Implantation einer Karotis Cuff für Triggering Shear-Stress-Induced Arteriosklerose bei Mäusen

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, einen Scherstressmodifikator um eine der beiden Arteriae carotis communes in einem Mausmodell der Atherosklerose zu implantieren. Dies wird erreicht, indem zunächst die beiden longitudinalen Hälften des Scherstressmodifikators aus Polyetherketon-Formmaterial ausgeschnitten werden. Anschließend wird der Hals der Versuchsmaus eröffnet und eine der beiden Arteriae carotis communes freigelegt.

Anschließend werden zwei Manschettenhalbschalen um die beiden Arteriae carotis communes platziert und mittels eines chirurgischen Fadens miteinander verbunden, um das konische innere Lumen der funktionsfähigen Manschette zu bilden. Schließlich wird der Hals des Tieres verschlossen. Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, die veränderte Strömungsparameter sowie Scherkräfte zeigen, die letztlich die Bildung atherosklerotischer Plaques stromaufwärts und stromabwärts der Manschette verursachen.

Obwohl diese Methode Einblicke in die Entstehung atherosklerotischer Plaques ermöglichen kann, ist sie auch auf andere Fragestellungen bezüglich endothelialer Dysfunktion und vaskulärer Entzündungen anwendbar. Der Scherspannungsmodifikator besteht aus zwei längs geteilten Hälften eines Zylinders mit einem kegelförmigen Lumen.

Die Halbschalen bestehen aus thermoplastischem Polyetherketon, und jeder Guss enthält Halbschalen unterschiedlicher Größe, die von 150 Mikrometern bis 300 Mikrometern reichen. Um den Scherstressmodifikator unter einem Operationsmikroskop vorzubereiten, halten Sie die Halbschale der Manschette mit einer stumpfen Pinzette fest und schneiden Sie sie vorsichtig mit einem scharfen Skalpell vom Guss ab. Legen Sie die Halbschalen-Vorstufe auf eine ebene, rutschfeste Unterlage.

Befestigen Sie es mit einer stumpfen Pinzette und schneiden Sie exakt entlang der vorgeformten Einschnittstelle. Um das geschlossene Ende vorsichtig zu entfernen, beseitigen Sie alle verbleibenden scharfen Kanten. Lagern Sie die halben Manschettenhülsen, nach Größe sortiert, in 70 % Ethanol.

Für den Manschetten-Implantationsvorgang. Beginnen Sie mit 10 Wochen alten APOE-Knockout-Mäusen, die mindestens 20 Gramm wiegen. Tragen Sie einen chirurgischen Kittel, Maske, Haube und sterile Handschuhe.

Sterilisieren Sie die Instrumente 30 Sekunden lang in einem Glasperlen-Instrumentensterilisator und legen Sie sie auf ein steriles, undurchsichtiges Tuch. Betäuben Sie die Maus mit 3 % Iso-Fluoran und überprüfen Sie die Tiefe der Anästhesie durch einen Zehenquetschtest. Entfernen Sie die Haare zwischen dem Unterkiefer und dem Sternum entweder durch Auftragen eines Enthaarungsmittels oder mithilfe eines feinen elektrischen Rasierers.

Platzieren Sie die Maus in Rückenlage auf einer beheizten Operationsplatte. Anschließend wird Vaseline aufgetragen, um zu verhindern, dass die Augen austrocknen. Falls Isofluran verwendet wird, setzen Sie die Atemmaske für Nagetiere auf und verabreichen 2 % Isofluran.

Fixieren Sie den Boden und die Hinterpfoten mit Klebeband und befestigen Sie die Gesichtsmaske. Halten Sie zuvor vorbereitete Manschetten, Halbschalen unterschiedlicher Größe sowie ein 2,5 cm langes Stück Seidenfaden mit sechs Ohm für die Verbindung der Halbschalen an der Stelle der Karotisokklusion bereit. Eine visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da die Schritte zur Präparation der Arteria carotis an der definierten Position helfen, die Manipulation des Gewebes zu minimieren.

Außerdem möchte ich darauf hinweisen, dass die korrekte Platzierung und Passform des Cuffs der wichtigste Schritt zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse ist. Um dies sicherzustellen, haben wir eine präzise anatomische Position als Implantationsstelle definiert. Zudem wird die korrekte Passform des Cuffs durch eine Nut an der Außenfläche des Cuffs, der Halbschalen, erleichtert, die als Führung für die verbindende Naht dient.

Desinfizieren Sie die Haut großzügig mit Betadine. Öffnen Sie mit kleinen, scharfen Scheren die Haut und die darunterliegende Faszie des Halses durch einen vier bis fünf Millimeter langen medianen Schnitt, ausgehend von der Oberkante des Brustbeins, weiten Sie die Öffnung, schieben Sie die rechte Parotis beiseite und setzen Sie Retraktoren ein, um den Operationsbereich freizulegen. Trennen Sie dann stumpf nach innen links neben der Luftröhre, dort, wo der rechte Musculus sternocleidomastoideus den rechten Musculus omohyoideus kreuzt, um die pulsierende rechte Arteria carotis communis zu lokalisieren.

Unter Verwendung sehr feiner, abgewinkelter oder gekrümmter Pinzetten. Präparieren Sie die rechte Arteria carotis communis, indem Sie vorsichtig das umgebende Bindegewebe entfernen. Trennen Sie die Arteria carotis von dem Vagusnerv, dem weißen, fadenförmigen Gebilde, das direkt entlang der Arteria carotis verläuft.

Da dieser Schritt notwendig ist, um den Gefäß vollständig freizulegen, achten Sie darauf, weder den Nervus vagus noch ein Zweig der rechten Vena jugularis interna zu verletzen, die ebenfalls in engem Zusammenhang mit der Arteria carotis steht. Um die richtige Manschettengröße auszuwählen, vergleichen Sie den Durchmesser der freigelegten Arteria carotis mit dem Innendurchmesser der Manschette, den Halbschalen; die größte Breite des Manschettenglumes sollte dem Außendurchmesser der Arteria carotis entsprechen. Legen Sie anschließend vorsichtig die Spitze der Pinzette unter die Arteria carotis.

Öffnen Sie die Pinzette. Fädeln Sie das Stück Seidennaht mit einem Widerstand von sechs Ohm unter die Arterie und bilden Sie eine Schlaufe. Zwischen der Schlaufe und der A. carotis platzieren Sie eine halbe Manschettenhülle unterhalb der A. carotis, wobei die Seite mit der stärksten Verengung stromabwärts liegen muss. Platzieren Sie die zweite halbe Manschettenhülle innerhalb der Schlaufe auf der A. carotis.

Ziehen Sie die Nahtschlaufe vorsichtig fest und verknoten Sie den Faden. Auf diese Weise entsteht der funktionstüchtige Scherstress-Modifikator. Für einen exakten Sitz der Manschette ist es entscheidend, dass die Naht genau in der vorgeformten Nut an der Außenfläche der Manschette verläuft.

Die konische Einengung der Arterie sollte nun deutlich sichtbar sein. Der Manschette sollte immer um eine der beiden Arteriae carotis communes eines Tieres platziert werden, wobei die kontralaterale Seite als Kontrolle dient. Hier ist die konische Form des inneren Lumens sichtbar.

Diese konische Form ist entscheidend für die Ausbildung der drei Bereiche mit unterschiedlichen Strömungsdynamiken. Bringen Sie die rechte Ohrspeicheldrüse in ihre ursprüngliche Position zurück. Nähen oder verschließen Sie die Haut entweder mit einer geringen Menge an 6-0-Proline-Nähten oder mit Wundclips.

Injizieren Sie eine Einzeldosis von fünf Milligramm pro Kilogramm Carprofen subkutan, um eine prophylaktische Schmerzbehandlung durchzuführen, und stellen Sie die Maus in eine Wärmekammer, bis sie sich erholt hat. Falls das Tier am folgenden Tag unter Belastungserscheinungen leidet, verabreichen Sie eine zweite Dosis Analgetikum. Typische Scherspannungsmuster, die durch die Gipsfixierung verursacht werden und aus Dopplermessungen berechnet wurden, sowie die entsprechenden Fließgeschwindigkeiten basierend auf Phasenkontrastgeschwindigkeitsmessungen.

MR-Bildgebungen werden hier gezeigt, wenn die Manschette bei einem P OE-Knockout-Mausmodell, das mit einer westlichen Diät gefüttert wurde, implantiert ist. Die veränderten Flussdynamiken führen zu einer Scherstress-induzierten Ablagerung von atherosklerotischen Plaques stromaufwärts der konischen Einengung. Niedriger laminarer Scherstress führt zu einer massiven Entwicklung atherosklerotischer Plaques mit einem instabileren Phänotyp, der durch Lipidkerne nahe dem zentralen Lumen gekennzeichnet ist, die nur von einer dünnen fibrösen Kappe bedeckt werden.

Das konische innere Lumen der Manschette führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. In diesem Bereich direkt stromabwärts der Engstelle wird nahezu keine Plaque-Ablagerung beobachtet. Die unmittelbare Erweiterung der Arterie führt zu einem Bereich mit Wirbeln und oszillierenden Strömungsparametern, was eine weniger ausgeprägte Plaquebildung mit einem stabileren Phänotyp verursacht.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man einen Scherstressmodifikator korrekt um die gemeinsame Halsschlagader einer Maus anbringt.