نموذج أرنب من تسارع تصلب الشرايين: منظور منهجية من إصابة شريان حرقفي بالون
Summary
نماذج حيوانية لتصلّب الشرايين أساسية لفهم الآلية والتحقيق في النهج الجديدة لمنع تطوير اللوحة أو تمزق، سبب الرئيسي للوفاة في العالم الصناعي. هذا البروتوكول يستخدم مزيجاً من الإصابة بالون وحمية الكولسترول الغنية للحث على لويحات تصلب الشرايين في شريان حرقفي الأرانب.
Abstract
متلازمة الشريان التاجي الحادة الناتجة عن الانسداد التاجي بعد وضع لوحة تصلب الشرايين وتمزق هو السبب الرئيسي للوفاة في العالم الصناعي. أرانب نيوزيلندا الأبيض (نزو) تستخدم على نطاق واسع كنموذج لحيوانات لدراسة تصلب الشرايين. أنها تتطور الآفات عفوية عند تغذية مع نظام غذائي أثيروجينيك؛ ومع ذلك، وهذا يتطلب وقت طويل من 4 إلى 8 أشهر. لزيادة تعزيز وتسريع أثيروجينيسيس، غالباً ما تستخدم مزيجاً من الحمية أثيروجينيك وإصابة غشائي الميكانيكية. يستخدم الإجراء المقدم لحفز لويحات تصلب الشرايين في الأرانب قسطرة بالون لعرقلة البطانة في شريان حرقفي الأيسر نزو الأرانب التي تتغذى على النظام الغذائي أثيروجينيك. هذه الأضرار الميكانيكية بالقسطرة بالون الحث على سلسلة من ردود الفعل الملتهبة بدء تراكم الدهن نيوينتيمال بطريقة تعتمد وقت. البلاك تصلب الشرايين بعد بالون الإصابة تظهر سماكة نيوينتيمال مع تسلل واسعة النطاق في الدهون والعضلات الملساء ارتفاع محتوى الخلية ووجود سنخية اشتقاق خلايا الرغاوي. هذه التقنية بسيطة واستنساخه وتنتج لوحة طول التي تسيطر عليها داخل شريان حرقفي. يتم إكمال الإجراء بأكمله داخل 20-30 دقيقة. الإجراءات آمنة مع انخفاض معدلات الوفيات، ويقدم أيضا نجاح عالية في الحصول على الآفات إينتيمال كبيرة. إجراء قثطرة البالون الناجمين عن نتائج الإصابة الشريانية في تصلب الشرايين خلال أسبوعين. يمكن استخدام هذا النموذج للتحقيق في أمراض المرض، التصوير التشخيصي وتقييم استراتيجيات علاجية جديدة.
Introduction
تمزق لويحات تصلب الشرايين الضعيفة واحد من الأسباب الرئيسية للوفاة في الدول الصناعية1. ورغم أن البحوث على مدى العقود الماضية قد تكشفت عدة الآليات الجزيئية والخلوية التي تشارك في تطور اللوحة، استمرت الجهود لا تزال هناك حاجة ليس فقط لكشف الآلية المعقدة لتطور المرض ولكن أيضا لاختبار جديد العلاجية النهج. واقترحت عدة نماذج حيوانية لدراسة تصلب الشرايين. التلاعب بالجينات، الكولسترول التغذية أو ميكانيكية إصابة البطانة هي الاستراتيجيات الموحدة تتقاسمها نماذج حيوانية أكثر من تصلب الشرايين بما في ذلك الفئران والأرانب أو مينيبيجس. ومن بين هذه حساسة الأرانب نزو الكولسترول الغذائي بينما العادي الفئران والجرذان لا تستوعب كثيرا الكولسترول الغذائي2،،من34. تلقائياً وضع الأرانب آفات الابهر غنية بالضامة مع بعض مكونات الليفي عند تغذية مع الكوليسترول حمية غنية،من56. غير وقت طويل التحضيرية 4-8 أشهر للحث على تصلب الشرايين بلاكويسبي تغذية حمية الكولسترول وحدها6،7 عيب رئيسي لمعظم الإعدادات التجريبية. قد وضعت في السعي لحمل الآفات في فترة زمنية قصيرة نسبيا، مزيج من ارتفاع الكولسترول الغذائي وبالون الإصابة باومجارتير وستودير8. والهدف العام لهذا الأسلوب للحث على لويحات تصلب الشرايين وتتألف من خلايا الرغاوي (على غرار متواصلة الدهني في أناس) في الأرانب hypercholesterolemic في غضون أسابيع 2. الأسلوب الحالي الذي يصف إجراءات إصابة الجدار الشرياني استناداً إلى أسلوب باومجارتير لاستخدام قسطرة بالون متقدمة في شريان حرقفي من الأرانب hypercholesterolemic نزو.
جنبا إلى جنب مع اتباع نظام غذائي الكولسترول غنية، الضرر الناتج عن البالون التي يسببها اندوثيلياليزيشن دي سوف تؤدي إلى تصلب الشرايين. إصابة بالون يسرع تشكيل الآفات تصلب الشرايين، وتنتج اللوحة موحدة الحجم والتوزيع. زيادة سماكة إينتيمال على مدى فترة من الوقت وخلية intimal تسلل يبدأ في غضون أيام قليلة بعد الإصابة. تبدأ في الظهور بعد 7-10 أيام إصابة بالون الشرائط الدهنية مع الضامة كبيرة ويمثلها كالآفة “النوع الثاني” وفقا للتصنيف “جمعية القلب الأمريكية”. غالباً ما تتم الإصابة بالون في الأرنب في الشريان الاورطي لدراسة تكوين اللوحة. البطانة نيوينتيمال تعرب عن مستويات عالية من جزيء الالتصاق بين الخلايا. لويحات ترتبط بتشريح الآنسي والتغييرات أدفينتيتيال. الآفات تصلب الشرايين تتكون من الدهون، خلايا العضلات الملساء المتكاثرة (سمكس)، ألياف الكولاجين والخلايا التحريضية التي تتراكم تحت البطانة المجددة وهي غالباً من النوع الثاني في الطبيعة. وكان توزيع طوبولوجي أرنب لويحات مشابهة للتي ذكرت في 9،أورتاس البشرية10 في مبدأ، الشريان الاورطي هو أكبر في الحجم مقارنة بالشرايين الحرقفي وسوف تنتج اللوحة في الطول أكبر. ومع ذلك، الميزة الرئيسية لاستخدام شريان حرقفي كموقع لتصلّب الشرايين في الأرانب هو إمكانية الوصول إليها، تشابه في المحتوى العضلي للشريان التاجي البشرية11، الآفة موحدة التنمية12، عامل نسيج عالية نشاط13 والبعد السفينة متسقة قابلة للمقارنة للبشرية الشريان التاجي يسمح تقييم الأجهزة المصنعة تجارياً لشكلي والنهاية أنجيوجرافيك. حققت أساليب الغازية وغير الغازية لتحليل لويحات في الشرايين حرقفي الأرنب في الحيوانات الحية. تصف التقارير السابقة استخدام الرنين المغناطيسي التصوير (التصوير بالرنين المغناطيسي) مع المساعدة من نظام السيد تسلا 2.35 14 بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون الموجات فوق الصوتية داخل الأوعية (عباس) أو التماسك الضوئية التصوير المقطعي (OCT) القسطرة تأهيلاً مناسباً تطبيقها على الصورة لويحات تصلب الشرايين في الشرايين حرقفي الأرانب. شريان حرقفي قابل للتصوير بالموجات فوق الصوتية عند استخدام شعاعية ذات الدقة عالية، ويمكن أيضا استكشاف الشريان الاورطي مع هذا الأسلوب.
في العقد الماضي، ساعد هذا النموذج الأرنب الإصابة بالون زيادة فهم آليات تطور اللوحة15واللوحة الانحدار16. وبالإضافة إلى ذلك، قد استخدمت النموذج لدراسة تأثير العوامل العلاجية رواية مثل الستاتين ووكلاء الصفيحات القياسية، ومضادات الأكسدة وكلاء17،18 والدعامات التينج المخدرات مثل افيروليموس أو زوتاروليموس التينج تركيب دعامات19،20 على سماكة نيوينتيمال. وقد استخدمت هذا النموذج أيضا للتحقيق في تصوير داخل الأوعية للأسفار القريبة من الأشعة تحت الحمراء التصوير القسطرة21.
Protocol
Representative Results
Discussion
نموذج تصلب شريان حرقفي أرنب يستخدم على نطاق واسع في أبحاث تصلب الشرايين. مع هذا البروتوكول وضع الأرانب سرعة لويحات أكثر شديدة ومتقدمة بالمقارنة مع آفات عفوية مع فقط الكولسترول الغذائي. الأهم من ذلك، استعادة الحيوانات بسرعة من الجراحة.
هو الحافز الرئيسي ل atherogenesis أضرار ميكا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل 150271 منحة مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية.
Materials
| New Zealand White rabbits | Charles River laboratories,France | Cre:KBL(NZW) | |
| Cholesterol rich diet | Ssniff spezialdiäten | Ssniff EF K High Fat and Cholesterol | |
| Glass bead sterilizer-Germinator 500 | VWR, Leicestershire, UK | 101326-488 | |
| Fogarty balloon embolectomy catheters, 2 French | Edwards Lifesciences, Switzerland | 120602F | For single use only |
| Luer Lock Syringe | Becton, Dickinson and Company, USA | 309628 | |
| Thermopad Type 226 | Solis, Switzerland AG | 397387 | |
| Buprenorphine- Temgesic | Reckitt Benckiser AG, Switzerland | 7.68042E+12 | |
| Isoflurane | Piramal Critical Care, Inc, Bethlehem, PA 18017 | 2667-46-7 | |
| Anaesthesia machine-combi-vet Base Anesthesia System | Rothacher Medical GmbH, Switzerland | CV 30-301-A | |
| Cardell touch veterinary vital signs monitor | Midmark, Ohio, USA | 8013-001 | |
| Ophthalmic ointment-Humigel | Virbac, France | ||
| Animal hair clippers | Aesculap AG, Germany | GT420 | |
| Disinfectant-Betadine solution | MundipharmaMedicalCompany, Switzerland | 14671-1203 | |
| Dumont #7 Forceps | FST Germany | 11274-20 | |
| Medium and small microscissors | Medline International Switzerland Sàrl | UC4337 | |
| Microvascular clamps | FST, Germany | 18051-28 | |
| Papaverine | ESCA chemicals, Switzerland | RE 356 803 | |
| Vein Pick | Harvard Apparatus, Cambridge, UK | 72-4169 | For single use only |
| Saline | Laboratorium Dr. G. Bichsel AG, , Switzerland | 1330055 | |
| Polysorb 5-0 suture | Covidien AG, Switzerland | UL 202 | Monofilament |
| Sulfadoxine and Trimethoprim-Trimethazol | Werner Stricker AG, Switzerland | Swissmedic Nr. 50'361 | |
| Antiseptic- Octenisept | Schülke & Mayr AG, Switzerland | GTIN: 4032651214068 | |
| Phosphate Buffered Saline | Roth | 1058.1 | |
| Isobutanol-2-Methylbutane | Sigma-Aldrich, Switzerland | M32631-1L | |
| Optimum Cutting Temperature compound-Tissue-Tek | VWR Chemicals, Belgium | 25608-930 | |
| Cryostat | Leica, Glattbrugg, Switzerland | Leica CM1860 UV | |
| Glass slide- Superfrost Plus | Thermo Scientific | 4951PLUS4 | |
| Mayer's Haematoxylin | Sigma-Aldrich, Switzerland | MHS32-1L | |
| Eosin 0.5% aq. | Sigma-Aldrich, Switzerland | HT110232-1L | |
| Oil Red O | Sigma-Aldrich, Switzerland | O0625-25G | |
| α-smooth muscle actin antibody | Abcam, UK. | ab7817 | |
| Macrophage Clone RAM11 antibody | DAKO, Switzerland | M063301 | |
| Hoechst | Abcam, UK. | ab145596 | |
| Goat polyclonal Secondary Antibody (Chromeo 546) | Abcam, UK. | ab60316 | |
| Alexa Fluor 488/547 | Abcam, UK. | ||
| Glycergel Mounting Medium, Aqueous | DAKO, Switzerland | C056330 | |
| Hematoxylin for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | H3136-25G | |
| Ferric chloride for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 157740-100G | |
| Iodine for Movat staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 207772-100G | |
| Potassium iodide for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 60400-100G-F | |
| Alcian blue for Movat staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | A5268-10G | |
| Strong Ammonia for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 320145-500ML | |
| Brilliant crocein MOO for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 210757-50G | |
| Acid Fuchsin for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | F8129-50G | |
| Sodium Thiosulfate for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 72049-250G, | |
| Phosphotungstic acid for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 79690-100G | |
| Crocin for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 17304-5G | |
| EUKITT for Movat pentachrome staining | Sigma-Aldrich, Switzerland | 03989-100ML |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart disease and stroke statistics–2015 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 131, e29-e322 (2015).
- Boone, L. R., Brooks, P. A., Niesen, M. I., Ness, G. C. Mechanism of resistance to dietary cholesterol. J Lipids. 2011, 101242 (2011).
- Kapourchali, F. R., et al. Animal models of atherosclerosis. World J Clin Cases. 2, 126-132 (2014).
- Carter, C. P., Howles, P. N., Hui, D. Y. Genetic variation in cholesterol absorption efficiency among inbred strains of mice. J Nutr. 127, 1344-1348 (1997).
- Kolodgie, F. D., et al. Hypercholesterolemia in the rabbit induced by feeding graded amounts of low-level cholesterol. Methodological considerations regarding individual variability in response to dietary cholesterol and development of lesion type. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 16, 1454-1464 (1996).
- Singh, V., Tiwari, R. L., Dikshit, M., Barthwal, M. K. Models to study atherosclerosis: a mechanistic insight. Curr Vasc Pharmacol. 7, 75-109 (2009).
- Dornas, W. C., Oliveira, T. T., Augusto, L. E., Nagem, T. J. Experimental atherosclerosis in rabbits. Arq Bras Cardiol. 95, 272-278 (2010).
- Baumgartner, H. R., Studer, A. [Effects of vascular catheterization in normo- and hypercholesteremic rabbits]. Pathol Microbiol (Basel). 29, 393-405 (1966).
- Tanaka, H., et al. Sustained activation of vascular cells and leukocytes in the rabbit aorta after balloon injury. Circulation. 88, 1788-1803 (1993).
- Phinikaridou, A., Hallock, K. J., Qiao, Y., Hamilton, J. A. A robust rabbit model of human atherosclerosis and atherothrombosis. J Lipid Res. 50, 787-797 (2009).
- Nakazawa, G., et al. Drug-eluting stent safety: findings from preclinical studies. Expert Rev Cardiovasc Ther. 6, 1379-1391 (2008).
- Aikawa, M., et al. Lipid lowering by diet reduces matrix metalloproteinase activity and increases collagen content of rabbit atheroma: a potential mechanism of lesion stabilization. Circulation. 97, 2433-2444 (1998).
- Jeanpierre, E., et al. Dietary lipid lowering modifies plaque phenotype in rabbit atheroma after angioplasty: a potential role of tissue factor. Circulation. 108, 1740-1745 (2003).
- Durand, E., et al. Magnetic resonance imaging of ruptured plaques in the rabbit with ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide. J Vasc Res. 44, 119-128 (2007).
- Stadius, M. L., et al. Time course and cellular characteristics of the iliac artery response to acute balloon injury. An angiographic, morphometric, and immunocytochemical analysis in the cholesterol-fed New Zealand white rabbit. Arterioscler Thromb. 12, 1267-1273 (1992).
- Khanna, V., et al. Cholesterol diet withdrawal leads to an initial plaque instability and subsequent regression of accelerated iliac artery atherosclerosis in rabbits. PLoS One. 8, e77037 (2013).
- Zou, J., et al. Effect of resveratrol on intimal hyperplasia after endothelial denudation in an experimental rabbit model. Life Sci. 68, 153-163 (2000).
- Li, M., Zhang, Y., Ren, H., Zhang, Y., Zhu, X. Effect of clopidogrel on the inflammatory progression of early atherosclerosis in rabbits model. Atherosclerosis. 194, 348-356 (2007).
- Nakazawa, G., et al. Evaluation of polymer-based comparator drug-eluting stents using a rabbit model of iliac artery atherosclerosis. Circ Cardiovasc Interv. 4, 38-46 (2011).
- Van Dyck, C. J., et al. Resolute and Xience V polymer-based drug-eluting stents compared in an atherosclerotic rabbit double injury model. Catheter Cardiovasc Interv. 81, E259-E268 (2013).
- Abran, M., et al. Validating a bimodal intravascular ultrasound (IVUS) and near-infrared fluorescence (NIRF) catheter for atherosclerotic plaque detection in rabbits. Biomed Opt Express. 6, 3989-3999 (2015).
- Kanamasa, K., et al. Recombinant tissue plasminogen activator prevents intimal hyperplasia after balloon angioplasty in hypercholesterolemic rabbits. Jpn Circ J. 60, 889-894 (1996).
- Pai, M., et al. Inhibition of in-stent restenosis in rabbit iliac arteries with photodynamic therapy. Eur J Vasc Endovasc Surg. 30, 573-581 (2005).
- Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R. Cryosectioning tissues. CSH Protoc. 2008, (2008).
- Chaytor, A. T., Bakker, L. M., Edwards, D. H., Griffith, T. M. Connexin-mimetic peptides dissociate electrotonic EDHF-type signalling via myoendothelial and smooth muscle gap junctions in the rabbit iliac artery. Br J Pharmacol. 144, 108-114 (2005).
- Zhang, W., Trebak, M. Vascular balloon injury and intraluminal administration in rat carotid artery. J Vis Exp. (94), (2014).
- Maillard, L., et al. Effect of percutaneous adenovirus-mediated Gax gene delivery to the arterial wall in double-injured atheromatous stented rabbit iliac arteries. Gene Ther. 7, 1353-1361 (2000).
- Sharif, F., et al. Gene-eluting stents: adenovirus-mediated delivery of eNOS to the blood vessel wall accelerates re-endothelialization and inhibits restenosis. Mol Ther. 16, 1674-1680 (2008).
- Lee, J. M., et al. Development of a rabbit model for a preclinical comparison of coronary stent types in-vivo. Korean Circ J. 43, 713-722 (2013).
- Tulis, D. A. Rat carotid artery balloon injury model. Methods Mol Med. 139, 1-30 (2007).
- Asada, Y., et al. Effects of inflation pressure of balloon catheter on vascular injuries and subsequent development of intimal hyperplasia in rabbit aorta. Atherosclerosis. 121, 45-53 (1996).
- Dornas, W. C., Oliveira, T. T., Augusto, L. E., Nagem, T. J. Experimental atherosclerosis in rabbits. Arq Bras Cardiol. 95, 272-278 (2010).
- Waksman, R., et al. PhotoPoint photodynamic therapy promotes stabilization of atherosclerotic plaques and inhibits plaque progression. J Am Coll Cardiol. 52, 1024-1032 (2008).
- Fernandez-Parra, R., et al. Pharmacokinetic Study of Paclitaxel Concentration after Drug-Eluting Balloon Angioplasty in the Iliac Artery of Healthy and Atherosclerotic Rabbit Models. J Vasc Interv Radiol. 26, 1380-1387 (2015).
- Dussault, S., Dhahri, W., Desjarlais, M., Mathieu, R., Rivard, A. Elsibucol inhibits atherosclerosis following arterial injury: multifunctional effects on cholesterol levels, oxidative stress and inflammation. Atherosclerosis. 237, 194-199 (2014).
- Manderson, J. A., Mosse, P. R., Safstrom, J. A., Young, S. B., Campbell, G. R. Balloon catheter injury to rabbit carotid artery. I. Changes in smooth muscle phenotype. Arteriosclerosis. 9, 289-298 (1989).
- Miyake, T., et al. Prevention of neointimal formation after angioplasty using nuclear factor-kappaB decoy oligodeoxynucleotide-coated balloon catheter in rabbit model. Circ Cardiovasc Interv. 7, 787-796 (2014).
- Fulcher, J., Patel, S., Nicholls, S. J., Bao, S., Celermajer, D. Optical coherence tomography for serial in vivo imaging of aortic plaque in the rabbit: a preliminary experience. Open Heart. 2, e000314 (2015).
- Abela, O. G., et al. Plaque Rupture and Thrombosis: the Value of the Atherosclerotic Rabbit Model in Defining the Mechanism. Curr Atheroscler Rep. 18, 29 (2016).
- Yamashita, A., Asada, Y. A rabbit model of thrombosis on atherosclerotic lesions. J Biomed Biotechnol. 2011, 424929 (2011).
