Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVDs) bleiben die Hauptursache der globalen Sterblichkeit, wobei Arteriosklerose als gemeinsame pathologischeGrundlage dient. Die Halsschlagader ist ein kritischer Ort für arteriosklerotische Läsionen; Die Untersuchung der Karotisarteriosklerose ist unerlässlich, um die Pathogenese von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu verstehen undtherapeutische Strategien zu entwickeln. Tiermodelle sind unverzichtbare Werkzeuge für die Atheroskleroseforschung in vivo , doch bestehende Modelle haben oft Einschränkungen hinsichtlich Bequemlichkeit und ihrer Fähigkeit, menschliche pathophysiologische Merkmale zu reproduzieren.
Im Vergleich zur Atherosklerose an anderen arteriellen Stellen (z. B. Aorta, Oberschenkelarterie) wird die Bildung der Karotis-Atherosklerose stärker von der Hämodynamik beeinflusst. Die Halsschlagader unterliegt einer hohen Scherspannung (10–15 dyn/cm², dyne pro Quadratzentimeter), nur die Koronararterie (6–45 dyn/cm²)3. Insbesondere an der Karotisbifurkation tritt ein Wirbelstrom auf, der durch eine gestörte, oszillierende Scherspannung gekennzeichnet ist. Dieses abnormale hämodynamische Umfeld löst eine anhaltende proinflammatoriske Aktivierung lokaler Endothelzellen aus, gekennzeichnet durch eine hochregulierte Expression von Adhäsionsmolekülen und Chemokinen, die die Rekrutierung von Monocyten und den Beginn der Atherosklerose3 erleichtern. Außerdem weisen hochriskante menschliche carotis-atherosklerotische Läsionen oft einen Stenosegrad von über 70 % auf, was als prozentuale Verringerung des luminalen Durchmessers durch diePlaque 4 definiert ist. Daher sind Tiermodelle, die eine schwere atherosklerotische Stenose auslösen können, wichtig.
Das Modell der partiellen Karotisligation (PCL) ist ein Atherosklerose-Modell, das durch anhaltende Blutflussstörungen induziert wird und die Vorteile einer kurzen Modellierungszeit und schwerer Läsionenhat. Apolipoprotein E (ApoE) ist ein Schlüsselprotein, das am Stoffwechsel und der Entfernung von zirkulierendem Cholesterin und triglyzeridreichen Lipoproteinen beteiligt ist und eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Plasmalipid-Homöostase spielt. Das traditionelle PCL-Modell mit ApoE-knockout (ApoE⁻/⁻)-Mäusen ist jedoch schwierig und kostspieligzu erzeugen. Wenn ein Zielgen-Knockout erforderlich ist, ist ein Doppelgen-Knockout (sowohl des Zielgens als auch des ApoE-Gens) notwendig, was den Modellierungsprozess weiter erschwert. Im Gegensatz dazu zeigt das Modell bei der Verwendung nur Wildtyp-C57BL/6-Mäuse für PCL keine Hypercholesterinämie, einen zentralen Risikofaktor für humane Arteriosklerose, und es entstehen selten prominente lipidreiche atherosklerotische Läsionen 6,7. Andere Modelle, wie ApoE⁻/⁻ oder LDLR-Knockout (LDLR⁻/⁻) Mäuse, die mit einer fettreichen Ernährung (HFD) gefüttert werden, werden in der Atheroskleroseforschung weit verbreitet zur Untersuchung der Aortenatherosklerose eingesetzt. Dennoch versäumen diese Modelle es, die Wirkung einer gestörten Durchblutung zu berücksichtigen, und können in kurzer Zeit keine schwere Arteriosklerose entstehen. Frühere Studien haben gezeigt, dass nach 3 Monaten HFD-Fütterung ApoE⁻/⁻- oder LDLR⁻/⁻-Mäuse nur milde atherosklerotische Plaques in den Aorten- oder Brachiozephhalarterieregionen entwickeln, während in den Halsschlagadernkeine offensichtlichen Plaque-Läsionen entstehen.
Proprotein-Convertase-Subtilisin/Kexin Typ 9 (PCSK9) ist ein wichtiger Regulator des LDL-Cholesterin-Stoffwechsels (Low Density Lipoprotein) Cholesterin: Es fördert den Abbau von LDL-Rezeptoren und erhöht dadurch den Serum-LDL-C-Spiegel10. Das rekombinante, adenoassoziierte Virus, das PCSK9 exprimiert (PCSK9-AAV), ermöglicht dosiskontrollierbare Hypercholesterinämie bei WT-Mäusen ohne genetische Modifikationen11. Die Kombination von PCSK9-AAV-induzierter Hypercholesterinämie, HFD (die Lipidstoffwechselstörungen weiter verschlimmert) und PCL (das lokale hämodynamische Störungen induziert) ermöglicht die Erstellung eines Tiermodells, das zwei zentrale Risikofaktoren für humane Arteriosklerose einbezieht: Hypercholesterinämie und Flussstörung.
Aufbauend auf früheren Forschungsfortschritten12 etabliert dieses Protokoll eine standardisierte Methode zur Auslösung von Karotisarteriosklerose bei C57BL/6-Mäusen. Im Vergleich zu bestehenden Modellprotokollen bietet es drei wichtige Vorteile: (1) Pathophysiologische Relevanz: Es rekapituliert gleichzeitig Hypercholesterinämie und Flussstörungen, was zu Karotisläsionen führt, die Merkmale aufweisen, die der mittleren bis späten Arteriosklerose des Menschen ähneln; (2) Reproduzierbarkeit: Eine detaillierte Parametrisierung der AAV-Dosierung, chirurgischer Eingriffe und diätetischer Kontrolle reduziert die interlaborative Variabilität; (3) Terminion: Die gesamte Modellierungszeit beträgt 5 Wochen, was die für die Modellentwicklung benötigte Zeit erheblich verkürzt.
Dieses Protokoll eignet sich für Forschende, die die Biologie der Gefäßwand untersuchen, die Wirksamkeit von anti-atherosklerotischen Medikamenten bewerten und die Wechselwirkung zwischen Hämodynamik und Lipidstoffwechsel bei Atherosklerose untersuchen. Bemerkenswert ist, dass dieses Protokoll ein karotisfokussiertes Modell ist, das nicht alle Aspekte systemischer menschlicher Risikofaktoren für Arteriosklerose vollständig replizieren kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Rauchen, Diabetes mellitus, Bluthochdruck und Fettleibigkeit. Im Folgenden finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Modellbildung und zur Läsionsbewertung.