنع المذكورة واستخدامها.
الشكل 1: فحص تلطيخ TTC في أنسجة قلب الفأر. تظهر منطقة الاحتشاء باللون الأبيض. أدى التعرض لمتلازمة نقص تروية عضلة القلب إلى تفاقم نقص تروية عضلة القلب. شام: لم يعان من أي جراحة MI أو التعرض ل PM ؛ MI: عانى من جراحة MI ولكن لا التعرض PM ؛ MI + PM: عانى من كل من جراحة MI والتعرض PM. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: أمثلة تمثيلية لتلطيخ O الأحمر النفطي للشريان الأورطي للفئران ApoE−/− . كانت اللوحة في الشريان الأورطي ملطخة باللون الأحمر. أدت التغذية الغنية بالدهون إلى تصلب الشرايين في الفئران ApoE-/- ، وأدى التعرض ل PM إلى تفاقم تصلب الشرايين. الشام: الفئران البرية مع اتباع نظام غذائي طبيعي. AS: ApoE-/- الفئران مع اتباع نظام غذائي عالي الدهون. AS+PM: عانت الفئران ApoE-/- التي تتبع نظاما غذائيا غنيا بالدهون من التعرض ل PM. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: أدوات فتح الصدر محلية الصنع. ضع أدوات فتح الصدر لفتح نافذة تشغيل عند الاستخدام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
يختلف إنشاء نموذج حيواني مركب قليلا عن نموذج MI الفردي. الحفاظ على معدل بقاء مرتفع يمثل تحديا في تطوير النموذج المركب. ستصبح شدة تصلب الشرايين في الفئران ApoE / - أكثر حدة مع تمديد وقت التغذية عالية الدهون7 ، وضعف الفئران يؤدي إلى زيادة معدل الوفيات. لذلك ، من الضروري مراقبة حالة الفئران أثناء التجربة باستمرار وضبط الوقت اللازم للحث على تصلب الشرايين وفقا لاحتياجات التجربة.
قد يكون للتعرض لأشعة الشمس تأثير ضئيل على معدل بقاء الفئران. لكن تكرار التنبيب القصبي سيسبب نزيفا داخل الفم وذمة في الفئران20 ، مما سيزيد من صعوبة التجارب اللاحقة. لذلك ، من الضروري ممارسة عملية التنبيب بجد. حاول العثور على الموضع الصحيح في أقل عدد ممكن من المحاولات. نظرا لأن هناك حاجة إلى فترة طويلة في هذه التجربة ، فإن تقصير القواطع الطويلة للفأر أمر ضروري. يجب تجنب تقليم القواطع الطويلة للفأر أثناء العمليات ، بما في ذلك التنبيب داخل القصبة الهوائية ؛ خلاف ذلك ، قد تخدش القواطع الحادة لسان الماوس وتسبب النزيف.
تؤثر جراحة ربط LAD على معدل بقاء الفئران. تم اختيار الربط الكلاسيكي والمحافظ داخل الصدر للشريان التاجي LAD بحكمة بدلا من "النموذج الفعال"10 (طريقة تضغط على القلب من الصدر) للحصول على بقاء أفضل على المدى الطويل بعد الجراحة بتكاليف تدريب أقل.
أهم الأساسيات في العملية هي التخدير ، والحفاظ على تنفس الماوس ، ومنع النزيف. بالمقارنة مع بنتوباربيتال ، يمكن أن يحسن ثلاثي برومو إيثانول بشكل كبير معدل بقاء الفئران. سيكون الماوس فاقدا للوعي بعد 2-5 دقائق من التخدير ، وعادة ما يستمر هذا الموقف حتى نهاية العملية. إذا استيقظ الماوس ، يتم إعطاء حقنة إضافية من مخدر 0.05 مل.
بعد فتح تجويف الصدر ، يجب توصيل جهاز التنفس الصناعي على طول الطريق. إذا سقط تنبيب القصبة الهوائية في الوسط ، فيجب إغلاق التجويف الصدري على الفور بملقط مرقئ ، ويمكن مواصلة التجربة بعد إعادة توصيل جهاز التنفس الصناعي. يجب تجنب النزيف أثناء الجراحة. تميل عملية النزيف إلى الحدوث في الصدر المفتوح ، وإزالة التامور ، وربط LAD. في حالة حدوث نزيف ، قم بإزالة الدم باستخدام مسحات القطن. يجب ضغط العادم بالكامل عند إغلاق تجويف الصدر ، أو استخدام أنبوب الصدر8 عند إغلاق الصدر.
تتضمن طريقة التعرض PM في الفئران بشكل أساسي برج التعرض21 ، وحقن الوريد الذيل22 ، وتنقيط القصبة الهوائية23. أبراج التعرض لها تكاليف ضخمة (بسبب المعدات باهظة الثمن والاستهلاك الضخم PM) ، في حين أن حقن الوريد الذيل يختلف تماما عن النمط الطبيعي للتعرض PM. التنقيط القصبي هو وسيلة وسط. بالمقارنة مع التنفس تحت التعرض PM ، فإن تنقيط القصبة الهوائية هو عملية تعرض سلبية. قد يختلف توزيع PM في القصبة الهوائية والرئتين عن الحالة الطبيعية. ولكن كطريقة كلاسيكية ، فإن تنقيط القصبة الهوائية دقيق كميا وسهل التنفيذ9. على الرغم من أن تقطير الأنف أقل ضررا ، إلا أنه عند تقطير الأنف ، قد يدخل بعض التعليق إلى الرئتين ، والبعض الآخر قد يدخل الجهاز الهضمي ، والبعض الآخر سيبقى في تجويف الأنف. نظرا لأن تعليق PM لن يدخل جميع الرئتين ، فإن تقطير الأنف لا يمكن أن يحاكي التعرض لتلوث الهواء. في المقابل ، يضمن حقن الجسيمات في القصبة الهوائية دخول جميع الجسيمات إلى الرئتين مباشرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تجويف الأنف أصغر ويتطلب تركيزا أعلى من التعليق لتحقيق الجرعة المطلوبة ، مما يجعل من الصعب التحكم في متوسط الجرعة التي يتم إعطاؤها.
ويعاني البروتوكول الحالي من قيود معينة. المواد الخام لتعليق PM المستخدمة في تقطير القصبة الهوائية هي جسيمات قياسية من محركات الديزل. يحتوي بشكل رئيسي على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، والتي تعد واحدة من المكونات الرئيسية ل PM. وتشمل المكونات الكيميائية ل PM من الغلاف الجوي النترات والكبريتات والعناصر والكربون العضوي والمركبات العضوية (مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات) والمركبات البيولوجية (مثل السموم الداخلية وشظايا الخلايا) والمعادن (مثل الحديد والنحاس والنيكل والزنك والفاناديوم)24. قد يختلف معيار الجسيمات عن الجسيمات الموجودة في الهواء ، وهو أيضا ليس خيارا مثاليا. يختلف تكوين الجسيمات حسب المنطقة والمناخ والموسم. لذلك ، فإن PM الذي تم جمعه من الهواء غير مؤكد ، مما يجعل التجارب صعبة التكرار بنفس النتائج. استخدام معايير PM يمكن أن يعطي البحث قابلية تكرار أفضل.
إجمالا، تم وصف نموذج لنقص تروية عضلة القلب يحدث على أساس تصلب الشرايين بعد التعرض للجسيمات. يمكن استخدام هذا النموذج لدراسة تأثير تلوث الهواء على أمراض القلب والأوعية الدموية وتوفير مرجع لإنشاء نموذج حيواني للأمراض المعقدة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدى المؤلفين مصالح مالية متنافسة للإعلان عنها.
Acknowledgments
تم تطوير هذا النموذج بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (الأرقام 81673640 81841001 81803814) والبرنامج الوطني الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا في الصين للأدوية المبتكرة (2017ZX09301012002 و 2017ZX09101002001-001-3).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2,2,2-Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402 | |
| 75% alcohol disinfectant | |||
| Animal ventilator | Shanghai Alcott Biotech | ALC-V8S | |
| Cotton swabs | Sterile | ||
| Cotton swabs for babies | Sterile , Approximately 3 mm in diameter | ||
| Culture Dish | Corning | 430597 | 150 mm x 25 mm |
| Diesel Particulate Matter | National Institute of Standards Technology | 1650b | |
| Dissection board | About 25 x 17 cm. The dissecting board can be replaced with a wooden board of the same size | ||
| High-fat diet for mice | Prescription: egg yolk powder 10%, lard 10%, sterol 1%, maintenance feed 79% | ||
| Iodophor disinfectant | |||
| LED spotlight | 5 V, 3 W,with hoses and clamps | ||
| Medical silk yarn ball | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | - | 0-0 |
| Medical tape | 3M | 1527C-0 | |
| Micro Vascular Hemostatic Forceps | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | W40350 | |
| Needle Holders | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JC32010 | |
| Normal saline | |||
| Ophthalmic Scissors | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | Y00040 | |
| Ophthalmic tweezer, 10cm, curved, with hooks | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JD1080 | |
| Ophthalmic tweezer, 10cm, curved, with teeth | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JD1060 | |
| Pipet Tips | Axygen | T-200-Y-R-S | 0-200 μL |
| Pipette | eppendorf | 3121000074 | 100 uL |
| Safety pin | Approximately 4.5 cm in length , for making chest opening tools | ||
| Small Animal I.V. Cannulas | Baayen healthcare suzhou | BAAN-322025 | I.V CATHETER 22FG x 25 MM |
| Suture needle with thread | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | - | 6-0,Nylon line |
| Suture needle with thread | JinHuan Medical | F503 | 5-0 |
| Syringe | 1 mL | ||
| Tert-amyl alcohol | |||
| Zoom-stereo microscope | Mshot | MZ62 |
References
- Al-Kindi, S. G., Brook, R. D., Biswal, S., Rajagopalan, S. Environmental determinants of cardiovascular disease: lessons learned from air pollution. Nature Reviews: Cardiology. 17 (10), 656-672 (2020).
- WHO. Ambient (outdoor) Air Pollution. WHO. , Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health (2021).
- Kim, K. H., Kabir, E., Kabir, S. A review on the human health impact of airborne particulate matter. Environment International. 74, 136-143 (2015).
- Rajagopalan, S., Al-Kindi, S. G., Brook, R. D. Air pollution and cardiovascular disease: JACC State-of-the-Art Review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (17), 2054-2070 (2018).
- Wolf, K., et al. Associations between short-term exposure to particulate matter and ultrafine particles and myocardial infarction in Augsburg, Germany. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 218 (6), 535-542 (2015).
- Sun, Q., Hong, X., Wold, L. E. Cardiovascular effects of ambient particulate air pollution exposure. Circulation. 121 (25), 2755-2765 (2010).
- Emini Veseli, B., et al.
- Reichert, K., et al. Murine Left anterior descending (LAD) coronary artery ligation: An improved and simplified model for myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments. (122), e55353 (2017).
- Lei, J., et al. The acute effect of diesel exhaust particles and different fractions exposure on blood coagulation function in mice. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (8), 4136 (2021).
- Gao, E., et al. A novel and efficient model of coronary artery ligation and myocardial infarction in the mouse. Circulation Research. 107 (12), 1445-1453 (2010).
- Pei, Y. H., et al. LncRNA PEAMIR inhibits apoptosis and inflammatory response in PM2.5 exposure aggravated myocardial ischemia/reperfusion injury as a competing endogenous RNA of miR-29b-3p. Nanotoxicology. 14 (5), 638-653 (2020).
- Jia, H., et al. PM2.5-induced pulmonary inflammation via activating of the NLRP3/caspase-1 signaling pathway. Environmental Toxicology. 36 (3), 298-307 (2021).
- Vogel, B., et al.
- Libby, P.
- Zhou, Z., et al. Excessive neutrophil extracellular trap formation aggravates acute myocardial infarction injury in Apolipoprotein E deficiency mice via the ROS-dependent pathway. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2019, 1209307 (2019).
- Pluijmert, N. J., Bart, C. I., Bax, W. H., Quax, P. H. A., Atsma, D. E. Effects on cardiac function, remodeling and inflammation following myocardial ischemia-reperfusion injury or unreperfused myocardial infarction in hypercholesterolemic APOE*3-Leiden mice. Scientific Reports. 10 (1), 16601 (2020).
- Centa, M., Ketelhuth, D. F. J., Malin, S., Gistera, A.
- Benedek, A., et al. Use of TTC staining for the evaluation of tissue injury in the early phases of reperfusion after focal cerebral ischemia in rats. Brain Research. 1116 (1), 159-165 (2006).
- Mehlem, A., Hagberg, C. E., Muhl, L., Eriksson, U., Falkevall, A. Imaging of neutral lipids by oil red O for analyzing the metabolic status in health and disease. Nature Protocols. 8 (6), 1149-1154 (2013).
- Nelson, A. M., Nolan, K. E., Davis, I. C.
- Zheng, Z., et al. Exposure to fine airborne particulate matters induces hepatic fibrosis in murine models. Journal of Hepatology. 63 (6), 1397-1404 (2015).
- Bai, N., van Eeden, S. F. Systemic and vascular effects of circulating diesel exhaust particulate matter. Inhalation Toxicology. 25 (13), 725-734 (2013).
- Furuyama, A., Kanno, S., Kobayashi, T., Hirano, S. Extrapulmonary translocation of intratracheally instilled fine and ultrafine particles via direct and alveolar macrophage-associated routes. Archives of Toxicology. 83 (5), 429-437 (2009).
- Brunekreef, B., Holgate, S. T.
