Le malattie cardiovascolari (CVD) rimangono la principale causa di mortalità globale, con l'aterosclerosi che rappresenta la loro base patologicacomune 1. L'arteria carotide è un sito critico per le lesioni aterosclerotiche; Studiare l'aterosclerosi carotide è essenziale per comprendere la patogenesi delle CVD e sviluppare strategieterapeutiche 2. I modelli animali sono strumenti indispensabili per la ricerca sull'aterosclerosi in vivo , eppure i modelli esistenti spesso presentano limitazioni in termini di comodità e capacità di ricapitolare le caratteristiche fisiopatologiche umane.
Rispetto all'aterosclerosi in altri siti arteriosi (ad esempio, aorta, arteria femorale), la formazione dell'aterosclerosi carotide è più fortemente influenzata dall'emodinamica. L'arteria carotide subisce un elevato stress di taglio (10-15 dyn/cm², dynes per centimetro quadrato), seconda solo all'arteria coronarica (6-45 dyn/cm²)3. In particolare nella biforcazione carotide si verifica un flusso vortice, caratterizzato da una tensione di taglio oscillatoria disturbata. Questo ambiente emodinamico anomalo innesca un'attivazione pro-infiammatoria sostenuta delle cellule endoteliali locali, caratterizzata da un'espressione aumentata di molecole di adesione e chemiocine che facilitano il reclutamento dei monociti e l'inizio dell'aterosclerosi3. Inoltre, le lesioni aterosclerotiche carotidee umane ad alto rischio spesso mostrano un grado di stenosi superiore al 70%, definito come la riduzione percentuale del diametro luminale causata dallaplacca 4. Pertanto, sono importanti modelli animali in grado di indurre una grave stenosi aterosclerotica.
Il modello di legatura parziale della carotide (PCL) è un modello di aterosclerosi indotto da disturbi persistenti del flusso sanguigno, che presenta i vantaggi di tempi di modellazione brevi e lesionigravi 5. L'Apolipoproteina E (ApoE) è una proteina chiave coinvolta nel metabolismo e nella rimozione delle lipoproteine ricche di colesterolo e trigliceridi circolanti, svolgendo un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'omeostasi lipidica plasmatica. Tuttavia, il modello tradizionale PCL che utilizza topi ApoE-knockout (ApoE⁻/⁻) è difficile e costoso darealizzare 5. Quando è necessario un knockout del gene bersaglio, è necessario il knockout del doppio gene (sia del gene target che del gene ApoE), complicando ulteriormente il processo di modellazione. Al contrario, quando per PCL si usano solo topi selvatici di tipo C57BL/6, il modello non presenta ipercolesterolemia, fattore di rischio centrale per l'aterosclerosi umana, e raramente presenta lesioni aterosclerotiche ricche di lipidiprominenti 6,7. Altri modelli, come i topi ApoE⁻/⁻ o LDLR-knockout (LDLR⁻/⁻) alimentati con una dieta ad alto contenuto di grassi (HFD), sono ampiamente utilizzati nella ricerca sull'aterosclerosi per studiare l'aterosclerosi aortica. Tuttavia, questi modelli non riescono a incorporare l'effetto del flusso sanguigno disturbato e non possono formare aterosclerosi grave in un breve periodo di tempo. Studi precedenti hanno dimostrato che dopo 3 mesi di alimentazione con HFD, i topi ApoE⁻/⁻ o LDLR⁻/⁻ sviluppano solo placche aterosclerotiche lievi nelle regioni aortiche o brachiocefale, mentre non si formano lesioni evidenti nelle arteriecarotidi.
La proproteina convertasi subtilisina/kexina tipo 9 (PCSK9) è un regolatore chiave del metabolismo del colesterolo lipoproteico a bassa densità (LDL-C): promuove la degradazione dei recettori LDL, aumentando così i livelli sierici di LDL-C10. Il virus adenoassociato ricombinante che esprime PCSK9 (PCSK9-AAV) consente l'ipercolesterolemia a dosaggio controllabile nei topi WT senza la necessità di modifichegenetiche 11. Combinando l'ipercolesterolemia indotta da PCSK9-AAV, l'HFD (che aggrava ulteriormente i disturbi del metabolismo lipidico) e la PCL (che induce disturbi emodinamici locali) permette la costruzione di un modello animale che incorpora due fattori di rischio chiave per l'aterosclerosi umana: ipercolesterolemia e disturbo del flusso.
Basandosi sui progressi precedentidella ricerca 12, questo protocollo stabilisce un metodo standardizzato per indurre l'aterosclerosi carotide nei topi C57BL/6. Rispetto ai protocolli modello esistenti, offre tre vantaggi chiave: (1) Rilevanza fisiopatologica: riproduce contemporaneamente l'ipercolesterolemia e il disturbo del flusso, causando lesioni carotide che mostrano caratteristiche simili all'aterosclerosi umana di fase medio-avanzata; (2) Riproducibilità: la parametrizzazione dettagliata del dosaggio di AAV, delle procedure chirurgiche e del controllo dietetico riduce la variabilità inter-laboratorio; (3) Tempestività: Il periodo totale di modellizzazione è di 5 settimane, riducendo significativamente il tempo necessario per l'istituzione del modello.
Questo protocollo è adatto ai ricercatori che studiano la biologia della parete vascolare, valutano l'efficacia di farmaci antiaterosclerotici ed esplorano l'interazione tra emodinamica e metabolismo lipidico nell'aterosclerosi. In particolare, questo protocollo è un modello focalizzato sulla carotide, che non può replicare completamente tutti gli aspetti dei fattori di rischio sistemici umani per l'aterosclerosi, inclusi ma non limitati a fumo, diabete mellito, ipertensione e obesità. Di seguito è riportata una guida passo dopo passo per l'istituzione del modello e la valutazione delle lesioni.