פרוטוקול זה מתאר מודל של בעלי חיים מורכבים עם חשיפה לחומר חלקיקי (PM) המחמיר איסכמיה שריר הלב עם טרשת עורקים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מתאר מודל של בעלי חיים מורכבים עם חשיפה לחומר חלקיקי (PM) המחמיר איסכמיה שריר הלב עם טרשת עורקים.
הבעיות הבריאותיות הנגרמות על ידי זיהום אוויר (במיוחד זיהום חלקיקי) מקבלות יותר ויותר תשומת לב, במיוחד בקרב חולים במחלות לב וכלי דם, מה שמחמיר הפרעות מסובכות וגורם לפרוגנוזה גרועה. מודל החשיפה הפשוט לאיסכמיה שריר הלב (MI) או לחומר חלקיקי (PM) אינו מתאים למחקרים כאלה על מחלות מרובות סיבות. כאן תוארה שיטה לבניית מודל מרוכב המשלב חשיפה ל-PM, טרשת עורקים ואיסכמיה שריר הלב. עכברי ApoE−/− הוזנו בתזונה עתירת שומן במשך 16 שבועות כדי לפתח טרשת עורקים, החדרת קנה הנשימה של מתלים סטנדרטיים של PM בוצעה כדי לדמות את החשיפה הריאתית של PM, והעורק הכלילי הקדמי השמאלי היורד נקשר שבוע לאחר החשיפה האחרונה. החדרת קנה הנשימה של PM יכולה לדמות חשיפה חריפה לריאות תוך הפחתה משמעותית של עלות הניסוי; קשירת העורק הקדמי הקדמי השמאלי הקלאסי עם אינטובציה לא פולשנית של קנה הנשימה ומכשיר הרחבה עזר חדש יכולים להבטיח את שיעור ההישרדות של החיה ולהפחית את הקושי של הניתוח. מודל בעלי חיים זה יכול לדמות באופן סביר את השינויים הפתולוגיים של המטופל של אוטם שריר הלב מחמיר על ידי זיהום אוויר ולספק התייחסות לבניית מודלים של בעלי חיים הקשורים למחקרים המערבים מחלות עם סיבות מרובות.
זיהום אוויר נקשר לתמותה גבוהה מכל הסיבות ותרם נטל תחלואה משמעותי יותר מסכום זיהום המים, זיהום הקרקע והחשיפה התעסוקתית1. דו"ח של ארגון הבריאות העולמי גילה כי זיהום אוויר חיצוני גרם ל -4.2 מיליון מקרי מוות בטרם עת בערים ובאזורים כפריים ברחבי העולם בשנת 20162. 91% מהאנשים ברחבי העולם גרים במקומות שבהם איכות האוויר חורגת ממגבלות ההנחיות של ארגון הבריאות העולמי2. יתר על כן, החומר החלקיקי העדין (PM) (קוטר ≤2.5 מיקרומטר, PM2.5) מוכר כאיום זיהום האוויר המשמעותי ביותר לבריאות הציבור העולמית3, במיוחד לאנשים החיים בערים של מדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית.
ההשפעות השליליות של זיהום אוויר על מחלות לב וכלי דם ראויות לתשומת לב רבה יותר. מחקרים קודמים הראו כי PM מוביל לסיכון מוגבר למחלות לב וכלי דם (CVDs)4. חשיפה לריכוזים גבוהים של חלקיקים זעירים במשך מספר שעות עלולה להוביל לתמותה מוגברת של אוטם שריר הלב. עבור אנשים עם היסטוריה של אוטם שריר הלב, חשיפה לחלקיקים זעירים יכולה להגדיל באופן משמעותי את הסיכון להישנות5. יתר על כן, מקובל כי חשיפה PM מאיצה את ההתקדמות של טרשת עורקים6.
לצורך מחקר רפואי, חיוני לבחור מודל מתאים של בעלי חיים. מודלים פשוטים של בעלי חיים טרשת עורקים7, מודלים של בעלי חיים של איסכמיה שריר הלב8, ומודלים של בעלי חיים עם חשיפה ל-PM9 כבר קיימים. עכבר ApoE−/− (אפוליפופרוטאין E נוקאאוט) הוא מודל עכבר מסורתי המשמש במחקרי טרשת עורקים. היכולת לנקות ליפופרוטאינים בפלזמה בעכברי ApoE−/− נפגעת קשות. האכלה בתזונה עתירת שומן תגרום לטרשת עורקים קשה, בדומה לתלות בתזונה של מחלת לב טרשת עורקים שנצפתה בבני אדם7. קשירת העורק הכלילי היורד הקדמי השמאלי (LAD) היא שיטה קלאסית להשראת האירוע האיסכמי 8,10. עירוי קנה הנשימה שימש במחקרים רבים ובולט ממודלים של חשיפה11,12 בגלל הסימולציה הטובה יותר והעלות הנמוכה יותר שלו.
עם זאת, למודלים חייתיים של מחלה בודדת יש מגבלות משמעותיות במחקר המדעי. איסכמיה שריר הלב המושרה רק על ידי קשירת LAD אינה מדומה במצב בפועל. במצב הטבעי, איסכמיה שריר הלב נגרמת בדרך כלל על ידי קרע פלאק ועורקים כליליים חסומים13. חולים עם קרדיומיופתיה איסכמית בדרך כלל יש נגעים בסיסיים טרשת עורקים13. יש גם חילוף חומרים לא תקין של שומנים ותגובות דלקתיות בגוף14. לכן, איסכמיה הנגרמת על ידי גורמים פיזיים או בתנאים טבעיים יש ביטויים פתולוגיים שונים. מחקרים קיימים הראו כי אוטם ודלקת במודלים של איסכמיה שריר הלב עם טרשת עורקים חמורים יותר15,16. חשיפה ל-PM עלולה להחמיר עוד יותר טרשת עורקים ואיסכמיה שריר הלב על ידי גרימת דלקת ועקה חמצונית1. שלושה גורמים מתקיימים בדרך כלל יחד במצב הטבעי, כך שניתן לדמות את המצב בפועל בצורה טובה יותר על ידי שימוש במודל מורכב.
פרוטוקול זה מתאר פיתוח מודל חייתי של איסכמיה שריר הלב (MI) המשלב טרשת עורקים (AS) וחשיפה חריפה של PM. עכברי ApoE−/− הוזנו בתזונה עתירת שומן כדי לגרום לטרשת עורקים. חשיפה ריאתית של PM הייתה חיקוי על ידי טפטוף תרחיף PM דרך קנה הנשימה. קשירת ה-LAD בעכברים שימשה להשראת איסכמיה שריר הלב. שיטות אלה שולבו והותאמו כדי לדמות את מצב המחלה טוב יותר ולשפר את שיעור ההישרדות של בעלי חיים. אין צורך ביחידת חשיפה גדולה או במכונת הרדמת גז, מה שהופך את הניסוי לקל לביצוע. מודל זה יכול לשמש כדי לחקור את ההשפעה של חשיפה PM בזיהום אוויר על טרשת עורקים וקרדיומיופתיה איסכמית ולערוך מחקר על תרופות חדשות שפותחו לטיפול במחלות עם גורמים מורכבים כאלה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל פעילויות בעלי החיים המתוארות כאן אושרו על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים של המכון הסיני Materia Medica, האקדמיה הסינית למדעי הרפואה הסינית. עכברי ApoE−/− זכרים (רקע C57BL/6) בני 6-8 שבועות שימשו למחקר.
1. הכנה ניסיונית
2. אינדוקציה של טרשת עורקים בעכברים
3. אינטובציה אורוטרכאלית וחומר חלקיקי חשיפה חריפה
הערה: PM ייחשף פעם בשבוע למשך 4 שבועות לאחר 12 שבועות של האכלה עתירת שומן וימשיך לתת דיאטה עתירת שומן.
4. קשירת עורקים כליליים
הערה: ניתוח מידול איסכמיה שריר הלב (קשירת עורקים כליליים) מבוצע בשבועה - 16.
5. התאוששות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
העכברים הומתו 24 שעות לאחר קשירת העורק הכלילי, והדם נאסף לאחר ההרדמה. עכברים הורדמו על ידי טריברומואתנול (לפי שלב 3.2), ודגימת הדם נאספה מהסינוס הרטרואורביטלי. הלב נקטף, ומידת האיכמיה נבדקה על ידי צביעה של 2,3,5-Triphenyltetrazolium כלוריד (TTC) (איור 1). רקמות נורמליות הופכות אדומות כאשר TTC מגיב עם סוקסינט דהידרוגנאז, בעוד הרקמות האיסכמיות נשארות חיוורות עקב ירידה בפעילות דהידרוגנאז18. ללב של קבוצת MI+PM יש שטח אוטם גדול יותר מזה של קבוצת MI.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הקמת מודל בעלי חיים מורכב שונה במקצת ממודל MI יחיד. שמירה על שיעור הישרדות גבוה היא מאתגרת בפיתוח המודל המורכב. חומרת טרשת העורקים בעכברי ApoE−/− תהיה חמורה יותר עם הארכת זמן ההאכלה עתיר השומן7, וחולשת העכברים מובילה לתמותה מוגברת. לכן, יש צורך לעקוב אחר מצב העכברים במהלך הניסוי באופן רציף ולהתאים את הזמן לגרימת טרשת עורקים בהתאם לצרכי הניסוי.
לחשיפה ל-PM עשויה להיות השפעה מועטה על שיעור ההישרדות של העכברים. אבל אינטובציה חוזרת של קנה הנשימה תגרום לדימום תוך ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים כלכליים מתחרים להצהיר.
מודל זה פותח בתמיכת הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס' 81673640, 81841001 ו-81803814) והתוכנית הלאומית הגדולה למדע וטכנולוגיה של סין לתרופות חדשניות (2017ZX09301012002 ו-2017ZX09101002001-001-3).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2,2,2-Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402 | |
| 75% אלכוהול חומר חיטוי | |||
| מאוורר בעלי חיים | שנחאי Alcott Biotech | ALC-V8S | |
| ספוגיות כותנה | כותנה סטריליות | ||
| לתינוקות סטריליות | , בקוטר של כ-3 מ"מ | ||
| צלחת | תרבותקורנינג | 430597 | 150 מ"מ x 25 מ"מ |
| חומר חלקיקי דיזל | המכון הלאומי לטכנולוגיית תקנים | 1650b | |
| לוח | כ-25 על 17 ס"מ. ניתן להחליף את לוח החיתוך בלוח עץ באותו גודל | ||
| דיאטה עתירת שומן לעכברים | מרשם: אבקת חלמון ביצה 10%, שומן חזיר 10%, סטרול 1%, הזנת תחזוקה 79% | ||
| חיטוי | |||
| זרקור | 5 V, 3 W, עם צינורות ומהדקים | ||
| כדור חוט משי רפואי | שנחאי תפר רפואי מחט מפעל ושות', בע"מ | - | 0-0 |
| סרט רפואי | 3M | 1527C-0 | |
| מיקרו כלי דם מלקחיים המוסטטיים | שנחאי מכשירים רפואיים (קבוצה) בע"מ, מפעל מכשירים כירורגיים | W40350 | |
| מחזיקי מחטים | שנחאי מכשירים רפואיים (קבוצה) בע"מ, מפעל מכשירים כירורגיים | JC32010 | |
| מלח | |||
| רגילמספריים עיניים | שנחאי מכשירים רפואיים (קבוצה) בע"מ, מפעל מכשירים כירורגיים | Y00040 | |
| פינצטה עיניים, 10 ס"מ, מעוקל, עם ווים | שנחאי מכשירים רפואיים (קבוצה) בע"מ, מפעל מכשירים כירורגיים | JD1080 | |
| פינצטה עיניים, 10 ס"מ, מעוקל, עם שיניים | שנחאי מכשירים רפואיים (קבוצה) בע"מ, מפעל מכשירים כירורגיים | JD1060 | |
| טיפים לפיפט | Axygen | T-200-Y-R-S | 0-200 μ L |
| פיפטה | eppendorf | 3121000074 | 100 uL |
| סיכת | באורך של כ-4.5 ס"מ, להכנת כלים לפתיחת חזה | ||
| בעלי חיים I.V. Cannulas | Baayen healthcare suzhou | BAAN-322025 | I.V CATTERER 22FG x 25 מ"מ |
| מחט תפר עם חוט | שנחאי רפואי תפר מחט מפעל ושות', בע"מ | - | 6-0, מחט תפר קו ניילון |
| עם חוט | JinHuan Medical | F503 | 5-0 |
| מזרק | 1 מ"ל | ||
| Tert-amyl אלכוהול | |||
| זום-סטריאו מיקרוסקופ | Mshot | MZ62 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.