Een Rat Carotis Balloon Injury Model te testen Anti-vasculaire remodeling Therapeutics
Summary
The rat carotid balloon injury model described below allows researchers to evaluate drugs or therapeutics that negate injury-induced arterial hyperplasia. Detailed pre-surgical preparation, surgical procedure, and post-surgical cares of the animal are described.
Abstract
The rat carotid balloon injury is a well-established surgical model that has been used to study arterial remodeling and vascular cell proliferation. It is also a valuable model system to test, and to evaluate therapeutics and drugs that negate maladaptive remodeling in the vessel. The injury, or barotrauma, in the vessel lumen caused by an inflated balloon via an inserted catheter induces subsequent neointimal growth, often leading to hyperplasia or thickening of the vessel wall that narrows, or obstructs the lumen. The method described here is sufficiently sensitive, and the results can be obtained in relatively short time (2 weeks after the surgery). The efficacy of the drug or therapeutic against the induced-remodeling can be evaluated either by the post-mortem pathological and histomorphological analysis, or by ultrasound sonography in live animals. In addition, this model system has also been used to determine the therapeutic window or the time course of the administered drug. These studies can leadto the development of a better administrative strategy and a better therapeutic outcome. The procedure described here provides a tool for translational studies that bring drug and therapeutic candidates from bench research to clinical applications.
Introduction
Angioplastiek is een endovasculaire procedure gebruikt om de vernauwde of belemmerde slagaders verkregen uit pathologische aandoeningen zoals atherosclerose verbreden. Een veel voorkomende complicatie van angioplastiek is het post-operationele neointima hyperplasie of restenose die optreedt als gevolg van chirurgische verwondingen en de daaropvolgende ontsteking geïnduceerde vasculaire remodellering. Deze omstandigheden leiden tot proliferatie van vasculaire gladde cellen, en meerdere pathofysiologische gevolgen 1-3. Neointima hyperplasie opnieuw dikker het vaartuig en treedt op bij 60% post-angioplasty patiënten binnen het eerste jaar. Daarom restenose is een grote tegenslag van de gebruikte angioplastiekprocedure 4. Hoewel de implantatie van de drug-elutie stent restenose helpen voorkomen, kunnen alleen geselecteerde gegadigden deze kostbare procedure 5 ondergaan.
Zowel dierlijke en klinische studies hebben aangetoond dat chronische ontsteking die door VascuLAR letsel en / of chirurgische wond dient als de belangrijkste stimulans voor post-angioplastie neointima groei van 2,4. De ratten carotide ballonletsel model bootst de klinische situatie en dus dient als een waardevol modelsysteem om cellulaire factoren die betrokken bij de vasculaire remodellering en vasculaire celproliferatie 6-9 identificeren. Dit modelsysteem is een zeer nuttig hulpmiddel te evalueren en / of scherm geneesmiddelen en therapeutische reagentia die de groei van nieuwe intima in pre-klinische studies translationeel 10-14 onderdrukken.
In vergelijking met het muize carotis draad traumamodel 15 en murine dijbeenslagader draad traumamodel 16, ratten carotide ballonletsel model heeft het voordeel dat voldoende groot zijn om het gemak van de chirurgische ingreep die reproduceerbaarheid van de toegebrachte schade vergemakkelijkt. Het kan een groter aantal primaire cellen (bijvoorbeeld vasculaire gladde spiercellen, endotheelcellen) te verschaffen toevoeional in vitro studies om het moleculaire mechanisme betreffende vasculaire remodellering bakenen. Belangrijk, vergeleken met muizen, ratten is ook bekend dat een beter model voor fysiologische en toxicologische studies 17 zijn. Hoewel een nadeel of beperking van het ratmodel is het gebrek aan genetisch gemodificeerde en gen knockout modellen Dit nadeel kan worden ondervangen door de beschikbaarheid van de rat genomische sequentie en de recente ontwikkeling van krachtige genomische bewerkingshulpmiddelen zoals CRISPR-CAS technologie maakt mogelijke manipulatie van grote reeksen van genomische sequenties in verschillende modelsystemen 18,19.
Hoewel de rat ballon schade model is gebruikt door meerdere laboratoria en diverse uitgebreide protocollen zijn gepubliceerd 20,21, dit protocol is gericht op het verstrekken van meer details op pre-operatie bereidingen en kunnen onderzoekers nieuwe begeleiden naar deze procedure voor het opzetten van deze chirurgische praktijk. Wij benadrukken ook de post-chirurgische zorg thij dieren die niet alleen de post-mortem pathologische en histomorfologische analyses van de therapeutische effecten op de arteriële verbouwen, maar ook echografie echografische studies laat in levende dieren 13,22.
Protocol
Representative Results
Discussion
Er zijn twee methoden om de ballon op te blazen om de schade die mural endotheel in de halsslagader lumen verwijdert gene- reren. Men wordt gebaseerd op het injectiespuit te vullen met vloeistof 20, en de andere is om de luchtdruk 21 gebruiken. Wij verkiezen vloeistof gevulde spuit gebruiken omdat de exacte vloeistofvolume (0,02 ml) wordt gebruikt voor elke procedure. Dit maakt een nauwkeurige en reproduceerbare opblazen van de ballon, tot een soortgelijk niveau van de schade in elk dier ondergaan …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The work was supported by the intramural research program of the NIH, National Institute on Aging, and by a Priority Research Centers Program grant from the National Research Foundation (NRF-2009-0093812) funded by the Ministry of Science, Information and Communication Technology, & Future Planning, the Republic of Korea (H.T.). We thank Dr. Han-sol Park for putting “material” part together for the manuscript.
Materials
| 2 F Fogarty balloon embolectomy catheter | Edwards Lifesciences |
| Standard scalpel | Fine Science Tools |
| Small curved forceps (Large radius Dumont#7shanks curved) | Fine Science Tools |
| Large, medium and small micro-scissors | Roboz |
| Needles (20 G) | TycoHealthcare |
| Micro-surgery forceps with micro-blunted atraumatic tips | Fine Science Tools |
| Atraumatic straight small arterial clamps | Fine Science Tools |
| Retractor with maximum spread 5.5 cm long blunt teeth | Fine Science Tools |
| Silk suture (4.0 and 6.0 ) | Fine Science Tools |
| Syringe (1.0 ml) | BD |
| Curity gauze sponges | AllegroMedical |
| Cotton tip applicators sterile and non-sterile | Puritan Medical Products |
| Compact hot bead sterilizer | Fine Science Tools |
| Self-regulating heating pad | Fine Science Tools |
| ADS200 anesthesia system/ventilator | Paragon Medical |
| Isoflurane (forane), liquid form | Baxter |
| Sodium chloride 0.9% (Saline) | Hospira |
| Buprenex (buprenorphine) | Reckitt Benckiser Healthcare (UK) Ltd. |
| 70% alcohol | Fisher |
| 1: 10 Betadine | Fisher |
Referências
- Chaabane, C., Otsuka, F., Virmani, R., Bochaton-Piallat, M. L. Biological responses in stented arteries. Cardiovasc Res. 99, 353-363 (2013).
- Goel, S. A., Guo, L. W., Liu, B., Kent, K. C. Mechanisms of post-intervention arterial remodelling. Cardiovasc Res. 96, 363-371 (2012).
- Khan, R., Agrotis, A., Bobik, A. Understanding the role of transforming growth factor-beta1 in intimal thickening after vascular injury. Cardiovasc Res. 74, 223-234 (2007).
- Schillinger, M., Minar, E. Restenosis after percutaneous angioplasty: the role of vascular inflammation. Vasc Health Risk Manag. 1, 73-78 (2005).
- Katz, G., Harchandani, B., Shah, B. Drug-eluting stents: the past, present, and future. Curr Atheroscler Rep. 17, 485 (2015).
- Jain, M., Singh, A., Singh, V., Barthwal, M. K. Involvement of Interleukin-1 Receptor-Associated Kinase-1 in Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation and Neointimal Formation After Rat Carotid Injury. Arterioscler Thromb Vasc Biol. , (2015).
- Lee, K. P., et al. Carvacrol inhibits atherosclerotic neointima formation by downregulating reactive oxygen species production in vascular smooth muscle cells. Atherosclerosis. 240, 367-373 (2015).
- 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 (12), 1362-1365 (2000).
- Noda, T., et al. New endoplasmic reticulum stress regulator, gipie, regulates the survival of vascular smooth muscle cells and the neointima formation after vascular injury. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (5), 1246-1253 (2015).
- Deuse, T., et al. Dichloroacetate prevents restenosis in preclinical animal models of vessel injury. Nature. 509 (7502), 641-644 (2014).
- Guo, J., et al. p55gamma functional mimetic peptide N24 blocks vascular proliferative disorders. J Mol Med (Berl). , (2015).
- Oh, C. J., et al. Dimethylfumarate attenuates restenosis after acute vascular injury by cell-specific and Nrf2-dependent mechanisms. Redox Biol. 2, 855-864 (2014).
- Tae, H. J., et al. The N-glycoform of sRAGE is the key determinant for its therapeutic efficacy to attenuate injury-elicited arterial inflammation and neointimal growth. J Mol Med (Berl. 91 (12), 1369-1381 (2013).
- Zhou, Z., et al. Receptor for AGE (RAGE) mediates neointimal formation in response to arterial injury. Circulation. 107 (17), 2238-2243 (2003).
- Lindner, V., Fingerle, J., Reidy, M. A. Mouse model of arterial injury. Circ Res. 73 (5), 792-796 (1993).
- Le, V., Johnson, C. G., Lee, J. D., Baker, A. B. Murine model of femoral artery wire injury with implantation of a perivascular drug delivery patch. J Vis Exp. (96), e52403 (2015).
- Iannaccone, P. M., Jacob, H. J. Rats! . Dis Model Mech. 2 (5-6), 206-210 (2009).
- Fu, Y., Sander, J. D., Reyon, D., Cascio, V. M., Joung, J. K. Improving CRISPR-Cas nuclease specificity using truncated guide RNAs. Nat Biotechnol. 32 (3), 279-284 (2014).
- Sander, J. D., Joung, J. K. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat Biotechnol. 32 (4), 347-355 (2014).
- Tulis, D. A. Rat carotid artery balloon injury model. Methods Mol Med. 139, 1-30 (2007).
- Zhang, W., Trebak, M. Vascular balloon injury and intraluminal administration in rat carotid artery. J Vis Exp. (94), (2014).
- Tae, H. J., et al. Vessel ultrasound sonographic assessment of soluble receptor for advanced glycation end products efficacy in a rat balloon injury model. Curr Ther Res Clin Exp. 76, 110-115 (2014).
- Tae, H. J., et al. Chronic treatment with a broad-spectrum metalloproteinase inhibitor, doxycycline, prevents the development of spontaneous aortic lesions in a mouse model of vascular Ehlers-Danlos syndrome. J Pharmacol Exp Ther. 343 (1), 246-251 (2012).
- Sakaguchi, T., et al. Central role of RAGE-dependent neointimal expansion in arterial restenosis. J Clin Invest. 111 (7), 959-972 (2003).
