El presente protocolo describe cómo utilizar una lesión mediada por FeCl3 para inducir trombosis arterial, y cómo recoger y preparar muestras de lesión arterial en diversas etapas de trombosis para el análisis de microscopía electrónica.
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El presente protocolo describe cómo utilizar una lesión mediada por FeCl3 para inducir trombosis arterial, y cómo recoger y preparar muestras de lesión arterial en diversas etapas de trombosis para el análisis de microscopía electrónica.
Las enfermedades cardiovasculares son una de las principales causas de mortalidad y morbilidad en todo el mundo. La trombosis aberrante es una característica común de afecciones sistémicas como la diabetes y la obesidad, y enfermedades inflamatorias crónicas como la aterosclerosis, el cáncer y las enfermedades autoinmunes. Tras una lesión vascular, generalmente el sistema de coagulación, las plaquetas y el endotelio actúan de manera orquestada para prevenir el sangrado formando un coágulo en el sitio de la lesión. Las anomalías en este proceso conducen a sangrado excesivo o trombosis incontrolada / actividad antitrombótica insuficiente, lo que se traduce en oclusión de los vasos y sus secuelas. El modelo de lesión carotídea inducida por FeCl3 es una herramienta valiosa para investigar cómo se inicia y progresa la trombosis in vivo. Este modelo implica daño endotelial/denudación y posterior formación de coágulos en el sitio lesionado. Proporciona un ensayo cuantitativo altamente sensible para monitorear el daño vascular y la formación de coágulos en respuesta a diferentes grados de daño vascular. Una vez optimizada, esta técnica estándar se puede utilizar para estudiar los mecanismos moleculares subyacentes a la trombosis, así como los cambios ultraestructurales en las plaquetas en un trombo en crecimiento. Este ensayo también es útil para estudiar la eficacia de los agentes antitrombóticos y antiplaquetarios. Este artículo explica cómo iniciar y monitorear la trombosis arterial inducida por FeCl3 y cómo recolectar muestras para su análisis por microscopía electrónica.
La trombosis es la formación de un coágulo de sangre que bloquea parcial o completamente un vaso sanguíneo, impidiendo el flujo natural de la sangre. Esto conduce a eventos cardiovasculares graves y fatales, como cardiopatía isquémica y accidentes cerebrovasculares. Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de morbilidad y mortalidad, y causan una de cada cuatro muertes en todo el mundo 1,2,3. Aunque la trombosis se manifiesta como un mal funcionamiento del sistema vascular, podría ser el resultado de una infección microbiana o viral subyacente, un trastorno inmunitario, una neoplasia maligna o una afección metabólica. El flujo de sangre es mantenido por la compleja interacción entre diversos componentes del sistema vascular, incluyendo células endoteliales, glóbulos rojos/blancos, plaquetas y factores de coagulación4. Tras la lesión vascular, las plaquetas interactúan con proteínas adhesivas en la matriz subendotelial y liberan su contenido granular, que recluta más plaquetas5. Al mismo tiempo, la cascada de coagulación se activa, lo que lleva a la formación y deposición de fibrina. En última instancia, se forma un coágulo, que contiene plaquetas y glóbulos rojos atrapados dentro de una malla de fibrina6. Aunque hay fármacos antiplaquetarios y anticoagulantes disponibles para modular la trombosis, el sangrado espurio sigue siendo una preocupación importante con estas terapias, lo que requiere un ajuste fino de las dosis y combinaciones de estos fármacos. Por lo tanto, todavía hay una necesidad urgente de descubrir nuevos fármacos antitrombóticos7.
La trombosis se estudia utilizando múltiples métodos para infligir lesiones vasculares: mecánicas (ligadura de vasos), térmicas (lesión con láser) y químicas (aplicación de FeCl3 / Rosa de Bengala). La naturaleza de la trombosis varía según la ubicación (arterial vs. venosa), el método o la extensión de la lesión. Entre todos estos tipos, la lesión vascular inducida por FeCl3 es el método más utilizado. Se ha empleado en ratones, ratas, conejos, conejillos de indias y perros 8,9,10,11,12. El método es relativamente simple, fácil de usar y, si los parámetros principales están estandarizados, es sensible y reproducible en varios sistemas vasculares (por ejemplo, arterias [carótidas y femorales], venas [yugulares] y arteriolas [cremáster y mesentérica]) (Tabla suplementaria 1).
Este modelo también se puede utilizar para ampliar nuestra comprensión de la mecánica y la morfología de la formación de coágulos. Esta técnica ofrece la ventaja única de detener la trombosis en varios puntos de velocidad de flujo, para estudiar las etapas intermedias del proceso antes de que se vuelva oclusivo. Los avances recientes en la investigación de la trombosis han utilizado este modelo para centrar la atención en métodos no farmacológicos de trombólisis13 o administración no invasiva de agentes antitrombóticos y/o fibrinolíticos14,15. Varios grupos han demostrado que, cuando las membranas plaquetarias están recubiertas con estas terapias, los fármacos pueden activarse tras la estimulación térmica para atacar los coágulos16. Las técnicas descritas aquí pueden ser útiles para estudios tales como la validación de sus hallazgos a nivel de plaqueta única. En este manuscrito, el Protocolo 1 describe el procedimiento básico de lesión vascular mediada por FeCl3, mientras que el Protocolo 2 describe el método para recolectar y fijar la muestra de lesión vascular para su posterior análisis por microscopía electrónica.
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Todos los experimentos discutidos aquí fueron revisados y aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de Kentucky.
NOTA: Los instrumentos quirúrgicos se enumeran en la Figura 1 y en la Tabla de materiales. Se utilizaron ratones C57BL/6J, de 8-10 semanas de edad, machos/hembras o cepas genéticamente manipuladas relevantes (Knockout o Knockin).
1. Lesión de la arteria carótida inducida por FeCl3
2. Recolección y preparación de muestras para estudios de microscopía electrónica de barrido facial en bloque en serie (SBF-SEM) después de la lesión inducida por FeCl3
NOTA: El protocolo EM presentado es apropiado para la preparación de muestras para SBF-SEM. Esta técnica de imagen ofrece una capacidad sin precedentes para estudiar la estructura tridimensional de las plaquetas en un coágulo. Con esta técnica, la muestra se visualiza como una serie de imágenes SEM de bloques secuenciales, generadas a medida que se avanza a través de la muestra. Los puntos clave para esta preparación son: 1) la muestra debe teñirse con metales pesados previamente incrustados; y 2) la muestra de plástico incrustada debe recortarse adecuadamente para su montaje dentro del SEM (consulte la Figura 6 para obtener una visualización de las muestras recortadas). La tinción posterior a la incrustación no es posible dentro del SEM. Al recolectar una muestra de una lesión vascular inducida por FeCl3 para el análisis EM, se deben realizar los siguientes cambios al realizar la cirugía. Las modificaciones en el protocolo quirúrgico FeCl3 presentado también son aplicables a cualquier forma de microscopía electrónica. Las condiciones de anestesia y los pasos para hacer una incisión y exponer la arteria carótida son los mismos que en el Protocolo 1.
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Los datos generalmente se presentan como tiempo hasta la oclusión, o tiempo requerido para formar un trombo completamente oclusivo. Estos datos se pueden trazar como una curva de supervivencia de Kaplan-Meier (Figura 4A)19, un diagrama de puntos con barras que muestran el flujo sanguíneo terminal en el momento del cese del flujo sanguíneo o la finalización de un experimento (Figura 4B), o como un gráfico de líneas (Figura 4C).
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La aplicación tópica de FeCl3 a la vasculatura para inducir trombosis es una técnica ampliamente utilizada, y ha sido fundamental para establecer roles para varios receptores plaquetarios, vías de señalización de ligandos y sus inhibidores20,21,22,23. El mecanismo a través del cual FeCl3 causa trombosis es multifacético; Anteriormente, la denudación endotelial era consider...
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Los autores no tienen conflictos de intereses relacionados con este estudio.
Perfiles ORCID: S.J.: 0000-0001-6925-2116; S.W.W.: 00000-0001-5577-0473.
Los autores agradecen a los miembros del Laboratorio Whiteheart por su cuidadosa lectura de este manuscrito. El trabajo fue apoyado por subvenciones de los NIH, NHLBI (HL56652, HL138179 y HL150818), y un Premio al Mérito del Departamento de Asuntos de Veteranos a S.W.W., R01 HL 155519 a B.S., y una subvención del programa intramuros NIBIB a R.D.L.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 0.9% Solución salina | Fisher Scientific | BP358-212 | NaCl utilizado para hacer una solución de solución salina al 0,9% |
| Jeringa de 1 ml | Becton, Dickinson y Compañía | ||
| 190 Etanol de prueba | KOPTEC | V1101 | Se utiliza para hacer una solución de etanol al 70% para usar en la preparación del ratón para la cirugía |
| 2,2,2 Tribromoetanol | Sigma Aldrich | 48402 | |
| Sutura de seda trenzada negra de 25 yardas (5-0) | DEKNATEL | 136082-1204 | |
| 26G x 3/8 Aguja | Becton, Dickinson y Compañía | 305110 | |
| 2-metil-2-butanol | Sigma Aldrich | 240486 | |
| pipeta de transferencia de 7,5 mL, graduada a 3 mL | Globe Scientific Inc. | 135010 | |
| Almohadillas de preparación con alcohol (70% de alcohol isopropílico) | Medline | MDS090735 | |
| Araldite GY 502 | Servicios de microscopía electrónica | 10900 | |
| Plato de cultivo celular de 35 mm x 10 mm | Corning Incorporated | ||
| Báscula compacta | Ciencia de Ward | 470314-390 | |
| Tijeras de disección, 12,5 cm de largo | Instrumento de precisión mundial | 15922-G | |
| DMP-30 activador | Servicios de microscopía electrónica | 13600 | |
| Anhídrido succínico de dodenilo/ DDSA | Servicios de microscopía electrónica | 13700 | |
| Bolsas de caca de perro/bolsa de eliminación de cadáveres de animales | Productos de la corona | PP-RB-200 | |
| Sonda de flujo Doppler | Transonic Systems Inc. | MA0.5PSB | |
| EMBED 812 resina | Servicios de microscopía electrónica | 14900 | |
| Alcohol etílico, anhidro de 200 grados | Servicios de microscopía electrónica | 15055 | |
| Pinza de apósito para ojos, 4" completamente curvada, estándar, puntas de 0,8 mm de ancho | Integra Miltex | 18-784 | |
| Papel de filtro | VWR | 28310-106 | |
| Tijeras finas - Herramientas de ciencia fina afiladas y romas | 14028-10 | ||
| Punzones de oreja con lazo para dedos | Herramientas de Bellas Ciencias | 24212-01 | |
| Esponjas de gasa 2" x 2" y 12 capas; | Dukal Corporation | 2128 | |
| Glutaraldehído (solución al 10%)Servicios de | microscopía electrónica | 16120 | |
| Integra Miltex Cuchilla Quirúrgica de Acero al Carbono #10 | Integra® Miltex® | 4110 | |
| Cloruro de hierro (III) | SIGMA-ALDRICH | 157740-100G | |
| Mango de cuchillo Miltex® Acero inoxidable extrafino tamaño 3 | Integra Lifesciences | 157510 | |
| Ácido L-aspártico | Sigma Pescador | A93100 | |
| Ácido L-aspártico | Fisher Scientific | BP374-100 | |
| Nitrato de plomo | Fisher Scientific | L-62 | |
| LEICA S8AP0 Microscopio | LEICA | Ya no está disponible | no está disponible en la empresa |
| LEICA S8AP0 Microscopio Stand | LEICA | 10447255 | Ya no está disponible en la empresa |
| Limpiadores de pañuelos ligeros | VWR | 82003-822 | |
| Pinzas de microdisección; 1x2 dientes, curva completa; 0,8 mm de ancho de punta; 4" de longitud | Roboz Surgical Instrument Company | RS-5157 | |
| Solución acuosa de tetróxido de osmio al 4% | Servicios de microscopía electrónica | 19150 | |
| Paraformaldehído (solución al 16%)Servicios de | microscopía electrónica | 15710 | |
| Ferricianuro de potasio | SIGMA-ALDRICH | P-8131 | |
| Óxido de propileno, reactivo ACS | Servicios de microscopía electrónica | 20401 | |
| Pipeta Rainin Classic PR-10 | Caudalímetro de investigación Rainin | 17008649 | |
| Sistemas Transónicos Inc. | T402B01481 | Modelo: T402 | |
| Scotch Magic Invisible Tape, 3/4" x 1000", Clear | Scotch | ||
| Almohadilla térmica para animales pequeños | K& H Manufactura Inc. | Modelo: HM10 | |
| Tampón de cacodilato de sodio 0.2M, pH7.4 | Servicios de microscopía electrónica | 11623 | |
| Aplicadores estériles con punta de algodón | Productos médicos puritanos | 25-806 1WC | |
| Iluminador Steromaster | Fisher Scientific | 12-562-21 | Ya no está disponible en la compañía |
| Surgical Dumont #7 Forceps | Herramientas de Bellas Ciencias | 11271-30 | |
| Tiocarbohidrazida (TCH) | SIGMA-ALDRICH | 88535 | |
| Recargas universales de punta de pipeta de baja retención (0.1-10 y micro; L) | VWR | 76323-394 | |
| acetato de uranilo | 22400 | ||
| Veet Gel Crema Depilador | Reckitt Benckiser | 3116875 | |
| Blanco Bote de Pesaje Hexagonal Antiestático, Mediano, 64 x 15 x 19 mm | Fisher Scientific | S38975 | |
| WinDAQ/100 Software para Windows | DATAQ Instruments, Inc. | Versión 3.38 | Disponible gratuitamente para descargar. https://www.dataq.com/products/windaq/ |
| ZEISS AxioCam Icc 1 | ZEISS | 57615 |
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