Questo protocollo descrive un modello animale composito con esposizione al particolato (PM) che aggrava l'ischemia miocardica con aterosclerosi.
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Articolo metodologico
* These authors contributed equally
Questo protocollo descrive un modello animale composito con esposizione al particolato (PM) che aggrava l'ischemia miocardica con aterosclerosi.
I problemi di salute causati dall'inquinamento atmosferico (in particolare l'inquinamento da particolato) stanno ricevendo sempre più attenzione, soprattutto tra i pazienti con malattie cardiovascolari, il che aggrava i disturbi complicati e causa una prognosi infausta. Il modello di esposizione semplice all'ischemia miocardica (MI) o al particolato (PM) non è adatto per tali studi su malattie con cause multiple. Qui è stato descritto un metodo per costruire un modello composito che combina esposizione al PM, aterosclerosi e ischemia miocardica. I topi ApoE-/− sono stati nutriti con una dieta ricca di grassi per 16 settimane per sviluppare l'aterosclerosi, l'instillazione tracheale della sospensione standard di PM è stata eseguita per simulare l'esposizione polmonare di PM e l'arteria coronaria discendente anteriore sinistra è stata legata una settimana dopo l'ultima esposizione. L'instillazione tracheale di PM può simulare l'esposizione polmonare acuta riducendo significativamente il costo dell'esperimento; La classica legatura dell'arteria discendente anteriore sinistra con intubazione tracheale non invasiva e un nuovo dispositivo di espansione ausiliaria possono garantire il tasso di sopravvivenza dell'animale e ridurre la difficoltà dell'operazione. Questo modello animale può ragionevolmente simulare i cambiamenti patologici del paziente di infarto miocardico aggravato dall'inquinamento atmosferico e fornire un riferimento per la costruzione di modelli animali relativi a studi che coinvolgono malattie con molteplici cause.
L'inquinamento atmosferico è stato associato ad un'elevata mortalità per tutte le cause e ha contribuito a un carico significativo di malattie più della somma dell'inquinamento delle acque, dell'inquinamento del suolo e dell'esposizione professionale1. Un rapporto dell'OMS ha rivelato che l'inquinamento atmosferico esterno ha causato 4,2 milioni di morti premature sia nelle città che nelle aree rurali di tutto il mondo nel 20162. Il 91% delle persone in tutto il mondo vive in luoghi in cui la qualità dell'aria supera i limiti delle linee guida dell'OMS2. Inoltre, il particolato fine (PM) (≤2,5 μm di diametro, PM2,5) è riconosciuto come la minaccia più significativa per l'inquinamento atmosferico per la salute pubblica globale3, in particolare per le persone che vivono in città di paesi a basso e medio reddito.
Gli effetti negativi dell'inquinamento atmosferico sulle malattie cardiovascolari meritano maggiore attenzione. Studi precedenti hanno dimostrato che il PM porta ad un aumento del rischio di malattie cardiovascolari (CVD)4. L'esposizione ad alte concentrazioni di particelle ultrafini per diverse ore può portare ad un aumento della mortalità per infarto miocardico. Per le persone con una storia di infarto miocardico, l'esposizione a particelle ultrafini può aumentare significativamente il rischio di recidiva5. Inoltre, è generalmente accettato che l'esposizione al PM accelera la progressione dell'aterosclerosi6.
Per la ricerca medica, è fondamentale selezionare un modello animale adatto. Esistono già modelli animali di aterosclerosi semplice7, modelli animali di ischemia miocardica8 e modelli animali di esposizione al PM9. Il topo ApoE−/− (apolipoproteina E eliminata) è un modello murino tradizionale utilizzato negli studi sull'aterosclerosi. La capacità di eliminare le lipoproteine plasmatiche nei topi ApoE−/− è gravemente compromessa. L'alimentazione con dieta ricca di grassi causerebbe grave aterosclerosi, simile alla dipendenza dalla dieta della cardiopatia aterosclerotica osservata negli esseri umani7. La legatura dell'arteria coronaria discendente anteriore sinistra (LAD) è un metodo classico per indurre l'evento ischemico 8,10. L'infusione tracheale è stata utilizzata in molte ricerche e si distingue dai modelli di esposizione11,12 per la sua migliore simulazione e il costo inferiore.
Tuttavia, i modelli animali di singola malattia hanno limitazioni significative nella ricerca scientifica. L'ischemia miocardica indotta semplicemente dalla legatura LAD non è simulata nella situazione reale. Nello stato naturale, l'ischemia miocardica è solitamente causata dalla rottura della placca e dalle arterie coronarie bloccate13. I pazienti con cardiomiopatia ischemica di solito presentano lesioni basiche aterosclerotiche13. Ci sono anche metabolismo lipidico anormale e reazioni infiammatorie nel corpo14. Pertanto, l'ischemia causata da fattori fisici o in condizioni naturali ha diverse manifestazioni patologiche. Studi esistenti hanno dimostrato che l'infarto e l'infiammazione nei modelli di ischemia miocardica con aterosclerosi sono più gravi15,16. L'esposizione al PM può aggravare ulteriormente l'aterosclerosi e l'ischemia miocardica inducendo infiammazione e stress ossidativo1. Tre fattori di solito coesistono allo stato naturale, quindi la situazione reale potrebbe essere meglio simulata utilizzando un modello composto.
Questo protocollo descrive lo sviluppo di un modello animale di ischemia miocardica (IM) che combina aterosclerosi (AS) ed esposizione acuta al PM. I topi ApoE-/− sono stati nutriti con una dieta ricca di grassi per indurre l'aterosclerosi. L'esposizione polmonare di PM è stata imitata gocciolando la sospensione di PM attraverso la trachea. La legatura del LAD nei topi è stata utilizzata per indurre ischemia miocardica. Questi metodi sono stati combinati e ottimizzati per simulare meglio lo stato della malattia e migliorare il tasso di sopravvivenza degli animali. Non è necessaria alcuna unità di grande esposizione o macchina per anestesia a gas, rendendo l'esperimento facile da eseguire. Questo modello può essere utilizzato per studiare l'impatto dell'esposizione al PM nell'inquinamento atmosferico sull'aterosclerosi e sulla cardiomiopatia ischemica e condurre ricerche su nuovi farmaci sviluppati per trattare malattie con fattori così complessi.
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Tutte le attività animali qui descritte sono state approvate dal Comitato etico animale dell'Istituto di materia medica cinese, Accademia cinese delle scienze mediche cinesi. Per lo studio sono stati utilizzati topi maschi ApoE−/− (sfondo C57BL/6) di 6-8 settimane di età.
1. Preparazione sperimentale
2. Induzione dell'aterosclerosi nei topi
3. Intubazione orotracheale ed esposizione acuta al particolato
NOTA: PM sarà esposto una volta alla settimana per 4 settimane dopo 12 settimane di alimentazione ricca di grassi e continuamente dato una dieta ricca di grassi.
4. Legatura coronarica
NOTA: L'operazione di modellazione dell'ischemia miocardica (legatura dell'arteria coronaria) viene eseguita alla 16asettimana.
5. Recupero
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I topi sono stati sottoposti a eutanasia 24 ore dopo la legatura dell'arteria coronaria e il sangue è stato raccolto dopo l'anestesia. I topi sono stati anestetizzati con tribromoetanolo (come da fase 3.2) e il campione di sangue è stato raccolto dal seno retroorbitale. Il cuore è stato prelevato e il grado di ischemia è stato esaminato mediante colorazione con cloruro di 2,3,5-trifeniltetrazolio (TTC) (Figura 1). I tessuti normali diventano rossi quando il TTC reagisce con ...
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La creazione di un modello animale composito è leggermente diversa dal modello MI singolo. Mantenere un alto tasso di sopravvivenza è impegnativo nello sviluppo del modello composito. La gravità dell'aterosclerosi nei topi ApoE−/− diventerà più grave con l'estensione del tempo di alimentazione ad alto contenuto di grassi7 e la debolezza dei topi porta ad un aumento della mortalità. Pertanto, è necessario monitorare continuamente le condizioni dei topi durante l'esperimento e regolare il...
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Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti da dichiarare.
Questo modello è stato sviluppato con il supporto della National Natural Science Foundation of China (n. 81673640, 81841001 e 81803814) e del Major National Science and Technology Program of China for Innovative Drug (2017ZX09301012002 e 2017ZX09101002001-001-3).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 2,2,2-Tribromoetanolo | Sigma-Aldrich | T48402 | |
| alcolico al 75% | |||
| Ventilatore per animali | Shanghai Alcott Biotech | ALC-V8S Tamponi | |
| di | Sterili | ||
| Tamponi di cotone per neonati | Sterili, di circa 3 mm di diametro | ||
| Piatto | di colturaCorning | 430597 | 150 mm x 25 mm |
| Particolato diesel | National Institute of Standards Technology | 1650b | |
| Scheda | Circa 25 x 17 cm. La tavola da dissezione può essere sostituita con una tavola di legno della stessa dimensione | ||
| Dieta ricca di grassi per topi | Prescrizione: tuorlo d'uovo in polvere 10%, strutto 10%, sterolo 1%, mangime di mantenimento 79% | ||
| Disinfettante | |||
| Faretto | 5 V, 3 W, con tubi e fascette Palla di | ||
| filato di seta medica | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | - | 0-0 |
| Nastro medico | 3M | 1527C-0 | |
| Pinze emostatiche micro vascolari Shanghai | Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Fabbrica di strumenti chirurgici | W40350 | |
| Portaaghi | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Fabbrica di strumenti chirurgici | JC32010 | |
| Soluzione | |||
| salina normaleForbici oftalmiche | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Fabbrica di strumenti chirurgici | Y00040 | |
| Pinzetta oftalmica, 10 cm, curva, con ganci | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Fabbrica di strumenti chirurgici | JD1080 | |
| Pinzetta oftalmica, 10 cm, curva, con denti | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Fabbrica di strumenti chirurgici | JD1060 | |
| Punte per pipette | Axygen | T-200-Y-R-S | 0-200 μ L |
| Pipetta | eppendorf | 3121000074 | 100 uL |
| Spilla | Circa 4,5 cm di lunghezza, per la realizzazione di strumenti per l'apertura del torace | ||
| Cannule per flebo per piccoli animali | Baayen healthcare suzhou | BAAN-322025 | CATETERE IV 22FG x 25 MM |
| Ago da sutura con filo | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | - | 6-0, Linea di nylon |
| Ago da sutura con filo | JinHuan Medical | F503 | 5-0 |
| Siringa | 1 mL | ||
| Tert-amil alcool | |||
| Zoom stereomicroscopio | Mshot | MZ62 |
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