Il modello del coniglio di aterosclerosi accelerata: una prospettiva metodologica della ferita dell'aerostato dell'arteria iliaca
3 ottobre 2017
Modelli animali di aterosclerosi sono essenziali per capire il meccanismo e per indagare più recenti approcci per prevenire lo sviluppo della placca o rottura, delle cause principali di morte nel mondo industrializzato. Questo protocollo utilizza una combinazione di lesioni palloncino e dieta ricca di colesterolo per indurre placche aterosclerotiche nell'arteria iliaca coniglio.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di indurre la formazione di placche aterosclerotiche nei conigli interrompendo chirurgicamente l'endotelio delle loro arterie iliache sinistre e alimentandoli con una dieta aterogena. Da una lesione solitaria nei conigli viene spesso eseguita nell'aorta per studiare la composizione della placca. Tuttavia, l'arteria iliaca è molto simile all'arteria coronaria umana, il che la rende un luogo attraente per la modellazione di placche aterosclerotiche.
Il contenuto muscolare, le lesioni uniformi, l'attività del fattore del tessuto oculare e le dimensioni costanti dei vasi dell'arteria iliaca del coniglio sono tutti paragonabili all'arteria coronaria umana. In definitiva, ciò consente la valutazione di dispositivi prodotti commercialmente per endpoint morfometrici e angiografici. A dimostrare la procedura sarà Aurelien Frobert, un collaboratore del mio laboratorio.
Assicurati di sterilizzare tutti gli strumenti chirurgici utilizzando, ad esempio, uno sterilizzatore a perle di vetro. Quindi, preparare e controllare i due gruppi di cateteri a palloncino. Su ciascuno di essi, collegare una siringa Luer lock da un millilitro riempita con soluzione fisiologica, quindi verificare la presenza di emblique intrappolati utilizzando il meccanismo di gonfiaggio del palloncino.
Quindi, impostare il pad termico sulla piattaforma chirurgica a 37 gradi Celsius. Quindi pesare il coniglio. Successivamente, fornire un'iniezione di buprenorfina e anestetizzare il coniglio usando isofluorano al 5% a cinque litri al minuto per 10-15 minuti.
Ora, posiziona il coniglio anestetizzato sul termoforo su una piattaforma chirurgica. Collegare sensori per monitorare la temperatura e la respirazione del coniglio e per raccogliere elettrocardiogrammi. Quindi, applicare una maschera facciale per erogare il 4% di isofluorano a 2,5 litri al minuto.
Quindi confermare un livello adeguato di anestesia testando la perdita di vomito e riflessi meschini. Un tono muscolare universalmente rilassato è anche indicatore di anestesia profonda. Quindi, applica un unguento abtonico su entrambi gli occhi.
Quindi, rimuovi i peli dall'area ventrale appena sotto le articolazioni del ginocchio usando un tagliacapelli per peli di animali. Quindi, rimuovere il pelo sciolto e pulire la pelle esposta con tre scrub alternati di etanolo al 70% e betadina e drappeggiare l'animale lasciando scoperto solo l'arto inferiore. Per iniziare l'intervento chirurgico, individuare l'arteria safena e praticare un'incisione di 1,5 centimetri.
Quindi, utilizzando una piccola pinza ricurva, esporre con cura una piccola porzione di safena. Fare attenzione a non danneggiare la vena femorale o il nervo femorale. Pulire accuratamente l'arteria è molto importante durante questa esposizione.
Quindi, posiziona due anelli di legatura sciolti sotto l'arteria safena e lega un anello di legatura vicino all'estremità distale dell'arteria. Quindi posizionare un morsetto micro vascolare lungo l'arteria sopra la legatura e chiudere il morsetto per fermare il flusso sanguigno. Applicare immediatamente una goccia di papaverina per dilatare l'arteria e prevenire gli spasmi di fase.
Successivamente, utilizzando la legatura, sollevare l'arteria safena e praticare una piccola incisione arteriotomica utilizzando un ago calibro 24. Quindi sollevare i lembi dell'incisione e inserire lentamente un plettro per vene o un ago guida nel lume dell'arteria. Ora, inserire con cautela un catetere per embolectomia arteriosa nell'arteria safena.
Sii gentile per evitare di fare rotture. Quindi rimuovere il plettro venoso e rilasciare il morsetto microvascolare sull'arteria. Per creare la lesione, far avanzare prima il catetere a palloncino fino al terzo segno.
Questo dovrebbe mettere a circa due o cinque centimetri sopra la biforcazione iliaca. Quindi, gonfiare il palloncino con 0,1 millilitri di soluzione fisiologica normale. Ora, aggancia il catetere e tiralo indietro di sei centimetri mentre lo ruoti per danneggiare il tessuto.
Una volta ritirato, sgonfiare il palloncino. E per garantire la completa dilatazione dell'endotelio, ripetere il processo altre due volte. Quindi rimuovere il catetere e legare immediatamente l'ansa di legatura appena sopra il sito dell'arteriotomia per fermare l'emorragia.
Quindi, applicare un antisettico adatto attorno alla perforazione della ferita e tamponare i coaguli di sangue. Infine, chiudere l'incisione cutanea e disinfettare il sito chirurgico con una soluzione di iodio povidone. Quindi ripetere l'intera procedura chirurgica sull'arteria iliaca controlaterale utilizzando il secondo catetere.
Dopo l'intervento, pulire prima l'unguento abtonico dai lati del coniglio. Quindi somministrare sulfadossina e trimetoprim. Quindi trasferisci il coniglio con il cuscinetto di intestazione in una gabbia di recupero pulita e un cerotto di monitoraggio e clip.
Una volta che l'animale riacquista la decubito esterna e sta deambulando, riportalo nella sua gabbia di casa. Per la gestione del dolore, fornire buprenorfina. Ora, inizia a nutrire l'animale con una dieta aterogena per tutto il tempo necessario.
Per raccogliere il lino sottile precoce, due o quattro settimane dopo l'intervento, prima anestetizzare il coniglio e poi sopprimere il coniglio con un'incisione intercardinale. Successivamente, apri l'addome ed esponi il retroperitoneo. Quindi traccia l'aorta verso la biforcazione iliaca e legala sopra la biforcazione.
Seguire rimuovendo con cura i tessuti circostanti e isolando entrambe le arterie iliache. Ora seziona entrambe le arterie e immergile in PBS ghiacciato. In questo modo rimuovere i coaguli usando una pinza e dividere ogni arteria in 46 segmenti.
Quindi incorporare immediatamente i segmenti in uno stampo contenente composto OCT e congelare i tessuti in azoto liquido. Conservare i tessuti a meno 80 gradi Celsius e successivamente colorare sezioni spesse cinque micron utilizzando la metodologia standard. La lesione con palloncino delle arterie iliache è stata eseguita con successo senza complicazioni in meno di un'ora.
Il coniglio si è ripreso entro un'ora e/o sembrava sano senza una significativa perdita di peso. Non sono state riscontrate complicanze postoperatorie. E dopo quattro settimane di dieta aterogenica, tutti i conigli avevano ipercolesterolemia.
La combinazione di una lesione da palloncino e la dieta a base di colesterolo ha provocato cambiamenti strutturali nella parete del vaso che hanno portato allo sviluppo di plax aterosclorotico in due settimane. Le arterie iliache illese e quelle con palloncino sono state isolate dallo stesso animale e confrontate. Il lino era caratterizzato da infiltrazione lipidica e migrazione e proliferazione del suono della muscolatura liscia.
Il lino continua a crescere nei vasi feriti mentre la dimensione del lume continua a ridursi. I cambiamenti risultanti erano molto pronunciati entro quattro settimane. Dopo due e quattro settimane, la quantificazione morfometrica ha rivelato un aumento dello spessore dell'intima media, un aumento dell'area della placca, una diminuzione dell'area del lume e, infine, un aumento dell'accumulo di lipidi.
La colorazione con l'anticorpo dell'actina della muscolatura liscia alfa reagisce con l'actina muscolare, identificando così le cellule muscolari lisce vascolari. Mentre la colorazione con più anticorpi monoclonali 11 rivela il citoplasma dei macrofagi. Insieme, le colorazioni rivelano la misura in cui sia le cellule muscolari lisce che i macrofagi proliferano nella placca aterosclerotica nei vasi danneggiati.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione della sicurezza automobilistica e eseguire facilmente una lesione violenta sulle arterie iliache del coniglio. Questa lesione con la dieta aterogena provoca lo sviluppo della placca delle arterie iliache in modo omogeneo e tempestivo.
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Panoramica
Questo protocollo descrive un metodo per indurre placche aterosclerotiche nei conigli interrompendo chirurgicamente l'endotelio delle loro arterie iliache sinistre e alimentandoli con una dieta aterogeno. L'arteria iliaca è scelta per la sua somiglianza con l'arteria coronaria umana, rendendola un modello rilevante per studiare lo sviluppo delle placche.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Aterosclerosi
- Modelli animali
- Ricerca cardiovascolare
Contesto
- L'aterosclerosi è una delle principali cause di morte nei paesi industrializzati.
- Comprendere la formazione delle placche è cruciale per sviluppare strategie di prevenzione.
- L'arteria iliaca del coniglio serve come modello adatto a causa delle sue somiglianze anatomiche con le arterie coronarie umane.
- Questo studio mira a valutare gli effetti dell'aterosclerosi indotta su vari endpoint.
Obiettivo dello studio
- Indurre placche aterosclerotiche nei conigli a scopo di ricerca.
- Investigare i meccanismi di sviluppo e rottura delle placche.
- Valutare l'efficacia di nuovi dispositivi terapeutici e interventi.
Metodi utilizzati
- Interruzione chirurgica dell'endotelio nell'arteria iliaca sinistra.
- Alimentazione dei conigli con una dieta aterogeno per promuovere la formazione di placche.
- Confronto della composizione delle placche nell'arteria iliaca con quella nell'aorta.
- Valutazione di endpoint morfometrici e angiografici utilizzando dispositivi commerciali.
Risultati principali
- Induzione con successo di placche aterosclerotiche nel modello di coniglio.
- Dimostrazione della procedura da parte di Aurelien Frobert.
- Confronto delle caratteristiche delle placche tra arterie iliache e aortiche.
- Approfondimenti sulle potenzialità degli interventi terapeutici nell'aterosclerosi.
Conclusioni
- L'arteria iliaca del coniglio è un modello prezioso per studiare l'aterosclerosi.
- Questo metodo può aiutare a valutare nuovi trattamenti per la gestione delle placche.
- Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare le implicazioni di questi risultati.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
The rabbit iliac artery balloon injury model accelerates atherosclerotic plaque development, enabling rapid assessment of therapeutic interventions within a two-week timeframe. This approach supports target validation and mechanistic de-risking in cardiovascular drug discovery by providing a reproducible, disease-relevant system that mimics human coronary pathology. The model enhances predictive confidence in preclinical studies by delivering quantifiable morphometric and angiographic endpoints for evaluating drug efficacy and safety.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by inducing controlled endothelial injury and lipid accumulation in a clinically relevant arterial bed.
- Operational Value: Provides a standardized, reproducible method for generating consistent atherosclerotic lesions to support target engagement studies.
- Strategic Value: Accelerates target validation timelines, allowing rapid go/no-go decisions based on plaque morphology and biomarker expression.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable plaque metrics such as intima-media thickness, lipid area, and macrophage infiltration for assay readout standardization.
- Operational Value: Delivers high-success-rate lesion formation with low mortality, supporting scalable screening campaigns.
- Strategic Value: Facilitates assay readiness for evaluating drug effects on plaque stabilization, inflammation, and lipid accumulation.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Offers a disease-relevant system with human-like plaque composition, including smooth muscle cell proliferation and macrophage-derived foam cells.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of plaque progression via morphometric quantification at defined intervals (e.g., two and four weeks).
- Strategic Value: Supports translational biomarker alignment by correlating lesion characteristics with therapeutic response.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the cardiovascular discovery continuum, supporting early target validation through to preclinical efficacy assessment by providing a rapid, quantifiable atherosclerosis model.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of atherogenic pathways via inducible, time-dependent plaque formation in the iliac artery.
- Screening: Enables standardized compound evaluation through reproducible lesion development and measurable endpoints like lumen area reduction and intimal thickening.
- Analytics: Provides morphometric and angiographic outputs (e.g., plaque area, lipid accumulation) that allow objective comparison across treatment groups.
- Translational Research: Connects to preclinical validation by modeling human coronary-like pathology and enabling assessment of device or drug effects on plaque composition.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for iterative testing of cardiovascular therapeutics across multiple projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Delivers mechanistic insight into plaque development pathways, reducing ambiguity in target validation.
- Operational Value: Ensures reproducibility and standardization through defined surgical and dietary protocols with high success rates.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by accelerating preclinical timelines and reducing late-stage failure risk through early biological de-risking.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on plaque-modifying effects and safety profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent vascular surgery, anesthesia, and postoperative care.
- Dependent on access to balloon catheters, surgical platforms, and imaging or histology infrastructure for endpoint analysis.
- Necessitates standardization across teams for consistent injury length, diet duration, and tissue processing.
- Adaptation considerations include species-specific lipid metabolism and differences in plaque composition compared to human disease.
- Practical limitations include the two-week induction window, which may not capture chronic plaque complexity or calcification seen in advanced human atherosclerosis.
