The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Hebrew was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1European Institute for Molecular Imaging, Westfälische Wilhelms-University Münster, 2British Heart Foundation Cardiovascular Sciences Unit, Imperial College London, 3Department of Bioengineering, Imperial College London, 4Biomedical Engineering, Eindhoven University of Technology
This article is a part of JoVE Clinical and Translational Medicine. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Kuhlmann, M. T., Cuhlmann, S., Hoppe, I., Krams, R., Evans, P. C., Strijkers, G. J., et al. Implantation of a Carotid Cuff for Triggering Shear-stress Induced Atherosclerosis in Mice. J. Vis. Exp. (59), e3308, doi:10.3791/3308 (2012).
מקובל כי שינויים גזירה הלחץ בכלי הדם לעורר את הביטוי של גנים דלקתיים בתאי האנדותל ובכך לגרום לטרשת עורקים (הנסקרת ב 1 ו -2). תפקידה של מתח גזירה נחקרה בהרחבה במבחנה חוקרת את ההשפעה של זרימה על הדינמיקה לתאי אנדותל בתרבית 1,3,4 ו - in vivo בבעלי חיים גדולים ובני אדם 1,5,6,7,8. עם זאת, לשעתקו מאוד במודלים של בעלי חיים קטנים המאפשר חקירה שיטתית של השפעת הלחץ גזירה על התפתחות פלאק הם נדירים. לאחרונה, הציג נאם et al. 9 במודל עכבר שבה קשירת הענפים של עורק הצוואר יוצר אזור של זרם נמוך oscillatory. אף על פי מודל זה גורם תפקוד האנדותל היווצרות מהירה של טרשת עורקים בעכברים hyperlipidemic, לא ניתן לשלול כי התגובה הדלקתית הוא ציין, לפחות בחלקה, תוצאה of אנדותל ו / או נזק לכלי בשל קשירת.
כדי למנוע מגבלות כאלה, חפתים מתח גזירה שינוי פותחה על סמך דינמיקה של נוזלים מחושב, אשר חרוט לומן הפנימי בצורת נבחרה כדי ליצור אזורים מוגדרים של מתח נמוך, גזירה גבוהה oscillatory בתוך עורק התרדמה המשותף 10. על ידי יישום מודל זה אפוליפופרוטאין E (ApoE) נוקאאוט בעכברים שקיבלו כולסטרול גבוה המערבי דיאטה סוג, לפתח נגעים של כלי הדם במורד הזרם מן השרוול. הפנוטיפ שלהם היא בקורלציה עם הדינמיקה האזורית תזרים 11 כפי שאושרו על ידי הדמיה vivo תהודה מגנטית (MRI) 12: הלחץ גזירה נמוכה למינרית במעלה הזרם של השרוול גורם להיווצרות פלאק נרחב של פנוטיפ פגיע יותר, ואילו oscillatory מתח הזרם גזירה של השרוול גורם טרשת עורקים יציבה 11. באותם אזורים של מתח גזירה גבוהה וזרימה למינרית גבוה בתוך השרוול,בדרך כלל אין פלאק טרשת עורקים הם נצפו.
לסיכום, נוהל גזירה מתח שינוי השרוול היא גישה כירורגית אמין לייצר טרשת עורקים שונים phenotypically ב-ApoE לקוי בעכברים.
1. הכנת מתקן מתח גזירה (השרוול)
2. להשתיל את השרוול סביב עורק הצוואר הימני
3. Explanting השרוול ואת עורקי הראש
4. נציג תוצאות
השרוול צריך להיות ממוקם תמיד סביב אחד משני עורקי הראש המשותף של בעל חיים (איור 1A, 1B) - הצד הנגדי משמש כביקורת. על התמונה מציגה את שני פגזים חצי שרוול (איור 1B) צורה חרוטית של לומן הפנימי גלוי. זו צורה חרוטית חיונית establishing שלושת האזורים עם זרימת הדינמיקה ברורה. טיפוסי דפוסי מתח גזירה הנגרמת על ידי השחקנים מחושב ממדידות דופלר 11 ואת מהירויות זרימת המקביל מבוסס על שלב לעומת מהירות MR הדמיה 12 מקבלים באיור 2.
כאשר השרוול הוא מושתל עכברים בנוקאאוט ApoE תזונה סוג המערבי הזרימה משתנה הדינמיקה גזירה הנגרמת לעורר מתח בתצהיר פלאק טרשת עורקים (איור 3): Upstream של מתח חרוטי נמוך התכווצות למינרית גזירה מוביל להתפתחות מסיבית של פלאק טרשת עורקים של יותר פנוטיפ פגיע, המאופיינת ליבות השומנים קרוב לומן המרכזי מכוסה רק על ידי כובע סיביים דקים (איור 3A1). לומן הפנימי חרוטי של השרוול שמוביל לעלייה מהירות הזרימה. כמעט אין בתצהיר פלאק הוא ציין בתחום זה. במורד הזרם ישירות באתר של צוואר הבקבוק מיידית הרחבת התוצאות עורק באזור של מערבולות ו פלו oscillatoryw פרמטרים, מה שגורם להתפתחות פלאק המורחבת של פנוטיפ פחות יציבה יותר (כלומר, ליבות פחות שומנים אשר מקומי קרוב יותר לאמצעי התקשורת).

איור 1 צירוף מתח גזירה - הרכבה מיקום (א) ציור סכמטי של האזיק מושתל:.. השרוול ממוקם סביב עורק התרדמה המשותף הימני (RCCA) - הצד הנגדי (LCCA = שמאל העורק הראשי משותף) משמש בקרה . (ב) vivo MRI אנגיוגרפיה בעכבר: ב הקרנת העוצמה המקסימלית של שלושה ממדי הזמן של הטיסה MR אנגיוגרפיה התכווצות חרוטי המושרה על ידי השחקנים (חץ לבן) נראה (לפרטים ראו 12). (H = ראש, F = מטר, R = ימין, L = שמאל). בפינה הימנית העליונה להציג מקרוסקופית על לומן הפנימי ואת המשטח החיצוני של חצאים השרוול הוא נתון. כאשר התאספו, שני חצאים יוצרים גליל חרוטי, אשר משנה הזרימה הדינמיקה בתוך כלי השיט בצורה מוגדרת. כדי להבטיח את ההתאמה הנכונה, חריץ על פני השטח החיצוני של השרוול (חץ צהוב) משמש מנחה עבור תפר המקשר.

באיור 2. אזורים שונים של דינמיקה זרימת מתח גזירה. השרשה של השרוול הדינמיקה תזרים משנה ומתח גזירה לאחר מכן בעורק הראש מכווץ באופן מוגדר. באיור הסכמטי העליון המאפיינים את זרימת שונים מצוינים ואת הערכים משוער המקומית מתח גזירה מקבלים (מבוסס על מדידות דופלר 11). להלן, מהירויות זרימת המקביל חיה אחת נמדד על ידי בדיקת MRI במעלה הזרם של השרוול מושתל מוצגים תמונה-MRI T1-משוקלל חתך של הצוואר (שלב בניגוד הדמיה מהירות, לפרטים ראה 12).
> 
באיור 3. הלחץ שאר המושרה התפתחות פלאק בעכברים בנוקאאוט ApoE. בפינה השמאלית העליונה מראה את התצוגה מקרוסקופית על הצוואר נפתחה חשוף עורקי הראש של העכבר בנוקאאוט ApoE תחת דיאטה גבוה (סוג המערבי) שומן 8 שבועות לאחר ההשתלה של מתח גזירה משנה סביב עורק התרדמה המשותף הימני (RCCA). אזור לבן אטום של כלי השיט (*) במעלה הזרם של השרוול מתאים לאתר של בתצהיר נרחב פלאק טרשת עורקים. החץ הצהוב מציין את חוט המשלבת את שני חצאי השרוול. לעומת זאת, אין סימנים של בתצהיר פלאק העורק הכלילי השמאלי משותף (LCCA).
(א) - (ג) נציג HE מוכתם חתכי רוחב של עורק התרדמה המשותף הימני של העכבר בנוקאאוט ApoE תחת דיאטה סוג המערבי 8 שבועות לאחר ההשתלה של השרוול. האיור הסכמטי נותן המטוסים המקביל (קווים מקווקווים) wherדואר הסעיפים אותרו. (א) Upstream של טרשת עורקים השרוול שמוביל בתצהיר פלאק מסיבי. ליבות השומנים גדול (חצים אדומים), אשר בחלק ממוקמים בקרבת מרכזי לומן (פרט A1) לאפיין את אופי הפגיעה של השלטים האלה. (ב) מטוס של צוואר הבקבוק השרוול כמעט שום התפתחות פלאק ברור, בעוד הזרם ישירות של השרוול (ג) תזרים oscillatory מוביל מתונה התפתחות פלאק מסוג יציב יותר (כלומר פחות שומנים ליבות או לא). (C1, C2 = פגזים מחצית השרוול, P = הפלאק, כוכבית = כלי לומן)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
כדי למזער וריאציה ניסיוני מומלץ לעבוד עם בעלי חיים גיל כמעט זהה עם ההיסטוריה תזונה זהה. תחקיר שפורסם לאחרונה מוכיח כי מתקן מתח להחיל גזירה בעכברים wildtype יכול להיות מודל טוב חקירת תפקוד האנדותל תגובות דלקתיות מוקדם המושרה על ידי זרם שונה דינמיקת 13. עם זאת, חקירה של התפתחות טרשת עורקים פלאק hyperlipidemic מודלים עכבר מהונדס (למשל העכבר בנוקאאוט ApoE) נדרשים. התקדמות וההיקף של בתצהיר פלאק כל דגם העכבר תלויים בסוג של דיאטה בשימוש. באופן כללי, תוכן כולסטרול גבוה / שומן של הדיאטה, המהירה יותר את התקדמות המחלה.
במהלך ההשתלה השרוול המנתח צריך לנסות למזער את הנזק לרקמות מניפולציה, בשביל זה יוריד תגובות דלקתיות עקב פציעה. צמצום הפגיעה חשוב במיוחד כאשרתהליכים דלקתיים במהלך טרשת עורקים הם המוקד של המחקר. כדי לאמוד את מידת הדלקת לאחר ניתוח זה מומלץ להשתיל לא המגבילים האזיקים השליטה אצל בעלי חיים מסוימים. השרוול צריך לשלוט גליל עשוי מחומר זהה, אך עם קוטר רציפה ללא המגבילים, הפנימית.
היא גם חיונית תמיד במקום השרוול במיקום זהה של עורק הצוואר ולבחור תמיד אותו צד, אחרת מהירויות זרימת אינם לשחזור. המנתח צריך לקחת בזהירות רבה של התאמה הימני של השרוול, כאשר שילוב של שני חצאי קליפות השרוול, כי תוצאות בכושר פסולה לא לומן נוצר קושי פנימי חרוטי אשר בתורו מוביל בפרמטרים תזרים צפוי.
היתרון הגדול של מתקן הלחץ גזירה היא שזה יוצר בשלושה אזורים מוגדרים היטב עם תבניות אופייניות לשעתקו של מהירויות זרימת בתוך כלי זהה (Fiז 2, טבלה 1). בסביבה hyperlipidemic כל אלה דפוסי זרימת לגרום בתצהיר פלאק של פנוטיפ אופייני (איור 2) דמוי פלאק פגיע ויציב בבני אדם.
לכן, הראש הציגו השרוול העכבר הוא בעל ערך במודל vivo לחקירה של מתח גזירה פנוטיפים פלאק המושרה (יציב ובלתי יציב). יתר על כן, זה יכול להיות גם מודל אידיאלי חיה קטנה לפיתוח חדש בדיקות הדמיה מולקולרית, שנועד מוקדם לזהות אתרים של טרשת עורקים עוד לפני בתצהיר פלאק התקדם מוביל היצרות או קרע פלאק, האירוע הראשוני והוליד מסכני חיים לאירועים קרדיווסקולריים כמו היווצרות פקיק לבין אוטם שריר הלב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
המחברים אין לחשוף.
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי דויטשה Forschungsgemeinschaft (DFG), GZ פרויקט PI 771/1-1; SFB 656 "מולקולרית והדמיה לב וכלי דם", מינסטר, גרמניה (פרויקטים C6, Z2, B3, ו PM3); האיחוד האירופי נואי "אבחון הדמיה מולקולרית, דימי "(WP 11.1 ו -11.2). המחקר מומן גם על ידי קרן הלב הבריטית, בריטניה בחלקו.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Shear stress modifier (polyetherketone) | Promolding BV |