온전한 심낭 허혈성 설치류 모델
Summary
이 프로토콜은 심낭과 그 내용물을 보존하면서 마우스에서 심근 경색을 유도하는 단계를 설명합니다.
Abstract
이 프로토콜은 심낭과 그 내용물이 허혈성 설치류 모델 (심근 손상을 유도하는 관상 동맥 결찰)에서 필수적인 항 섬유화 역할을한다는 것을 보여주었습니다. 전임상 심근 경색 모델의 대부분은 항상성 세포 환경의 손실과 함께 심낭 완전성의 파괴를 필요로합니다. 그러나 최근에는 심낭 손상을 최소화하고 심장의 상주 면역 세포 집단을 유지하는 심근 경색을 유도하는 방법론이 개발되었습니다. 관상 동맥 결찰 후 손상되지 않은 심낭 공간을 가진 마우스에서 개선 된 심장 기능 회복이 관찰되었습니다. 이 방법은 심근 경색 후 심낭 공간에서 염증 반응을 연구 할 수있는 기회를 제공합니다. 라벨링 기술의 추가 개발은이 모델과 결합하여 섬유증을 포함하여 심장에서 리모델링을 유도하는 염증 메커니즘을 조절하는 심낭 면역 세포의 운명과 기능을 이해할 수 있습니다.
Introduction
오늘날까지 심혈관 질환(CVD)은 전 세계적으로 주요 사망 원인으로 인식되어 상당한 재정적 부담과환자의 삶의 질 저하를 초래합니다1. 관상 동맥 질환 (CAD)은 CVD의 하위 유형이며 사망률의 주요 원인 인 심근 경색 (MI)의 발병에 필수적인 역할을합니다. 정의에 따르면, MI는 허혈 및 저산소증의 장기간의 상태로 인한 심근 조직의 돌이킬 수없는 손상으로 인해 발생합니다. 심근 조직은 재생 능력이 부족하므로 부상은 영구적이며 처음에는 보호 할 수 있지만 궁극적으로 불리한 심장 리모델링 및 궁극적 인 심부전2에 기여하는 섬유 성 흉터로 심장 근육을 대체합니다.
CAD 환자의 관리가 지난 수십 년 동안 극적으로 개선되었지만 허혈에 이차적인 만성 심부전(CHF)은 전 세계적으로 많은 환자에게 영향을 미칩니다. 이 전염병을 예방하고 관리하기 위해서는 기본 메커니즘을보다 광범위하게 이해하고 새로운 치료법을 개발해야합니다. 또한 과거의 연구 결과는 전신 요법의 한계와 정확한 대안 개발의 필요성을 강조합니다. 인간에서 MI의 분자 후유증을 조사하는 것은 경색 조직에 접근하는 능력에 의해 영향을 받는다는 점을 감안할 때, CVD와 관련된 인간 MI 및 CHF의 특성 및 발달을 요약하는 동물 모델은 필수 불가결합니다.
이상적인 동물 모델은 구조적 및 기능적 특성에 대해 인간 장애와 매우 유사하므로 질병 병인학이 개념을 안내해야 합니다. CAD에서는 관상 동맥의 만성 죽상 경화성 협착증 또는 급성 혈전 성 폐색입니다. 관상 동맥 협착 또는 폐색을 유도하기 위해 다양한 종의 실험실 동물에서 다양한 방법이 개발되고 적용되었습니다. 이러한 전략은 크게 두 그룹으로 분류 할 수 있습니다 : (1) MI를 유도하기위한 관상 동맥의 기계적 조작 및 (2) MI로 이어지는 관상 동맥 협착을 촉진하기위한 죽상 동맥 경화증을 촉진합니다. 첫 번째 전략은 일반적으로 관상 동맥의 결찰 또는 동맥 내 스텐트 배치를 포함합니다. 두 번째 접근법은 고지방 / 콜레스테롤 식품을 포함하도록 동물의 식단을 수정하는 데 의존하는 경향이 있습니다. 이 후자의 접근법의 한계 중 일부는 관상 동맥 폐색의시기와 부위에 대한 통제력 부족을 포함합니다.
대조적으로, 동물 모델에서 MI 또는 허혈의 외과적 유도는 위치, 정확한 타이밍 및 관상동맥 사건의 범위와 같은 몇 가지 이점을 가지고 있어 보다 재현 가능한 결과를 유도합니다. 가장 널리 사용되는 방법은 왼쪽 전방 하행 관상 동맥 (LAD)의 외과 적 결찰입니다. 이러한 모델은 급성 허혈성 손상에 대한 인간의 반응과 CHF3로의 진행을 요약합니다. 처음에는 더 큰 동물에서 개발되었지만 설치류와 같은 작은 동물에 대한 LAD 수술은 기술의 발전으로 더욱 실현 가능해졌습니다4. 이러한 모델을 확립 할 때, 마우스는 상대적 가용성, 낮은 주택 비용 및 유전자 조작 능력을 포함하여 다양한 이유로 선호되었습니다.
LAD 폐색을 이용한 허혈성 심장 질환의 현대 수술 모델은 연구자가 동맥을 일시적 또는 영구적으로 결찰하기 위해 심낭을 열도록 요구합니다5. 이러한 전략은 적절한 심장 기능을 보장하기 위해 본질적으로 기계적 및 윤활 기능을 수행하는 심낭 공간의 파괴를 초래합니다. 심낭을 여는 또 다른 단점은 다양한 세포 및 단백질 성분 6,7과 함께 동물의 고유 심낭액을 잃는 것입니다. 이에 대응하여 심낭을 온전하게 유지하면서 MI를 유도하는 방법이 우리에 의해 개발되었습니다. 이러한 항상성 환경의 섭동을 최소화하는 것 외에도, 이 접근법은 MI를 유발한 후 특정 세포에 태깅하고 추적할 수 있게 한다. 또한, 이 접근법은 인간 환경에서 심근 허혈성 손상을 더 잘 나타낸다.
Protocol
Representative Results
Discussion
설치류의 닫힌 심낭에서 MI를 유도하는 것은 독특하며 잠재적으로 중요한 응용 프로그램을 가질 수 있습니다. 이 절차는 설치류 모델과 설치류 심장 해부학에 대한 외과 의사의 친숙함에 크게 의존합니다. 성공은 또한 늑간 근육 절개 및 갈비뼈 수축 (1.11-1.13 단계), 경색 생성 (1.17 단계) 및 동물 회복 (1.22-1.24 단계)의 세 가지 중요한 단계에서 제공되는 치료에 달려 있습니다.
?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
없음.
Materials
| Steri-350 Bead Sterilizer | Inotech | NC9449759 | |
| 10% Formalin | Millipore Sigma | HT501128-4L | |
| 40 µm Cell strainer | VWR | CA21008-949 | Falcon, 352340 |
| 70 µm Cell strainer | VWR | CA21008-952 | Falcon, 352350 |
| ACK Lysis Buffer | Thermo Fisher | A1049201 | |
| BD Insyte-W Catheter Needle 24 G X 3/4" | CDMV Inc | 108778 | |
| Betadine (10% povidone-iodine topical solution) | CDMV Inc | 104826 | |
| Blunt Forceps | Fine Science Tools | FST 11000-12 | |
| BNP Ophthalmic Ointment | CDMV Inc | 17909 | |
| Castroviejo Needle Driver | Fine Science Tools | FST 12061-01 | |
| Centrifuge 5810R | Eppendorf | 22625101 | |
| Collagenase I | Millipore Sigma | SCR103 | |
| Collagenase XI | Millipore Sigma | C7657 | |
| Covidien 5-0 Polysorb Suture – CV-11 taper needle | Medtronic Canada | GL-890 | |
| Covidien 5-0 Polysorb Suture – PC-13 cutting needle | Medtronic Canada | SL-1659 | |
| Curved Blunt Forceps | Fine Science Tools | FST 11009-13 | |
| Dako Mounting Medium | Agilen | CS70330-2 | |
| DNase I | Millipore Sigma | 11284932001 | |
| Ethanol, 100% | Millipore Sigma | MFCD00003568 | |
| Ethicon 8-0 Ethilon Suture – BV-130-4 taper needle | Johnson & Johnson Inc. | 2815G | |
| Fiber-Optic Light | Nikon | 2208502 | |
| Fine Forceps | Fine Science Tools | FST 11150-10 | |
| Fluoresbrite® YG Carboxylate Microspheres 1.00 µm | Polysciences, Inc. | 15702 | |
| Geiger Thermal Cautery Unit | World Precision Instruments | 501293 | Model 150-ST |
| Hyaluronidase | Millipore Sigma | H4272 | |
| Isofluorane Vaporizer | Harvard Apparatus | 75-0951 | |
| Isoflurane USP, 250 mL | CDMV Inc | 108737 | |
| Magnetic Fixator Retraction System | Fine Science Tools | 18200-20 | |
| MX550D- 40 MHz probe | Fujifilm- Visual Sonics | ||
| Needle Driver | Fine Science Tools | FST 12002-12 | |
| PE-10 Tubing | Braintree Scienctific, Inc. | PE10 50 FT | |
| Scissors | Fine Science Tools | FST 14184-09 | |
| SMZ-1B Stereo Microscope | Nikon | SMZ1-PS | |
| VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | |
| Vetergesic (10 mL, 0.3mg/mL buprenorphine)) | CDMV Inc | 124918 | controlled drug |
| Vevo 2100 Software | Fujifilm-Visual Sonics |
Riferimenti
- Virani, S. S., et al. Heart disease and stroke statistics-2020 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 141, 139 (2020).
- Iismaa, S. E., et al. Comparative regenerative mechanisms across different mammalian tissues. NPJ Regenerative Medicine. 3 (6), (2018).
- Bayat, H., et al. Progressive heart failure after myocardial infarction in mice. Basic Research in Cardiology. 97 (3), 206-213 (2002).
- Virag, J. A., Lust, R. M. Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction. Journal of Visualized Experiments. 52, 2581 (2011).
- De Villiers, C., Riley, P. R. Mouse models of myocardial infarction: comparing permanent ligation and ischaemia-reperfusion. Disease Models & Mechanisms. 13 (11), (2020).
- Borlaug, B. A., Reddy, Y. N. V. The role of the pericardium in heart failure: Implications for pathophysiology and treatment. JACC Heart Failure. 7 (7), 574-585 (2019).
- Pfaller, M. R., et al. The importance of the pericardium for cardiac biomechanics: from physiology to computational modeling. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 18 (2), 503-529 (2019).
- Deniset, J. F., et al. Gata6(+) Pericardial Cavity Macrophages Relocate to the Injured Heart and Prevent Cardiac Fibrosis. Immunity. 51 (1), 131-140 (2019).
- Weber, G. F. Immune targeting of the pleural space by intercostal approach. BMC Pulmonary Medicine. 15, 14 (2015).
- Nakatani, T., Shinohara, H., Fukuo, Y., Morisawa, S., Matsuda, T. Pericardium of rodents: pores connect the pericardial and pleural cavities. The Anatomical Record. 220, 132-137 (1988).
- Tyberg, J. V., et al. The relationship between pericardial pressure and right atrial pressure: an intraoperative study. Circulation. 73, 428-432 (1986).
- Hamilton, D. R., Sas, R., Semlacher, R. A., Kieser Prieur, T. M., Tyberg, J. V. The relationship between left and right pericardial pressures in humans: an intraoperative study. The Canadian Journal of Cardiology. 27, 346-350 (2011).
- Park, D. S. J., et al. Human pericardial proteoglycan 4 (lubricin): Implications for postcardiotomy intrathoracic adhesion formation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 156 (4), 1598-1608 (2018).
