הדגם הארנב של טרשת עורקים מואצת: מבט מתודולוגי הפגיעה בעורק Iliac בלון
Summary
מודלים חייתיים של טרשת עורקים חיוניים כדי להבין את המנגנון וכדי לחקור גישות חדשות כדי למנוע התפתחות פלאק או קרע, סיבת המוות המובילה בעולם המתועש. פרוטוקול זה משתמשת בשילוב של בלון פציעות ותזונה עשירה כולסטרול לזירוז טרשת עורקים הפלאק בעורק iliac ארנב.
Abstract
תסמונת כלילית חדה הנובע סגר התקף לב בעקבות התפתחות טרשת עורקים פלאק, הקרע הוא הגורם המוביל למוות בעולם המתועש. ניו זילנד הלבן (NZW) ארנבים נמצאים בשימוש נרחב כמודל בעלי חיים לצורך המחקר של טרשת עורקים. הם לפתח נגעים ספונטנית כאשר נמאס תזונה atherogenic; עם זאת, הדבר דורש זמן רב של 4-8 חודשים. עוד לשפר ולהאיץ atherogenesis, שילוב של דיאטה atherogenic ופציעה אנדותל מכני הוא מועסק לעיתים קרובות. ההליך הציג להשראת הפלאק טרשת עורקים בארנבים משתמש צנתר בלון כדי לשבש את אנדותל בעורק iliac השמאלי של ארנבים NZW נמאס תזונה atherogenic. כזו פגיעה מכנית בבלון הקטטר גורמת שרשרת של תגובות דלקתיות ייזום neointimal הצטברות שומנים בדם באופן תלוי זמן. טרשת עורקים פלאק בעקבות פציעה בלון הצג עיבוי neointimal עם חדירת שומנים נרחב, תוכן תא שריר חלק גבוה ונוכחות של מקרופאג נגזר תאי קצף. טכניקה זו פשוטה, לשחזור ומייצרת רובד של אורך מבוקרת בתוך העורק iliac. כל התהליך הושלם בתוך 20-30 דקות. ההליך הוא בטוח עם התמותה נמוכה וגם מציע הצלחה גבוהים בהשגת נגעים intimal משמעותי. ההליך של בלון קטטר המושרה גורמת פגיעה עורקים טרשת עורקים בתוך שבועיים. מודל זה יכול לשמש עבור חוקרים המחלה פתולוגיה, אבחון והדמיה והערכת אסטרטגיות טיפוליות חדשות.
Introduction
קרע של פגיעה הפלאק טרשת עורקים הוא אחד הגורמים המובילים. למוות המדינות המתועשות1. למרות מחקר במהלך העשורים האחרונים סעדנו מספר הסלולר המולקולריים המנגנונים המעורבים בהתקדמות פלאק, המשיכו מאמצי עדיין נדרשים לא רק לפענח מנגנון מורכב של התקדמות המחלה, אלא גם כדי לבדוק חדש טיפולית גישות. הוצעו מספר מודלים בבעלי חיים כדי ללמוד על טרשת עורקים. מניפולציה גנטית, כולסטרול האכלה או מכני אנדותל פגיעה הן האסטרטגיות סטנדרטי המשותפים ביותר חייתיים של טרשת עורקים לרבות עכברים, ארנבים או minipigs. בין אלה, NZW ארנבונים רגישים כולסטרול בתזונה בזמן רגיל חולדות ועכברים לא משמעותית לספוג כולסטרול תזונתיים-2,–3,–4. ארנבים לפתח באופן ספונטני אבי העורקים נגעים עשיר מקרופאגים עם רכיבים מסוימים סיבי כאשר נמאס כולסטרול-דיאטה עשירה-5,–6. אולם, הפעם זמן הכנה של 4-8 חודשים כדי לגרום plaquesby טרשת עורקים האכלה כולסטרול דיאטה לבד6,7 הוא חיסרון גדול עבור רוב ההגדרות ניסיוני. במרדף להשראת נגעים בזמן קצר יחסית, שילוב של תזונה כולסטרול גבוה ופציעות בלון פותחה על ידי Baumgarter ו Studer8. המטרה הכוללת של טכניקה זו היא זירוז טרשת עורקים הפלאק מורכב תאי קצף (בדומה פס שומני אצל בני אדם) בארנבים hypercholesterolemic בתוך 2 שבועות. הטכניקה הנוכחי מתאר את ההליך של פגיעה בקיר עורקים מבוסס על השיטה של Baumgarter באמצעות צנתר בלון התקדמו לתוך העורק iliac ארנבים hypercholesterolemic NZW.
יחד עם דיאטה עשירה כולסטרול, פגיעה הנובעת דה-endothelialization בלון המושרה יוביל טרשת עורקים. בלון פציעה מאיצה היווצרות טרשת עורקים, ומייצרת רובד של גודל אחיד והפצה. עיבוי intimal מעלה על פני תקופה של זמן ומתחיל חדירה לתא intimal בתוך כמה ימים בעקבות פגיעה. פסי שומן עם מקרופאגים ניכר מתחילים להופיע לאחר 7-10 ימים של פגיעה בלון, מיוצגים בתור הנגע מסוג II על פי הסיווג על ידי איגוד הלב האמריקאי. בלון פציעה על הארנב מבוצע לעתים קרובות באבי העורקים ללמוד קומפוזיציה פלאק. אנדותל neointimal מבטא רמות גבוהות של מולקולה אדהזיה המערכת. הפלאק משויכות לנתיחה המדיאלי ושינויים adventitial. טרשת עורקים מורכבים שומנים, מתרבים חלק תאי שריר (SMCs), סיבי קולגן ותאים דלקתיים להצטבר מתחת אנדותל regenerated, הם בעיקר מסוג II בטבע. התפלגות טופולוגי של הפלאק הארנב היה דומה לזה דיווח aortas האנושי 9,,10 , באופן עקרוני, אבי העורקים גדולה בהשוואה ל- iliac העורקים יפיק פלאק אורך גדול יותר. עם זאת, היתרון העיקרי של שימוש העורק iliac כמו האתר של טרשת עורקים בארנבים הוא הנגישות שלה, לכימיקל בתוכן שרירי האדם עורקים11, התפתחות הנגע אחיד12, רקמות גבוה גורם פעילות13 וממד כלי עקבי המקבילה האנושית העורק ומאפשר הערכת מיוצרים באופן מסחרי להתקני morphometric ונקודות קצה angiographic. השיטות פולשני ו פולשני נחקרו כדי לנתח את לוחות העורקים iliac ארנב החיה בשידור חי. בדו”חות קודמים לתאר את השימוש תהודה מגנטית הדמיה (MRI) בעזרת מערכת מר טסלה-2.35 14 בנוסף, אולטרסאונד קרישה תוך-כלית (IVUS) או אופטית קוהרנטית טומוגרפיה (אוקטובר) קטטרים יכולים להיות כראוי שהוחלו על התמונה לוחות טרשת עורקים העורקים iliac ארנב. העורק iliac נגיש עבור אולטראסאונד הדמיה בעת שימוש של echography ברזולוציה גבוהה, אבי העורקים ניתן לסייר גם בטכניקה זו.
בעשור האחרון, מודל זה ארנב הפגיעה בלון סייעה עוד יותר להבין את המנגנונים של פלאק התקדמות15ו פלאק רגרסיה16. בנוסף, הדגם שימש כדי לחקור את ההשפעה של הרומן סוכני טיפולית כמו סטטינים, טסיות סטנדרטי, נוגד חמצון סוכנים17,18 ו סטנטים משחררי כגון everolimus או zotarolimus eluting19,סטנט20 על עיבוי neointimal. מודל זה שימש גם לחקור קרישה תוך-כלית הדמיה של זריחה-סגול הדמיה קטטר21.
Protocol
Representative Results
Discussion
המודל של טרשת עורקים עורק iliac ארנב נעשה שימוש נרחב במחקר טרשת עורקים. עם פרוטוקול זה הארנבים התפתחה במהירות הפלאק קשות ומתקדמות יותר לעומת נגעים ספונטנית פיתח עם רק כולסטרול בתזונה. חשוב לציין, חיות להתאושש במהירות הניתוח.
הגירוי העיקריות של atherogenesis היא פגיעה מכנית הקטטר בל?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי השוויצרי הלאומי למדע קרן גרנט 150271.
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).
