アテローム性動脈硬化症モデル動物における粒子状物質曝露時の心筋虚血の悪化
Summary
このプロトコルは、アテローム性動脈硬化症を伴う心筋虚血を悪化させる粒子状物質(PM)への曝露を伴う複合動物モデルについて説明しています。
Abstract
大気汚染(特に粒子状汚染)によって引き起こされる健康問題は、特に心血管疾患患者の間でますます注目を集めており、複雑な障害を悪化させ、予後不良を引き起こします。単純な心筋虚血(MI)または粒子状物質(PM)曝露モデルは、複数の原因を持つ疾患のそのような研究には適していません。ここでは、PM曝露、アテローム性動脈硬化症、心筋虚血を組み合わせた複合モデルを構築する方法について説明した。アテローム性動脈硬化症を発症するためにApoE−/− マウスに高脂肪食を16週間与え、PMの肺曝露をシミュレートするためにPM標準懸濁液の気管点滴を行い、最後の曝露から1週間後に左前下行冠状動脈を結紮した。PMの気管点滴は、実験のコストを大幅に削減しながら、急性肺曝露をシミュレートできます。非侵襲的な気管挿管と新しい補助拡張装置を備えた古典的な左前下行動脈結紮術は、動物の生存率を確保し、手術の難しさを軽減することができます。この動物モデルは、大気汚染によって悪化した心筋梗塞の患者の病理学的変化を合理的にシミュレートすることができ、複数の原因を持つ疾患を含む研究に関連する動物モデルの構築のための参考となる。
Introduction
大気汚染は、高い全死因死亡率と関連しており、水質汚染、土壌汚染、および職業暴露の合計よりも病気の重大な負担に寄与しています1。WHOの報告によると、屋外の大気汚染により、2016年に世界中の都市部と農村部の両方で420万人が早期死亡しました2。世界中の人々の91%が、大気質がWHOのガイドラインの制限を超える場所に住んでいます2。さらに、微小粒子状物質(PM)(直径≤2.5μm、PM2.5)は、世界の公衆衛生3、特に低所得国および中所得国の都市に住む人々にとって、最も重大な大気汚染の脅威として認識されています。
心血管疾患に対する大気汚染の悪影響はもっと注目に値する。以前の研究では、PMが心血管疾患(CVD)のリスク増加につながることが示されています4。高濃度の超微粒子に数時間さらされると、心筋梗塞による死亡率が増加する可能性があります。心筋梗塞の既往歴のある人にとって、超微粒子への曝露は再発のリスクを大幅に高める可能性があります5。さらに、PM曝露がアテローム性動脈硬化症の進行を加速することは一般に認められています6。
医学研究では、適切な動物モデルを選択することが重要です。単純性アテローム性動脈硬化症動物モデル7、心筋虚血動物モデル8、およびPM曝露動物モデル9が既に存在する。ApoE−/−(アポリポタンパク質Eノックアウト)マウスは、アテローム性動脈硬化症研究で使用される伝統的なマウスモデルである。ApoE-/-マウスの血漿リポタンパク質を除去する能力は著しく損なわれています。.高脂肪食は重度のアテローム性動脈硬化症を引き起こし、ヒトで観察されるアテローム性動脈硬化症の食事依存性に似ています7。左前下行冠動脈(LAD)の結紮は、虚血性イベントを誘発する古典的な方法です8、10。気管注入は多くの研究で使用されており、より優れたシミュレーションと低コストのために曝露モデル11,12から際立っています。
しかし、単一疾患の動物モデルには、科学的研究において大きな限界があります。単にLAD結紮によって誘発される心筋虚血は、実際の状況ではシミュレートされていません。自然状態では、心筋虚血は通常、プラーク破裂および冠状動脈の閉塞によって引き起こされる13。虚血性心筋症の患者は通常、アテローム性動脈硬化症の基本病変を有する13。体内には異常な脂質代謝と炎症反応もあります14。したがって、物理的要因または自然条件下で引き起こされる虚血は、異なる病理学的症状を有する。既存の研究では、アテローム性動脈硬化症を伴う心筋虚血モデルにおける梗塞および炎症がより重症であることが示されている15,16。PM曝露は、炎症および酸化ストレスを誘発することにより、アテローム性動脈硬化症および心筋虚血をさらに悪化させる可能性がある1。通常、自然状態では3つの要因が共存するため、複合モデルを使用することで実際の状況をより適切にシミュレートできます。
このプロトコルは、アテローム性動脈硬化症(AS)およびPM急性曝露を組み合わせた心筋虚血(MI)の動物モデルの開発を記載している。ApoE−/− マウスに、アテローム性動脈硬化症を誘発するために高脂肪食を与えた。PMの肺曝露は、気管を通してPM懸濁液を滴下することによって模倣された。マウスにおけるLADの結紮は、心筋虚血を誘発するために使用された。これらの方法を組み合わせて最適化し、病状をよりよくシミュレートし、動物の生存率を向上させました。大きな露光ユニットやガス麻酔器が不要で、実験が簡単です。このモデルは、大気汚染におけるPM曝露がアテローム性動脈硬化症および虚血性心筋症に与える影響を研究し、そのような複雑な要因を持つ疾患を治療するために開発された新薬の研究を行うために使用できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
複合動物モデルの確立は、単一のMIモデルとはわずかに異なります。高い生存率を維持することは、複合モデルの開発において困難です。ApoE-/- マウスのアテローム性動脈硬化症の重症度は、高脂肪摂食時間7の延長とともにより重症化し、マウスの衰弱は死亡率の増加につながります。そのため、実験中のマウスの状態を継続的にモニタリングし、実験のニーズに合…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このモデルは、中国国家自然科学財団(第81673640号、第81841001号、第81803814号)および中国革新的医薬品国家科学技術プログラム(2017ZX09301012002および2017ZX09101002001-001-3)の支援を受けて開発されました。
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 |
Referências
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