بالون إصابة الفئران السباتي نموذج لاختبار التداوي إعادة عرض لمكافحة الأوعية الدموية
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
الاوعية الدموية هو إجراء اللف تستخدم لتوسيع الشرايين الضيقة أو عرقلة الناتجة من الحالات المرضية مثل تصلب الشرايين. واحد المضاعفات الشائعة من الاوعية الدموية هي مرحلة ما بعد العمليات neointimal تضخم، أو عودة التضيق، الذي يحدث بسبب الإصابات الجراحية والتي يسببها التهاب الأوعية الدموية لاحقا إعادة. هذه الظروف تؤدي إلى انتشار خلايا الملساء الوعائية، والنتائج المرضية متعددة 1-3. Neointimal تضخم إعادة يثخن السفينة، ويحدث في ما يصل إلى 60٪ من المرضى بعد قسطرة خلال العام الأول. لذلك، عودة التضيق هو نكسة كبيرة لإجراء قسطرة تستخدم على نطاق واسع 4. على الرغم من أن زرع الدعامات شطف الدواء قد يساعد على منع عودة التضيق، يمكن أن المرشحين المختارين فقط الخضوع لهذا الإجراء مكلف 5.
وقد أنشأت كل من الدراسات السريرية الحيوانية وأن الالتهاب المزمن التي تم إنشاؤها بواسطة vascuإصابة لار و / أو الجروح بمثابة الحافز الرئيسي لمرحلة ما بعد قسطرة 2،4 النمو neointimal. الفئران السباتي إصابة البالون نموذج يحاكي الحالة السريرية، وبالتالي بمثابة نظام نموذجا قيما لتحديد العوامل الخلوية التي تنطوي في إعادة الأوعية الدموية وانتشار الخلايا الوعائية 6-9. هذا النظام النموذج هو أيضا أداة مفيدة للغاية لتقييم و / أو شاشة للأدوية والمواد الكيميائية العلاجية التي تقمع نمو neointimal في دراسات الترجمة ما قبل السريرية 10-14.
مقارنة مع نموذج الفئران الأسلاك السباتي إصابة 15 والفئران الأسلاك الشريان الفخذي نموذج إصابة 16، والفئران السباتي نموذج إصابة بالون يحتوي على مزايا بأنها كبيرة بما فيه الكفاية في حجم لسهولة إجراء العمليات الجراحية التي تسهل استنساخ للإصابة لحقت. فإنه يمكن توفير عدد أكبر من الخلايا الأولية (مثل الأوعية الدموية خلايا العضلات الملساء، والخلايا البطانية) عن المضافاتIONAL الدراسات في المختبر لتحديد الآلية الجزيئية التي تحكم إعادة الأوعية الدموية. الأهم من ذلك، بالمقارنة مع الفئران، ومن المعروف أن الفئران أيضا أن تكون نموذجا أفضل للدراسات فسيولوجية وسمية 17. على الرغم من أن العيب أو الحد من نموذج الفئران هو عدم وجود نماذج الوراثية المعدلة وخروج المغلوب الجينات، وهذا العيب يمكن التغلب عليها عن طريق توافر الفئران تسلسل الجينوم والتطور الأخير من أدوات قوية تحرير الجينومية مثل كريسبر-CAS التكنولوجيا التي تجعل التلاعب ممكن من نطاقات واسعة من تسلسل الجينوم في أنظمة نموذجا مختلفا 18،19.
على الرغم من أن النموذج إصابة الفئران البالون قد استخدمت من قبل مختبرات متعددة وبروتوكولات مختلفة شاملة تم نشرها 20،21، ويهدف هذا البروتوكول إلى توفير مزيد من التفاصيل في استعدادات ما قبل الجراحة، ويمكن توجيه الباحثين الجدد إلى هذا الإجراء لاقامة هذه الممارسة الجراحية. كما نؤكد على رعاية ما بعد الجراحة رانه الحيوانات التي لا يسمح التحليلات الوحيدة بعد الوفاة المرضية وhistomorphological من الآثار العلاجية على إعادة الشرايين، ولكن أيضا دراسات الموجات فوق الصوتية [سنوغرفيك في الحيوانات الحية 13،22.
Protocol
Representative Results
Discussion
كانت هناك طريقتين تستخدم لتضخيم بالون من أجل توليد الإصابة التي تزيل البطانة جدارية في لمعة الشريان السباتي الشرايين. واحد هو لملء حقنة المرفقة مع السائل 20، والآخر هو استخدام ضغط الهواء 21. ونحن نفضل استخدام حقنة مليئة السائل لأن حجم السائل المحدد (0.02 مل) س…
Disclosures
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 |
References
- 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).
