죽상동맥경화증 동물모델에서 미립자 물질 노출에 따른 심근허혈의 악화
Summary
이 프로토콜은 죽상 동맥 경화증으로 심근 허혈을 악화시키는 미립자 물질 (PM)에 노출 된 복합 동물 모델을 설명합니다.
Abstract
대기 오염 (특히 미립자 오염)으로 인한 건강 문제는 특히 심혈관 질환 환자들 사이에서 점점 더 많은 관심을 받고 있으며, 이는 복잡한 장애를 악화시키고 예후를 좋지 않게 만듭니다. 단순 심근 허혈 (MI) 또는 미립자 물질 (PM) 노출 모델은 여러 원인이있는 질병의 연구에 적합하지 않습니다. 여기서, PM 노출, 죽상 동맥 경화증 및 심근 허혈을 조합한 복합 모델을 구성하는 방법이 설명되었다. ApoE-/- 마우스에 죽상 동맥 경화증이 발생하기 위해 16 주 동안 고지방 식단을 공급하고, PM의 폐 노출을 시뮬레이션하기 위해 PM 표준 현탁액의 기관 점적을 수행하고, 왼쪽 전방 하행 관상 동맥을 마지막 노출 후 1 주일 동안 결찰했다. PM의 기관 점안은 실험 비용을 크게 줄이면서 급성 폐 노출을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 비 침습적 기관 삽관과 새로운 보조 확장 장치가있는 고전적인 왼쪽 전방 하행 동맥 결찰은 동물의 생존율을 보장하고 수술의 어려움을 줄일 수 있습니다. 이 동물 모델은 대기 오염으로 악화되는 심근 경색의 환자의 병리학 적 변화를 합리적으로 시뮬레이션 할 수 있으며 여러 원인을 가진 질병과 관련된 연구와 관련된 동물 모델 구축을위한 참조를 제공 할 수 있습니다.
Introduction
대기 오염은 높은 모든 원인으로 인한 사망률과 관련이 있으며 수질 오염, 토양 오염 및 직업적 노출의 합보다 질병의 상당한 부담에 기여했습니다1. WHO의 보고서에 따르면 실외 대기 오염으로 인해 2016 년 전 세계 도시와 농촌 지역에서 420 만 명의 조기 사망이 발생했습니다2. 전 세계 인구의 91%가 대기 질이 WHO 지침 한도를 초과하는 장소에 살고 있습니다2. 또한, 미세 입자상 물질 (PM) (직경 ≤2.5 μm, PM2.5)은 전 세계 공중 보건3, 특히 저소득 및 중간 소득 국가의 도시에 거주하는 사람들에게 가장 심각한 대기 오염 위협으로 인식되고 있습니다.
심혈관 질환에 대한 대기 오염의 악영향은 더 많은 관심을 기울일 가치가 있습니다. 이전 연구에 따르면 PM은 심혈관 질환(CVD)의 위험을 증가시킵니다4. 고농도의 초미세 입자에 몇 시간 동안 노출되면 심근 경색 사망률이 증가 할 수 있습니다. 심근경색 병력이 있는 사람의 경우 초미세 입자에 노출되면 재발 위험이 크게 증가할 수있습니다5. 더욱이, PM 노출이 죽상 동맥 경화증6의 진행을 가속화한다는 것이 일반적으로 인정된다.
의학 연구를 위해서는 적합한 동물 모델을 선택하는 것이 중요합니다. 단순 죽상동맥경화증 동물 모델7, 심근 허혈 동물 모델8, 및 PM 노출 동물 모델9가 이미 존재한다. ApoE-/- (아포지단백질 E 녹아웃) 마우스는 죽상동맥경화증 연구에 사용되는 전통적인 마우스 모델이다. ApoE-/- 마우스에서 혈장 지단백질을 제거하는 능력은 심각하게 손상됩니다. 고지방 식단 공급은 인간에서 관찰되는 죽상 경화성 심장 질환의 식단 의존성과 유사한 심각한 죽상 동맥 경화증을 유발합니다7. 좌측 전방 하행 관상 동맥 (LAD)의 결찰은 허혈성 사건 8,10을 유도하는 고전적인 방법입니다. 기관 주입은 많은 연구에서 사용되어 왔으며 더 나은 시뮬레이션과 저렴한 비용으로 인해 노출 모델11,12에서 두드러집니다.
그러나 단일 질병의 동물 모델은 과학적 연구에서 상당한 한계를 가지고 있습니다. LAD 결찰에 의해서만 유도된 심근 허혈은 실제 상황에서 시뮬레이션되지 않는다. 자연 상태에서 심근 허혈은 일반적으로 플라크 파열 및 관상 동맥차단 (13)으로 인해 발생합니다. 허혈성 심근 병증 환자는 일반적으로 죽상 경화성 기본 병변이 있습니다13. 또한 신체에는 비정상적인 지질 대사와 염증 반응이 있습니다14. 따라서 신체적 요인이나 자연 조건에 의한 허혈은 다른 병리학 적 증상을 나타냅니다. 기존 연구에 따르면 죽상 동맥 경화증이있는 심근 허혈 모델에서 경색과 염증이 더 심합니다15,16. PM 노출은 염증 및 산화 스트레스를 유도하여 죽상 동맥 경화증 및 심근 허혈을 더욱 악화시킬 수 있습니다1. 일반적으로 자연 상태에는 세 가지 요소가 공존하므로 복합 모델을 사용하여 실제 상황을 더 잘 시뮬레이션할 수 있습니다.
이 프로토콜은 죽상동맥경화증(AS)과 PM 급성 노출을 조합한 심근 허혈(MI)의 동물 모델을 개발하는 것을 설명합니다. ApoE−/− 마우스는 죽상동맥경화증을 유발하기 위해 고지방 식단을 공급받았다. PM의 폐 노출은 기관을 통해 PM 현탁액을 적하함으로써 모방되었다. 마우스에서 LAD의 결찰은 심근 허혈을 유도하기 위해 사용되었다. 이러한 방법은 질병 상태를 더 잘 시뮬레이션하고 동물의 생존율을 향상시키기 위해 결합 및 최적화되었습니다. 대형 노출 장치나 가스 마취기가 필요하지 않아 실험을 쉽게 수행할 수 있습니다. 이 모델은 대기 오염에 대한 PM 노출이 죽상 동맥 경화증 및 허혈성 심근 병증에 미치는 영향을 연구하고 이러한 복잡한 요인으로 질병을 치료하기 위해 개발 된 신약에 대한 연구를 수행하는 데 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
복합 동물 모델의 확립은 단일 MI 모델과 약간 다릅니다. 높은 생존율을 유지하는 것은 복합 모델의 개발에서 어려운 일입니다. ApoE-/- 마우스에서 죽상 동맥 경화증의 중증도는 고지방 공급 시간7의 연장으로 더욱 심해질 것이며, 마우스의 약점은 사망률을 증가시킵니다. 따라서 실험 도중 마우스의 상태를 지속적으로 모니터링하고 실험의 필요에 따라 죽상 동맥 경화증?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 모델은 중국 국립 자연 과학 재단 (Nos. 81673640, 81841001 및 81803814)과 혁신 약물을위한 중국의 주요 국가 과학 기술 프로그램 (2017ZX09301012002 및 2017ZX09101002001-001-3)의 지원으로 개발되었습니다.
Materials
| 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 |
Riferimenti
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