نموذج الفأر من منيع للمستضد الخيفي الناجم عن رفض الأوعية الدموية وزراعة تصلب الشرايين
Summary
We describe a protocol for aortic interposition grafting in mice. The goal of the protocol is to provide a model with which to study pathological processes and therapeutic strategies relevant to alloimmune reactions in arteries and the resultant arterial changes that contribute to organ transplant failure.
Abstract
Vascular rejection that leads to transplant arteriosclerosis (TA) is the leading representation of chronic heart transplant failure. In TA, the immune system of the recipient causes damage of the arterial wall and dysfunction of endothelial cells and smooth muscle cells. This triggers a pathological repair response that is characterized by intimal thickening and luminal occlusion. Understanding the mechanisms by which the immune system causes vasculature rejection and TA may inform the development of novel ways to manage graft failure. Here, we describe a mouse aortic interposition model that can be used to study the pathogenic mechanisms of vascular rejection and TA. The model involves grafting of an aortic segment from a donor animal into an allogeneic recipient. Rejection of the artery segment involves alloimmune reactions and results in arterial changes that resemble vascular rejection. The basic technical approach we describe can be used with different mouse strains and targeted interventions to answer specific questions related to vascular rejection and TA.
Introduction
على مدى السنوات الماضية 30+، قد تضاءلت التقدم في الأدوية المثبطة للمناعة رفض الكسب غير المشروع بسبب الرفض الحاد ولكن يبقى الرفض المزمن تحديا رئيسيا. مظهر من مظاهر الرئيسي لرفض زرع قلب المزمن هو تصلب الشرايين زرع (TA) 1،2. يتميز هذا الشرط من قبل تضخم باطنة وضعف حركي الشرايين المزروع ويتطور نتيجة لاستهداف المناعية لخلايا العضلات البطانية وسلس من قبل النظام المناعي المتلقي. وسلط الضوء على استهداف معين من الأوعية الدموية الكسب غير المشروع نظرا لاعتراف الأجانب معقد التوافق النسيجي الببتيد الرئيسي (MHC) من خلال تطوير TA حصريا في الشرايين الكسب غير المشروع في حين أن يجنب السفن المضيفة 3. وتمشيا مع هذه هي الملاحظة التي TA لا يحدث تجريبيا عند المتلقي هو متطابقة وراثيا إلى الجهة المانحة أو عند المتلقي يفتقر T و B الخلايا 4. إصابة الأوعية الدموية المناعية وdysfunctioن يتسبب في تطوير سماكة باطنة والتليف، فضلا عن تراكم الدهون الشاذة والبروتينات ECM، في TA 5. باطنة سماكة تميل إلى أن تكون متحدة في جميع أنحاء كامل 4-6 شجرة الشرايين. فقدان الكسب غير المشروع وفاة تحدث عادة نتيجة لنقص التروية التدريجي الناجم عن انسداد الشرايين اللمعية المزروع 4.
في عام 1991، Mennander وآخرون. 7 رائدة نموذجا مداخلة الأبهر في الفئران لنموذج TA. لقد عدة مجموعات تكييفها في وقت لاحق هذا الإجراء لاستخدامها في الفئران. في هذا النموذج، وقطاعات الأبهر المزروع تتطور الآفات التي تحتوي على مزايا مماثلة لTA لاحظت في زرع السريرية. وهذا يشمل باطنة سماكة تتميز تراكم خلايا تشبه العضلات الملساء والكريات البيض المتلقي 7. على مدى العقود الماضية 2 وقد استخدم هذا النموذج لتوليد فكرة مهمة في آليات الأوعية الدموية إصابة والرفض وTA. يمكن أن يكون لناإد لبحث المسائل المتعلقة الاستجابات المناعية والأوعية الدموية خلال علم الأمراض في الشرايين. اختيار الآثار مستضد عدم تطابق القدرة على المعالجة الملائمة لهذه الأسئلة.
زرع عبر الحواجز MHC كاملة يسمح بإجراء تقييم شامل من الاستجابات المناعية التي تعرف أن تشارك في رفض زرع الأعضاء. وهذا يشمل CD4 و CD8 T الاعتراف خلية المباشر واستهداف الأجانب الببتيد MHC قدمها الخلايا المشتقة من الكسب غير المشروع، CD4 غير المباشر (وربما CD8) T الاعتراف خلية واستهداف alloantigens المستمدة من الكسب غير المشروع الذي قدمه مستضد المتلقي تقديم الخلايا، والأضداد الاعتراف بوساطة من alloantigens على سطوح الخلايا الوعائية 8. ومع ذلك، فإن استجابة الأوعية الدموية للإصابة في كامل التجارب MHC متطابقة قد يكون مختلفا عن ذلك الذي لوحظ سريريا. أظهر جونسون وآخرون. 9 أنه في ترقيع مداخلة الأبهر زرعها عبر كامل الحاجز MHC عدم تطابق، ومعظم منالخلايا neointimal من أصل المتلقي وليس من أصل المانحة. وهذا يختلف عن تلك التي لوحظت في عمليات زرع الإنسان حيث معظم خلايا العضلات الملساء باطنة من أصل المانحة 9،10. لحساب هذا القيد، وقد وضعت نماذج تجريبية البديلة التي تشمل تطعيم عبر الطفيفة عدم التطابق التوافق النسيجي المستضد التي تثير ردود الأوعية الدموية التي تشبه على نحو أوثق تلك التي لوحظت في زرع السريري 11. في حين أن هذه النماذج البديلة تسمح الاستنتاجات الهامة التي ينبغي اتخاذها بشأن الردود الأوعية الدموية التي تدفع تطوير TA، والعمليات المناعية التي تسبب رفض الأوعية الدموية في القصر مستضد التوافق النسيجي الطعوم غير متطابقة تماما لا إعادة الاستسلام، تلك التي تحدث في إعداد سريرية. على سبيل المثال، يتم الاعتراف مستضدات التوافق النسيجي طفيفة سيئة من قبل الكسب غير المشروع الأجسام المضادة التفاعل 12. وبالنظر إلى الاعتبارات المذكورة أعلاه، فإنه من المهم النظر في questi المرضيةعلى يجري بحثها عند اختيار نوع المستضد عدم تطابق المستخدمة في نموذج مداخلة الأبهر. نحن هنا وصف بروتوكول مفصلة عن الفئران الأبهر مداخلة التطعيم. وصفنا مداخلة التطعيم بين الفئران كاملة MHC-متطابقة ولكن يتم استخدام نفس البروتوكول للتطعيم عبر مستضد سلالات الفئران غير متطابقة الأخرى.
Protocol
Representative Results
Discussion
وصفناها بروتوكول للمداخلة الأبهر تطعيم في الفئران يمكن أن يكون مفيدا لدراسة بوساطة المناعي الرفض الأوعية الدموية وTA. هذا النموذج يمكن أن تستخدم للتحقيق في أسباب TA فضلا عن وضع استراتيجيات علاجية جديدة. وقد استخدم في الماضي لإنشاء الدور الأساسي للحصانة التكيفية، الس?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من المعاهد الكندية لأبحاث الصحة والقلب والسكتة الدماغية مؤسسة من قبل الميلاد ويوكون (JCC).
Materials
| Name | Company | Catalogue | Comments |
| C57BL/6J (H-2b) | Jackson Laboratories, Bar Harbour ME | Strain# 000664 | |
| Balb/cBYJ | Jackson Laboratories, Bar Harbour ME | Strain# 001026 | |
| Ketamine Hydrochloride Injection USP 100 mg/ mL | Ketalean | DIN 00612316 | |
| Xylazine Injection 20 mg/mL | Rompum | DIN 02169592 | |
| Ketoprofen Injection 100 mg/mL | Anafen | DIN 01938126 | |
| Butorphanol Tartrate injection 10 mg/mL | Torbugesic | DIN 008450000 | |
| Buprenorphine Injection 0.3 mg/mL | Reckitt Benckiser | B.N. 5241 | |
| Atipamezole hydrochloride sterile injectable solution | Antisedan | DIN 02237744 | |
| Heparin Sodium Injection, USP, 1000 units/mL | McKesson Distribution | DIN 02264315 | |
| Tears naturale ophthalmic ointment | Alcon | DIN 02082519 | |
| Stereomicroscope | Leica | M80 | |
| 0.9% Sodium Chloride, sterile | Baxter Corporation | ||
| Lactated Ringer’s solution, sterile | Baxter Corporation | ||
| 0.9% Sodium Chloride Injection, sterile, 10 mL | Baxter Corporation | ||
| Alcohol Prep Pads | Loris | ||
| Povidone Iodine | Betadine | ||
| Chlorohexidine Gluconate 4% w/v | Germi-Stat | ||
| Black Polyamide Monofilament | AROSurgical Instruments | T4A10Q07 | |
| Suture, 10-0 suture, 70 microns | Corporation | ||
| Blue monofilament suture 5-0, P3 needle | Ethicon | 8698G | |
| 1 ml Syringe | BD | REF 309659 | |
| 10 ml Syringe | BD | REF 309604 | |
| 1cc TB insulin syringe with 28G 1/2 | BD | REF 309309 | |
| 25G 7/8, hypodermic needle | BD | REF 305124 | |
| 27G 1/2, hypodermic needle | BD | REF 305109 | |
| Colibri Retractor- 1.5cm spread 4cm | Fine Science Tools | 17000-04 | |
| S&T CAF-4 Clip applying forceps, without lock | Fine Science Tools | 00072-14 | |
| Supergrip forceps, S&T | Fine Science Tools | 00632-11 | |
| Medical No.5 forceps | Fine Science Tools | 11253-20 | |
| Lexer Baby Scissors | Fine Science Tools | 14078-10 | |
| Micro Adson forceps serrated | Fine Science Tools | 11018-12 | |
| Vannas-Tubingen microscissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
| Micro clamps, b-1; 3.5mm x 1mm; 7mm length | Fine Science Tools | 00396-01 | |
| Graefe-forceps, 10cm 1×2 teeth | Fine Science Tools | 11054-10 | |
| Castroviejo with lock and tungsten jaws | Fine Science Tools | 12565-14 | |
| Hot glass bead sterilizer | Inotech 250 | IS-250 – Steri-250 | |
| Non-woven gauzes | Progene | ||
| Cotton Tipped Applicators | Puritan | ||
| Beard Trimmer | Wahl | ||
| Heating pad | Sunbeam |
References
- Billingham, M. E. Graft coronary disease: the lesions and the patients. Transplant Proc. 21, 3665-3666 (1989).
- Foegh, M. L. Chronic rejection–graft arteriosclerosis. Transplant Proc. 22, 119-122 (1990).
- Libby, P., Pober, J. S. Chronic rejection. Immunity. 14, 387-397 (2001).
- Tellides, G., Pober, J. S. Interferon-gamma axis in graft arteriosclerosis. Circulation research. 100, 622-632 (2007).
- Johnson, D. E., Gao, S. Z., Schroeder, J. S., DeCampli, W. M., Billingham, M. E. The spectrum of coronary artery pathologic findings in human cardiac allografts. The Journal of heart transplantation. 8, 349-359 (1989).
- Gao, S. Z., Alderman, E. L., Schroeder, J. S., Silverman, J. F., Hunt, S. A. Accelerated coronary vascular disease in the heart transplant patient: coronary arteriographic findings. Journal of the American College of Cardiology. 12, 334-340 (1988).
- Mennander, A., et al. Chronic rejection in rat aortic allografts. An experimental model for transplant arteriosclerosis. Arterioscler Thromb. 11, 671-680 (1991).
- Choy, J. C. Granzymes and perforin in solid organ transplant rejection. Cell Death Differ. 17, 567-576 (2010).
- Johnson, P., Carpenter, M., Hirsch, G., Lee, T. Recipient cells form the intimal proliferative lesion in the rat aortic model of allograft arteriosclerosis. Am J Transplant. 2, 207-214 (2002).
- Minami, E., Laflamme, M. A., Saffitz, J. E., Murry, C. E. Extracardiac progenitor cells repopulate most major cell types in the transplanted human heart. Circulation. 112, 2951-2958 (2005).
- Yu, L., et al. AIP1 prevents graft arteriosclerosis by inhibiting interferon-gamma-dependent smooth muscle cell proliferation and intimal expansion. Circ Res. 109, 418-427 (2011).
- Miller, C., DeWitt, C. W. Cellular and humoral responses to major and minor histocompatibility antigens. Transplant Proc. 5, 303-305 (1973).
- Tsutsui, H., et al. Lumen loss in transplant coronary artery disease is a biphasic process involving early intimal thickening and late constrictive remodeling: results from a 5-year serial intravascular ultrasound study. Circulation. 104, 653-657 (2001).
- Rossum, A., Enns, W., Shi, P., MacEwan, G. E., Choy, J. C. Bim regulates allogeneic immune responses and transplant arteriosclerosis through effects on T cell activation and death. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34, 1290-1297 (2014).
- Ho, M. K., Springer, T. A. Tissue distribution, structural characterization, and biosynthesis of Mac-3, a macrophage surface glycoprotein exhibiting molecular weight heterogeneity. J Biol Chem. 258, 636-642 (1983).
- Inoue, T., Plieth, D., Venkov, C. D., Xu, C., Neilson, E. G. Antibodies against macrophages that overlap in specificity with fibroblasts. Kidney international. 67, 2488-2493 (2005).
- Shi, C., et al. Immunologic basis of transplant-associated arteriosclerosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 93, 4051-4056 (1996).
- Skaro, A. I., et al. CD8+ T cells mediate aortic allograft vasculopathy by direct killing and an interferon-gamma-dependent indirect pathway. Cardiovasc Res. 65, 283-291 (2005).
- Tellides, G., et al. Interferon-gamma elicits arteriosclerosis in the absence of leukocytes. Nature. 403, 207-211 (2000).
- Wang, Y., et al. Interferon-gamma induces human vascular smooth muscle cell proliferation and intimal expansion by phosphatidylinositol 3-kinase dependent mammalian target of rapamycin raptor complex 1 activation. Circ Res. 101, 560-569 (2007).
- Soulez, M., et al. The perlecan fragment LG3 is a novel regulator of obliterative remodeling associated with allograft vascular rejection. Circ Res. 110, 94-104 (2012).
- Choy, J. C., Kerjner, A., Wong, B. W., McManus, B. M., Granville, D. J. Perforin mediates endothelial cell death and resultant transplant vascular disease in cardiac allografts. Am J Pathol. 165, 127-133 (2004).
- Choy, J. C., et al. Granzyme B induces endothelial cell apoptosis and contributes to the development of transplant vascular disease. Am J Transplant. 5, 494-499 (2005).
- Reis, E. D., et al. Dramatic remodeling of advanced atherosclerotic plaques of the apolipoprotein E-deficient mouse in a novel transplantation model. Journal of vascular surgery. 34, 541-547 (2001).
- Potteaux, S., et al. Suppressed monocyte recruitment drives macrophage removal from atherosclerotic plaques of Apoe-/- mice during disease regression. J Clin Invest. 121, 2025-2036 (2011).
