Modelo de aneurisma aórtico abdominal de ratón inducido por la aplicación perivascular de elastasa
Summary
El presente protocolo describe un método quirúrgico estandarizado para el modelo AAA inducido por elastasa a través de la aplicación directa de elastasa a la adventicia de la aorta abdominal infrarrenal en ratones.
Abstract
El aneurisma aórtico abdominal (AAA), aunque principalmente asintomático, es potencialmente mortal ya que la ruptura de AAA generalmente tiene un resultado devastador. Actualmente, hay varios modelos experimentales distintos de AAA, cada uno enfatizando un aspecto diferente en la patogénesis de AAA. El modelo AAA inducido por elastasa es el segundo modelo AAA de roedores más utilizado. Este modelo implica la infusión directa o la aplicación de elastasa pancreática porcina (EPP) en el segmento infrarrenal de la aorta. Debido a los desafíos técnicos, la mayoría de los modelos AAA inducidos por elastasa hoy en día se realizan con la aplicación externa en lugar de una infusión intraluminal de EPP. La infiltración de elastasa causará la degradación de las láminas elásticas en las capas mediales, lo que resultará en la pérdida de la integridad de la pared aórtica y la posterior dilatación de la aorta abdominal. Sin embargo, una desventaja del modelo AAA inducido por elastasa es la variación inevitable de cómo se realiza la cirugía. Específicamente, la técnica quirúrgica de aislar el segmento infrarrenal de la aorta, el material utilizado para el envoltorio de la aorta y la incubación del EPP, la actividad enzimática del EPP y la duración del tiempo de aplicación del EPP pueden ser determinantes importantes que afectan la eventual tasa de formación de AAA y el diámetro del aneurisma. En particular, la diferencia en estos factores de diferentes estudios sobre AAA puede conducir a problemas de reproducibilidad. Este artículo describe un proceso quirúrgico detallado del modelo AAA inducido por elastasa a través de la aplicación directa de EPP a la adventicia de la aorta abdominal infrarrenal en el ratón. Después de este procedimiento, se puede lograr una tasa de formación AAA estable de alrededor del 80% en ratones machos y hembras. La consistencia y reproducibilidad de los estudios AAA que utilizan un modelo AAA inducido por elastasa se puede mejorar significativamente mediante el establecimiento de un procedimiento quirúrgico estándar.
Introduction
El aneurisma aórtico abdominal (AAA) se define como una dilatación segmentaria de la aorta abdominal con al menos un aumento del 50% del diámetro del vaso1. Aaa es potencialmente fatal, ya que la ruptura puede resultar en una tasa de mortalidad extremadamente alta, incluso con la intervención 2,3,4. Se ha informado que AAA es responsable de aproximadamente 13,000 muertes anuales en los Estados Unidos, lo que la convierte en la10ª causa principal de muerte 1,5.
La patogénesis de AAA aún no se entiende completamente 6,7,8. Para investigar el mecanismo molecular de AAA y probar posibles dianas terapéuticas, se han establecido varios modelosexperimentales de AAA 9,10. Los modelos de roedores de AAA incluyen modelos de elastasa, cloruro de calcio, angiotensina II y xenoinjerto, entre los cuales el modelo AAA inducido por elastasa es el segundo modelo más utilizado 10,11,12,13,14,15,16,17. Este modelo implica la infusión directa o la aplicación de elastasa pancreática porcina (EPP) en el segmento infrarrenal de la aorta. La penetración de la elastasa en la capa medial de la aorta provocará la degradación de las láminas elásticas y la infiltración de células inflamatorias, lo que conllevará la pérdida de la integridad de la pared aórtica y la posterior dilatación de la aorta abdominal 7,18. El modelo AAA inducido por elastasa fue reportado por primera vez por Anidjar et al. en 1990 utilizando ratas, en las que un segmento aislado de la aorta fue perfundido con elastasa17. Más tarde, en 2012, Bhamidipati et al.19 informaron de un modelo modificado que utilizaba una aplicación periadventitial de EPP. Hoy en día, la mayoría de las cirugías para el modelo AAA inducido por elastasa están inspiradas en el grupo de Bhamidipati y se realizan con la aplicación externa en lugar de la perfusión intraluminal de EPP. Aunque la aplicación externa tiene menos requerimiento de habilidades quirúrgicas finas, la tasa de incidencia de AAA es relativamente menor y el tamaño algo menor que el de la perfusión intraluminal11,19.
Aunque se usa ampliamente en estudios AAA, el modelo AAA inducido por elastasa posee ciertas limitaciones. Una advertencia de este modelo son las variaciones inevitables de cómo se realiza la cirugía, lo que puede llevar a la cuestión de la reproducibilidad. Por ejemplo, puede existir la diferencia en el procedimiento quirúrgico con respecto a cómo se aísla el segmento infrarrenal de la aorta y qué parte del segmento se selecciona para la aplicación de EPP entre diferentes laboratorios. La actividad enzimática del EPI y la duración del tiempo de incubación del EPI también pueden variar. Estos, sin embargo, son todos determinantes esenciales que afectan la eventual tasa de formación de AAA y el diámetro del aneurisma. La variación de estos determinantes críticos hace que la comparación de datos de estudios AAA de diferentes grupos que utilizan este modelo sea muy difícil. Por lo tanto, se necesita un procedimiento quirúrgico estandarizado como una herramienta para obtener resultados comparables de varias instituciones.
Este artículo describe un protocolo quirúrgico estandarizado para el modelo AAA inducido por elastasa a través de la aplicación directa de EPP a la adventicia de la aorta abdominal infrarrenal en ratones. También se discutirán los detalles sobre el material quirúrgico y los procedimientos esenciales para la generación exitosa y robusta de AAA en ratones que utilizan este modelo.
Protocol
Representative Results
Discussion
El modelo AAA inducido por elastasa fue reportado por primera vez por Anidjar et al. usando ratas en 199017. Una variedad de versiones modificadas se han introducido en los últimos treinta años, junto con una mejora significativa en las técnicas quirúrgicas 19,20,21,22. Cientos de institutos utilizan modelos AAA inducidos por elastasa como el segundo modelo experimen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a la Unidad de Medicina animal de laboratorio de la Universidad de Michigan por su ayuda con la alimentación y la cría de animales. Este estudio está respaldado por NIH RO1 HL138139, NIH RO1 HL153710 a J. Zhang, NIH RO1 HL109946, RO1 HL134569 a Y.E. Chen y la subvención 20POST35110064 de la American Heart Association a G. Zhao.
Materials
| 6-0 non-absorbable monofilament suture | Pro Advantage | P420697 | |
| Carprofen | Zoetis Inc. | NDC: 54771-8507 | |
| Chow Diet | LabDiet | 3005659-220 | PicoLab 5L0D |
| Cotton Applicator | Dynarex | 4303 | |
| Cotton Pad | Rael | UPC: 810027130969 | |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Software Inc. | Version 8.4.3 | |
| Grarfe Forceps | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Halsted Mosquito Hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 | |
| Ketamine | Par Pharmaceutical | NDC: 42023-0115-10 | |
| Nitrile gloves | Fisherbrand | 19-130-1597 | |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher | 15140122 | |
| Porcine pancreatic elastase | Sigma-Aldrich | E1250-100MG | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14068-12 | |
| Sterile 0.9% saline solution | Baxter | 2B1324X | |
| Xylazine | Akorn | NDC: 59399-110-20 |
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