Järnklorid-inducerad Hundarnas halspulsådern trombos: En stor djurmodell av vaskulär skada
Summary
Här presenterar vi ändringarna som är nödvändiga till en väl karakteriserad och vanliga små djur järnklorid-inducerad (FeCl3) halspulsådern skada modell för användning i en stor djur vaskulära skador modell. Den resulterande modellen kan utnyttjas för prekliniska rättegång bedömning av både profylaktisk och trombolytiska farmakologisk och mekanisk insatser.
Abstract
Ocklusiv arteriell trombos leder till cerebral ischemisk stroke och myokardinfarkt bidrar till ~ 13 miljoner dödsfall varje år globalt. Här har vi översatt en vaskulär skada modell från ett litet djur till ett stort djur (hund), med smärre ändringar som kan användas för pre-klinisk screening av profylaktisk och trombolytiska medel. Förutom de kirurgiska metoderna beskriver det ändrade protokollet steg för steg metoder för att bedöma halspulsådern canalizationen av angiografi, detaljerade instruktioner att bearbeta både hjärnan och halspulsådern för histologisk analys att verifiera halspulsådern canalizationen och hjärnblödning och specifika parametrar att slutföra en bedömning av nedströms tromboemboliska händelser genom att använda magnetisk resonanstomografi (MRT). Dessutom diskuteras specifika processuella ändringar från den tidigare väletablerad liten djurmodell nödvändigt att översätta till en stor djur (hund) vaskulär skada.
Introduction
Stroke behandling är till stor del modellerad efter koronar sjukdomsbehandling, främst eftersom interventioner i hjärt-kärlsjukdom har svarat väl på drogen terapi och endovaskulära interventioner1. Dessa behandlingar, dock har inte framgångsrikt översatt till cerebral infarkt. Svårigheterna med den nuvarande stroke behandlingen är att den vävnad rekombinant plasminogenaktivator (rTPA) inte kan återföras, och att administration innebär en betydande 6,4% risk för hemorragisk omvandling2,3, 4. resulterande sjuklighet och dödlighet begränsar dess användning till en liten, ofta ouppnåelig fönster5. Dessutom uppstår restenos och ocklusion ofta efter inledande trombolys, backning initial neurologisk förbättring. Sammanfattningsvis finns det ett smalt tidsmässiga fönster att administrera rTPA som utesluter den stora majoriteten (~ 90%) av patienter som lider av ischemisk cerebrovaskulär förolämpningar.
Rollen som intravenös trombocythämmande behandling har visat lovande resultat vid behandling av ischemisk stroke med förbättrad fartyget recanalization, överlevnad och resultatet2. Tyvärr, dessa läkemedel har en förutsägbar bieffekt av intra cranial och extra kraniala blödning, till stor del eftersom det finns inget sätt att adekvat omvänd eller styra deras aktivitet2. Medan effektiva för att förebygga trombocytaggregation, risken för blödningar och oförmåga att vända deras aktivitet har förhindrat deras användning i rutin vård av strokepatienter. Det finns därför ett behov för potenta antitrombotiska läkemedel som agera ensam eller i kombinationer för att förhindra och lysera blodproppar ännu har en säkerhetsprofil som gör att användningen i en sluten, låg volymutrymme till exempel hjärnan, där blödning tolereras dåligt.
Förstå mekanismen av arteriell trombos och re-stenos, och utvärdera trombolytika och droger som hindrar re-stenos, kräver både små och stora modeller som en del av preklinisk läkemedelsutveckling. Järnklorid-inducerad vaskulär skada är en allmänt utnyttjad teknik för att snabbt och exakt inducerar bildandet av tromboser i utsatta blodkärl av möss, råttor, marsvin och kaniner6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. dessa mindre arter erbjuder flera fördelar inklusive enkel genetisk manipulation, billiga animaliska inköp och låg traktamente boendekostnader. Tyvärr förneka små djurförsök flera blod dragningar under operationen tillgång trombocytantal reaktivitet, blod gasar analys och inflammatoriskt svar. Viktigare, efterlikna stora djur mycket närmare humana trombocyter fysiologi6,13. FeCl3 halspulsådern skada modellen har spelat en dominerande roll i studiet av patofysiologin av trombos, validering av nya anti blodplättar och antikoagulantia läkemedel och i upptäckten av potentiella trombolytika6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12. föregående modeller hos möss, råttor, marsvin, och kaniner har lämnat enkelheten och flexibiliteten för genmanipulation, men översättningsbara prekliniska modeller är kritiska till patientens dosering och toxicitet studier av potentiella therapeutics6 ,13. Även om flera modeller av trombotiska sjukdomar har utvecklats hos möss, stora djurmodeller för trombos som gäller för den perifer vaskulär sjukdomen, är stroke och hjärtinfarkt få och långt. De första trombos modellerna i apor, hundar och grisar fokuserade på stenos, gäller Peanger och senare cylindrar för fartyg, vilket vanligen resulterar i cykliska flöde minskningar14,15,16. I stället för en ocklusiv tromb på platsen för den endoteliala skadan som i järnklorid modellen, tromben i dessa modeller resulterade i cykliska trombos, distal embolisering och återgå till normalt blodflöde. I jämförelse, är järnklorid modellen ändras här i ett stort djur, resulterar i en ocklusiv tromb på skadan webbplats och stabiliserad och kontrolleras av angiografi före trombolytisk behandling. Förutsatt att Utredaren har gott om pengar för per diem och inköp av hörntänder och adekvat kirurgisk expertis, vi detalj här en stor hund modell av vaskulär skada att tillåta laboratorier för att studera trombos utnyttja kirurgisk, imaging och histologiska tekniker.
Protocol
Representative Results
Discussion
FeCl3 inducerad vaskulär skada modellen används ofta för att studera trombos i små djur och är lätt att översätta till en stor djur, preklinisk modell med en mängd fördelar. Smärre ändringar att anpassa protokollet till ett hunddjur tillåta utnyttjande av både magnetisk resonanstomografi att bedöma stroke och blödning volymer efter en farmakologisk intervention och angiografi att bedöma fartyget canalizationen före, under, och efter behandling. Andra trombotiska stora djurmodeller har inte st…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vill tacka centrum för kognitiva och beteendemässiga hjärnavbildning vid The Ohio State University för deras finansiella och vetenskapliga stöd att utvecklas och prestera Hundarnas magnetisk resonanstomografi.
Materials
| 1/8” umbilical tape | Jorgensen Laboratories Inc., | #J0025UA | for ferric chloride application |
| 4% paraformaldehyde in PBS | Alfa Aesar | AAJ61899AP | |
| 10% neutral buffered formalin | Richard-Allan Scientific | 5701 | |
| 2% 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC in PBS, pH 7.4) | Sigma Aldrich | T8877 | |
| ADP/Collagen cartridges | Siemens Diagnostics | B417021A | |
| 4.5 ml 3.2% sodium citrate blood vacutainer | Becton Dickinson | BD 369714 | |
| 4.5 ml lithium heparin vacutainer | Becton Dickinson | BD 368056 | |
| EDTA K3 vacutainers | Becton Dickinson | BD455036 | |
| Doppler flow probe | Transonic Systems Inc | MA2.5PSL | |
| Hematoxylin 560 | Surgipath | 3801570 | |
| Eosin | Surgipath | 3801602 | |
| LabChart Software | ADInstruments Inc. | ||
| Prisma Fit 3 tesla (3T) magnet | Siemen's Diagnostics | ||
| Sodium heparin for injection (to coat blood gas syringe) | NovaPlus | 402525D | |
| HUG-U-VAC positioning system | DRE Veterinary | 1320 |
References
- Adams, H. P. Stroke: a vascular pathology with inadequate management. Journal of Hypertension Supplement. 21 (5), S3-S7 (2003).
- Lansberg, M. G., Bluhmki, E., Thijs, V. N. Efficacy and safety of tissue plasminogen activator 3 to 4.5 hours after acute ischemic stroke: a metaanalysis. Stroke. 40 (7), 2438-2441 (2009).
- Nagel, S., et al. Therapy of acute basilar artery occlusion: intraarterial thrombolysis alone vs bridging therapy. Stroke. 40 (1), 140-146 (2009).
- Ciccone, A., Motto, C., Abraha, I., Cozzolino, F., Santilli, I. Glycoprotein IIb-IIIa inhibitors for acute ischaemic stroke. The Cochrane database of systematic reviews. 3 (3), (2014).
- The National Institute of Neurological Disorders and Stroke rt-PA Stroke Study Group. Tissue Plasminogen Activator for Acute Ischemic Stroke. New England Journal of Medicine. 333 (24), 1581-1588 (1995).
- Leadley, R., Chia, L., Rebellob, S., Gagnon, A. Contribution of in vivo models of thrombosis to the discovery and development of novel antithrombotic agents. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 43 (2), 101-116 (2000).
- Bodary, P. F., Eitzman, D. T. Animal Models of Thrombosis. Current Opinion In Hematology. 16 (5), 342-346 (2009).
- Sachs, U. J. H., Nieswandt, B. In vivo thrombus formation in murine models. Circulation Research. 100 (7), 979-991 (2007).
- Bonnard, T., Hagemeyer, C. E. Ferric Chloride-induced Thrombosis Mouse Model on Carotid Artery and Mesentery Vessel. Journal of Visualized Experiments. (100), e52838 (2015).
- Kurz, K. D., Main, B. W., Sandusky, G. E. Rat model of arterial thrombosis induced by ferric chloride. Thrombosis Research. 60 (4), 269-280 (1990).
- Karatas, H., Erdener, S. E., et al. Thrombotic distal middle cerebral artery occlusion produced by topical FeCl(3) application: a novel model suitable for intravital microscopy and thrombolysis studies. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 31 (6), 1452-1460 (2011).
- Li, W., McIntyre, T. M., Silverstein, R. L. Ferric chloride-induced murine carotid arterial injury: A model of redox pathology. Redox Biology. 1 (1), 50-55 (2013).
- Vilahur, G., Padro, T., Badimon, L. Atherosclerosis and Thrombosis: Insights from Large Animal Models. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 1-12 (2011).
- Coller, B. S., Folts, J. D., Smith, S. R., Scudder, L. E., Jordan, R. Abolition of in vivo Platelet Thrombus Formation in Primates with Monoclonal Antibodies to the Platelet GPIIb/IIIa Receptor. Correlation with Bleeding Time, Platelet Aggregation, and Blockade of GPIIb/IIIa Receptors. Circulation. 80 (6), 1766-1774 (1989).
- Folts, J. An in vivo Model of Experimental Arterial Stenosis, Intimal Damage, and Periodic Thrombosis. Circulation. 83 (6 Suppl), (1991).
- Yasuda, T., et al. A canine model of coronary artery thrombosis with superimposed high grade stenosis for the investigation of rethrombosis after thrombolysis. Journal of the American College of Cardiology. 13 (6), 1409-1414 (1989).
- Schob, S., et al. Correlation Between Aquaporin 4 Expression and Different DWI Parameters in Grade I Meningioma. Molecular Imaging and Biology : MIB : the Official Publication of the Academy of Molecular Imaging. 19 (1), 138-142 (2017).
- Schob, S., et al. Diffusion-Weighted Imaging Using a Readout-Segmented, Multishot EPI Sequence at 3 T Distinguishes between Morphologically Differentiated and Undifferentiated Subtypes of Thyroid Carcinoma-A Preliminary Study. Translational Oncology. 9 (5), 403-410 (2016).
- Schob, S., et al. Diffusion-Weighted MRI Reflects Proliferative Activity in Primary CNS Lymphoma. Public Library of Science One. 11 (8), e0161386 (2016).
