小鼠颈动脉套管植入以诱导剪切应力介导的动脉粥样硬化

摘要

本文介绍的缩窄套管旨在诱导小鼠颈总动脉发生动脉粥样硬化。由于其内腔呈锥形结构，植入后的套管可产生明确的低、高及振荡剪切应力区域，从而触发具有不同炎症表型的动脉粥样硬化病变的形成。

摘要

普遍认为，血管剪切应力的改变会触发内皮细胞中炎症相关基因的表达，从而诱导动脉粥样硬化的发生（详见综述于 ¹ 和 ²）。剪切应力的作用已被广泛研究 体外 研究流体动力学对培养的内皮细胞的影响 ^1,3,4 和 体内 在较大的动物和人类中 ^1,5,6,7,8然而，能够系统研究剪切应力对斑块形成影响的高可重复性小型动物模型十分罕见。最近，Nam 等人 ⁹ 引入了一种小鼠模型，通过结扎颈动脉分支产生低流速和振荡流区域。尽管该模型可在高脂血症小鼠中引起内皮功能障碍并快速形成动脉粥样硬化病变，但尚不能排除所观察到的炎症反应至少部分归因于结扎所致的内皮和/或血管损伤。

为了避免上述局限性，基于计算流体动力学设计了一种可调节剪切应力的套管，其内腔呈锥形，旨在颈总动脉内形成明确的低、高及振荡性剪切应力区域 ¹⁰通过在喂食高胆固醇西方饮食的载脂蛋白E（ApoE）基因敲除小鼠中应用该模型，可在套管的上游和下游形成血管病变。其表型与局部血流动力学相关。 ¹¹ 经证实 体内 磁共振成像（MRI） ¹²颈动脉套管上游的低而层流剪切应力导致形成表型更易损的广泛斑块，而套管下游的振荡剪切应力则诱导产生稳定的动脉粥样硬化病变 ¹¹在袖带内高剪切应力和高层流区域，通常观察不到动脉粥样硬化斑块。

综上所述，剪切应力调控套管手术是一种可靠的外科方法，可在载脂蛋白E缺陷小鼠中诱导表型不同的动脉粥样硬化病变。

方案

1. 准备剪切应力调节器（套管）

1. 剪切应力调节剂 由两个纵向的圆柱半壳组成，其内腔呈圆锥形。半壳由通过塑料铸造工艺制成的热塑性聚醚酮构成。铸造部件在仍与流道连接的状态下被送出，因此在使用前需将半壳从流道上切割下来。每件铸件包含不同尺寸的半壳，尺寸范围从 150 μm - 300 μm （下游末端最小内径）
2. 套管制备应在手术显微镜下进行。
3. 用钝头镊子夹住套管半壳，用锋利的手术刀小心地将其从铸型上切下。该操作将得到需要进一步加工的半壳前体。
4. 将半壳前体放置于平整的防滑平板上，用钝头镊子固定，沿预切口精确切割以去除封闭端，即可得到可用于实验的袖套半壳。
5. 在显微镜下控制半壳结构，轻轻去除任何残留的锋利边缘。圆锥形的内腔对于在植入套管的上游和下游区域诱导不同特性的剪切应力至关重要。半壳外表面有一条垂直于内腔的凹槽，用作缝合线的导向槽，最终将两个半壳固定在一起形成功能性套管。
6. 将按尺寸分类的袖带半壳保存在70%乙醇中。

2. 在右侧颈动脉周围植入套管

1. ApoE 基因敲除小鼠的年龄应约为 10 周，体重至少为 20 克。若需在高胆固醇饮食条件下研究斑块形成，建议在颈动脉套管植入术前 4 周开始喂食西方型高脂饮食。
2. 整个手术操作应在至少半无菌条件下进行：穿戴手....

讨论

为了尽量减少实验差异，建议使用年龄相近且饮食史相同的动物进行实验。最近发表的一项研究表明，在野生型小鼠中应用的剪切应力调节方法可能是研究内皮功能障碍以及由血流动力学改变诱导的早期炎症反应的良好模型¹³。然而，若要研究动脉粥样硬化斑块的形成，则需要使用转基因高脂血症小鼠模型（例如ApoE基因敲除小鼠）。在每种小鼠模型中，斑块沉积的进展程度取决于所采用的饮食类型。通常情况下，饮食中胆固醇/脂肪含量越高，疾病进展越迅速。

在套管植入过程中，外科医生应尽量减少组织损伤和操作，以降低因损伤引起的炎症反应。当研究重点为动脉粥样硬化过程中的炎症反应时，尽量减少损伤尤为重要。为了评估术后炎症的程度，强烈建议在部分动物中植入非缩窄性对照套管。对照套管应由相同材料制成，但具有连续且非缩窄的内径。

还必须始终将套管放置于颈动脉的相同位置，并始终选择同一侧，否则血流速度无法重复。当合并两个套管半壳时，手术者需特别注意套管的合适装配，因为装配不当会导致内腔无法形成理想的锥形结构，进而引起血流参数的不可预测。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
剪切应力改性剂（聚醚酮）	Promolding BV