家兔加速动脉粥样硬化模型的研究--髂动脉球囊损伤的方法学观察
October 3rd, 2017
动物模型的动脉粥样硬化是必不可少的了解机制和研究新的方法, 以防止斑块的发展或破裂, 在工业化世界的主要死因。该方案采用球囊损伤和胆固醇丰富的饮食组合, 诱导兔髂动脉动脉粥样硬化斑块。
该程序的总体目标是通过手术破坏兔子左髂动脉的内皮并喂养它们致动脉粥样硬化饮食，从而诱导兔子动脉粥样硬化斑块的形成。兔子的单独损伤通常在主动脉中进行，以研究斑块组成。然而，髂动脉与人类冠状动脉非常相似，使其成为模拟动脉粥样硬化斑块的有吸引力的地方。
兔髂动脉的肌肉含量均匀病变、眼组织因子活性和一致的血管尺寸都与人类冠状动脉相当。最终，这允许对商业制造的设备进行评估，以达到形态测量和血管造影终点。演示该程序的是我实验室的合作者 Aurelien Frobert。
请务必使用玻璃珠消毒器对所有手术工具进行消毒。接下来，准备并检查两个球囊导管组件。在每个针脚上，连接一个装满生理盐水的 1 毫升 Luer lock 注射器，然后使用球囊的充气机制检查是否有滞留的结节。
接下来，将手术平台上的导热垫设置为 37 摄氏度。然后给兔子称重。接下来，注射丁丙诺啡，并使用 5% 异氟烷以每分钟 5 升的速度麻醉兔子，持续 10 至 15 分钟。
现在，将麻醉的兔子放在手术平台上的加热垫上。连接传感器以监测兔子的体温和呼吸并收集心电图。接下来，戴上口罩，以每分钟 2.5 升的速度输送 4% 异氟烷。
然后通过测试呕吐和小反射的丧失来确认适当的麻醉水平。普遍放松的肌肉张力也是深度麻醉的指标。接下来，将 abtonic 软膏涂抹在双眼上。
接下来，使用动物理发器去除膝关节下方腹侧区域的毛发。然后，去除松散的毛发，用 70% 乙醇和优碘交替进行三次磨砂膏清洁裸露的皮肤，然后披上动物的衣服，只留下露出下肢。要开始手术，请找到大隐动脉并切开一个 1.5 厘米的切口。
然后用小的弯曲镊子小心地露出一小部分大隐动脉。小心避免损伤股静脉或股神经。在这种暴露期间，彻底清洁动脉非常重要。
接下来，在大隐动脉下方放置两个松散的结扎环，并在动脉远端附近系上一个结扎环。然后沿着结扎线上方的动脉放置一些微血管夹，并关闭夹子以阻止血液流动。立即滴一滴罂粟碱以扩张动脉并防止相位痉挛。
接下来，使用结扎线提起大隐动脉，并使用 24 号针头做一个小的动脉切开切口。然后提起切口皮瓣，慢慢将静脉镐或引导针插入动脉腔。现在，小心地将动脉取栓导管插入大隐动脉。
要轻柔，以免破裂。然后取下静脉撬片并松开动脉上的微血管夹。要造成损伤，首先将球囊导管推进到第三个标记处。
这应该使髂分叉上方大约 2 到 5 厘米。接下来，用 0.1 毫升生理盐水给气球充气。现在，夹住导管并将其向后拉 6 厘米，同时旋转它以损坏组织。
撤退后，给气球放气。为了确保内皮完全扩张，再重复该过程两次。然后取下导管并立即系上动脉切开部位上方的结扎环以止血。
接下来，在伤口穿孔周围涂抹合适的消毒剂并擦拭掉血凝块。最后，关闭皮肤切口并用聚维酮碘溶液对手术部位进行消毒。然后使用第二根导管在对侧髂动脉上重复整个外科手术。
手术后，首先清洁兔子侧面的腹腔软膏。然后给予磺胺多辛和甲氧苄啶。然后将兔子和镦头垫转移到干净的恢复笼和监测补丁和夹子中。
一旦动物恢复外部卧位并可以行走，就将其送回家笼。对于疼痛管理，提供丁丙诺啡。现在，根据需要开始以致动脉粥样硬化饮食喂养动物。
为了收获早期的薄亚麻，手术后 2 或 4 周，首先麻醉兔子，然后用主干切口对兔子实施安乐死。接下来，打开腹部并露出腹膜后。然后将主动脉追踪到髂分叉处并将其系在分叉处上方。
然后小心地去除周围组织并隔离两条髂动脉。现在解剖两条动脉并将它们浸入冰冷的 PBS 中。其中用镊子去除凝块，并将每条动脉分成 46 段。
然后立即将片段包埋在含有 OCT 化合物的模具中，并在液氮中快速冷冻组织。将组织储存在零下 80 摄氏度，然后使用标准方法对 5 微米厚的切片进行染色。髂动脉球囊损伤在不到一小时内成功进行，无并发症。
兔子在一小时内恢复和/或看起来健康，体重没有明显减轻。未见术后并发症。在致动脉粥样硬化饮食 4 周后，兔子都患有高胆固醇血症。
球囊损伤和胆固醇饮食的结合导致血管壁的结构变化，导致在两周内发展为动脉粥样硬化 plax。从同一只动物中分离未受伤和球囊受伤的髂动脉并进行比较。亚麻的特征是脂质浸润以及平滑肌声音迁移和增殖。
亚麻在受伤的血管中继续生长，而管腔大小继续缩小。由 此产生的变化在 4 周时非常明显。2 周和 4 周后，形态学定量显示内膜中层厚度增加，斑块面积增加，管腔面积减少，最后脂质积累增加。
用 α 平滑肌肌动蛋白抗体染色与肌肉肌动蛋白反应，从而识别血管平滑肌细胞。而用更多的 11 单克隆抗体染色可显示巨噬细胞的细胞质。这些染色剂共同揭示了平滑肌细胞和巨噬细胞增殖到受伤血管中动脉粥样硬化斑块的程度。
看完这个视频，你应该对汽车安全有了很好的了解，轻松对兔子的髂动脉进行猛烈的伤害。这种致动脉粥样硬化饮食的损伤导致斑块以均匀的时间方式在髂动脉中形成。
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概述
本协议描述了一种通过手术破坏兔子左侧髂动脉内皮并喂食致粥样硬化饮食来诱导兔子动脉粥样硬化斑块的方法。选择髂动脉是因为它与人类冠状动脉相似，使其成为研究斑块发展的相关模型。
关键研究组成部分
科学领域
- 动脉粥样硬化
- 动物模型
- 心血管研究
背景
- 动脉粥样硬化是工业化国家的主要死因。
- 了解斑块形成对于制定预防策略至关重要。
- 兔子髂动脉由于其与人类冠状动脉的解剖学相似性，是一个合适的模型。
- 本研究旨在评估诱导动脉粥样硬化对各种终点的影响。
研究目的
- 为研究目的诱导兔子的动脉粥样硬化斑块。
- 调查斑块发展和破裂的机制。
- 评估新的治疗设备和干预措施的有效性。
使用的方法
- 左侧髂动脉内皮的手术破坏。
- 喂食兔子致粥样硬化饮食以促进斑块形成。
- 比较髂动脉和主动脉斑块的组成。
- 使用商业制造的设备评估形态计量学和血管造影终点。
主要结果
- 在兔子模型中成功诱导动脉粥样硬化斑块。
- Aurelien Frobert展示了该程序。
- 比较髂动脉和主动脉斑块特征。
- 对于动脉粥样硬化治疗干预的潜力提供了见解。
结论
- 兔子髂动脉是研究动脉粥样硬化的有价值模型。
- 这种方法可以帮助评估新的斑块管理治疗方法。
- 需要进一步研究以探索这些发现的意义。
常见问题
Executive Industry Relevance
The rabbit iliac artery balloon injury model accelerates atherosclerotic plaque development, enabling rapid assessment of therapeutic interventions within a two-week timeframe. This approach supports target validation and mechanistic de-risking in cardiovascular drug discovery by providing a reproducible, disease-relevant system that mimics human coronary pathology. The model enhances predictive confidence in preclinical studies by delivering quantifiable morphometric and angiographic endpoints for evaluating drug efficacy and safety.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by inducing controlled endothelial injury and lipid accumulation in a clinically relevant arterial bed.
- Operational Value: Provides a standardized, reproducible method for generating consistent atherosclerotic lesions to support target engagement studies.
- Strategic Value: Accelerates target validation timelines, allowing rapid go/no-go decisions based on plaque morphology and biomarker expression.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable plaque metrics such as intima-media thickness, lipid area, and macrophage infiltration for assay readout standardization.
- Operational Value: Delivers high-success-rate lesion formation with low mortality, supporting scalable screening campaigns.
- Strategic Value: Facilitates assay readiness for evaluating drug effects on plaque stabilization, inflammation, and lipid accumulation.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Offers a disease-relevant system with human-like plaque composition, including smooth muscle cell proliferation and macrophage-derived foam cells.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of plaque progression via morphometric quantification at defined intervals (e.g., two and four weeks).
- Strategic Value: Supports translational biomarker alignment by correlating lesion characteristics with therapeutic response.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the cardiovascular discovery continuum, supporting early target validation through to preclinical efficacy assessment by providing a rapid, quantifiable atherosclerosis model.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of atherogenic pathways via inducible, time-dependent plaque formation in the iliac artery.
- Screening: Enables standardized compound evaluation through reproducible lesion development and measurable endpoints like lumen area reduction and intimal thickening.
- Analytics: Provides morphometric and angiographic outputs (e.g., plaque area, lipid accumulation) that allow objective comparison across treatment groups.
- Translational Research: Connects to preclinical validation by modeling human coronary-like pathology and enabling assessment of device or drug effects on plaque composition.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for iterative testing of cardiovascular therapeutics across multiple projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Delivers mechanistic insight into plaque development pathways, reducing ambiguity in target validation.
- Operational Value: Ensures reproducibility and standardization through defined surgical and dietary protocols with high success rates.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by accelerating preclinical timelines and reducing late-stage failure risk through early biological de-risking.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on plaque-modifying effects and safety profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent vascular surgery, anesthesia, and postoperative care.
- Dependent on access to balloon catheters, surgical platforms, and imaging or histology infrastructure for endpoint analysis.
- Necessitates standardization across teams for consistent injury length, diet duration, and tissue processing.
- Adaptation considerations include species-specific lipid metabolism and differences in plaque composition compared to human disease.
- Practical limitations include the two-week induction window, which may not capture chronic plaque complexity or calcification seen in advanced human atherosclerosis.
