مقالة منهجية

تأسيس وتقييم نموذج فئران مصاب بالسكري مع تصلب الشرايين في الأطراف السفلية

DOI:

10.3791/68991

⸱

يناير 2, 2026

 ,  ,  ,  , 
1The Second Clinical Medical College of Binzhou Medical University, 2School of Clinical Medicine, Shandong Second Medical University, 3Department of Vascular Surgery, YanTai Yuhuangding Hospital Affiliated to Qingdao University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصلب الشرايين في الأطراف السفلية هو مضاعفات شائعة لمرض السكري. هنا، نقدم طريقة جديدة لنمذجة تحاكي تطور مرض تصلب الشرايين عن طريق حقن الإيثانول في الأوعية الدموية لتعطيل البنية الوعائية، مما يوفر منصة جديدة لعلاج أمراض الأوعية الدموية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هدفت هذه الدراسة إلى تأسيس والتحقق من نموذج جديد للفئران لتصلب الشرايين في الأطراف السفلية (ASO) لدى الفئران المصابة بالسكري. على عكس ربط الشريان الفخذي التقليدي، حقنا 95٪ من الإيثانول (0.1 مل) في الشريان الحرقفي الخارجي. بعد العملية، تم تقييم انسداد الشريان وتسرب الأطراف الخلفية في الأيام 1 و3 و7 و14 باستخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر، والتصوير الحراري، وقياس وزن العضلات الرطبة. تم إجراء تحليل نسيجي للأوعية الدموية وأنسجة العضلات لتقييم معدل نجاح النموذج واستقراره. الإيثانول عالي التركيز (95٪) يسبب تلف خلايا البطانة الوعائية، مما يؤدي إلى انسداد الشريان الفخذي. مقارنة بمجموعة الضابطة، أظهر تصوير دوبلر بالموجات فوق الصوتية انخفاضا تدريجيا في قطر الشريان وزيادة سرعة التدفق في الطرف المصاب. أظهر التصوير الحراري انخفاضا في درجة حرارة الطرف، بينما أظهر قياس وزن العضلات انخفاضا كبيرا في كتلة العضلات في نفس الجانب. أكد التحليل النسيجي وجود انسداد في التجويف الشرياني (تجويف الشريان)، وانخفاض كثافة الأوعية الدموية الدقيقة، وتفاقم الآفات تدريجيا مع مرور الوقت. في الختام، فإن حقن الشريان الحرقفي بنسبة 95٪ إيثانول يكرر بشكل فعال الخصائص الفسيولوجية المرضية لانسداد الشريان السفلي في الأطراف السفلية، مما يوفر نموذجا جديدا لدراسة تصلب الشرايين الممزوج بالشرايين المصابة بالسكري.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد انسداد الشرايين في الأطراف السفلية لدى مرضى السكري (DLEAO) سببا رئيسيا للإعاقة والوفيات لدى مرضى السكري، مما يؤثر بشكل كبير على جودة الحياة ويفرض عبئا اجتماعيا اقتصاديا كبيرا1. تتضمن الأسباب المرضية لمرض الشرايين السكري تفاعلات معقدة بين فرط سكر الدم، خلل الدم، الالتهاب المزمن، وخلل الأوعية الدموية2. لقد لعبت نماذج دورا أساسيا في توضيح هذه الآليات، مقدمة رؤى حاسمة لتطوير العلاج. تعد نماذج أدوات قيمة لمحاكاة الفيزيولوجيا المرضية لمرض الشريان الطرفي (PAD) لدى مرضى السكري البشر. تمكن هذه النماذج دراسات عالية الإنتاجية وقابلة للتكرار للتحقيق في تقدم المرض وتوضيح الآليات الأساسية. علاوة على ذلك، توفر التجارب ما قبل السريرية التي تستخدم نماذج حيوانية بيانات أساسية للعلاجات الجديدة، بما في ذلك العوامل الدوائية، والعلاج الجيني، وأساليب الطب التجديدي (مثل العلاج بالخلايا الجذعية)3. يعد هذا البحث الأساسي ضروريا لتوجيه التجارب السريرية اللاحقة وتطوير الطب الترجمي.

حاليا، تستخدم طريقة ربط الشريان الفخذي (FAL) على نطاق واسع في المختبرات لتحديد نماذج الفئران لنقص التروية في الأطراف الخلفية4. هذا النهج يسبب بسرعة ظهور الإقفارية في الأطراف السفلية5؛ ومع ذلك، يختلف التجلط الشرياني الناتج عن التطور المرضي الذي لوحظ لدى مرضى السكري المصابين بمرض الشرايين في الأطراف السفلية (LEAD)، والذي يتضمن إصابة بطانة الجسم، وتراكم عوامل الالتهاب، وتكاثر خلايا العضلات الملساء 2,6. بالإضافة إلى ذلك، يحفز FAL التدفق الوعائي الجديد بسرعة وتكوين الأوعية الجانبية، مما يعيد التروية منخفضة التدفق بعد وقت قصير من نمذجة5،7. وهذا يتناقض مع التطور المزمن لمرض الرصاص السكري. لذلك، هناك حاجة لتطوير نموذج حيواني يحاكي بشكل أدق الآليات الفسيولوجية المرضية لتصلب الشرايين البشري.

في نماذج المصابة بالسكري، تؤدي الإصابة الميكانيكية في الشريان الفخذي عن طريق القسطرة بالبالونية أو التحفيز الكيميائي (مثل تحفيز كلوريد الحديد) إلى تحفيز تغييرات مرضية، بما في ذلك إزالة البطانة، وتسلل الخلايا الالتهابية، وهجرة وتكاثر خلايا العضلات الملساء8. هذا النهج يحاكي بشكل أفضل السمات المرضية المميزة لتصلب الشرايين البشري. مقارنة بالنموذج التقليدي ل FAL، تكمن الميزة الأساسية للطريقة المستحثة بالإيثانول في قدرتها على محاكاة العملية الفيزيولوجية المعقدة للرصاص المصاب بالسكري بدقة أكبر. يقوم الإيثانول باضطراب بطانة الأوعية الدموية بشكل مباشر، مما ينشط تجمع الصفائح الدموية والجلطة، مما يحاكي الحدث الأولي في LEAD9 المصابين بالسكري. والأهم من ذلك، من خلال تدمير البنية الدقيقة الوعائية تدريجيا، يتجنب الإيثانول فعليا تعويض الدورة الجانبية الجانبية السريع الذي يرى عادة في نموذج FALL، مما يكرر بنجاح حالة نقص التروية المزمن النموذجي لمرضى السكري LEAD10. على النقيض من ذلك، فإن نموذج نقص التروية الناتج عن ربط الشريان الفخذي له قيود ملحوظة: حيث تعوض القوارض (مثل الفئران، الجرذان) بسرعة عن نقص التروية الحاد بسبب الدورة الدموية الجانبية المتطورة جيدا، مما يؤدي إلى عدم اتساق شدة الإقفار وضعف إعادة تجميع نقص التروية الحرجة في الأطراف البشرية (CLI)11,12. علاوة على ذلك، ينبع مرض الشرايين الطرفية البشرية (PAD) بشكل أساسي من التقدم المزمن لتصلب الشرايين، بينما يمثل نموذج ربط الشريان الفخذي حدثا إقفاري حادا - آليات مرضية مميزة جوهريا13. كان الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو إنشاء وتوصيف نموذج تجريبي مستقر وطويل الأمد لتصلب الشرايين في الأطراف السفلية السكري (LEAOD) يحاكي بدقة تقدم المرض لدى المرضى. الانسداد الناتج عن الإيثانول سهل التشغيل، ويتطلب فقط حقنا طفيفا التوغل، مما يقلل من الحاجز التقني ومعدل وفيات. يمكن توحيد معاييره الرئيسية بسهولة، مما يضمن قابلية تكرار عالية. علاوة على ذلك، فإن الطريقة فعالة من حيث التكلفة، وتلغي الحاجة إلى معدات متخصصة، ويمكن نقلها بسهولة عبر المختبرات. حاليا، لا يزال هناك نقص في نماذج حيوانية متينة للتحقق من التدخلات العلاجية الجديدة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أجريت هذه الدراسة بموجب بروتوكول معتمد من لجنة أخلاقيات في مستشفى يانتاي يوهوانغدينغ. استخدمت هذه الدراسة 40 ذكرا من جرذ سبراج-داولي (الوزن: 250-300 جرام، العمر: 6 أسابيع) تم إيواؤهم تحت دورة ضوء/ظلام مدتها 12 ساعة. بدأوا من عمر 7 أسابيع، وتم إطعامهم نظاما غذائيا غنيا بالدهون والسكروز¹⁴,¹⁵ بحكم الراحة، مع إمكانية الوصول المجاني إلى الماء لمدة 8 أسابيع. بعد 4 أسابيع من الحمية، تم تحفيز السكري عن طريق حقن الستربتوزوتوسين (STZ) ¹⁶. بعد 8 أسابيع، تم تأكيد تأسيس نموذج السكري بنجاح قبل التجارب اللاحقة. أجريت جراحة انسداد الشريان في الأطراف الخلفية على فئران عمرها 14 أسبوعا كما هو موضح أدناه.

1. التحفيز الجراحي لتصلب الشرايين في الأطراف الخلفية في الفئران المصابة بالسكري

  1. جهز جميع الأدوات والمواد الجراحية كما هو مذكور في جدول المواد والمصور في الشكل 1.
  2. تخدير الجرذ باستخدام جهاز تخدير يوفر الإيزوفلوران (1.5-2.5٪) والأكسجين (أوكسجين2، 1-2 لتر/دقيقة). حافظ على التنفس التلقائي طوال الوقت. قيم عمق التخدير عبر رد فعل القرص على إصبع القدم لضمان مستوى جراحي من التخدير.
  3. ضع الفأر في وضعية الاستلقاء على منصة تقييد. قم بإزالة الشعر من البطن إلى الأطراف السفلية باستخدام كريم إزالة الشعر وشفرة حلاقة.
  4. ثبوا الأطراف. عقم جلد الطرف الخلفي بالكحول. قم بعمل شق بعرض 2-3 سم في الفخذ الأيمن الإنسي باستخدام ملقط منحني ومقص.
    ملاحظة: جميع الإجراءات الجراحية أجريت بواسطة جراح ذو خبرة لضمان اتساق وقابلية تكرار نماذج.
  5. تحت المجهر، قم بتشريح الأنسجة المحيطة لكشف الشريان/الوريد الحرقفي الخارجي والعصب الفخذي. عزل الأوعية وعصاب. تتبع الشريان الحرقفي الخارجي إلى انقسامه إلى شرايين فخذية سطحية وعميقة.
  6. قم بتثبيت الشريان الفخذي في منتصف الجزء والشريان الفخذي العميق بمشابك وعائية. حقن ببطء 0.1 مل من الإيثانول بنسبة 95٪ في الشريان الحرقفي الخارجي البعيد. بعد 60 ثانية، أزل المشابك؛ تحقيق الانقسام عن طريق الضغط. أغلق الجرح طبقة طبقة.
    ملاحظة: أثناء الحقن، لوحظ تقشر فوري في الشريان وارتعاش عابر في القدم من نفس الجانب، مما أكد نجاح توصيل الإيثانول داخل الأوعية الدموية.
  7. لا تقم بتثبيت الطرف المصاب بعد العملية. أعط حقن البنسلين الصوديوم (400,000 وحدة دولية) عن طريق العضلات لمنع العدوى.
    ملاحظة: في نموذج انسداد الشريان أحادي الجانب للطرف السفلي السفلي، يعمل الطرف المقابل كضابط. يتم حساب وقت الانسداد بدءا من 24 ساعة بعد الإجراء.

2. تحديد درجة حرارة الطرف السفلي

  1. قم بتخدير الفأر وضعه على الظهر على منصة الجراحة.
  2. احلق كلا الطرفين الخلفيتين ووضعهما بشكل متماثل.
  3. قس درجة حرارة كلا الطرفين الخلفيتين باستخدام نظام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء.

3. قطر الشريان وسرعة تدفق الدم

  1. تخدير الفأر.
  2. جهز جهاز الموجات فوق الصوتية والمجس.
    1. شغل جهاز الموجات فوق الصوتية بالضغط على زر التشغيل في اللوحة الأمامية.
    2. اختر المجوس الخطي عالي التردد (مثل 40 ميجاهرتز) وربطه بالنظام.
    3. ضع كمية سخية من جل الربط الصوتي على سطح المجس.
  3. حدد موقع الشريان الفخذي السطحي.
    1. ضع الفأر في وضعية الاستلقاء على وسادة تدفئة للحفاظ على درجة حرارة الجسم.
    2. احلق الفراء من منطقة الفخذ الإنسي على جانبين، تقريبا 1-2 سم فوق مفصل الركبة، باستخدام ماكينة قص كهربائية.
    3. ضع المجس بلطف بشكل عمودي على سطح الجلد فوق المنطقة المحلوقة.
    4. اضبط موضع المجس في وضع B لرؤية الشريان الفخذي كهيكل أنبوبي نابض وخالي الصدى.
  4. قس قطر الشريان.
    1. تجميد صورة وضع B بالضغط على زر التجميد في واجهة الجهاز أو البرنامج.
    2. اختر أداة القياس من القائمة على الشاشة.
    3. استخدم وظيفة الكاليبر لقياس القطر الداخلي من الجدار القريب إلى الجدار البعيد للشريان.
    4. كرر القياس ثلاث مرات في نفس الموقع وسجل القيمة المتوسطة.
  5. قس سرعة تدفق الدم.
    1. التبديل إلى وضع دوبلر الموجة النبضية بالنقر على أيقونة دوبلر PW .
    2. ضع بوابة العينة فوق مركز تجويف الشريان.
    3. اضبط زاوية دوبلر إلى ≤ 60° باستخدام أداة تصحيح الزوايا.
    4. اضغط على تحديث أو التقاط لتسجيل موجة السرعة على مدى ثلاث دورات قلبية على الأقل.
    5. استخدم وظيفة التتبع التلقائية في البرنامج لحساب السرعة الانقباضية القصوى (PSV) وسرعة نهاية الانبساط (EDV).
    6. احفظ البيانات بالنقر على الحفظ وتصدير النتائج إلى ملف بيانات (مثل CSV، Excel).

4. وزن العضلات

  1. بعد التخدير العميق، قم بقتل الفأر عن طريق خلع عنق الرحم.
  2. قم بتشريح عضلات المعدة من كلا الطرفين الخلفيتين، مع الحفاظ على أوتار العرقوب (الشكل 2).
  3. ضع العضلات فورا على موازنة إلكترونية لقياس الوزن المبلل.
  4. استخدم العضلات المقابلة كأدوات تحكم.
  5. قارن القياسات من أربع نقاط زمنية وعرضها في رسم منحني.

5. التحليل النسيجي المرضي

  1. في كل من النقاط الزمنية الأربع، قم بقتل مجموعة واحدة من الفئران بسرعة.
  2. احصد الشرايين الفخذية السطحية الثنائية فورا.
  3. ثبت الأنسجة الشريانية في بارافورمالديهايد بنسبة 4٪.
  4. قم بإدخال الأنسجة في البرافين وقطعها بسماكة 5 ميكرومتر.
  5. قم بإجراء صبغ الهيماتوكسيلين والإيوزين (H&E) لفحص التغيرات النسيجية المرضية.

6. التحليل الإحصائي

  1. عبر عن جميع البيانات كمتوسط ± انحراف معياري (SD). اعتبر الفروق ذات الدلالة الإحصائية عند قيمة p <0.05.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

استخدمت هذه الدراسة حقن الإيثانول داخل الشريان لوضع نموذج في فئران SD المصابة بالسكري (n = 40). تميز النموذج بمعدل نجاح 85٪ (33/40)، استنادا إلى تأكيد الموجات فوق الصوتية لانخفاض قطر الشريان المقابل وسرعة تدفق الدم خلال 14 يوما بعد الحقن. تم تسجيل معدل وفيات مرتبط بالنموذج بنسبة 8٪ (5/40)، وذلك بشكل رئيسي خلال الفترة الأولى. بينما تشكل سمية الإيثانول خطرا لتلف الأنسجة غير المحددة مثل الغرغرينا، أكدت المراقبة الدقيقة أن الانخفاضات الملحوظة في القطر والتدفق كانت التأثيرات الرئيسية المقصودة. على الرغم من قابلية التكرار الجي...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

باختصار، نجحنا في تأسيس نموذج فئران لانسداد الشريان التدريجي الذي يحاكي بشكل وثيق المظاهر السريرية التي لوحظت لدى مرضى السكري. تم تحقيق تقييمات متسقة لنقص تروية الطرف الخلفي من خلال قياسات الموجات فوق الصوتية وتقييمات الوزن الرطب للعضلات لفترات تجاوزت أسبوعين. ربط الشريان الفخذي تسبب في انسداد سطحي للأوعية الدموية، مع السماح بإعادة تدوير الدم عبر الجهاز الوريدي العميق السليم17. عند إجراء الربط عند الشريان القريب أو فروعه، ينخفض تدفق الدم الجانبي، مما يؤدي إلى ظهور...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا يوجد لدى المؤلفين تضارب مصالح للكشف عنها.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد دعم هذا العمل صندوق الابتكار الجامعي الصيني (رقم المنحة 2024GR043).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
إصدار GraphPad 8.0.1RRID:SCR_002798
مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء المعتمد على الهاتفHIKMICROHM-TJP10B-3AMF
جرذ سبريغ-داوليشركة جينان بينغيوي لتربية التجريبية المحدودة.250 جرام
جهاز الموجات فوق الصوتيةVevo 2100

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Barnes, J. A., Eid, M. A., Creager, M. A., Goodney, P. P. Epidemiology and risk of amputation in patients with diabetes mellitus and peripheral artery disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 40 (8), 1808-1817 (2020).
  2. Yang, S. L., et al. Pathophysiology of peripheral arterial disease in diabetes mellitus. J Diabetes. 9 (2), 133-140 (2017).
  3. Ko, S. H., Bandyk, D. F. Therapeutic angiogenesis for critical limb ischemia. Semin Vasc Surg. 27 (1), 23-31 (2014).
  4. Krishna, S. M., et al. Development of a two-stage limb ischemia model to better simulate human peripheral artery disease. Sci Rep. 10 (1), 3449(2020).
  5. Wang, H., et al. Effect of miR-206 on lower limb ischemia-reperfusion injury in rat and its mechanism. Sci Rep. 13 (1), 21574(2023).
  6. Creager, M. A., Lüscher, T. F., Cosentino, F., Beckman, J. A. Diabetes and vascular disease: pathophysiology, clinical consequences, and medical therapy: part I. Circulation. 108 (12), 1527-1532 (2003).
  7. Couffinhal, T., et al. Mouse model of angiogenesis. Am J Pathol. 152 (6), 1667-1679 (1998).
  8. Li, W., Nieman, M., Sen Gupta, A. Ferric chloride-induced murine thrombosis models. J Vis Exp. (115), e54479(2016).
  9. Parsi, K. Interaction of detergent sclerosants with cell membranes. Phlebology. 30 (5), 306-315 (2015).
  10. Hellenthal, K. E. M., Brabenec, L., Gross, E. R., Wagner, N. M. TRP channels as sensors of aldehyde and oxidative stress. Biomolecules. 11 (10), 1401(2021).
  11. Chalothorn, D., Clayton, J. A., Zhang, H., Pomp, D., Faber, J. E. Collateral density, remodeling, and VEGF-A expression differ widely between mouse strains. Physiol Genomics. 30 (2), 179-191 (2007).
  12. Faber, J. E., et al. Aging causes collateral rarefaction and increased severity of ischemic injury in multiple tissues. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 31 (8), 1748-1756 (2011).
  13. Niiyama, H., Huang, N. F., Rollins, M. D., Cooke, J. P. Murine model of hindlimb ischemia. J Vis Exp. (23), e1035(2009).
  14. Rai, V., Moellmer, R., Agrawal, D. K. Clinically relevant experimental rodent models of diabetic foot ulcer. Mol Cell Biochem. 477 (4), 1239-1247 (2022).
  15. Heydemann, A. An overview of murine high fat diet as a model for type 2 diabetes mellitus. J Diabetes Res. 2016, 2902351(2016).
  16. Furman, B. L. Streptozotocin-induced diabetic models in mice and rats. Curr Protoc. 1 (4), e78(2021).
  17. Brenes, R. A., et al. Toward a mouse model of hind limb ischemia to test therapeutic angiogenesis. J Vasc Surg. 56 (6), 1669-1679 (2012).
  18. Goto, T., et al. Search for appropriate experimental methods to create stable hind-limb ischemia in mouse. Tokai J Exp Clin Med. 31 (3), 128-132 (2006).
  19. Parikh, P. P., et al. A reliable mouse model of hind limb gangrene. Ann Vasc Surg. 48, 222-232 (2018).
  20. Lejay, A., et al. A new murine model of sustainable and durable chronic critical limb ischemia fairly mimicking human pathology. Eur J Vasc Endovasc Surg. 49 (2), 205-212 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة