Vasculaire Ballon Letsel en Intraluminale Administration in Rat halsslagader
Summary
Dit protocol maakt gebruik van een ballonkatheter om een intraluminale blessure aan de rat halsslagader veroorzaken en voortaan ontlokken neointimale hyperplasie. Dit is een gevestigd model voor de studie van de mechanismen van vasculaire remodellering reactie op letsel. Het wordt ook veel gebruikt om de geldigheid van mogelijke therapeutische benaderingen te ontwikkelen.
Abstract
De halsslagader ballonletsel model in ratten is goed vastgesteld dan twee decennia. Het blijft een belangrijke methode om de moleculaire en cellulaire mechanismen die betrokken zijn in het gladde spierweefsel dedifferentiation, neointimavorming en vasculaire remodeling bestuderen. Mannelijke Sprague-Dawley ratten zijn de meest gebruikte dieren voor dit model. Vrouwelijke ratten niet de voorkeur als vrouwelijke hormonen beschermend zijn tegen vaatziekten en daarmee introduceren een variatie op deze procedure. De linker halsslagader wordt typisch benadeeld rechts carotis dient als negatieve controle. Linker carotis letsel wordt veroorzaakt door de opgeblazen ballon die het endotheel denudes en uitzetten pt de vaatwand. Na letsel kunnen potentiële therapeutische strategieën zoals het gebruik van farmacologische verbindingen en beide genen of shRNA overdracht geëvalueerd. Typisch voor het gen of shRNA overdracht, wordt de benadeelde deel van het lumen van het vat lokaal getransduceerde gedurende 30 minuten met vIral deeltjes die coderen voor een eiwit of shRNA voor de levering en expressie in de verwonde vaatwand. Nieuwe intima verdikking die proliferatieve vasculaire gladde spiercellen pieken meestal 2 weken na beschadiging. Schepen worden meestal geoogst op dit tijdstip voor cellulaire en moleculaire analyse van signaaltransductie wegen en gen- en eiwitexpressie. Schepen kunnen worden geoogst op eerdere tijdstippen voor het begin van expressie en / of activatie van een specifiek eiwit of route bepalen, afhankelijk van de experimentele doeleinden bedoeld. Vaartuigen kunnen worden gekarakteriseerd en geëvalueerd met behulp van histologische kleuringen, immunohistochemie, eiwit / mRNA assays, en de activiteit assays. De intacte rechter halsslagader van hetzelfde dier ideaal interne controle. Schade-geïnduceerde veranderingen in de moleculaire en cellulaire parameters kunnen worden geëvalueerd door de gewonden slagader om de interne juiste controle arterie. Evenzo kunnen therapeutische modaliteiten worden geëvalueerd door het verwondend en behandelde slagader naar de controle gewonden enige slagader.
Introduction
Ballonkatheters medische apparaten voor een procedure van angioplastie, het doel van verbreding belemmerd locatie (s) van atheroma of trombus in een bloedvat. De vernauwde lumen vat wordt gedwongen te openen door de opgeblazen ballon en bloedtoevoer zou worden hersteld achtereenvolgens stroomafwaarts ischemie symptomen, zoals angina, myocard infarct, en been pijn. Niettemin heeft het grote succes van angioplastiek wordt verminderd door postoperatieve complicaties zoals resultaten van kracht die vasculaire barotrauma (ballonletsel), namelijk vaatwand remodellering en vaak opnieuw vernauwen van het vat lumen (restenose) 1.
Een aantal dierlijke modellen ontwikkeld nabootsen van de angioplastieprocedure te helpen onderzoekers begrijpen mechanismen die ten grondslag liggen aan de ballon-letsel-gerelateerde vaatwand remodeling 2. Van alle diersoorten gebruikt voor het modelleren, rat is de meest gebruikte één. Compared konijnen, honden en varkens, de voordelen van ratten hun lage kosten, de relatieve gebruiksgemak en de huidige kennis van rat fysiologie. Hoewel muizen hebben een extra voordeel in een breed scala van genetisch gemanipuleerde stammen de muizen vat te klein om een ballon katheter. In de afgelopen drie decennia hebben experimentele ratten toegestaan onderzoekers tot een beter begrip van de moleculaire en cellulaire mechanismen die ten grondslag liggen neointimavorming en vasculaire remodeling 3-6 te winnen. Beyond ballonletsel, vasculaire remodellering ook betrokken bij de meeste grote vaatziekten, zoals atherosclerose 7,8, hypertensie 9 en aneurysma 10. Zo is kennis die is opgedaan door de ballon blessure model is in het algemeen gunstig voor de algehele vaatwand ziekte studies.
Het algemene doel van de rat ballonletsel model is alleen verder begrijpen vaatziekten, maar ook om de sterkte van nieuwe agentia testenziektebestrijding 11,12. Huidige klinische behandeling met geneesmiddelen om restenose wordt toegepast door de drug-eluting stents geplaatst via het lumen van het vat direct na angioplastiek. In diermodellen, een efficiënte en toch zuiniger manier voor nieuwe agent testen is een goed ontwikkelde lokale intraluminale perfusie methode. Gegadigde middelen die zijn getest door deze werkwijze omvatten kleine moleculen 13,14, cytokine of groeifactoren 15,16, gen manipuleren middelen (cDNA klonen, siRNA, etc.) 17-20 en nieuwe farmaceutische formuleringen 21,22.
Tot nu toe, de rat ballon letsel model blijft een van de meest bruikbare modellen voor het bestuderen van vasculaire ziekten / aandoeningen. Het is de fundamentele stap van bench to bedside, gewoonlijk in de eerste stap bewegen van in vitro naar in vivo, maar het moet niet de laatste zijn. De uitkomst van experimenten rat moet worden overlegd en verder gekenmerkt voordat vertaling in het menselijkklinisch gebruik, vanwege het verschil in vasculaire bedden en verblijf anatomie en de intrinsieke species verschillen tussen mens en rat 23-26. Toch is het nog steeds een essentieel instrument in translationeel medisch onderzoek. Hoewel dit onderzoek gebruikt te worden beperkt door het ontbreken van genetisch gemodificeerde ratten, is het niet langer een probleem geweest aangezien nieuwe genomische benaderingen zoals zinkvinger nucleasen 27 Talens 28 en CRISPR-Cas 29 hebben knockout ratten gemakkelijk toegankelijk gemaakt.
Protocol
Representative Results
Discussion
De rat carotis ballon schade is goed beschreven door Tulis in 2007 34. Er is uitvoerig gesproken over alle details van deze procedure door Dr. Tulis. De lezers die geïnteresseerd zijn in het uitvoeren van deze procedure zijn sterk aanbevolen om Tulis 'protocol te lezen. Echter, er is één ding dat we niet eens met Dr. Tulis: In plaats van het opblazen van de ballon met een zoutoplossing of enige vorm van vloeistof, hebben we voorgesteld om hem op te blazen met lucht. Volgens onze persoonlijke ervaring, het opblazen met vloe…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are grateful to Dr. Clowes for first developing and describing this method. We are also thankful to Dr. Tulis for his detailed protocol which has been fundamentally helpful to our previous, current and future work. This work was supported by grants R01HL097111 and R01HL123364 from the NIH to M.T., and by American Heart Association grant 14GRNT18880008 to M.T.
We would like to thank Rachel Newton for her expert technical support and for her valuable help during the filming process.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Fogarty balloon embolectomy catheters, 2 French | Edwards Lifesciences, Germany | 120602F | |
| Deltaphase Operating Board – Includes 2 Pads & 2 Insulators | Braintree Scientific, Inc. | 39OP | |
| LED light source | Fisher Scientific | 12-563-501 | |
| Hartmann Mosquito Forceps 4” curved | Apiary Medical, Inc. San Diego, CA | gS 22.1670 | |
| Crile Retractor 4” double ended | Apiary Medical, Inc. | gS 34.1934 | |
| Other surgical instruments | Roboz Surgical Instrument Company, Inc., Gaithersburg, MD | ||
| Peripheral Intravenous (I.V.) Cannula, 24G | BD | 381312 | |
| Ketamine HCl, 100mg/mL, 10mL | Ketaset- Patterson Vet | 07-803-6637 | |
| Xylazine (AnaSed),20mg/mL,20mL | Ketaset- Patterson Vet | 07-808-1947 | |
| Buprenex, 0.3mg/1ml (5 Ampules/Box) | Ketaset- Patterson Vet | 07-850-2280 | |
| Nair Baby Oil Hair Removal Lotion-9 oz | Amazon/Walmart/CVS | N/A | |
| Inflation Device | Demax Medical | DID30 | |
| D300 3-way Stopcock | B.Braun Medical Inc. | 4599543 | |
| Artificial Tears Ointment | Rugby Laboratories, Duluth, GA | N/A |
Referências
- Landzberg, B. R., Frishman, W. H., Lerrick, K. Pathophysiology and pharmacological approaches for prevention of coronary artery restenosis following coronary artery balloon angioplasty and related procedures. Progress in Cardiovascular Diseases. 39, 361-398 (1997).
- Muller, D. W., Ellis, S. G., Topol, E. J. Experimental models of coronary artery restenosis. J. Am. Coll. Cardiol. 19, 418-432 (1992).
- Clowes, A. W., Reidy, M. A., Clowes, M. M. Kinetics of cellular proliferation after arterial injury. I. Smooth muscle growth in the absence of endothelium. Laboratory Investigation: A Journal of Technical Methods and Pathology. 49, 327-333 (1983).
- Clowes, A. W., Reidy, M. A., Clowes, M. M. Mechanisms of stenosis after arterial injury. Laboratory Investigation: A Journal of Technical Methods and Pathology. 49, 208-215 (1983).
- Clowes, A. W., Clowes, M. M. Kinetics of cellular proliferation after arterial injury. IV. Heparin inhibits rat smooth muscle mitogenesis and migration. Circulation Research. 58, 839-845 (1986).
- Li, G., Chen, S. J., Oparil, S., Chen, Y. F., Thompson, J. A. Direct in vivo evidence demonstrating neointimal migration of adventitial fibroblasts after balloon injury of rat carotid arteries. Circulation. 101, 1362-1365 (2000).
- Kiechl, S., Willeit, J. The natural course of atherosclerosis. Part II: vascular remodeling. Bruneck Study Group. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 19, 1491-1498 (1999).
- Yamamoto, S., et al. Derivation of rat embryonic stem cells and generation of protease-activated receptor-2 knockout rats. Transgenic Research. 21, 743-755 (2012).
- Intengan, H. D., Schiffrin, E. L. Vascular remodeling in hypertension: roles of apoptosis, inflammation, and fibrosis. Hypertension. 38, 581-587 (2001).
- Meng, H., et al. Complex hemodynamics at the apex of an arterial bifurcation induces vascular remodeling resembling cerebral aneurysm initiation. Stroke. 38, 1924-1931 (2007).
- Sun, C. K., Shao, P. L., Wang, C. J., Yip, H. K. Study of vascular injuries using endothelial denudation model and the therapeutic application of shock wave: a review. American Journal of Rranslational Research. 3, 259-268 (2011).
- Zhang, W., et al. Orai1-mediated I (CRAC) is essential for neointima formation after vascular injury. Circulation Research. 109, 534-542 (2011).
- Ollinger, R., et al. Bilirubin: a natural inhibitor of vascular smooth muscle cell proliferation. Circulation. 112, 1030-1039 (2005).
- Levitzki, A. PDGF receptor kinase inhibitors for the treatment of restenosis. Cardiovascular Research. 65, 581-586 (2005).
- Asahara, T., et al. Local delivery of vascular endothelial growth factor accelerates reendothelialization and attenuates intimal hyperplasia in balloon-injured rat carotid artery. Circulation. 91, 2793-2801 (1995).
- Lee, K. M., et al. Alpha-lipoic acid inhibits fractalkine expression and prevents neointimal hyperplasia after balloon injury in rat carotid artery. Atherosclerosis. 189, 106-114 (2006).
- Ji, R., et al. MicroRNA expression signature and antisense-mediated depletion reveal an essential role of MicroRNA in vascular neointimal lesion formation. Circulation Research. 100, 1579-1588 (2007).
- Merlet, E., et al. miR-424/322 regulates vascular smooth muscle cell phenotype and neointimal formation in the rat. Cardiovascular Research. 98, 458-468 (2013).
- Huang, J., Niu, X. L., Pippen, A. M., Annex, B. H., Kontos, C. D. Adenovirus-mediated intraarterial delivery of PTEN inhibits neointimal hyperplasia. Arteriosclerosis, Thrombosis, And Vascular Biology. 25, 354-358 (2005).
- Gonzalez-Cobos, J. C., et al. Store-independent Orai1/3 channels activated by intracrine leukotriene C4: role in neointimal hyperplasia. Circulation Research. 112, 1013-1025 (2013).
- Guzman, L. A., et al. Local intraluminal infusion of biodegradable polymeric nanoparticles. A novel approach for prolonged drug delivery after balloon angioplasty. Circulation. 94, 1441-1448 (1996).
- Lipke, E. A., West, J. L. Localized delivery of nitric oxide from hydrogels inhibits neointima formation in a rat carotid balloon injury model. Acta Biomaterialia. 1, 597-606 (2005).
- Osterrieder, W., et al. Role of angiotensin II in injury-induced neointima formation in rats. Hypertension. 18, II60-II64 (1991).
- Powell, J. S., et al. Inhibitors of angiotensin-converting enzyme prevent myointimal proliferation after vascular injury. Science. 245, 186-188 (1989).
- . Does the new angiotensin converting enzyme inhibitor cilazapril prevent restenosis after percutaneous transluminal coronary angioplasty? Results of the MERCATOR study: a multicenter, randomized, double-blind placebo-controlled trial. Multicenter European Research Trial with Cilazapril after Angioplasty to Prevent Transluminal Coronary Obstruction and Restenosis (MERCATOR) Study Group. Circulation. 86, 100-110 (1992).
- Faxon, D. P. Effect of high dose angiotensin-converting enzyme inhibition on restenosis: final results of the MARCATOR Study, a multicenter, double-blind, placebo-controlled trial of cilazapril. The Multicenter American Research Trial With Cilazapril After Angioplasty to Prevent Transluminal Coronary Obstruction and Restenosis (MARCATOR) Study Group. J Am Coll Cardiol. 25, 362-369 (1995).
- Geurts, A. M., et al. Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases. Science. 325, 433 (2009).
- Tesson, L., et al. Knockout rats generated by embryo microinjection of TALENs. Nature Biotechnology. 29, 695-696 (2011).
- Li, D., et al. Heritable gene targeting in the mouse and rat using a CRISPR-Cas system. Nature Biotechnology. 31, 681-683 (2013).
- Potier, M., et al. Evidence for STIM1- and Orai1-dependent store-operated calcium influx through ICRAC in vascular smooth muscle cells: role in proliferation and migration. FASEB Journal : Official Publication Of The Federation Of American Societies For Experimental Biology. 23, 2425-2437 (2009).
- Aubart, F. C., et al. RNA interference targeting STIM1 suppresses vascular smooth muscle cell proliferation and neointima formation in the rat. Molecular Therapy. The Journal Of The American Society Of Gene Therapy. 17, 455-462 (2009).
- Berra-Romani, R., Mazzocco-Spezzia, A., Pulina, M. V., Golovina, V. A. Ca2+ handling is altered when arterial myocytes progress from a contractile to a proliferative phenotype in culture. American journal of physiology. Cell Physiology. 295, C779-C790 (2008).
- Bisaillon, J. M., et al. Essential role for STIM1/Orai1-mediated calcium influx in PDGF-induced smooth muscle migration. American journal of physiology. Cell Physiology. 298, C993-C1005 (2010).
- Tulis, D. A. Rat carotid artery balloon injury model. Methods In Molecular Medicine. 139, 1-30 (2007).
- Zhang, W., Trebak, M., Szallasi, A., Bíró, T. Balloon Injury in Rats as a Model for Studying TRP Channel Contribution to Vascular Smooth Muscle Remodeling. T TRP Channels in Drug DiscoveryMethods in Pharmacology and Toxicology. , 101-111 (2012).
- Tulis, D. A. Histological and morphometric analyses for rat carotid balloon injury model). Methods In Molecular Medicine. 139, 31-66 (2007).
