Implantation einer Karotis Cuff für Triggering Shear-Stress-Induced Arteriosklerose bei Mäusen
Summary
Die einengende Manschette in diesem Artikel vorgestellt wurde entwickelt, um Atherosklerose in der murinen Arteria carotis communis zu induzieren. Durch die konische Form des inneren Lumen der implantierten Manschette erzeugt genau definierte Regionen der niedrigen, hohen und oszillatorische Scherbeanspruchung Auslösen der Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen verschiedener entzündlicher Phänotypen.
Abstract
Es ist weithin anerkannt, dass Veränderungen in der Gefäß-Schubspannung die Expression von inflammatorischen Genen in Endothelzellen auslösen und dadurch veranlassen Atherosklerose (reviewed in 1 und 2). Die Rolle der Schubspannung wurde ausgiebig in vitro Untersuchung des Einflusses der Strömungsdynamik an kultivierten Endothelzellen 1,3,4 und in vivo in größeren Tieren und Menschen 1,5,6,7,8 untersucht. Allerdings sind in hohem Maße reproduzierbar kleine Tiermodelle erlauben systematische Untersuchung des Einflusses der Schubspannung auf die Bildung von Zahnbelag selten. Kürzlich stellte Nam et al. 9 a Mausmodell, in dem die Unterbindung der Zweige der Arteria carotis erzeugt einen Bereich von Nieder-und oszillierende Strömung. Obwohl dieses Modell führt die endotheliale Dysfunktion und schnelle Bildung von atherosklerotischen Läsionen in hyperlipämischen Mäuse, kann nicht ausgeschlossen werden, dass die beobachtete Entzündungsreaktion, ist zumindest teilweise eine Folge o werdenf Endothel-und / oder Gefäßschäden durch Ligation.
Um diese Einschränkungen zu vermeiden, hat eine Schubspannung Änderung Manschette auf der Grundlage berechnet, Fluiddynamik, deren kegelförmige innere Lumen wurde ausgewählt, um definierte Bereiche Low, High und oszillatorische Scherbeanspruchung in der Arteria carotis communis 10 zu erstellen entwickelt worden. Durch die Anwendung dieses Modells in Apolipoprotein E (ApoE)-Knockout-Mäusen gefüttert einen hohen Cholesterinspiegel westlichen Typs Ernährung, entwickeln vaskuläre Läsionen vor und hinter der Manschette. Ihr Phänotyp ist mit den regionalen Strömungsdynamik 11 als durch in vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) 12 bestätigte korreliert: Low und laminare Schubspannung vor der Manschette bewirkt die Bildung von ausgedehnten Plaques einer stärker gefährdet Phänotyp, während oszillatorische Scherbeanspruchung hinter die Manschette induziert stabile atherosklerotische Läsionen 11. In den Regionen mit hoher Scherbeanspruchung und hohe laminare Strömung innerhalb der Manschette,in der Regel keine atherosklerotischen Plaques beobachtet werden.
Zusammenfassend ist die Schubspannung-modifizierende Manschette Verfahren eine zuverlässige chirurgische Ansatz zur phänotypisch unterschiedlichen atherosklerotischen Läsionen in ApoE-defizienten Mäusen zu produzieren.
Protocol
Discussion
Um experimentelle Variation zu minimieren empfiehlt es sich, mit den Tieren fast im gleichen Alter und mit der gleichen Diät Geschichte zu arbeiten. Eine kürzlich veröffentlichte Untersuchung zeigt, dass die Schubspannung modifier in Wildtyp-Mäusen aufgetragen könnte ein gutes Modell für die Untersuchung der endothelialen Dysfunktion und frühe entzündliche Reaktionen durch veränderte Strömungsdynamik 13 induziert werden. Doch für die Untersuchung von atherosklerotischen Plaques Entwicklung transgen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde zum Teil durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Projekt GZ PI 771/1-1 unterstützt; SFB 656 "Cardiovascular Molecular Imaging", Münster, Deutschland (Projekte C6, Z2, B3 und PM3); EU NoE "Diagnostic Molecular Imaging-DIMI "(WP 11.1 und 11.2). Die Studie wurde zum Teil auch von der British Heart Foundation, UK finanziert.
Materials
| Name | Company | Comments |
| Shear stress modifier (polyetherketone) | Promolding BV http://promolding.nl | The casts are sent out while still connected to the runner. Thus, the single elements have to be cut off before usage. |
References
- Chiu, J. J., Chien, S. Effects of disturbed flow on vascular endothelium: pathophysiological basis and clinical perspectives. Physiol. Rev. 91, 327-387 (2011).
- Cunningham, K. S., Gotlieb, A. I. The role of shear stress in the pathogenesis of atherosclerosis. Lab. Invest. 85, 9-23 (2005).
- Ali, F., Zakkar, M., Karu, K., Lidington, E. A., Hamdulay, S. S., Boyle, J. J., Zloh, M., Bauer, A., Haskard, D. O., Evans, P. C., Mason, J. C. Induction of the cytoprotective enzyme heme oxygenase-1 by statins is enhanced in vascular endothelium exposed to laminar shear stress and impaired by disturbed flow. J. Biol. Chem. 284, 18882-18892 (2009).
- Hastings, N. E., Simmers, M. B., McDonald, O. G., Wamhoff, B. R., Blackman, B. R. Atherosclerosis-prone hemodynamics differentially regulates endothelial and smooth muscle cell phenotypes and promotes pro-inflammatory priming. Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 293, C1824-C1833 (2007).
- Zheng, J., Abendschein, D. R., Okamoto, R. J., Yang, D., McCommis, K. S., Misselwitz, B., Gropler, R. J., Tang, D. MRI-based biomechanical imaging: initial study on early plaque progression and vessel remodeling. Magn. Reson. Imaging. 27, 1309-1318 (2009).
- Stone, P. H., Coskun, A. U., Kinlay, S., Clark, M. E., Sonka, M., Wahle, A., Ilegbusi, O. J., Yeghiazarians, Y., Popma, J. J., Orav, J., Kuntz, R. E., Feldman, C. L. Effect of endothelial shear stress on the progression of coronary artery disease, vascular remodeling, and in-stent restenosis in humans: in vivo 6-month follow-up study. Circulation. 108, 438-444 (2003).
- Pedersen, E. M., Oyre, S., Agerbaek, M., Kristensen, I. B., Ringgaard, S., Boesiger, P., Paaske, W. P. Distribution of early atherosclerotic lesions in the human abdominal aorta correlates with wall shear stresses measured in vivo. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 18, 328-333 (1999).
- Buchanan, J. R., Kleinstreuer, C., Truskey, G. A., Lei, M. Relation between non-uniform hemodynamics and sites of altered permeability and lesion growth at the rabbit aorto-celiac junction. Atherosclerosis. 143, 27-40 (1999).
- Nam, D., Ni, C. W., Rezvan, A., Suo, J., Budzyn, K., Llanos, A., Harrison, D., Giddens, D., Jo, H. Partial carotid ligation is a model of acutely induced disturbed flow, leading to rapid endothelial dysfunction and atherosclerosis. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 297, 1535-1543 (2009).
- Cheng, C., van Haperen, R., de Waard, M., van Damme, L. C., Tempel, D., Hanemaaijer, L., van Cappellen, G. W., Bos, J., Slager, C. J., Duncker, D. J., van der Steen, A. F., de Crom, R., Krams, R. Shear stress affects the intracellular distribution of eNOS: direct demonstration by a novel in vivo technique. Blood. 106, 3691-3698 (2005).
- Cheng, C., Tempel, D., van Haperen, R., van der Baan, A., Grosveld, F., Daemen, M. J., Krams, R., de Crom, R. Atherosclerotic lesion size and vulnerability are determined by patterns of fluid shear stress. Circulation. 113, 2744-2753 (2006).
- van Bochove, G. S., Straathof, R., Krams, R., Nicolay, K., Strijkers, G. J. MRI-determined carotid artery flow velocities and wall shear stress in a mouse model of vulnerable and stable atherosclerotic plaque. MAGMA. 23, 77-84 (2010).
- Cuhlmann, S., Van der Heiden, K., Saliba, D., Tremoleda, J. L., Khalil, M., Zakkar, M., Chaudhury, H., Luong, L. A., Mason, J. C., Udalova, I., Gsell, W., Jones, H., Haskard, D. O., Krams, R., Evans, P. C. Disturbed Blood Flow Induces RelA Expression via c-Jun N-Terminal Kinase 1: A Novel Mode of NF-{kappa}B Regulation That Promotes Arterial Inflammation. Circ. Res. 108, (2011).
