Este protocolo descreve um modelo animal composto com exposição a material particulado (PM) que agrava a isquemia miocárdica com aterosclerose.
Os problemas de saúde causados pela poluição do ar (especialmente a poluição das partículas) estão recebendo cada vez mais atenção, especialmente entre pacientes com doenças cardiovasculares, o que agrava transtornos complicados e causa mau prognóstico. O modelo simples de isquemia miocárdica (MI) ou material particulado (PM) é inadequado para tais estudos de doenças com múltiplas causas. Aqui, foi descrito um método para a construção de um modelo composto que combina exposição à PM, aterosclerose e isquemia do miocárdio. Os camundongos apoE-/− foram alimentados com uma dieta rica em gordura por 16 semanas para desenvolver aterosclerose, a instilação traqueal da suspensão padrão pm foi realizada para simular a exposição pulmonar da PM, e a artéria coronária descendente anterior esquerda foi ligalada uma semana após a última exposição. A instilação traqueal da PM pode simular exposição pulmonar aguda, reduzindo significativamente o custo do experimento; a clássica ligatração da artéria descendente anterior com intubação traqueal não invasiva e um novo dispositivo de expansão auxiliar podem garantir a taxa de sobrevivência do animal e reduzir a dificuldade da operação. Este modelo animal pode simular razoavelmente as alterações patológicas do infarto do miocárdio agravado pela poluição do ar e fornecer referência para a construção de modelos animais relacionados a estudos envolvendo doenças com múltiplas causas.
A poluição do ar tem sido associada à alta mortalidade por todas as causas e contribuiu com uma carga significativa da doença mais do que a soma da poluição da água, poluição do solo e exposição ocupacional1. Um relatório da OMS revelou que a poluição atmosférica ao ar livre causou 4,2 milhões de mortes prematuras em ambas as cidades e áreas rurais em todo o mundo em 20162. 91% das pessoas em todo o mundo vivem em locais onde a qualidade do ar excede os limitesde diretrizes da OMS 2. Além disso, a matéria particulada fina (PM) (≤2,5 μm de diâmetro, PM2,5) é reconhecida como a ameaça mais significativa de poluição do ar à saúde pública global3, especialmente para as pessoas que vivem em cidades de países de baixa renda e de renda média.
Os efeitos adversos da poluição do ar sobre doenças cardiovasculares merecem mais atenção. Estudos anteriores mostraram que a PM leva a um aumento do risco de doenças cardiovasculares (DCV)4. A exposição a altas concentrações de partículas ultrafinas por várias horas pode levar ao aumento da mortalidade por infarto do miocárdio. Para pessoas com histórico de infarto do miocárdio, a exposição a partículas ultrafinas pode aumentar significativamente o risco de recidiva5. Além disso, geralmente é aceito que a exposição à PM acelera a progressão da aterosclerose6.
Para a pesquisa médica, é crucial selecionar um modelo animal adequado. Modelos animais de aterosclerose simples7, isquemia miocárdica modelosanimais 8, e modelos animais de exposição PM9 já existem. O camundongo ApoE−/− (apolipoproteína E nocauteada) é um modelo tradicional de camundongos usado em estudos de aterosclerose. A capacidade de limpar lipoproteínas plasmáticas em camundongos ApoE−/− é severamente prejudicada. A alimentação alimentar com alto teor de gordura causaria aterosclerose grave, assemelhando-se à dependência dietética de doenças cardíacas ateroscleróticas observadas em humanos7. A ligadura da artéria coronária descendente anterior esquerda (LAD) é um método clássico para induzir o evento isquêmico 8,10. A infusão traqueal tem sido usada em muitas pesquisas e se destaca dos modelos de exposição11,12 por causa de sua melhor simulação e menor custo.
No entanto, modelos animais de doença única têm limitações significativas na pesquisa científica. A isquemia miocárdica induzida apenas pela ligadura LAD não é simulada na situação real. No estado natural, a isquemia do miocárdio é geralmente causada pela ruptura da placa e artérias coronárias bloqueadas13. Pacientes com cardiomiopatia isquêmica geralmente têm lesões básicas ateroscleróticas13. Há também metabolismo lipídico anormal e reações inflamatórias no corpo14. Portanto, a isquemia causada por fatores físicos ou em condições naturais tem diferentes manifestações patológicas. Estudos existentes têm demonstrado que o infarto e inflamação em modelos de isquemia miocárdica com aterosclerose são mais graves15,16. A exposição da PM pode agravar ainda mais a aterosclerose e isquemia do miocárdio, induzindo inflamação e estresse oxidativo1. Três fatores geralmente coexistem no estado natural, de modo que a situação real poderia ser melhor simulada usando um modelo composto.
Este protocolo descreve o desenvolvimento de um modelo animal de isquemia miocárdica (MI) combinando aterosclerose (AS) e exposição aguda de PM. Os camundongos apoE−/− foram alimentados com uma dieta rica em gordura para induzir aterosclerose. A exposição pulmonar da PM foi imitada pela suspensão da PM pingando através da traqueia. A ligadura do LAD em camundongos foi usada para induzir isquemia miocárdica. Esses métodos foram combinados e otimizados para simular melhor o estado da doença e melhorar a taxa de sobrevivência dos animais. Nenhuma grande unidade de exposição ou máquina de anestesia a gás é necessária, facilitando o desempenho do experimento. Este modelo pode ser usado para estudar o impacto da exposição da PM na poluição do ar na aterosclerose e cardiomiopatia isquêmica e realizar pesquisas sobre novos fármacos desenvolvidos para tratar doenças com fatores tão complexos.
O estabelecimento de um modelo animal composto é ligeiramente diferente do modelo MI único. Manter uma alta taxa de sobrevivência é um desafio no desenvolvimento do modelo composto. A gravidade da aterosclerose em camundongos ApoE−/− se tornará mais severa com a extensão do tempo de alimentação de alta gordura7, e a fraqueza dos camundongos leva ao aumento da mortalidade. Portanto, é necessário monitorar a condição dos camundongos durante o experimento continuamente e aj…
The authors have nothing to disclose.
Este modelo foi desenvolvido com o apoio da Fundação Nacional de Ciência Natural da China (Nos. 81673640, 81841001 e 81803814) e do Programa Nacional de Ciência e Tecnologia da China para Drogas Inovadoras (2017ZX093012002 e 2017ZX0910100200002001-001-3).
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 |