RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
Spanish
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Andrew D. Sligar1, Gretchen Howe2, Julia Goldman3, Patricia Felli2, Varsha Karanam1, Richard W. Smalling2,4, Aaron B. Baker1,5,6,7
1Department of Biomedical Engineering,University of Texas at Austin, 2Division of Cardiology,University of Texas McGovern Medical School, 3Center for Laboratory Animal Medicine and Care,UT Health Science Center at Houston, 4Memorial Herman Heart and Vascular Center,Texas Medical Center, 5Institute for Cellular and Molecular Biology,University of Texas at Austin, 6The Institute for Computational Engineering and Sciences,University of Texas at Austin, 7Institute for Biomaterials, Drug Delivery and Regenerative Medicine,University of Texas at Austin
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Describimos un procedimiento quirúrgico utilizado para inducir isquemia periférica en conejos con hiperlipidemia y diabetes. Esta cirugía actúa como un modelo preclínico para afecciones experimentadas en la enfermedad arterial periférica en pacientes. La angiografía también se describe como un medio para medir la magnitud de la isquemia introducida y la recuperación de la perfusión.
La enfermedad vascular periférica es un problema clínico generalizado que afecta a millones de pacientes en todo el mundo. Una consecuencia importante de la enfermedad vascular periférica es el desarrollo de la isquemia. En casos severos, los pacientes pueden desarrollar isquemia de extremidades críticas en la que experimentan dolor constante y un mayor riesgo de amputación de las extremidades. Las terapias actuales para la isquemia periférica incluyen cirugía de bypass o intervenciones percutáneas como la angioplastia con stent o aterectomía para restaurar el flujo sanguíneo. Sin embargo, estos tratamientos a menudo fallan en la progresión continua de la enfermedad vascular o reestenosis o están contraindicados debido a la mala salud general del paciente. Un enfoque potencial prometedor para tratar la isquemia periférica involucra la inducción de la neovascularización terapéutica para permitir que el paciente desarrolle vasculatura colateral. Esta red recién formada alivia la isquemia periférica restaurando la perfusión a la zona afectada. El modelo preclínico empleado con mayor frecuencia para la isquemia periférica utiliza la creación de isquemia de las extremidades traseras en conejos sanos a través de la ligadura de la arteria femoral. En el pasado, sin embargo, ha habido una fuerte desconexión entre el éxito de los estudios preclínicos y el fracaso de los ensayos clínicos con respecto a los tratamientos para la isquemia periférica. Los animales sanos suelen tener una regeneración vascular robusta en respuesta a la isquemia inducida quirúrgicamente, en contraste con la reducción de la vascularización y la regeneración en pacientes con isquemia periférica crónica. Aquí describimos un modelo animal optimizado para isquemia periférica en conejos que incluye hiperlipidemia y diabetes. Este modelo ha reducido la formación de colaterales y la recuperación de la presión arterial en comparación con un modelo con una dieta de colesterol más alta. Por lo tanto, el modelo puede proporcionar una mejor correlación con pacientes humanos con angiogénesis comprometida de las co-morbididades comunes que acompañan a la enfermedad vascular periférica.
La enfermedad arterial periférica (PAD) es un trastorno circulatorio común en el que la progresión de la formación de placa aterosclerótica conduce a un estrechamiento de los vasos sanguíneos en las extremidades del cuerpo. El reciente aumento de los factores de riesgo de la aterosclerosis, incluyendo la diabetes, la obesidad y la inactividad, ha provocado un aumento de la prevalencia de la enfermedad vascular1. Actualmente, se estima que el 12% – 20% de la población general de más de 60 años de edad tiene enfermedad arterial periférica2. Una consecuencia importante de la enfermedad arterial periférica es el desarrollo de isquemia periférica, que se encuentra más comúnmente en las extremidades inferiores. En casos severos, los pacientes pueden desarrollar isquemia crítica de las extremidades, un estado en el cual hay dolor constante debido a la falta de flujo sanguíneo. Los pacientes con isquemia crítica de las extremidades tienen una probabilidad del 50% de que un miembro sea amputado dentro de un año de diagnóstico. Además, los pacientes con diabetes tienen una mayor incidencia de enfermedad arterial periférica y resultados más pobres después de intervenciones para revascularización3,4. Las terapias actuales para la isquemia periférica incluyen intervenciones percutáneas tales como aterectomía y colocación de stents o bypass quirúrgico. Sin embargo, para muchos pacientes estos tratamientos sólo proporcionan beneficios a corto plazo y muchos no son lo suficientemente sanos para los procedimientos quirúrgicos mayores. En este trabajo, describimos un modelo de animales preclínicos para la prueba de nuevos tratamientos dirigidos a la enfermedad vascular periférica que incorpora la generación de isquemia periférica en conejos a través de la ligadura quirúrgica en el contexto del estado de la enfermedad diabética.
El modelo de isquemia de las extremidades traseras en conejos se ha utilizado como un modelo fisiológico para la enfermedad vascular obstructiva y precursor preclínico de estudios en humanos durante más de medio siglo5,6. Los conejos son a menudo una especie preferida para estudios sobre isquemia periférica debido a la musculatura desarrollada del músculo del tobillo y de la pantorrilla, en contraste con los modelos animales grandes comunes que son unguatos (animales con pezuñas). Varios comentarios recientes han abordado el uso de este modelo y otros en el modelado de la enfermedad vascular periférica en los seres humanos7,8. Modelos similares utilizando isquemia de los miembros posteriores en conejos se utilizaron en estudios preclínicos de factores de crecimiento9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20, terapia génica21,22,23, 24,25,26,27,28,29,30,31,32, 33,34,35,36,37,38,39,40,41, 42,43,44y células madre45,46,47,48,49,50 ,51para la neovascularización terapéutica en las extremidades. Desafortunadamente, los ensayos clínicos que siguieron a estos exitosos estudios en animales no muestran beneficios significativos para los pacientes52.
Una explicación sugerida de la razón de este fracaso traslacional es que la condición de isquemia periférica en pacientes humanos es aquella que incluye resistencia a las señales angiogénicas53,54,55, 56 , 57 , 58 , 59. varios estudios han demostrado defectos en las vías de señalización angiogénicas en la diabetes y la hiperglucemia. La diabetes y la hiperlipidemia conducen a una pérdida de proteoglicanos de sulfato de heparán y un aumento en las enzimas que cortan el sulfato de heparán, presentando un mecanismo potencial para la resistencia a la angiogénesis/Arteriogénesis terapéutica con factores de crecimiento60 , 61. por lo tanto, una característica clave de un modelo de isquemia periférica debe incluir un aspecto de resistencia terapéutica para que las terapias puedan evaluarse en el contexto del estado de la enfermedad presente en pacientes humanos.
En este trabajo, describimos un modelo de conejo de isquemia periférica a través de la ligadura quirúrgica de las arterias femorales. En el modelo se incorpora un período de introducción con la inducción de la diabetes y la hiperlipidemia. Comparamos este modelo con otro modelo que incorpora una dieta más alta en grasas sin diabetes y descubrió que el modelo con diabetes y menor nivel de hiperlipidemia fue más eficaz en la reducción del crecimiento de los vasos sanguíneos. Nuestro modelo combina avances que han sido utilizados por grupos separados, con el objetivo de proporcionar un método práctico y estandarizado para lograr resultados consistentes en la investigación de enfermedades vasculares periféricas.
Se realizaron estudios con animales con la aprobación de la Universidad de Texas en Austin y el centro de Ciencias UTHealth en el Comité institucional de cuidado y uso de animales de Houston (IACUC), la oficina de revisión de cuidado y uso de animales (ACURO) del ejército de los Estados Unidos Investigación médica y oficina de comando de materiales de protección de investigación, y de acuerdo con las pautas de NIH para el cuidado de animales.
1. inducción de la diabetes y la hiperlipidemia
2. preparación del conejo para la cirugía
3. angiografía
4. el aislamiento de la arteria femoral
5. repetir la angiografía
6. cierre de la herida y recuperación
7. monitoreo
8. el tratamiento
9. angiografía final, eutanasia, fijación de perfusión y cosecha de tejidos
Después de la inducción de la diabetes y el inicio de la dieta de colesterol 0,1%, el colesterol total para los conejos con diabetes y la dieta de colesterol fue de 123,3 ± 35,1 mg/dL (n = 6 conejos masculinos) promedió los puntos de tiempo totales y conejos. El nivel de BGL para estos conejos fue de 248,3 ± 50,4 mg/dL (n = 6 conejos masculinos). En la figura 3 , en comparación con los conejos bajo una dieta de colesterol más alta (1% de colesterol), se muestra un curso de tiempo para las relaciones químicas de la sangre y la presión arterial en las piernas en un conejo típico. En los animales no diabéticos, incluso con el colesterol más alto, descubrimos que hubo aumento de la recuperación de la presión arterial en la extremidad isquémica y vascularización en los angiogramas en el punto de tiempo final (figura 3). Los animales en la dieta más alta de colesterol/grasa también mostraron aumento de los niveles de lipoproteína A, sugiriendo estrés en el hígado. Por lo tanto, la diabetes con un nivel de colesterol más bajo condujo a una perfusión más comprometida en el punto final del estudio. Histológicamente, hay cambios en la estructura muscular consistentes con edema y daño isquémico en algunos lugares figura 4. En algunos casos, uno puede observar cambios/daños en las fibras musculares debido a la isquemia. Esto se puede observar como pérdida o alteración de las fibras musculares en el análisis histológico, como se ha observado en algunos modelos de isquemia de extremidades posteriores en ratones. Sin embargo, se necesita atención para distinguir estos cambios de los artefactos histológicos del procesamiento del tejido. El inmunostamiento para PECAM y αSMA se puede utilizar para identificar el número de recipientes y recipientes más grandes en las secciones de tejido (figura 4). En general, el modelo que usa diabetes con una dieta de colesterol de nivel inferior produjo déficits repetibles en la presión arterial y vascularización sobre el modelo de dieta de colesterol más alto sin diabetes.

Figura 1: angiogramas para el miembro posterior de una pre-cirugía de conejo diabético y no diabético, después de la cirugía y después de la recuperación durante 70 días después de la ligadura de la arteria femoral y la extirpación. (A) angiograma de extremidad isquémica (izquierda) y miembro control contralateral (derecha). (B) imagen ampliada de la extremidad isquémica en el lugar de la ligadura. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: inducción de isquemia de los miembros posteriores en conejos a través de la ligadura de la arteria femoral y la extirpación. (A) ilustración de la anatomía vascular de la extremidad posterior del conejo. Coloque los lazos en todos los puntos marcados para ligar las arterias. Modificado y utilizado con el permiso71. (B) campo quirúrgico que muestra el corte hasta la arteria femoral antes de la ligadura. (C) arterias femorales con ligaciones en su lugar para inducir isquemia de los miembros posteriores. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: la presión arterial típica y las sustancias químicas de la sangre para los conejos con isquemia de los miembros posteriores en el transcurso del modelo. El grupo diabético/MC fue inducido a tener diabetes y se le dio una dieta de colesterol 0,1%. Al grupo no diabético/HC se le dio una dieta de colesterol del 1%. BGL = nivel de glucosa en sangre. TC = colesterol total. LIPA = lipoproteína (a). BP = relación de la presión arterial entre la extremidad isquémica y no isquémica. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: análisis histológico del músculo de la extremidad posterior en conejos diabéticos 70 días después de la ligadura de la arteria femoral. Se realizó la tinción de H & E, así como la tinción inmunohistoquímica para el marcador endotelial, PECAM, y marcador de célula de músculo liso vascular, αSMA. Las muestras de tejido se biopsia de la extremidad isquémica y el miembro de control contralateral no isquémico. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Los autores no tienen nada que revelar.
Describimos un procedimiento quirúrgico utilizado para inducir isquemia periférica en conejos con hiperlipidemia y diabetes. Esta cirugía actúa como un modelo preclínico para afecciones experimentadas en la enfermedad arterial periférica en pacientes. La angiografía también se describe como un medio para medir la magnitud de la isquemia introducida y la recuperación de la perfusión.
Los autores reconocen con gratitud el financiamiento a través del programa de investigación dirigida por el Congreso del Departamento de defensa (DOD CDMRP; W81XWH-16-1-0582) a ABB y RS. Los autores también reconocen la financiación a través de la Asociación Americana del corazón (17IRG33410888), el CDMRP DOD (W81XWH-16-1-0580) y los institutos nacionales de salud (1R21EB023551-01; 1R21EB024147-01A1; 1R01HL141761-01) a ABB.
| Cloruro de sodio al 0,9 % | Henry Schein Medical | 1537468 / 1531434 | Bolsa de 250 ml / 1000 ml Irrigación BTL |
| 1 mL Jeringa | VWR | BD309628 | |
| 10 mL Jeringa | VWR | BD309695 | |
| 10% Formalina | Fisher-Scientific | 23-245684 | |
| 18G Aguja | VWR | 89219-294 | |
| 20G Aguja | VWR | 89219-340 | |
| Aguja 25G | VWR | 89219-290 | |
| Aguja 27G | VWR | 89219-288 | |
| Jeringa de 5 ml | VWR | BD309646 | |
| 5% Dextrosa | Patterson Veterinaria | 07-800-9689 | |
| Acepromazina | Patterson Veterinaria VEDC207 | ||
| Alfaxalona | Patterson Veterinaria | 07-891-6051 | |
| Alginato | Sigma-Aldrich | PHR1471-1G | |
| Alloxan Monohidrato | Sigma-Aldrich | A7413 | |
| Equipo de angiografía | Inyector | de angiografíaToshiba Infinix-i | |
| Medrad | |||
| Anti-Mouse Ab Alexa 594 | Thermo Fisher Scientific | A-11032 | Anticuerpo secundario para IHC |
| Anti-Conejo Ab Alexa 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11008 | Anticuerpo secundario para IHC |
| anticuerpo a-SMA | Abcam | ab5694 | Anticuerpo primario para IHC |
| Baytril | Bayer Animal Health | 724089904201 | Enrofloxacina |
| Panel de química sanguínea | IDEXX | 2616 | Panel de conejo |
| Manguito de presión arterial | WelchAllyn | Monitor de presión arterial Flexiport Brazalete BP desechable tamaño 7 | |
| Vmed Technology | Vmed Vet-Dop2 | ||
| Bupivacaína | Henry Schein Medical | 6023287 | |
| Buprenorfina | Patterson Veterinaria 42023017905 | ||
| Buprenorfina SR | ZooPharm | ||
| Sulfato de calcio | CB Minerals | Grado alimenticio y farmacéutico USP y FCC | |
| Exfoliante de clorhexidina | Patterson Veterinary | 07-888-4598 | |
| Chloroform | Fisher-Scientific | C298-4 | |
| Colesterol | Sigma-Aldrich | C8503 | |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific | 62248 | |
| Catéter de venas de oído | Patterson Veterinary | SR-OX165 | Surflo Catéteres intravenosos |
| Tubo endotraqueal | Patterson Veterinary | Sheridan marca, depende del tamaño del conejo | |
| Glucómetro | Amazon | B001A67WH2 | Accu-Chek |
| Aviva Tiras reactivas de glucómetro | McKesson Médico-Quirúrgico | 788222 Accu-Chek Aviva Plus | |
| Guidewire | Boston Scientific | 39122-01 | |
| Cortapelos Amazon | B000CQZI3Q | Oster #40 cuchilla | |
| Almohadilla térmica | Cincinnati Subzero | 273 | |
| Almohadilla térmica Bomba | Gaymar | Gaymar T/Pump | |
| Hemostat Fine | Science Tools | 13009-12 | Hemostático Mosquito Curvo |
| Heparina | Patterson Herramienta | de inserción veterinaria||
| Merit Medical Systems | MAP550 | alambre metálico herramienta de inserción | |
| Insulin | HPB Pharmacy | Novalin R & Jeringas de insulina Novalin N | |
| 942674 | médico-quirúrgico McKesson | ||
| Cook Medical | G28954 | 3F Check Introductor Flo Performer | |
| Isoflurano | Henry Schein Medical | 1100734 | |
| Ketamina | Patterson Veterinaria | 856440301 | |
| Ringers lactatados | McKesson 186662 | médico-quirúrgico | |
| Lidocaína | McKesson Médico-Quirúrgica | 239936 | |
| Crema de Lidocaína/Prilocaína | McKesson Médico-Quirúrgico | 761240 | |
| Ligaloop | V. Mueller | CH117 / CH116 | Blanco Mini / Amarillo |
| Mini Mazola Aceite de Maíz | Amazon | B0049IIVCI | |
| Medrad Jeringa | McKesson Médico-Quirúrgico | 346920 | 150 mL |
| Meloxicam | Patterson Veterinary | ||
| Suturas de bola de metal | Ethicon-Johnson & Johnson | K891H | 4-0 seda C-1 30" |
| Tijeras Metzenbaum | Fine Science Tools | 14019-13 | |
| Midazolam | Henry Schein Medical | 1215470 | |
| Nitroglicerina | McKesson Médico-Quirúrgico | 927528 | |
| Anticuerpo PECAM | Novus Biologicals | NB600-562 | Anticuerpo primario para |
| bomba | de perfusión IHC | Catéter de cola de cerdo Masterflex||
| Merit Medical Systems | 1310-21-0053 | 3F pigtail | |
| Sutura de polidioxanona (PDS II) | 129271 Médico-Quirúrgico McKesson | Cono 4-0 RB-1 (la aguja viene en la sutura) | |
| Sutura de polidioxanona (PDS II) | McKesson Médico-Quirúrgico | 129031 | 4-0 corte inverso FS-2 |
| Polyglactin 910 (Vicryl) sutura | Butler | 7233-41 | cono 3-0 RB-1 |
| Polyglactin 910 (Vicryl) sutura | McKesson | 104373 | 4-0 corte inverso FS-2 |
| Rabbit Chow (Alfalfa) | LabDiet | 5321 | |
| Restrictor de conejos | VWR | 10718-000 | |
| Cortadores de costillas | V. | ||
| Mueller Bisturí | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| Hoja de bisturí | Fine Science Tools | 10015-00 | #15 hoja Suturas de |
| seda | Ethicon-Johnson & Bridas de | seda JohnsonA183H | 4-0 Bola |
| acero inoxidable | de 18"McMaster-Carr | 1598K23 | Paños quirúrgicosde 3 mm de diámetro |
| Gepco | 8204S Bomba de | jeringa||
| DRE Veterinaria | Versaflow VF-300 | ||
| Visipaque Medios | de contraste McKesson Médico-Quirúrgico | 509055 | |
| Weitlaner Retractor | Fine Science Herramientas | 17012-13 |