La lesión del globo arterial carótido de rata imita el procedimiento clínico de angioplastia realizado para restaurar el flujo sanguíneo en vasos ateroscleróticos. Este modelo induce la respuesta a lesiones arteriales al desprestir la pared arterial, y desnudar la capa intimal de las células endoteliales, causando en última instancia remodelación y una respuesta hiperplástica intimal.
Las enfermedades cardiovasculares siguen siendo la principal causa de muerte y discapacidad en todo el mundo, en parte debido a la aterosclerosis. La placa aterosclerótica estrecha la superficie luminal en las arterias, reduciendo así el flujo sanguíneo adecuado a órganos y tejidos distales. Clínicamente, los procedimientos de revascularización como la angioplastia con o sin colocación de stent tienen como objetivo restaurar el flujo sanguíneo. Aunque estos procedimientos restablecen el flujo sanguíneo reduciendo la carga de la placa, dañan la pared del vaso, lo que inicia la respuesta de curación arterial. La respuesta curativa prolongada causa restenosis arterial, o rea estrechamiento, limitando en última instancia el éxito a largo plazo de estos procedimientos de revascularización. Por lo tanto, los modelos animales preclínicos son integrales para analizar los mecanismos fisiológicos que impulsan la restenosis, y proporcionan la oportunidad de probar nuevas estrategias terapéuticas. Los modelos murinos son más baratos y fáciles de operar que los modelos animales grandes. Las lesiones por balón o alambre son las dos modalidades de lesiones comúnmente aceptadas utilizadas en modelos murinos. Los modelos de lesiones por balón en particular imitan el procedimiento de angioplastia clínica y causan daños adecuados a la arteria para el desarrollo de la restenosis. Aquí describimos los detalles quirúrgicos para realizar y analizar histológicamente el modelo modificado de lesión del globo arterial carótido de rata controlado por presión. Además, este protocolo destaca cómo la aplicación periavential local de terapias se puede utilizar para inhibir la hiperplasia neointimal. Por último, presentamos la microscopía de fluorescencia de la hoja de luz como un enfoque novedoso para la toma de imágenes y la visualización de la lesión arterial en tres dimensiones.
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) siguen siendo la principal causa de muerte en todo el mundo1. La aterosclerosis es la causa subyacente de la mayor parte de la morbilidad y mortalidad relacionadas con la ECV. La aterosclerosis es la acumulación de placa dentro de las arterias que resulta en un lumen estrechado, dificultando la perfusión adecuada de sangre a los órganos y tejidos distales2. Las intervenciones clínicas para el tratamiento de la aterosclerosis grave incluyen angioplastia con o sin colocación de stent. Esta intervención consiste en avanzar un catéter de globo hacia el lugar de la placa, e inflar el globo para comprimir la placa a la pared arterial, ensanchando el área luminal. Este procedimiento daña la arteria, sin embargo, iniciando la respuesta a lesiones arteriales3. La activación prolongada de esta respuesta a lesiones conduce a la restenosis arterial, o rea estrechamiento, secundaria a la hiperplasia neointimal y la remodelación de los vasos. Durante la angioplastia, la capa intimal se denuda de células endoteliales que conducen al reclutamiento inmediato de plaquetas y a la inflamación local. La señalización local induce cambios fenotípicos en las células musculares lisas vasculares (VSMC) y fibroblastos adventitiales. Esto conduce a la migración y proliferación de VSMC y fibroblastos hacia adentro hacia el lumen, lo que conduce a la hiperplasia neointimal4,5. Las células progenitoras circulantes y las células inmunes también contribuyen al volumen total de restenosis6. En su caso, los stents que eluden fármacos (DES) son el estándar actual para inhibir la restenosis7. Sin embargo, el DES inhibe la redotelización arterial, creando así un ambiente pro-trombótico que puede resultar en trombosis tardía en el stent8. Por lo tanto, los modelos animales son integrales tanto para entender la fisiopatología de la restenosis, como para desarrollar mejores estrategias terapéuticas para prolongar la eficacia de los procedimientos de revascularización.
Varios modelos animales grandes y pequeños9 se utilizan para estudiar esta patología. Estos incluyen lesión de balón3,10 o lesión de alambre11 del lado luminal de una arteria, así como ligadura parcial12 o colocación del manguito13 alrededor de la arteria. Tanto el balón como la lesión del alambre denudan la capa endotelial de la arteria, imitando lo que ocurre clínicamente después de la angioplastia. En particular, los modelos de lesiones por balón utilizan herramientas similares a las del entorno clínico (es decir, catéter de globo). La lesión del globo se realiza mejor en modelos de ratas, ya que las arterias de rata son de un tamaño adecuado para los catéteres de globo disponibles comercialmente. Aquí describimos una lesión arterial segmental controlada por presión, una versión bien establecida y modificada de la lesión del globo arterial carótido de rata. Este enfoque controlado por presión imita estrechamente el procedimiento de angioplastia clínica, y permite la formación reproducible de hiperplasia neointimal dos semanas después de la lesión14,15. Además, esta lesión arterial controlada por presión resulta en una restauración completa de la capa endotelial 2 semanas después de la cirugía16. Esto contrasta directamente con el modelo original de lesiones en globo, descrito por Clowes, donde la capa endotelial nunca vuelve a la cobertura completa3.
Después de la cirugía, las terapias pueden aplicarse o dirigirse hacia la arteria lesionada a través de varios enfoques. El método descrito aquí utiliza la aplicación periavential de una molécula pequeña incrustada en una solución de gel plurónico. En concreto, aplicamos una solución de 100 μM de aldehído cinámico en gel Pluronic-F127 al 25% inmediatamente después de una lesión para inhibir la formación de hiperplasia neointimal15. Pluronic-F127 es un gel termo reversible no tóxico capaz de suministrar medicamentos localmente de forma controlada17. Mientras tanto, la lesión arterial es local, por lo tanto la administración local permite probar un principio activo mientras minimiza los efectos fuera del objetivo. Sin embargo, la entrega efectiva de un método terapéutico con este método dependerá de la química de la molécula pequeña o biológico utilizado.
La lesión del globo arterial carótido de rata es uno de los modelos animales de restenosis más utilizados y estudiados. Tanto el modelo original de lesión de globo3 como la variación de lesiones segmentales modificada controlada por presión10 han informado de muchos aspectos de la respuesta a lesiones arteriales que también se produce en los seres humanos, siendo las pocas limitaciones que rara vez se desarrolla el trombo rico en fibrina y la inflamación local es m?…
The authors have nothing to disclose.
N.E.B. recibió el apoyo de una beca de capacitación del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (5T32ES007126-35, 2018), y una beca predoctoral de la Asociación Americana del Corazón (20PRE35120321). E.S.M.B. fue un académico de KL2 parcialmente apoyado por el Programa de Académicos clínicos y traslacionales de la UNC (KL2TR002490, 2018), y el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (K01HL145354). Los autores agradecen al Dr. Pablo Ariel del Laboratorio de Servicios de Microscopía de la UNC por ayudar con LSFM. La microscopía de fluorescencia de lámina de luz se realizó en el Laboratorio de Servicios de Microscopía. El Laboratorio de Servicios de Microscopía, Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio, es apoyado en parte por P30 CA016086 Cancer Center Core Support Grant al UnC Lineberger Comprehensive Cancer Center.
1 mL Syringe | Fisher | 14955450 | |
1 mL Syringe with needle | BD | 309626 | |
2 French Fogarty Balloon Embolectomy Catheter | Edwards LifeSciences | 120602F | |
4-0 Ethilon (Nylon) Suture | Ethicon Inc | 662H | |
4-0 Vicryl Suture | Ethicon Inc | J214H | |
7-0 Prolene Suture | Ethicon Inc | 8800H | |
70% ethyl alcohol | |||
Anti-Rabbit Alexa Fluor 647 | Thermo Fisher Scientific | A21245 | |
Atropine Sulfate | Vedco Inc | for veterinary use | |
Cotton Swabs | Puritan | 806-WC | |
Curved Hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 | |
Fine Curved Forceps | Fine Science Tools | 11203-25 | |
Fine Scissors | Fine Science Tools | 14090-11 | |
Gauze | Covidien | 2252 | |
IHC-Tek Diluent (pH 7.4) | IHC World | IW-1000 | |
Insufflator | Merit Medical | IN4130 | |
Iodine solution | |||
Lubricating Eye Ointment | Dechra | for veterinary use | |
Mayo Scissors | Fine Science Tools | 14010-15 | |
Micro Serrefines | Fine Science Tools | 18055-05 | |
Microdissection Scissors | Fine Science Tools | 15004-08 | |
Micro-Serrefine Clamp Applying Forceps | Fine Science Tools | 18057-14 | |
Needle Holder | Fine Science Tools | 12003-15 | |
Pluronic-127 (diluted in sterile water) | Sigma-Aldrich | P2443 | 25% prepared |
Rabbit Anti-CD31 | Abcam | ab28364 | |
Retractor | Bent paper clips work well | ||
Rimadyl (Carprofen) | Zoetis Inc | for veterinary use | |
Saline solution | |||
Standard Forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | |
Sterile Drape | Dynarex | 4410 | |
T-Pins |