Vaskulær Balloon Injury og Intraluminal Administration i Rat arteria carotis

Summary

Denne protokollen bruker en ballong kateter for å forårsake en intraluminal skade på rotte halspulsåren og heretter lokke fram neointimal hyperplasia. Dette er en veletablert modell for å studere mekanismene for vaskulær remodellering som respons på skade. Det er også mye brukt for å bestemme gyldigheten av potensielle terapeutiske tilnærminger.

Abstract

Carotisar ballong skade modell hos rotter har blitt godt etablert i over to tiår. Det gjenstår en viktig metode for å studere de molekylære og cellulære mekanismene som er involvert i vaskulær glatt muskulatur dedifferentiation, neointima dannelse og vaskulær remodellering. Sprague-Dawley rotter er de hyppigst benyttet dyr for denne modellen. Hunnrotter er ikke foretrukket som kvinnelige hormoner er beskyttende mot vaskulære sykdommer, og således innføre en variasjon i denne fremgangsmåten. Den venstre halspulsåren blir typisk skadd med høyre carotid som tjener som en negativ kontroll. Venstre carotid skade er forårsaket av den oppblåste ballong som denudes endotelet og distend s karveggen. Etter skade, kan potensielle terapeutiske strategier som for eksempel bruk av farmakologiske forbindelser og enten gen eller shRNA overføring evalueres. Typisk for genet eller shRNA overføring, er den skadde delen av årehulrommet lokalt transdusert for 30 min med viral partikler som koder enten et protein eller shRNA for levering og uttrykk i den skadde åreveggen. Neointimal jevning representerer proliferative vaskulære glatte muskelceller vanligvis topper på to uker etter skaden. Fartøyene er stort sett høstet på dette tidspunkt for cellulært og molekylært analyse av cellesignalveier samt gen og protein uttrykk. Fartøyer kan også bli høstet på et tidligere tidspunkt for å bestemme start av ekspresjon og / eller aktivering av et spesifikt protein eller bane, avhengig av de eksperimentelle formål ment. Fartøyer kan karakteriseres og evaluert med histologisk farging, immunhistokjemi, protein / mRNA analyser, og aktivitetsanalyser. Den intakte høyre halsarterie fra samme dyr er en ideell intern kontroll. Skadeskapte endringer i molekylære og cellulære parametere kan evalueres ved å sammenligne den skadde arterien til den interne høyre kontroll arterie. Likeledes kan terapeutiske modaliteter bli evaluert ved sammenligning av såretd og behandlet arterie til kontroll skadet bare arterie.

Introduction

Ballongkatetere er medisinske anordninger som benyttes i fremgangsmåten i angioplasti, i den hensikt å utvide hindret område (r) av aterom eller trombe i et blodkar. De smalere årehulrommet er tvunget til å åpne seg ved den oppblåste ballongen og blodtilførsel ville bli gjenopprettet i rekkefølge for å lindre symptomer nedstrøms iskemi, slik som angina, myokardial infarkt, og smerter i bena. Likevel har den store suksessen til angioplastikk blitt svekket av postoperative komplikasjoner som resultater fra kraft forårsaker vaskulær barotraume (ballong skade), nemlig åreveggen ombygging og i mange tilfeller gjen innsnevring av årehulrommet (restenose) ^1.

Det er utviklet en rekke dyremodeller ligne angioplastikk prosedyre for å hjelpe etterforskerne å forstå mekanismene bak ballong-skade-relaterte åreveggen ombygging ^2. Blant alle dyrearter benyttes for modellering, er rotte den mest brukte ett. Compared til kaniner, hunder og svin, fordelene av rotter er deres lave kostnader, deres relative brukervennlighet og den nåværende kunnskap om rotte fysiologi. Selv om mus har en ekstra fordel i et bredt spekter av genetisk manipulerte stammer, er mus fartøyet for liten til å sette inn et ballongkateter. I løpet av de siste tre tiårene, har eksperimentelle rotter tillatt forskere for å få bedre forståelse av molekylære og cellulære mekanismer som ligger til grunn neointima dannelse og vaskulær remodeling ^3-6. Utover ballongskade, er vaskulær remodelle også involvert i de fleste store vaskulære sykdommer, slik som aterosklerose ^7,8, hypertensjon ⁹ og ¹⁰ aneurisme. Dermed kunnskap gjennom ballongen skademodellen er generelt gunstig for generelle vaskulære veggen sykdomsstudier.

Det overordnede målet med rotte ballong skade modellen er ikke bare å videre forstå vaskulære sykdommer, men også for å teste styrken av nye midler forsykdomskontroll ^11,12. Nåværende klinisk behandling til restenose påføres med medikamentstent plassert via årehulrommet rett etter angioplastikk. I dyremodeller, er en effektiv ennå mer økonomisk måte for ny agent testing en velutviklet lokal intraluminal perfusjon metode. Kandidatmidler som har blitt testet gjennom denne metoden inkluderer små molekyl narkotika ^13,14, cytokin eller vekstfaktorer ^15,16, genet manipulere midler (cDNA kloner, siRNA, etc.) ^17-20, og nye farmasøytiske formuleringer ^21,22.

Hittil forblir rottemodell ballongskade en av de mest nyttige modeller for å studere vaskulære sykdommer / lidelser. Det er den grunnleggende skritt fra benk til sengen, vanligvis som første skritt å flytte fra in vitro til in vivo, men det bør ikke være den siste. Utfallet av rotteforsøk må behandles og videre karakterisert før oversettelse til menneskeligklinisk bruk, på grunn av forskjellen i vaskulære senger og fartøyet anatomi, så vel som de iboende artsforskjeller mellom human og rotte ^23-26. Likevel er det fortsatt et viktig verktøy i translasjonell medisinsk forskning. Mens slik forskning brukes til å være begrenset av mangel på genmodifiserte rotter, har det ikke lenger vært et problem siden nye genomiske tilnærminger som sink-finger nukleaser ^27, Talens ²⁸ og CRISPR-Cas ²⁹ har gjort knockout rotter lett tilgjengelig.

Protocol

MERK: Bruk av dyr for følgende eksperimenter har blitt gjennomgått og godkjent av Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC). 1. preoperative prosedyrer Sterilisere kirurgiske instrumenter før bruk. Autoklav alle kirurgiske instrumenter 24 timer eller mindre før operasjon. Hvis flere operasjoner er utført på samme dag, sterilisere instrumentene ved en tørr perle sterilisator i mellom operasjoner. Filter-sterilisere saltvann før b…

Representative Results

To uker etter skade, er carotis høstet, seksjonert og utsatt for morfologisk analyse. Arterier er tverrsnitts og farget med H & E (figurene 1, 2B, C og 3). Rotte carotisar vegg inneholder fire lag med elastisk lamina, som vises som rosa linjer. Området mellom den ytterste lamina, ekstern elastisk lamina (ål) og den innerste lamina, er innvendig elastisk lamina (IEL) media glatt muskulatur lag (Figur 1). Området inne i IEL er intima, et monolag av endoteliale celler i intakte far…

Discussion

Rotte carotis ballong skade har blitt godt beskrevet av Tulis i 2007 ^34. Det har blitt grundig diskutert alle detaljene i denne fremgangsmåten ved Dr. Tulis. Leserne som er interessert i å utføre denne prosedyren er sterkt anbefalt å lese Tulis 'protokoll. Men det er én ting vi er ikke enige med Dr. Tulis: I stedet for å blåse opp ballongen med saltvann eller noen form for væske, foreslo vi å blåse den med luft. Ifølge vår personlige erfaring, kan blåse med væske neppe unngå luftbobler. I tillegg, er det vanske…

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