Subkutan implantasjon av osmotiske pumper gir en praktisk tilnærming for langvarig og konsekvent levering av forbindelser. Denne tilnærmingen har blitt brukt mye til å studere både buk og thorax aortaaneurisme hos mus.
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.
Aortaaneurisme utviser permanent luminal utvidelse av aorta som bebuder brudd og vanligvis fører til døden. Denne sykdommen forekommer i både buk og thorax aorta regioner, som betegnes som abdominale aortaaneurismer (AAAS) og thorax aortaaneurisme (TAA), henholdsvis. På grunn av en ufullstendig forståelse av molekylære mekanismer og patofysiologiske prosesser, det er ingen bevist medisinsk behandling som kan hindre utvidelse eller ruptur av begge typer aortaaneurisme. Siden det er vanskelig å skaffe pasientprøver og utføre forsøk hos mennesker direkte, forskning å fokusere på å definere mekanismer aaas har blitt hyppig ekstrapolert fra dyremodeller. En vanlig brukt dyremodell er subkutan infusjon av angiotensin II (AngII) i mus. Sammenlignet med andre kirurgiske metoder for å indusere aaas hos mus, for eksempel intra-aorta elastase perfusjon eller peri-aorta anvendelse av kalsiumklorid som krever laparotomi 1,2, denne method krever ikke trådt i kroppens hulrom og krever minimalt med kirurgisk ekspertise 3,4.
Subkutan infusjon av AngII gjennom osmotiske pumper for å indusere AAAS ble først rapportert i low density-lipoprotein (LDL) reseptoren – / – mus matet en mettet fett-beriket kosten tre, og senere i apoE – / – mus matet en normal laboratorium diett fire. Mange nyere studier har også vist at AngII induserer AAAS i normolipidemic mus 5-7. Tilnærming av infusjonen AngII har blitt brukt til å indusere AAAS og utforske molekylære mekanismer samt utvikling av potensielle terapeutiske strategier (for eksempel 5-15) siden denne modellen rekapitulerer mange funksjoner observert i humane AAAS. For eksempel, risikofaktorer for menneske AAAS som røyking, aldring og mannlige kjønn også forsterke AngII-indusert AAAS i mus 16,17. Foreningen av hyperkolesterolemi med AAAS hos mennesker krever avklaring. Det har imidlertid blien konsekvent at hyperkolesterolemi forsterker AngII-indusert AAAS i mus 18. Patologier AngII-indusert AAAS i mus er svært heterogen og er preget av dyp makrofag infiltrasjon, kollagen degradering, trombotisk dannelse og oppløsning, og neovascularization 19-21. I motsetning til de mest vanlige infrarenale aorta plassering av aaas hos mennesker, AngII-induserte aaas i mus oppstår i suprarenal aorta regionen. En annen utbredt trekk ved AngII-indusert AAAS er transmural medial pause, som fører til transmural trombose. Det er uklart om transmural elastin brudd forekommer hos mennesker, siden utviklingen av patologisk aaas hos mennesker har ikke blitt studert utelukkende på grunn av mangel på aneurismiske vev fra tidligere stadier.
AngII infusjon i mus fører også til dyp utvidelse av thorax aorta-regionen, som er hovedsakelig begrenset til den stigende aorta, som er den mest vanlige område for TAA i mennesker <sopp> 19,22-26. I likhet med AngII-indusert AAAS, TAA indusert under AngII infusjon også rekapitulere mange funksjoner av menneskelig TAA 25. Men i motsetning til AngII-indusert AAAS, AngII-indusert TAA er ikke forbundet med hyperkolesterolemi og ikke har kjønnsforskjeller.
Det overordnede målet for subkutan AngII infusjon i mus er å studere patologiske funksjoner og molekylære mekanismer av AAAS og TAA.
Osmotiske pumper leverer AngII subkutant er en rutinemessig tilnærming til å indusere aortaaneurisme hos mus. Basert på data fra mange laboratorier, har det vært konsistente funnene at dette er en pålitelig og reproduserbar metode for å studere både AAAS 3,4 og TAA 22-26 i mus. Derfor er denne musen modellen betraktet som en modell som sammenfatter flere funksjoner på menneske aortaaneurisme og gir mekanistiske innsikt i disse ødeleggende sykdommer.
Mens aldring er en risikofaktor for AAAS i mennesker, det er ikke systematisk undersøkt for AngII-indusert AAAS i mus. Det synes imidlertid forekomst og alvorlighetsgrad av AngII-indusert AAAS ligner på mus i en alder av 8 – 48 uker 4,5,7. Foreløpig er det bare noen få studier som rapporterer AngII-indusert TAA i mus i en alder av 8 – 24 uker 22-26, som ikke viser tydelige aldersrelaterte forskjeller på TAA formasjon.
Hunnmus har en mye lavere forekomst av AAAS enn hannmus infused med AngII 4,28. Det er også verdt å merke seg at forekomsten av AngII-indusert AAAS er mye høyere i hyper- enn Normo-cholesterolemic mus, som er mer enn 50% versus mindre enn 30%, henholdsvis. I tillegg er aortisk hyppig brudd (ca. 10 – 30%) i både normo- og hyperkolesterolemiske mus under AngII infusjon. Infusjon av AngII med en hastighet på 1000 ng / kg / min inn i hyperkolesterolemiske mus, slik som LDL-reseptoren – / – mus foret med en vestlig diett eller apolipoprotein (apoE) – / – mus tilført en normal eller vestlig diett, har maksimal effekt på AAA utvikling 3,4,29. Dette infusjonshastighet er optimal for en studie der manipulere et gen av interesse hyperkolesterolemiske mus forventes å redusere AAAS. Hvis en manipulasjon i hyperkolesterolemisk mus er forventet å øke aaas, er det anbefalt å tilføre AngII med en hastighet på 500 ng / kg / min eller lavere 30. I motsetning til aaas, er det ingen demonstrated sammenheng mellom mannlige kjønn eller hyperkolesterolemi og AngII-indusert TAA 25. Men på samme måte som AAAS, hvis manipulering av et gen av interesse er forventet å øke TAA, anbefaler vi en lavere infusjonshastighet enn 1000 ng / kg / min for AngII infusjon.
Det er også viktig å vite at forekomst og alvorlighetsgrad av AngII-indusert aortaaneurisme variere mellom individuelle mus og mellom studier. Hvis mus ikke utvikler aortaaneurisme, er en potensiell mulighet for at AngII kanskje ikke har blitt levert i mus. For validering av en høy infusjonshastighet på AngII, for eksempel 1000 ng / kg / min, måling av blodtrykk anbefales før og under AngII infusjon ved hjelp av en ikke-invasiv tail-cuff metoden 31. AngII infusjon med en hastighet på 1000 ng / kg / min øker systolisk blodtrykk hos mus. Dessuten kan plasma renin konsentrasjoner måles under AngII infusjon eller ved oppsigelse siden AngII har en negativ tilbakemelding på rEnin sekresjon. Derfor fører AngII infusjon til reduksjoner i plasma renin konsentrasjoner. Hvis en mus som oser av AngII har ingen åpen aorta patologi, ingen økning av blodtrykket, og ingen reduksjon av plasma renin konsentrasjon, ville det tyde på at AngII ikke har blitt levert effektivt gjennom implantert osmotisk mini pumpe. Vi vil anbefale å fjerne denne musen fra studien. Det er også viktig å merke seg at noen mus ikke utvikler aortaaneurisme tross for økt systolisk blodtrykk og redusert plasma renin konsentrasjoner. Disse musene bør forbli i studien.
Oppsummert er AngII infusjon oppnås ved subkutan implantasjon hjelp osmotiske pumper for å indusere aortaaneurisme hos mus. Denne metoden gir AngII konstant i en definert hastighet for angitte varigheter som anvendes til å studere både aaas og TAA.
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 |