エラスターゼの血管周囲適用により誘導されるマウス腹部大動脈瘤モデル
Summary
本プロトコールは、マウスの腹部内大動脈の外側へのエラスターゼの直接適用によるエラスターゼ誘導AAAモデルのための標準化された外科的方法を記載する。
Abstract
腹部大動脈瘤(AAA)は、主に無症候性であるが、AAAの破裂は通常壊滅的な結果をもたらすため、潜在的に生命を脅かす可能性がある。現在、AAAのいくつかの異なる実験モデルがあり、それぞれがAAAの病因における異なる側面を強調している。エラスターゼ誘導AAAモデルは、2番目に多く使用されるげっ歯類AAAモデルである。このモデルは、大動脈の炎症領域へのブタ膵臓エラスターゼ(PPE)の直接注入または適用を含む。技術的な課題のため、今日のほとんどのエラスターゼ誘導AAAモデルは、PPEの管腔内注入ではなく外部適用で実施される。エラスターゼの浸潤は、内側層における弾性層層の分解を引き起こし、その結果、大動脈壁の完全性の喪失およびその後の腹部大動脈の拡張をもたらす。しかしながら、エラスターゼ誘導AAAモデルの1つの欠点は、手術の実施方法の必然的な変動である。具体的には、大動脈の内腎セグメントを単離する外科的技術、大動脈ラッピングおよびPPEインキュベーションに使用される材料、PPEの酵素活性、およびPPE適用の時間持続時間はすべて、最終的なAAA形成速度および動脈瘤径に影響を及ぼす重要な決定因子となり得る。特に、AAAに関するさまざまな研究からのこれらの要因の違いは、再現性の問題につながる可能性があります。本稿では、マウスの腹部内大動脈の外側へのPPEの直接適用によるエラスターゼ誘導AAAモデルの詳細な外科的プロセスを説明する。この手順に従うと、雄および雌マウスにおいて約80%の安定したAAA形成率が達成可能である。エラスターゼ誘導AAAモデルを用いたAAA研究の一貫性および再現性は、標準的な外科的処置を確立することによって有意に増強され得る。
Introduction
腹部大動脈瘤(AAA)は、血管径1の少なくとも50%の増加を伴う腹部大動脈の分節拡張として定義される。AAAは、破裂が介入2,3,4であっても非常に高い死亡率をもたらす可能性があるため、潜在的に致命的である。AAAは米国で年間約13,000人の死亡の原因となっていると報告されており、これは1,5人の死因の第10位となっています。
AAAの病因はまだ完全には理解されていない6,7,8。AAAの分子機構を調査し、潜在的な治療標的を試験するために、いくつかの実験的AAAモデルが確立されている9、10。AAAのげっ歯類モデルには、エラスターゼ、塩化カルシウム、アンジオテンシンIIおよび異種移植片モデルが含まれ、その中でエラスターゼ誘導AAAモデルは、2番目に多く使用されるモデル10、11、12、13、14、15、16、17である。このモデルは、大動脈の炎症領域へのブタ膵臓エラスターゼ(PPE)の直接注入または適用を含む。大動脈の内側層へのエラスターゼの浸透は、弾性層状の分解および炎症性細胞の浸潤を引き起こし、大動脈壁の完全性の喪失およびその後の腹部大動脈の拡張をもたらす7,18。エラスターゼ誘導AAAモデルは、1990年にAnidjarらによってラットを用いて最初に報告され、大動脈の単離された部分をエラスターゼ17で灌流した。2012年後半に、PPEの周到性適用を用いた改変モデルがBhamidipatiらによって報告された19。今日、エラスターゼ誘導AAAモデルのほとんどの手術は、バミディパティのグループに触発され、PPEの管腔内灌流ではなく外部適用で行われます。外部適用は、細かい外科的技能に対する要求が少ないが、AAAの発生率は比較的低く、管腔内灌流のそれよりも幾分小さいサイズ11,19。
AAA研究で広く使用されているが、エラスターゼ誘導AAAモデルには一定の限界がある。このモデルの1つの注意点は、手術の実施方法の必然的な変動であり、再現性の問題につながる可能性があります。例えば、大動脈の破腎セグメントがどのように単離されるか、およびセグメントのどの部分が異なる実験室間でPPE適用のために選択されるかに関して、外科的処置に相違が存在する可能性がある。PPEの酵素活性およびPPEインキュベーションの時間持続時間も変化し得る。しかし、これらはすべて、最終的なAAA形成速度および動脈瘤直径に影響を及ぼす重要な決定因子である。これらの重要な決定要因の変動は、このモデルを使用する異なるグループからのAAA研究のデータ比較を非常に困難にする。したがって、標準化された外科的処置は、様々な機関から同等の結果を得るためのツールとして必要とされている。
本稿では、マウスの腹部内大動脈の外側へのPPEの直接適用によるエラスターゼ誘導AAAモデルの標準化された外科的プロトコールについて説明する。このモデルを用いたマウスにおけるAAAの正常かつ堅牢な生成に不可欠な外科的材料および手順に関する詳細についても議論する。
Protocol
Representative Results
Discussion
エラスターゼ誘導AAAモデルは、1990年にラットを用いてAnidjarらによって最初に報告された17。様々な修正版が過去30年間に導入され、外科的技術19,20,21,22の大幅な改善が伴った。何百もの研究機関が、AAA研究で2番目に多く使用されているげっ歯類実験モデルとしてエラスターゼ誘?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ミシガン大学の実験動物医学ユニットには、動物の給餌と繁殖に関する彼らの助けに感謝します。この研究は、J. Zhangに対するNIH RO1 HL1 HL153710、J. ZhangへのNIH RO1 HL1 HL109946、Y.E. ChenへのRO1 HL134569、およびG. Zhaoへの米国心臓協会の助成金20POST35110064によって支持されている。
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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