Modèle d’anévrisme de l’aorte abdominale de souris induit par l’application périvasculaire d’élastase
Summary
Le présent protocole décrit une méthode chirurgicale normalisée pour le modèle AAA induit par l’élastase par l’application directe d’élastase à l’adventice de l’aorte abdominale infrarénale chez la souris.
Abstract
L’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA), bien que principalement asymptomatique, est potentiellement mortel car la rupture de l’AAA a généralement un résultat dévastateur. Actuellement, il existe plusieurs modèles expérimentaux distincts d’AAA, chacun mettant l’accent sur un aspect différent de la pathogenèse de l’AAA. Le modèle AAA induit par l’élastase est le deuxième modèle AAA de rongeur le plus utilisé. Ce modèle implique une perfusion directe ou l’application d’élastase pancréatique porcine (EPI) sur le segment infrarénal de l’aorte. En raison de défis techniques, la plupart des modèles AAA induits par l’élastase sont aujourd’hui réalisés avec l’application externe plutôt qu’avec une perfusion intraluminale d’EPI. L’infiltration d’élastase entraînera la dégradation des lamelles élastiques dans les couches médiales, entraînant la perte de l’intégrité de la paroi aortique et la dilatation ultérieure de l’aorte abdominale. Cependant, l’un des inconvénients du modèle AAA induit par l’élastase est la variation inévitable de la façon dont la chirurgie est effectuée. Plus précisément, la technique chirurgicale d’isolement du segment infrarénal de l’aorte, le matériau utilisé pour l’enveloppement de l’aorte et l’incubation de l’EPI, l’activité enzymatique de l’EPI et la durée d’application de l’EPI peuvent tous être des déterminants importants qui affectent le taux de formation éventuel de l’AAA et le diamètre de l’anévrisme. Notamment, la différence entre ces facteurs et différentes études sur l’AAA peut entraîner des problèmes de reproductibilité. Cet article décrit un processus chirurgical détaillé du modèle AAA induit par l’élastase par application directe d’EPI à l’adventice de l’aorte abdominale infrarénale chez la souris. Après cette procédure, un taux de formation d’AAA stable d’environ 80% chez les souris mâles et femelles est réalisable. La cohérence et la reproductibilité des études AAA utilisant un modèle AAA induit par l’élastase peuvent être considérablement améliorées en établissant une intervention chirurgicale standard.
Introduction
L’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) est défini comme une dilatation segmentaire de l’aorte abdominale avec une augmentation d’au moins 50% du diamètre des vaisseaux1. L’AAA est potentiellement mortel, car la rupture peut entraîner un taux de mortalité extrêmement élevé, même avec une intervention 2,3,4. Il a été rapporté que l’AAA est responsable d’environ 13 000 décès par an aux États-Unis, ce qui en fait la10e cause de décès 1,5.
La pathogenèse de l’AAA n’est pas encore entièrement comprise 6,7,8. Pour étudier le mécanisme moléculaire de l’AAA et tester des cibles thérapeutiques potentielles, plusieurs modèles expérimentaux AAA ont été établis 9,10. Les modèles de rongeurs de l’AAA comprennent les modèles d’élastase, de chlorure de calcium, d’angiotensine II et de xénogreffe, parmi lesquels le modèle AAA induit par l’élastase est le deuxième modèle le plus utilisé 10,11,12,13,14,15,16,17. Ce modèle implique une perfusion directe ou l’application d’élastase pancréatique porcine (EPI) sur le segment infrarénal de l’aorte. La pénétration de l’élastase dans la couche médiale de l’aorte provoquera la dégradation des lamelles élastiques et l’infiltration des cellules inflammatoires, entraînant la perte de l’intégrité de la paroi aortique et la dilatation ultérieure de l’aorte abdominale 7,18. Le modèle AAA induit par l’élastase a été rapporté pour la première fois par Anidjar et al. en 1990 chez des rats, dans lequel un segment isolé de l’aorte a été perfusé avec de l’élastase17. Plus tard en 2012, un modèle modifié utilisant une application péri-interventionventitielle d’EPI a été rapporté par Bhamidipati et al.19. De nos jours, la plupart des chirurgies pour le modèle AAA induit par l’élastase sont inspirées du groupe de Bhamidipati et sont effectuées avec l’application externe plutôt que la perfusion intraluminale de l’EPI. Bien que l’application externe ait moins besoin de compétences chirurgicales fines, le taux d’incidence de l’AAA est relativement inférieur et la taille un peu plus petite que celle de la perfusion intraluminale11,19.
Bien que largement utilisé dans les études AAA, le modèle AAA induit par l’élastase présente certaines limites. Une mise en garde de ce modèle est les variations inévitables de la façon dont la chirurgie est effectuée, ce qui peut conduire à la question de la reproductibilité. Par exemple, la différence peut exister dans l’intervention chirurgicale en ce qui concerne la façon dont le segment infrarénal de l’aorte est isolé et quelle partie du segment est sélectionnée pour l’application de l’EPI parmi différents laboratoires. L’activité enzymatique de l’EPI et la durée de l’incubation de l’EPI peuvent également varier. Cependant, ce sont tous des déterminants essentiels qui affectent le taux de formation éventuel de l’AAA et le diamètre de l’anévrisme. La variation de ces déterminants critiques rend très difficile la comparaison des données des études AAA de différents groupes utilisant ce modèle. Par conséquent, une intervention chirurgicale standardisée est nécessaire comme outil pour obtenir des résultats comparables de diverses institutions.
Cet article décrit un protocole chirurgical standardisé pour le modèle AAA induit par l’élastase par application directe d’EPI à l’adventice de l’aorte abdominale infrarénale chez la souris. Les détails sur le matériel chirurgical et les procédures essentielles à la génération réussie et robuste d’AAA chez la souris utilisant ce modèle seront également discutés.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le modèle AAA induit par l’élastase a été rapporté pour la première fois par Anidjar et al. en utilisant des rats en 199017. Une variété de versions modifiées ont été introduites au cours des trente dernières années, ainsi qu’une amélioration significative des techniques chirurgicales 19,20,21,22. Des centaines d’instituts utilisent des modèles AAA i…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions l’Unité de médecine des animaux de laboratoire de l’Université du Michigan pour son aide en matière d’alimentation et d’élevage d’animaux. Cette étude est soutenue par NIH RO1 HL138139, NIH RO1 HL153710 à J. Zhang, NIH RO1 HL109946, RO1 HL134569 à Y.E. Chen, et l’American Heart Association accorde 20POST35110064 à G. Zhao.
Materials
| 6-0 non-absorbable monofilament suture | Pro Advantage | P420697 | |
| Carprofen | Zoetis Inc. | NDC: 54771-8507 | |
| Chow Diet | LabDiet | 3005659-220 | PicoLab 5L0D |
| Cotton Applicator | Dynarex | 4303 | |
| Cotton Pad | Rael | UPC: 810027130969 | |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Software Inc. | Version 8.4.3 | |
| Grarfe Forceps | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Halsted Mosquito Hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 | |
| Ketamine | Par Pharmaceutical | NDC: 42023-0115-10 | |
| Nitrile gloves | Fisherbrand | 19-130-1597 | |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher | 15140122 | |
| Porcine pancreatic elastase | Sigma-Aldrich | E1250-100MG | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14068-12 | |
| Sterile 0.9% saline solution | Baxter | 2B1324X | |
| Xylazine | Akorn | NDC: 59399-110-20 |
References
- Kent, K. C. Clinical practice: Abdominal aortic aneurysms. The New England Journal of Medicine. 371 (22), 2101-2108 (2014).
- Karthikesalingam, A., et al. Mortality from ruptured abdominal aortic aneurysms: Clinical lessons from a comparison of outcomes in England and the USA. Lancet. 383 (9921), 963-969 (2014).
- Noel, A. A., et al. Ruptured abdominal aortic aneurysms: The excessive mortality rate of conventional repair. Journal of Vascular Surgery. 34 (1), 41-46 (2001).
- Lederle, F. A., et al. Rupture rate of large abdominal aortic aneurysms in patients refusing or unfit for elective repair. JAMA. 287 (22), 2968-2972 (2002).
- Kochanek, K. D., Xu, J., Murphy, S. L., Minino, A. M., Kung, H. C. Deaths: Final data for 2009. National Vital Statistics Reports. 60 (3), 1 (2011).
- Daugherty, A., Cassis, L. A. Mechanisms of abdominal aortic aneurysm formation. Current Atherosclerosis Reports. 4 (3), 222-227 (2002).
- Quintana, R. A., Taylor, W. R. Cellular mechanisms of aortic aneurysm formation. Circulation Research. 124 (4), 607-618 (2019).
- Kuivaniemi, H., Ryer, E. J., Elmore, J. R., Tromp, G. Understanding the pathogenesis of abdominal aortic aneurysms. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 13 (9), 975-987 (2015).
- Trollope, A., Moxon, J. V., Moran, C. S., Golledge, J. Animal models of abdominal aortic aneurysm and their role in furthering management of human disease. Cardiovascular Pathology. 20 (2), 114-123 (2011).
- Patelis, N., et al. Animal models in the research of abdominal aortic aneurysms development. Physiological Research. 66 (6), 899-915 (2017).
- Senemaud, J., et al. Translational relevance and recent advances of animal models of abdominal aortic aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (3), 401-410 (2017).
- Lysgaard Poulsen, J., Stubbe, J., Lindholt, J. S. Animal models used to explore abdominal aortic aneurysms: A systematic review. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 52 (4), 487-499 (2016).
- Tsui, J. C. Experimental models of abdominal aortic aneurysms. Open Cardiovascular Medicine Journal. 4, 221-230 (2010).
- Manning, M. W., Cassi, L. A., Huang, J., Szilvassy, S. J., Daugherty, A. Abdominal aortic aneurysms: Fresh insights from a novel animal model of the disease. Vascular Medicine. 7 (1), 45-54 (2002).
- Chiou, A. C., Chiu, B., Pearce, W. H. Murine aortic aneurysm produced by periarterial application of calcium chloride. Journal of Surgical Research. 99 (2), 371-376 (2001).
- Allaire, E., Guettier, C., Bruneval, P., Plissonnier, D., Michel, J. B. Cell-free arterial grafts: Morphologic characteristics of aortic isografts, allografts, and xenografts in rats. Journal of Vascular Surgery. 19 (3), 446-456 (1994).
- Anidjar, S., et al. Elastase-induced experimental aneurysms in rats. Circulation. 82 (3), 973-981 (1990).
- Sun, J., et al. Mast cells modulate the pathogenesis of elastase-induced abdominal aortic aneurysms in mice. Journal of Clinical Investigation. 117 (11), 3359-3368 (2007).
- Bhamidipati, C. M., et al. Development of a novel murine model of aortic aneurysms using peri-adventitial elastase. Surgery. 152 (2), 238-246 (2012).
- Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1641-1649 (2000).
- Tanaka, A., Hasegawa, T., Chen, Z., Okita, Y., Okada, K. A novel rat model of abdominal aortic aneurysm using a combination of intraluminal elastase infusion and extraluminal calcium chloride exposure. Journal of Vascular Surgery. 50 (6), 1423-1432 (2009).
- Busch, A., et al. Four surgical modifications to the classic elastase perfusion aneurysm model enable haemodynamic alterations and extended elastase perfusion. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 56 (1), 102-109 (2018).
- Liang, W., et al. KLF11 protects against venous thrombosis via suppressing tissue factor expression. Thrombosis and Haemostasis. , (2021).
- Marinov, G. R., et al. Can the infusion of elastase in the abdominal aorta of the Yucatan miniature swine consistently produce experimental aneurysms. Journal of Investigative Surgery. 10 (3), 129-150 (1997).
- Shannon, A. H., et al. Porcine model of infrarenal abdominal aortic aneurysm. Journal of Visualized Experiments. (153), e60169 (2019).
