Descriviamo le procedure per quantificare e caratterizzare le lesioni aterosclerotiche in modelli murini utilizzando il sezionamento di precisione del seno aortico e dell'aorta ascendente combinato con analisi istochimica e immunoistochimica.
Articolo metodologico
Descriviamo le procedure per quantificare e caratterizzare le lesioni aterosclerotiche in modelli murini utilizzando il sezionamento di precisione del seno aortico e dell'aorta ascendente combinato con analisi istochimica e immunoistochimica.
L'aterosclerosi è una malattia delle grandi arterie e una delle principali cause sottostanti di infarto del miocardio e ictus. Diversi modelli murini sono stati sviluppati per facilitare lo studio della fisiopatologia molecolare e cellulare di questa malattia. In questo manoscritto descriviamo tecniche specifiche per la quantificazione e la caratterizzazione delle lesioni aterosclerotiche nel seno aortico murino e nell'aorta ascendente. Il vantaggio di questa procedura è che fornisce una misurazione accurata dell'area della sezione trasversale e del volume totale della lesione, che può essere utilizzata per confrontare la progressione aterosclerotica tra diversi gruppi di trattamento. Ciò è possibile grazie all'uso dei lembi valvolari come punto di riferimento anatomico, insieme a un'attenta regolazione dell'angolo di sezionamento. Descriviamo anche i metodi di colorazione di base che possono essere utilizzati per iniziare a caratterizzare la progressione aterosclerotica. Questi possono essere ulteriormente modificati per studiare antigeni di interesse specifico per il ricercatore. Le tecniche descritte sono generalmente applicabili a un'ampia varietà di modelli dietetici e di aterogenesi geneticamente indotti esistenti e di nuova creazione.
Negli ultimi due decenni, lo sviluppo e l'uso di modelli murini inclini all'aterosclerosi attraverso la manipolazione dietetica e/o genetica hanno aumentato significativamente la nostra comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari coinvolti nello sviluppo delle lesioni aterosclerotiche1-3. Gran parte della nostra conoscenza e comprensione dell'aterogenesi deriva da studi condotti su apolipoproteina (Apo)-E deficient4 topi, in cui le lesioni aterosclerotiche si sviluppano spontaneamente e deficit del recettore delle lipoproteine a bassa densità (LDLR)5 topi, in cui l'aterosclerosi è indotta dalla dieta. Un importante vantaggio di questi modelli è che consentono lo studio di un numero relativamente elevato di animali geneticamente definiti in condizioni dietetiche e ambientali controllate. Inoltre, le lesioni aterosclerotiche avanzate che si sviluppano in alcuni di questi ceppi di topi sembrano essere molto simili a quelle osservate nei soggetti umani, contenenti nuclei necrotici pieni di lipidi e cappucci fibrosi. L'aterosclerosi si sviluppa rapidamente in questi modelli murini, rendendo molto fattibile lo studio dello sviluppo della lesione, dalla striscia grassa alla placca avanzata, nel giro di poche settimane. Inoltre, è stato dimostrato che i fattori di rischio noti per le malattie cardiovascolari nell'uomo, tra cui il diabete6, la dislipidemia7, l'obesità8, l'ipertensione9, il fumo di sigaretta10 e l'ambiente sedentario11 accelerano ulteriormente lo sviluppo delle lesioni.
Nella maggior parte, se non in tutti i modelli murini inclini all'aterosclerosi, lo sviluppo della lesione può essere rilevato per la prima volta nel seno aortico. Il tempo di insorgenza dipende dal ceppo del topo e dalla dieta. Man mano che le lesioni aumentano di dimensioni, tendono a crescere lungo l'aorta ascendente. Nei topi ApoE-/- e LDLR-/-, il successivo sviluppo della lesione può essere rilevato in corrispondenza delle biforcazioni aortiche nell'arco aortico, nell'aorta discendente e in altre arterie più grandi12-14. La dott.ssa Beverly Paigen e colleghi, oltre a sviluppare alcuni dei primi modelli di aterosclerosi indotta dalla dieta, hanno anche stabilito un test per la quantificazione delle lesioni aterosclerotiche al seno aortico che è diventato lo standard di misurazione delle lesioni nei modelli murini15. Nel corso degli anni questa tecnica è stata affinata e descritta dettagliatamente16. Qui presentiamo una versione modificata del "metodo Paigen" per la quantificazione e la caratterizzazione delle lesioni aterosclerotiche in un topo. L'analisi delle sezioni trasversali aortiche seriali da una specifica regione vascolare e in un orientamento definito e fisso, facilita la raccolta precisa dei dati e consente il rilevamento accurato delle variazioni nello sviluppo delle lesioni in diversi gruppi di trattamento. I metodi qui presentati si basano sulle tecniche precedenti. In particolare, descriviamo come la caratterizzazione della lesione in termini di area, volume, contenuto necrotico e cellulare sia possibile attraverso l'esame di sezioni seriali utilizzando una combinazione di istochimica e immunoistochimica.
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Il Comitato Etico per la Ricerca Animale della McMaster University ha preapprovato tutte le procedure qui descritte.
1. Prelievo di cuore e aorta
2. Preparazione dell'aorta
3. Sezione dell'aorta
4. Colorazione e quantificazione delle lesioni aterosclerotiche
Le lesioni aterosclerotiche possono essere analizzate in molti modi diversi utilizzando una varietà di tecniche. L'analisi più elementare prevede la determinazione dell'area della sezione trasversale della lesione. Al fine di confrontare accuratamente l'area della lesione, è importante che il punto di partenza per la misurazione della lesione sia coerente da campione a campione. Ciò è facilitato dall'utilizzo dei lembi della valvola per l'orientamento. Per facilitare l'identificazione e la quantificazione accurate dell'area della lesione, sezioni trasversali selezionate vengono colorate con ematossilina ed eosina. Ciò comporta l'immersione dei vetrini in una serie di soluzioni per tempi specificati, che deparaffinizzeranno / macchiano il tessuto.
Protocollo per la colorazione con ematossilina ed eosina:
5. Ulteriore caratterizzazione della lesione aterosclerotica
I dettagli specifici riguardanti lo stadio dello sviluppo aterosclerotico possono essere determinati mediante colorazione con anticorpi diretti contro specifici tipi di cellule o marcatori. L'immunoistochimica su sezioni di paraffina è una tecnica standard che viene utilizzata per identificare specifici tipi di cellule o marcatori nel contesto del tessuto circostante non colorato. La rilevazione dell'antigene si ottiene generalmente utilizzando un substrato di perossidasi di rafano.
La colorazione in immunofluorescenza comporta l'uso di anticorpi coniugati con fluorofori e richiede un microscopio a fluorescenza e filtri appropriati per la rilevazione. Questa tecnica consente la colorazione simultanea di due (o più) antigeni.
Protocollo generale per la colorazione immunoistochimica:
6. Protocollo generale per la colorazione in immunofluorescenza
Un protocollo simile, con piccole modifiche, può essere seguito per la colorazione in immunofluorescenza.
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Topi LDLR-/- di cinque settimane sono stati alimentati con una dieta standard o una dieta ricca di grassi per dieci settimane. I topi sono stati sacrificati e perfusi con formalina come descritto sopra. Le sezioni trasversali del seno aortico sono state preparate e colorate con ematossilina ed eosina per determinare l'area e il volume della lesione (Figura 4). Quando i topi vengono alimentati con una dieta standard, lo sviluppo aterosclerotico è molto limitato e potrebbe non essere rilevabile a 15 setti...
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L'aterosclerosi è una malattia cronica complessa delle grandi arterie muscolari che è una delle principali cause alla base dell'infarto del miocardio e dell'ictus. La progressione della malattia comporta l'interazione di molti tipi di cellule diverse all'interno della parete arteriosa, con cellule del sangue circolanti, particelle lipoproteiche e altri fattori trasmissibili per via ematica che stiamo appena iniziando a comprendere. Gran parte delle nostre attuali conoscenze riguardanti lo sviluppo e la progressione dell'...
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Questa ricerca è stata finanziata da una sovvenzione operativa del Canadian Institutes of Health Sciences e della Canadian Diabetes Association. DEV è supportato da una borsa di studio della Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT, Cile).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Topi carenti di LDLR ( D2.129S7(B6)-LDLRTM1Her/J) | The Jackson Laboratory | stock #002207 | |
| Formalina | Sigma-Aldrich | HT5011 | |
| Stampi per istologia | Ted Pella Inc | 27195 | |
| Paraffina | Paramat | 19286-10 | |
| Vetrini rivestiti | Fisher | 12-550-15 | |
| Contenitori per solventi | Tissue Tek II | 4457 | |
| Microtomo | Leica | RM22S5 | |
| Bagnomaria | VWR | 80086-982 | |
| Microscopio | Olympus | BX41TF | |
| Fotocamera | Olympus | DP72 | |
| ImageJ | NIH | www.rsbweb.nih.gov/ij/ | |
| Processore | Sakura Finetek | VIP6-A1 | |
| Cassette di elaborazione | VWR | 18000-134 | |
| Fornello a pressione | Nordic Ware | ||
| Vetrino coprioggetti | Fisher | 12-545-M | |
| PBS | Sigma-Aldrich | P3813 | |
| Lama per microtomo | Thermo Scientific | 30-518-35 | |
| Supporto per montaggio antifading | Sigma-Aldrich | F-4680 | |
| Montaggio in xilene medio | Sigma-Aldrich | 44581 | |
| Mezzo di montaggio acquoso | Sigma-Aldrich | I1161 | |
| Mac-3 anbody | BD Pharmingen | 553322 | |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
| F4/80 anticorpo | Abcam | Ab6640 | |
| Alpha actina anticorpo | Santa Cruz Biotechnology | SC-32251 | |
| Mayer’ s ematossilina | Sigma-Aldrich | E4382 | |
| eosina y | sigma-aldrich | MHS16 | |
| DAB (3,3'-diaminobenzidina) | Dako | K3468 |
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