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静脉血栓形成的电解下腔静脉模型(EIM)

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DOI:

10.3791/2737

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2011年7月12日

本文内容

摘要

通过电解诱导下腔静脉内表面内皮细胞活化,可导致静脉型血栓形成,其机制涉及内皮细胞活化和部分血流淤滞,这两者均为维尔肖三联征的组成部分。

摘要

动物模型在深静脉血栓(DVT)研究中发挥着至关重要的作用,可用于研究血栓形成、血栓溶解以及测试潜在的治疗化合物(1)。目前,正在开发用于DVT治疗和预防的新化合物。将潜在的治疗性拮抗化合物递送至受累的血栓静脉一直存在困难。在治疗应用背景下,一种利用部分血流停滞并能在主要静脉内稳定生成血栓的模型 recently established。电解性下腔静脉模型(EIM)是一种允许在持续血流存在条件下形成血栓的DVT小鼠模型。该模型使治疗剂能够以动态方式与血栓接触,且比其他DVT模型更为敏感(1)。此外,该血栓形成模型 closely simulates 临床血栓形成的实际情况,是研究静脉内皮细胞活化、白细胞迁移、静脉血栓形成机制以及测试治疗应用的理想选择(1)。EIM模型技术操作简单,易于重复,可产生大小一致的血栓,并能获得较大的样本量(即血栓和静脉壁),满足分析需求。

方案

1. 小鼠麻醉操作

  1. 将动物从笼中取出,放入麻醉前诱导室,以 0.5 升/分钟的流速(通过蒸发器控制)吸入 2% 异氟烷和 100% 氧气进行气体麻醉诱导。
  2. 小鼠在麻醉诱导室中镇静后,从室内取出,使用电推剪剃除腹侧腹部毛发;若使用脱毛剂,则小鼠保留在诱导室内(1 分钟)。
  3. 在持续镇静状态下,称重小鼠,用无菌眼膏润滑眼睛,然后将其仰卧位置于循环温水加热装置上,在通过鼻罩给予异氟烷和氧气的全身麻醉下进行操作。此时,氧气流速降至 0.2 升/分钟。
  4. 用氯己定溶液喷洒腹部(二乙酸氯己定具有快速杀菌和持久作用),并用无菌纱布擦拭三次,直至手术区域清洁。

2. 小鼠显微外科及术后恢复操作

  1. 使用虹膜剪在皮肤和腹壁上做一条2 cm的腹正中切口,暴露腹腔。用无菌生理盐水浸湿的2×2纱布将肠管推向动物左侧。放置小鼠固定器,以便观察下腔静脉(IVC)。
  2. 此时将异氟烷浓度降低至维持水平(2%),氧气流速保持在0.2升/分钟,直至手术结束。
  3. 使用无菌棉签和超精细虹膜半弯组织镊进行钝性分离。操作小鼠组织时需格外小心,因其极为脆弱。
  4. 从肾静脉至髂总分叉之间的所有下腔静脉侧支均用7-0非反应性聚丙烯缝线结扎,而后侧支保持开放。
  5. 在电解诱导下腔静脉血栓模型(EIM)中,将连接至镀银铜线(KY-30-1-GRN, Electrospec, Dover, NJ)的25G不锈钢针插入暴露的尾端下腔静脉(见图1),并紧贴前壁放置(作为阳极)。
  6. 另一根导线皮下植入,以完成电路(作为阴极)。
  7. 使用Grass S48方波刺激器和恒流单元(Grass Technologies, An Astro-Med, Inc., West Warwick, RI)施加250 μA电流,持续15分钟。直流电流导致电解产物生成,这些毒性产物腐蚀下腔静脉内皮表面,促进血栓形成环境,进而引发血栓形成。
  8. 15分钟后取出针头,并用棉签轻压穿刺部位以防止出血。
  9. 在假手术组动物中,将针插入下腔静脉后立即拔出,不施加电流。
  10. 腹壁切口采用两层缝合法关闭。本实验室使用5-0薇乔线(合成缝线)连续缝合关闭腹壁,皮肤则使用医用粘合剂闭合,无需留置体表缝线,术后无需拆线。
  11. 术后小鼠置于独立笼具中恢复,在加热灯下密切观察45分钟至2小时(加热灯与笼具最小距离为24英寸),随后返回原饲养单元。若不影响研究目的,可使用镇痛药和抗炎药物。如需不给予镇痛药物,须提供科学依据,并获得兽医及IACUC批准。本实验室发现,皮下注射布托啡诺(Buprenorphine)0.05–0.1 mg/kg是小鼠术前和术后优良的镇痛方案。此外,当全身性镇痛可能干扰实验结果时,可在切口部位注射利多卡因(4 mg/kg,即1%溶液0.4 ml/kg)进行局部镇痛。
  12. 我们通常未观察到因深静脉血栓(DVT)导致的术后不良反应。然而,可能的术后并发症包括麻醉意外死亡、术中失血以及因神经损伤导致的部分轻瘫。恢复缓慢的动物可给予营养凝胶或将湿润饲料置于笼底以促进恢复。出现严重术后并发症的动物应实施人道安乐死。
  13. 在预定时间点,依据美国兽医协会(AVMA)《啮齿类动物安乐死指南》推荐的方法实施人道安乐死。

3. 典型结果

EIM 是一种在持续血流条件下形成血栓的模型。下图展示了在此新型模型中研究的各项参数。

显示下腔静脉、主动脉及导丝插入进行血管通路的血管内操作示意图
图 1 展示了插入连接银镀铜线的25G不锈钢针(KY-30-1-GRN,Electrospec,美国新泽西州多佛)的解剖区域。请注意,几乎总存在一个淋巴结,可作为定位尾侧下腔静脉的解剖标志。

血栓重量比较,EIM,柱状图,PAI-1,WT,^CT,统计分析,p值。
图 2:不同品系小鼠在EIM后2天的血栓重量。如预期所示,PAI-1基因敲除(KO)小鼠的血栓重量较低,而高凝状态的Delta CT小鼠(^CT)血栓重量较大。

运动后两天不同实验组可溶性P-选择素水平的柱状图。
图3:可溶性P-选择素是深静脉血栓形成的标志物,在不同小鼠品系中进行了检测。其中,PAI-1基因敲除小鼠的水平最低,而高凝状态的delta CT小鼠的水平最高。

显示P-选择素与血栓重量相关性的图表;EIM后蛋白质水平的数据分析。
图4 在不同品系中均发现血栓重量与可溶性P-选择素之间存在相关性。值得注意的是,在形成较小血栓的组别中,检测到的可溶性P-选择素水平最低(PAI-1基因敲除小鼠)。而在形成最大血栓的组别中,检测到的可溶性P-选择素水平最高(高凝状态delta CT小鼠)。

超声成像,静脉血流方向,血栓检测,医学分析。
图 5:为了证实血流的存在,在接受电诱导损伤(EIM)的小鼠中进行了超声成像。图 5 显示了小鼠在 EIM 后第 2 天的超声检查结果,随后采集了标本。请注意,血栓的形态提示其在血流存在的情况下形成

讨论

小鼠是进行体内实验的优良研究工具,因此有必要建立能够紧密模拟疾病或病理状态的小鼠模型。目前已采用多种静脉血栓小鼠模型来研究深静脉血栓(DVT),包括:光化学法(2)、血流停滞法(3-4)和机械损伤法(5-6)。然而,这些模型均未在持续血流存在的情况下,利用血管内皮刺激来诱导血栓形成。EIM模型通过在下腔静脉(IVC)内施加电解刺激,在血流持续存在的条件下通过内皮细胞活化促进静脉血栓形成(1)。该模型技术操作简便,可重复性高,且具有高达99%的存活率。尽管使用电流引发电解反应,但并不会产生热量(1)。EIM模型能够较好地模拟临床DVT,因此是研究血栓形成与溶解内在机制的有力工具,同时也适用于推动抗血栓新疗法的发展。

披露

未声明任何利益冲突。

致谢

由美国国立卫生研究院(NIH)1P01HL089407-01A1(Lawrence,项目负责人)、动物核心A及NIH 1K01HL080962-01A2(Myers,项目负责人)资助。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
DMEM英维特罗根ABCD1234

参考文献

  1. Diaz, J. A., Hawley, A. E., Alvarado, C. M. Thrombogenesis with continuous blood flow in the inferior vena cava. A novel mouse model. Thromb Haemost. 104, 366-375 (2010).
  2. Eitzman, D. T., Westrick, R. J., Nabel, E. G. Plasminogen activator inhibitor-1 and vitronectin promote vascular thrombosis in mice. Blood. 95, 577-580 (2000).
  3. Myers, D., Farris, D., Hawley, A. Selectins influence thrombosis in a mouse model of experimental deep venous thrombosis. J Surg Res. 108, 212-221 (2002).
  4. Myers, D. D., Hawley, A. E., Farris, D. M. P-selectin and leukocyte microparticles are associated with venous thrombogenesis. J Vasc Surg. 38, 1075-1089 (2003).
  5. Pierangeli, S. S., Barker, J. H., Stikovac, D. Effect of human IgG antiphospholipid antibodies on an in vivo thrombosis model in mice. Thromb Haemost. 71, 670-674 (1994).
  6. Pierangeli, S. S., Liu, X. W., Barker, J. H. Induction of thrombosis in a mouse model by IgG, IgM and IgA immunoglobulins from patients with the antiphospholipid syndrome. Thromb Haemost. 74, 1361-1367 (1995).

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