浸透圧ポンプの皮下移植は、化合物の長期化と一貫性の配信のための便利なアプローチを提供します。このアプローチは、マウスの腹部および胸部大動脈瘤の両方を研究するために広く使用されています。
浸透圧ポンプの皮下移植は、化合物の長期化と一貫性の配信のための便利なアプローチを提供します。このアプローチは、マウスの腹部および胸部大動脈瘤の両方を研究するために広く使用されています。
浸透圧ポンプは、小動物に一定の速度で化合物を連続的に供給します。 この記事では、埋め込まれた浸透圧ポンプからのアンジオテンシンII(AngII)の皮下注入を介して大動脈瘤を誘発するために使用される標準的なプロトコルを紹介します。 このプロトコルには、AngIIの量と溶解の計算、浸透圧ポンプの充填、浸透圧ポンプの皮下埋め込み、ポンプ移植後の観察、およびマウスの大動脈瘤を視覚化するための大動脈の採取が含まれます。 このプロトコルに従った浸透圧ポンプによるAngIIの皮下注入は、マウスの腹部および胸部大動脈瘤を誘発するための信頼性と再現性のある技術です。 注入期間は、研究の目的に基づいて数日から数か月の範囲です。 AngII 1,000 ng/kg/minは、アポリポタンパク質E欠損マウスや低密度リポタンパク質受容体欠損マウスなどの雄高コレステロール血症マウスモデルにおける腹部大動脈瘤形成に最大限の効果を発揮するのに十分です。 浸透圧ポンプを介したAngII注入によって誘発される腹部大動脈瘤の発生率は、女性の高コレステロール血症マウスでは5〜10倍低く、正常コレステロール血症マウスの性別でも低くなります。 対照的に、マウスのAngII誘発胸部大動脈瘤は高コレステロール血症や性別依存性ではありません。 重要なことに、このマウスモデルの複数の特徴は、ヒトの大動脈瘤の特徴を再現しています。
大動脈瘤は破裂を予告し、通常の死につながる大動脈の恒久的な管腔の拡張を示します。この病気は、それぞれ、腹部大動脈瘤(AAAS)および胸部大動脈瘤(TAAに)と呼ばれている腹部や胸部大動脈領域の両方で発生します。分子機構と病態生理学的プロセスの不完全な理解に、大動脈瘤のいずれかのタイプの膨張や破裂を防ぐことができます何の実績のある薬物療法はありません。それは患者のサンプルを取得して、直接ヒトでの実験を行うことは困難であるので、AAASの定義のメカニズムに焦点を当てた研究はしばしば、動物モデルから推定されました。一般的に使用される動物モデルは、マウスへのアンジオテンシンII(AngIIの)の皮下注入です。このような大動脈内エラスターゼ灌流または開腹1,2を必要と塩化カルシウムの周囲大動脈アプリケーション、このメトとしてマウスでAAASを誘導するための他の外科的アプローチと比較すると、dは、体腔内への進入を必要とし、最小限の外科的専門知識3,4を必要としません。
AAASを誘導する浸透圧ポンプを介してのAngIIの皮下注入が最初に低密度リポタンパク質(LDL)受容体で報告された- / -マウスは、飽和脂肪に富む食事3を供給し、その後、アポEで- / -マウスは、通常の実験食4を供給しました。多くの最近の研究ではまたのAngIIは血中脂質が正常マウス5-7に AAASを誘導することを実証しました。注入のAngIIのアプローチは、AAASを誘導し、このモデルが人間AAASで観察された多くの機能を再現するため、分子機構と同様に(例えば、5-15)潜在的な治療戦略の開発を模索するために適用されています。例えば、喫煙、加齢、および男性の性別としてのヒトAAASのリスク要因もマウス16,17でのAngII誘発性AAASを増大させます。ヒトでのAAASと高コレステロール血症の関連は明確にする必要があります。しかし、ある有し高コレステロール血症がマウス18でのAngII誘発性AAASを増大することを一貫アン。マウスでのAngII誘発性AAASの病状は非常に不均一であり、深遠なマクロファージ浸潤、コラーゲン分解、血栓形成と解像度、および血管新生19-21によって特徴付けられます。ヒトでのAAASの最も一般的な腎臓下の大動脈の場所とは対照的に、マウスでのAngII誘発性AAASは副腎大動脈地域で発生します。 AngII誘発性AAASのもう一つの特徴は、ユビキタス貫血栓症につながる、貫中間休憩です。これは、ヒトでのAAASの病理学的開発はもっぱら起因する初期段階から動脈瘤組織の不足のために研究されていないため、経エラスチンの破壊はヒトで発生するかどうかは不明です。
マウスへのAngII注入はまた、主にヒトでのTAAのための最も一般的な領域である上行大動脈に制限されている胸部大動脈領域の深遠な拡大につながります 19,22-26アップ。 AngIIの輸液中に誘導さのAngII誘発性AAAS、TAAのと同様に、ヒトのTAA 25の多くの機能を再現。しかし、のAngII誘発性AAASとは対照的に、のAngII誘発性TAAは高コレステロール血症に関連付けられていないと性差を持っていません。
マウスに皮下のAngII注入の全体的な目標は、病理学的特徴とAAASとTAAの分子メカニズムを研究することです。
倫理の声明:マウスの研究では、ケンタッキー州制度動物実験委員会(:2006-0009 IACUCプロトコル番号)の大学の承認を得て行われています。マウスは、ケタミン(〜210ミリグラム/ kg)およびキシラジンの過剰摂取カクテル(〜30ミリグラム/キログラム)を使用して、終了時に安楽死させます。
AngII量の1計算
注:このプロトコルは、4男性のLDL受容体に4週間のAngII(千NG / kg /分)の注入の例を使用しています - / - マウスは、飽和脂肪に富んだ食餌を与え。
AngIIの2.解散
3.浸透圧ポンプの充填
ポンプ注入の4準備
ポンプ注入の5の外科的処置
6.収穫、定着、クリーニング、および大動脈のイメージング
大動脈の7.エン面イメージング
4男性のLDL受容体 - / - プロトコルの項で説明したマウスは、AngIIの注入の4週間後に安楽死させました。大動脈は、収穫、洗浄、および大動脈の拡張部分を可視化するために画像化しました。 図3に示すように 、大動脈は、副腎領域(AAAS; 図3A)の拡張を含むいくつかの異なる特性を有する、上昇領域(のTAA; 図3B)の拡大、または両方の領域の拡大(AAASとのTAAの両方の存在;図3C)、形態に対し、1マウスで) 図3D(肉眼的に正常でした。 図3Aの赤線で示すように、腹部大動脈の拡張は、副腎領域のex vivoでの最大幅を測定することによって定量化されます。 図4に示すように、大動脈の拡張を昇順測定するために、大動脈を切開し、固定した。内膜表面積は番目に囲ま上昇大動脈領域(面積で測定しましたTAAを定量する。図4(a)の E赤線)。定規は、両方の図3及び図4に示すように、測定値を標準化するために、各画像に含まれました。

。本体と流量調節: 満たされた浸透圧ポンプの図1.代表画像は 、各ポンプは、2つの別々の部分が含まれています。 AngIIでポンプ本体を充填した後、流量調節器は、ポンプをシールするために挿入されます。

ポンプの移植手術の図2のプロセス(A)マウスをイソフルランと酸素を連続的に放出され、ノーズコーンを有する層流フード内に配置されます。 (B)ストレート止血剤は皮下トンネルを作るために皮膚切開に挿入されています。 (C)ポンプが挿通されています皮膚切開優しく; (D)皮膚切開は、ポンプ挿入後ステープルされています。

注入したマウスからの図3.大動脈画像(ex vivoで )のAngIIのAngII千NG / kg /分が男性のLDL受容体に注入した- 。/ - 28日間のマウス。 (A)AAASは、血栓症を伴います。レッドライン(2.05ミリメートル)は、副腎地域で最大の大動脈幅の測定を示しています。肉眼的に正常な腹部大動脈と大動脈拡張(TAA)を昇順(B); (C)昇順と副腎大動脈領域(のTAAおよびAAAS)の両方で深遠な拡張部分。 (D)昇順または副腎大動脈領域のいずれかの明白な拡張で極めて正常大動脈。
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AngIIを注入したマウス由来の胸部大動脈の領域図4.エン顔画像のAngII千NG / kg /分雄LDL受容体に注入した- 。/ - 28日間マウスを。赤い線で概説表面積は、大動脈弓の一部を含む昇順大動脈領域を示します。
| 1 | 線量必要 | 千 | NG / kg /分 | ||||
| 2 | 体重(最大マウス)を起動します | 24.8 | グラム | ||||
| 3 | 合計推定体重増加 | 1 | グラム | ||||
| 4 | ポンプ流量 | 0.25 | μL/時 | ||||
| 5 | νマウスのmber | 4 | |||||
| 6 | 動物のための時間当たりの線量 | 1518 | NG | ||||
| 7 | コンク必要 | 6072 | NG /μL | ||||
| 8 | 300 ulの解決のために | 1.82 | MG /300μlの | ||||
| ソリューションNEEDED | |||||||
| 9 | 合計のAngII(MG) | 7.3 | ミリグラム | ||||
| 10 | 食塩水に溶解  | 1200 | μL | ||||
| マウス | 体重 | 希釈係数 | 容量(μL) | ポンプ重量(g) | 充填率 | ||
| # | (G) | AngII | 生理食塩水 | 空 | FILLED | (%) | |
| 1 | 24.5 | 1.0 | 296.4 | 3.6 | 1.1443 | 1.3877 | 99 |
| 2 | 23.0 | 0.9 | 278.2 | 21.8 | 1.1677 | 1.4145 | 100 |
| 3 | 24.8 | 1.0 | 300.0 | 0.0 | 1.1438 | 1.3904 | 100 |
| 4 | 21.8 | 0.9 | 263.7 | 36.3 | 1.1438 | 1.3904 | 100 |
| 希釈係数=最大のマウスのマウス/体重の体重 | |||||||
| マウス | 体重 | 希釈係数 | 容量(μL) | ポンプ重量(g) | 充填率 | ||
| # | (G) | AngII | 生理食塩水 | 空 | FILLED | (%) | |
| 1 | 24.5 | 1.0 | 296.4 | 3.6 | 1.1443 | 1.3877 | 99 |
| 2 | 23.0 | 0.9 | 278.2 | 21.8 | 1.1677 | 1.4145 | 100 |
| 3 | 24.8 | 1.0 | 300.0 | 0.0 | 1.1438 | 1.3904 | 100 |
| 4 | 21.8 | 0.9 | 263.7 | 36.3 | 1.1438 | 1.3904 | 100 |
表1:浸透圧ポンプを経由して28日間の注入のための計算。
AngIIの皮下に提供する浸透圧ポンプは、マウスにおける大動脈瘤を誘発するルーチン的なアプローチです。多くの研究室からのデータに基づいて、これはマウスでAAAS 3,4とのTAA 22〜26の両方を研究するための信頼性が高く、再現性のある方法であることを一貫発見がありました。したがって、このマウスモデルは、ヒト大動脈瘤のいくつかの機能を再現すると、これらの壊滅的な疾患に機械的な洞察を提供したモデルであると考えられます。
老化は、ヒトでのAAASの危険因子であるが、これは、マウスにおける体系のAngII誘導性のAAASために研究されていません。 48週間4,5,7 -しかし、それはのAngII誘発性AAASの発生率および重症度は8歳の時にマウスで類似しているが表示されます。 TAAの形成に見かけ年齢に関連した差を示さなかった24週22-26、 -現在、8歳の時、マウスでのAngII誘発性のTAAを報告する唯一のいくつかの研究があります。
雌マウスのAngII 4,28を注入した雄マウスよりAAASのはるかに低い発生率を持っています。それのAngII誘導性のAAASの発生率はそれぞれ30%未満、対50%以上である、normo - コレステロール血症マウスよりハイパーではるかに高いことも注目に値します。 AngIIの注入中正常なおよび高コレステロール血症のマウスの両方で - (30%、およそ10)さらに、大動脈破裂は頻繁にあります。このようなLDL受容体などの高コレステロール血症のマウスに千NG / kg /分の速度でのAngIIの輸液、 - / - マウスは、西洋食またはアポリポタンパク質(アポE)を供給 - / - マウスは、正常または西洋食を与え、AAAの最大効果を持っています開発3,4,29。この注入速度は、高コレステロール血症マウスで目的の遺伝子を操作することがAAASを低減することが期待されている研究のために最適です。高コレステロール血症のマウスでの操作がAAASを強化することが期待されている場合は、500 ngの/ kg /分または30以下の割合でのAngIIを注入することをお勧めします。 AAASとは対照的に、何のデモはありません男性の性別や高コレステロール血症とのAngII誘発性のTAA 25の間nstrated関連。目的の遺伝子の操作はのTAAを強化することが期待されている場合は、同様にAAASに、我々はAngIIの輸液1,000 NG / kg /分より低い注入速度をお勧めします。
これはAngIIの誘発性大動脈瘤の発生率および重症度は、個々のマウス間および研究の間で変動していることを知ることも重要です。マウスは、大動脈瘤を発症しない場合は、1の潜在的な可能性は、AngIIのが正常マウスに配信されていないかもしれないということです。 AngIIの高い注入速度の検証については、のような千NG / kg /分、血圧の測定は、非侵襲的なテール-カフ法31を使用する前に、とのAngII注入、中に推奨されます。千NG / kgの割合でのAngII注入/分、マウスにおける収縮期血圧を上昇させます。また、血漿レニン濃度のAngIIをrに負のフィードバックを有するためのAngII注入中または終了時に測定することができますENIN分泌。したがって、AngIIの輸液は、血漿レニン濃度の減少につながります。 AngIIを注入したマウスは明白な大動脈の病変、血圧の増加なし、および血漿レニン濃度の減少を全く持っていない場合には、移植された浸透圧のAngIIはミニポンプを介して効率的に配信されていないことを示します。我々は、研究から、このマウスを取り外すことをお勧めします。これは、いくつかのマウスは、増加した収縮期血圧にもかかわらず、大動脈瘤を発症し、血漿レニン濃度を減少させないことに注意することも重要です。これらのマウスは、研究に残っている必要があります。
要約すると、のAngII注入は、マウスにおいて、大動脈瘤を誘導するために浸透圧ポンプを用いて皮下移植することによって達成されます。この方法は、AAASとのTAAの両方を研究するために使用されている指定された持続時間のために定義されたレートで一定のAngIIを提供します。
この記事の出版は、アルゼットが主催しています。
この原稿で提示された研究成果は、アメリカ合衆国国立衛生研究所からの助成金(HL107319 Alan Daugherty氏、HL107326氏Lisa A. Cassis)によって支援されました。 この原稿の内容は著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。 この原稿の出版は、DURECT Corporationが後援しました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 動脈瘤を誘発するために使用される | アンジオテンシンII | Bachem | H-1705 |
| Alzet浸透ポンプ | DURECT株式会社 | Alzetモデル2004 | の28日間の注入のために実行可能、> 20 gの重量を量 |
| 飽和脂肪濃縮ダイエット | Harlan Teklad | TD.88137 | LDL受容体の高コレステロール血症を刺激する42%カロリー/カロリー-/-マウス |