Aggravation de l’ischémie myocardique lors de l’exposition aux particules dans un modèle animal d’athérosclérose

Summary

Ce protocole décrit un modèle animal composite avec exposition à des particules (PM) qui aggrave l’ischémie myocardique avec athérosclérose.

Abstract

Les problèmes de santé causés par la pollution de l’air (en particulier la pollution particulaire) attirent de plus en plus l’attention, en particulier chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires, ce qui aggrave les troubles compliqués et provoque un mauvais pronostic. Le modèle d’exposition à l’ischémie myocardique simple (IM) ou aux particules (PM) ne convient pas à de telles études de maladies aux causes multiples. Ici, une méthode de construction d’un modèle composite combinant l’exposition aux particules, l’athérosclérose et l’ischémie myocardique a été décrite. Les souris ApoE−^/− ont été nourries avec un régime riche en graisses pendant 16 semaines pour développer l’athérosclérose, l’instillation trachéale de suspension standard PM a été effectuée pour simuler l’exposition pulmonaire aux particules et l’artère coronaire descendante antérieure gauche a été ligaturée une semaine après la dernière exposition. L’instillation trachéale de particules peut simuler une exposition pulmonaire aiguë tout en réduisant considérablement le coût de l’expérience; La ligature classique de l’artère descendante antérieure gauche avec intubation trachéale non invasive et un nouveau dispositif d’expansion auxiliaire peuvent assurer le taux de survie de l’animal et réduire la difficulté de l’opération. Ce modèle animal peut raisonnablement simuler les changements pathologiques du patient de l’infarctus du myocarde aggravé par la pollution de l’air et fournir une référence pour la construction de modèles animaux liés à des études impliquant des maladies aux causes multiples.

Introduction

La pollution atmosphérique a été associée à une mortalité élevée toutes causes confondues et a contribué à une charge de morbidité importante plus que la somme de la pollution de l’eau, de la pollution des sols et de l’exposition professionnelle¹. Un rapport de l’OMS a révélé que la pollution de l’air extérieur a causé 4,2 millions de décès prématurés dans les villes et les zones rurales du monde entier en 2016². 91% de la population mondiale vit dans des endroits où la qualité de l’air dépasse les limites recommandées par l’OMS². En outre, les particules fines (PM) (≤2,5 μm de diamètre, PM_2,5) sont reconnues comme la menace la plus importante de pollution atmosphérique pour la santé publique mondiale³, en particulier pour les personnes qui vivent dans les villes des pays à faible revenu et à revenu intermédiaire.

Les effets néfastes de la pollution atmosphérique sur les maladies cardiovasculaires méritent plus d’attention. Des études antérieures ont montré que les particules entraînent un risque accru de maladies cardiovasculaires (MCV)⁴. L’exposition à de fortes concentrations de particules ultrafines pendant plusieurs heures peut entraîner une augmentation de la mortalité par infarctus du myocarde. Pour les personnes ayant des antécédents d’infarctus du myocarde, l’exposition à des particules ultrafines peut augmenter considérablement le risque de récidive⁵. De plus, il est généralement admis que l’exposition aux particules accélère la progression de l’athérosclérose⁶.

Pour la recherche médicale, il est crucial de choisir un modèle animal approprié. Les modèles animaux simples d’athérosclérose 7, l’ischémie myocardique modèles animaux 8 et les^modèles animaux^{d’exposition} aux particules⁹ existent déjà. ApoE−^/− (apolipoprotéine E assommée) souris est un modèle murin traditionnel utilisé dans les études sur l’athérosclérose. La capacité d’éliminer les lipoprotéines plasmatiques chez les souris ApoE−^/− est gravement altérée. L’alimentation riche en graisses provoquerait une athérosclérose sévère, ressemblant à la dépendance alimentaire de la cardiopathie athéroscléreuse observée chez l’homme⁷. La ligature de l’artère coronaire descendante antérieure gauche (DAL) est une méthode classique pour induire l’événement ischémique ^8,10. La perfusion trachéale a été utilisée dans de nombreuses recherches et se distingue des modèles d’exposition^11,12 en raison de sa meilleure simulation et de son coût inférieur.

Cependant, les modèles animaux d’une seule maladie ont des limites importantes dans la recherche scientifique. L’ischémie myocardique induite simplement par la ligature LAD n’est pas simulée dans la situation réelle. À l’état naturel, l’ischémie myocardique est généralement causée par la rupture de la plaque et le blocage des artères coronaires¹³. Les patients atteints de cardiomyopathie ischémique présentent généralement des lésions basiques athéroscléreuses¹³. Il existe également un métabolisme lipidique anormal et des réactions inflammatoires dans le corps¹⁴. Par conséquent, l’ischémie causée par des facteurs physiques ou dans des conditions naturelles a différentes manifestations pathologiques. Des études existantes ont montré que l’infarctus et l’inflammation dans les modèles d’ischémie myocardique avec athérosclérose sont plus graves^15,16. L’exposition aux particules peut aggraver davantage l’athérosclérose et l’ischémie myocardique en induisant une inflammation et un stress oxydatif¹. Trois facteurs coexistent généralement à l’état naturel, de sorte que la situation réelle pourrait être mieux simulée en utilisant un modèle composé.

Ce protocole décrit le développement d’un modèle animal d’ischémie myocardique (IM) combinant l’athérosclérose (SA) et l’exposition aiguë aux particules. Les souris ApoE−^/− ont été nourries avec un régime riche en graisses pour induire l’athérosclérose. L’exposition pulmonaire aux particules a été imitée par une suspension de particules dégoulinante à travers la trachée. La ligature du LAD chez la souris a été utilisée pour induire une ischémie myocardique. Ces méthodes ont été combinées et optimisées pour mieux simuler l’état de la maladie et améliorer le taux de survie des animaux. Aucune grande unité d’exposition ou machine d’anesthésie gazeuse n’est nécessaire, ce qui rend l’expérience facile à réaliser. Ce modèle peut être utilisé pour étudier l’impact de l’exposition aux particules dans la pollution atmosphérique sur l’athérosclérose et la cardiomyopathie ischémique et mener des recherches sur de nouveaux médicaments développés pour traiter des maladies avec des facteurs aussi complexes.

Protocol

Toutes les activités animales décrites ici ont été approuvées par le Comité d’éthique animale de l’Institut de matière médicale chinoise de l’Académie chinoise des sciences médicales chinoises. Des souris mâles ApoE−/− (fond C57BL/6) âgées de 6 à 8 semaines ont été utilisées pour l’étude. 1. Préparation expérimentale Préparer des anesthésiques au tribromoéthanol (15 mg/mL) : dissoudre 0,75 g de tribromoéthanol dans 1 mL…

Representative Results

Les souris ont été euthanasiées 24 heures après la ligature de l’artère coronaire et le sang a été prélevé après l’anesthésie. Les souris ont été anesthésiées au tribromoéthanol (conformément à l’étape 3.2) et l’échantillon de sang a été prélevé dans le sinus rétroorbitaire. Le cœur a été récolté et le degré d’ischémie a été examiné par coloration au chlorure de 2,3,5-triphényltétrazolium (TTC) (figure 1). Les tissus normaux dev…

Discussion

L’établissement d’un modèle animal composite est légèrement différent du modèle d’IM unique. Le maintien d’un taux de survie élevé est difficile dans le développement du modèle composite. La gravité de l’athérosclérose chez les souris ApoE−^/− deviendra plus sévère avec l’allongement du temps d’alimentation riche en graisses⁷, et la faiblesse des souris entraîne une mortalité accrue. Par conséquent, il est nécessaire de surveiller continuellement l’…

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