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Research Article
Nicholas E. Buglak1,2,3,5, Edward S. M. Bahnson1,2,3,4,5
1Department of Surgery, Division of Vascular Surgery,University of North Carolina at Chapel Hill, 2Center for Nanotechnology in Drug Delivery,University of North Carolina at Chapel Hill, 3Curriculum in Toxicology & Environmental Medicine,University of North Carolina at Chapel Hill, 4Department of Cell Biology & Physiology,University of North Carolina at Chapel Hill, 5McAllister Heart Institute,University of North Carolina at Chapel Hill
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
쥐 경동맥 풍선 부상은 죽상 경화성 혈관에서 혈류를 복원하기 위해 수행 된 임상 혈관 성형술 절차를 모방합니다. 이 모델은 동맥 벽을 손상시키고 내피 세포의 친밀감 층을 비명하여 동맥 손상 반응을 유도하여 궁극적으로 리모델링 및 친밀한 과플라스틱 반응을 일으킵니다.
심혈 관 질환은 죽상 경화증으로 인해 전 세계적으로 사망과 장애의 주요 원인으로 남아 있습니다. 죽상 경화성 플라크는 동맥의 발광 표면적을 좁히어 장기및 탈조직에 대한 적절한 혈류를 줄입니다. 임상적으로, 풍선 혈관 성형술과 같은 변조 절차는 스텐트 배치의 유무에 관계없이 혈류를 회복하는 것을 목표로합니다. 이러한 절차는 플라크 부담을 줄여 혈류를 재확립하지만, 동맥 치유 반응을 시작하는 혈관 벽을 손상시킵니다. 장기간 치유 반응은 동맥 재결석을 일으키거나 다시 좁히며 궁극적으로 이러한 재혈관화 절차의 장기적인 성공을 제한합니다. 따라서, 전임상 동물 모델은 레스테노시스를 구동하는 병리학적 메커니즘을 분석하는 데 필수적이며, 새로운 치료 전략을 시험할 기회를 제공한다. Murine 모델은 대형 동물 모델보다 저렴하고 조작하기 쉽습니다. 풍선 또는 와이어 부상은 뮤린 모델에 사용되는 두 가지 일반적으로 허용되는 부상 양식입니다. 특히 풍선 상해 모델은 임상 혈관 성형술 절차를 모방하고 restenosis의 발달을 위한 동맥에 적당한 손상을 일으키는 원인이 됩니다. 본원에서 우리는 변형된 압력 조절 쥐 경동맥 풍선 상해 모형을 수행하고 조직학적으로 분석하기 위한 수술 세부 사항을 기술합니다. 추가적으로, 이 프로토콜은 치료의 현지 periadventitial 응용이 어떻게 신자극성 과대증을 억제하기 위하여 이용될 수 있는지 강조합니다. 마지막으로, 우리는 3 차원으로 동맥 상해를 화상 진찰하고 시각화하기위한 새로운 접근법으로 가벼운 시트 형광 현미경 검사를 제시합니다.
심혈관 질환(CVD)은 전 세계적으로 사망의 주요 원인으로 남아있다. 죽상 동맥 경화증은 대부분의 CVD 관련 이환율및 사망의 근본 원인입니다. 죽상 동맥 경화증은 좁은 루멘을 초래하는 동맥 내부의 플라크가 축적되어 장기및 탈구 조직에 적절한 혈액 관류를 방해합니다2. 심한 죽상 동맥 경화증 치료에 대 한 임상 개입 포함 풍선 혈관 성형술 또는 스텐트 배치 없이. 이 개입은 플라크의 사이트에 풍선 카테터를 진행하고, 동맥 벽에 플라크를 압축풍선을 팽창, 발광 영역을 확대 포함. 그러나 이 절차는 동맥 손상 반응을 시동하는 동맥을 손상시다3. 이 상해 반응의 장기간 활성화는 동맥 재분비, 또는 재협화, 신자극성 증식 및 혈관 리모델링에 이차로 이끌어 냅니다. 혈관 성형술 동안 친밀감 층은 즉각적인 혈소판 모집 및 국소 염증으로 이어지는 내피 세포의 탈모된다. 국시 신호는 혈관 원활한 근육 세포 (VSMC) 및 출현 섬유 아세포에 있는 현상 변을 유도합니다. 이것은 VSMC와 섬유아세포의 이주 및 증식으로 이끌어 내고, 신동성증식4,5로이끌어 냅니다. 순환 선조 세포 및 면역 세포는 또한 restenosis6의전반적인 부피에 기여한다. 해당되는 경우, 약물 용출 스텐트 (DES)는 restenosis7을억제하기위한 현재 표준이다. DES는 동맥 재내피화를 억제하지만, 따라서 늦은 스텐트 혈전증8을초래할 수 있는 프로 혈전환경을 조성한다. 따라서 동물 모델은 restenosis의 병리학을 이해하고, 개정 절차의 효능을 연장하기 위한 더 나은 치료 전략을 개발하기 위한 데 필수적입니다.
몇몇 크고 작은 동물 모형9는 이 병리학을 공부하기 위해 이용됩니다. 여기에는 동맥의 발광 측의 풍선 부상3,10 또는 와이어 부상11, 동맥 주위의 부분 결찰12 또는 커프배치(13)가 포함됩니다. 풍선과 와이어 부상은 혈관 성형술 후 임상적으로 발생하는 것을 모방하여 동맥의 내피 층을 디누드합니다. 특히, 풍선 부상 모델은 임상 설정(즉, 풍선 카테터)과 유사한 도구를 사용합니다. 쥐 동맥은 시판되는 풍선 카테터에 적합한 크기이기 때문에 풍선 부상은 쥐 모델에서 가장 잘 수행됩니다. 본원에서 우리는 압력 제어 세그먼트 동맥 손상, 쥐 경동맥 풍선 부상의 잘 확립, 변형 된 버전을 설명합니다. 이러한 압력 제어 접근법은 임상 혈관 성형술 절차를 밀접하게 모방하고 부상 후 2주 후에 재현 가능한 신자극성 증식형성을가능하게 한다14,15. 추가적으로, 이 압력 통제 동맥 상해는 수술16후에 2 주에 의하여 완전한 내피 층 복원결과. 이것은 클로즈에 의해 설명 된 원래 풍선 부상 모델을 직접 대조하며, 내피 층이 전체 커버리지3로돌아오지 않습니다.
수술 후, 치료는 여러 가지 접근을 통해 부상당한 동맥에 적용되거나 방향화 될 수 있습니다. 본 명세서에서 기재된 방법은 Pluronic 젤 용액에 내장된 작은 분자의 회림적 적용을 사용합니다. 구체적으로, 100μM 계피 알데히드의 용액을 25% 황토-F127 젤로 25% 발동하여 부상 직후 동맥에 적용하여 신자극 성 증식형성(15)을억제한다. Pluronic-F127은17에국소적으로 약물을 전달할 수 있는 무독성, 열 가역성 젤이다. 한편, 동맥 상해는 현지, 따라서 지방 행정은 오프 대상 효과를 최소화하면서 활성 원칙을 테스트 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 이 방법을 이용한 치료의 효과적인 전달은 사용되는 작은 분자 또는 생물학적 제제의 화학에 달려 있다.
여기에 설명 된 모든 방법은 채플 힐에서 노스 캐롤라이나 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)에 의해 승인되었습니다.
1. 수술 전 절차
2. 수술 절차
3. 수술 후 절차
4. 조직 수확 및 이미징

그림 1은 이 수술을 수행하는 데 사용되는 모든 재료와 수술 도구를 보여줍니다. 헤마톡시린 & 에오신 (H&E) 2 주 부상 동맥 단면의 염색은 신자극증의 명확한 시각화를 허용합니다. 그림 2는 건강하고, 다치고, 취급된 동맥의 H&E 염색 동맥 단면의 대표적인 영상을 보여줍니다. 도 2는 또한 널리 사용되는 이미지 프로세싱 소프트웨어인 ImageJ를 사용하여 부상당한 동맥에서 신자극의 수준을 정량화하는 방법을 설명합니다. 이러한 접근법을 이용하여, 네오인티마의 둘레뿐만 아니라 내부 및 외부 탄성 라미나는 각 영역을 정량화하기 위해 추적된다. 우리가 설명하는 압력 통제 세그먼트 상해 방법은 0.29의 표준 편차와 0.80의 미디어 비율에 친밀감결과로 초래합니다 (2 다른 외과 의사 및 n=11 쥐). 플루론에서 CA의 periadventitial 응용 으로 치료는 신동성 증식의 억제 결과, 우리가 전에 보여 준 바와 같이 (61% 폐색% 감소)15.
도 3은 ECA와 STA의 양분시 최적의 동맥 절제술을 만들기 위한 그림을 제공합니다. 마지막으로, 도 4는 동맥의 길이를 따라 부상의 전체 영역을 시각화하는 데 어떻게 가벼운 시트 형광 현미경 검사를 사용할 수 있는지 를 보여줍니다. CD31 염색은 내피 세포를 시각화하여 내자극층을 일렬로 세우는 고정 동맥에서 수행될 수 있다. 동맥은 1% 아가로즈에 내장되어 iDISCO+ 방법을 사용하여시료(20)의굴절률을 균질화할 수 있다. 그런 다음 동맥을 광시트 형광 현미경으로 이미지화할 수 있으며 I:M 비율을 정량화하기 위한 소프트웨어를 사용하여 이미지를 렌더링할 수 있습니다. 이 방법을 사용하여 H&E 결과에 동의하는 0.86의 I:M 비율을 얻었습니다.
| 섹션 번호 | 참조 |
| 10개 섹션 | 27 |
| 8개 섹션 | 28 |
| 6-10 섹션 | 29 |
| 6개 섹션 | 30 |
| 5 개 섹션 | 31 |
| 3개 섹션 | 32 |
표 1. 일반적으로 사용되는 동맥 단면 수의 증식 분석.

그림 1. 수술 기구 및 도구. 이미지의 왼쪽 상단 모서리에서 시작하는 시계 방향으로 순서로:(A)면봉; (B)베타딘 솔루션; (C)거즈; (D)70% 에틸 알코올 용액; (E)바늘로 1cc 주사기; (F)아트로핀; (G)리트랙터; 여기에 사용되는 구부러진 종이 클립; (H)리마딜; (I)마이크로 세정제 클램프 적용 집게; (J)바늘 홀더; (K)4-0 나일론 봉합사; (L)4-0 비릴 봉합사; (M)멸균 커튼; (N)마요 가위; (O)표준 집게; (P)미세 곡선 집게; (Q)미세 절 가위; (R)마이크로 세정제 클램프; (S)미세 가위; (T)T 핀; (U)곡선 헤모스트; (V)약 1인치로 잘라낸 7-0 프렌 봉합사 3개; (W)25% 황천-127 젤의 100 μL; (X)윤활 눈 연고; (Y)2 프랑스 풍선 방부절제술 카테터멸식염용액; (Z)인수프플랫터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2. 헤마톡시린 & 에오신 (H&E) 염색 및 쥐 경동맥 횡단면의 분석. (A)건강하고, 부상되지 않은 오른쪽 경동맥의 단면. IEL = 내부 탄성 라미나, 장어 = 외부 탄성 라미나. (B)2주 간의 부상 왼쪽 경동맥의 단면은 플라우론-F127 차량으로 치료하였다. (C)2주 간의 부상 왼쪽 경동맥의 단면은 100 μM 계피 알데히드로 치료하였다. 스케일 바 = 100 μm.(D)정량화 상해를 위해 냉동 동맥의 단면 회로도. 슬라이드 1은 분기에서 시작되며 6 개의 동맥 섹션 5 μm폭은 슬라이드 당 촬영됩니다. 단면은 일반적으로 이 슬라이드 전에 부상이 발생하기 때문에 70 슬라이드를 계속합니다. (E)쌍동포(B)로 치료된 왼쪽 경동맥의단면. 가장 안쪽의 검은 선은 네오인티마를 추적하고 발광 영역을 묘사합니다. 중간 노란색 선은 내부 탄성 라미나 또는 튜니카 인티마의 영역을 묘사합니다. 외부 파란색 선은 외부 탄성 라미나 또는 튜니카 출현의 영역을 묘사합니다. 스케일 바 = 100 μm.(F)(E)에서얻은 측정에 기초하여 백분율 선박 폐색 및 인티마 :미디어 (I :M) 비율을 측정하는 데 사용되는 계산. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3. 동맥 절제술 창조. 적절한 동맥 절제술을 만들고 거짓 지역을 피하는 단계의 그림입니다. CCA = 일반적인 경동맥, ECA = 외부 경동맥, ICA = 내부 경동맥, OA = 옥시피탈 동맥, STA = 우수한 갑상선 동맥. ECA와 STA 분기 사이의 분기를 격리합니다. 영역이 밝은 색상으로 변경될 때까지 이 분기를 해부하여 동맥 벽의 숱이를 나타내는 다음 미세 절 가위를 사용하여 동맥 절제술을 만듭니다. 미세 포셉을 사용하여 동맥 절제술을 들어 올려 풍선 삽입을 지원합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4. 동맥 손상을 시각화하는 가벼운 시트 형광 현미경 검사법. 14주 된 스프라그 Dawley 쥐의 일반적인 경동맥 길이를 따라 경도 횡단면이 아래 대표적인 횡단 섹션으로 진행됩니다. 동맥은 CD31로 염색되고 AF647로 대응됩니다. (A)건강하고, 부상되지 않은 오른쪽 경동맥의 단면. 흰색 = CD31, 녹색 = 탄성 라미나, L = 루멘, 스케일 바 = 200-500 μm.(B)부상당한 의 단면, 플루론-F127 차량으로 처리 왼쪽 경동맥. 화살장은 신동성 증식의 영역을 나타냅니다. (C)각 그룹(n=1)에 대해 정확한 값을 명시한 미부상 및 부상당한 경동맥의 미디어(I:M) 비율에 대한 친밀감. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
저자는이 원고의 출판에 대한 이해의 충돌이 없다고 선언합니다.
쥐 경동맥 풍선 부상은 죽상 경화성 혈관에서 혈류를 복원하기 위해 수행 된 임상 혈관 성형술 절차를 모방합니다. 이 모델은 동맥 벽을 손상시키고 내피 세포의 친밀감 층을 비명하여 동맥 손상 반응을 유도하여 궁극적으로 리모델링 및 친밀한 과플라스틱 반응을 일으킵니다.
N.E.B.는 국립 환경 보건 과학 연구소 (5T32ES007126-35, 2018)와 미국 심장 협회 전 박사 과정 펠로우십 (20PRE35120321)의 교육 보조금에 의해 지원되었습니다. E.S.M.B는 UNC 임상 및 번역 과학 상-K12 학자 프로그램(KL2TR002490, 2018),국립 심장, 폐 및 혈액 연구소(K01HL145354)가 부분적으로 지원하는 KL2 학자입니다. 저자는 LSFM을 지원한 UNC 현미경 서비스 연구소의 파블로 아리엘 박사에게 감사드립니다. 광시트 형광 현미경 검사는 현미경 서비스 실험실에서 수행되었다. 현미경 서비스 실험실, 병리학 및 실험실 의학의 학과는 UNC Lineberger 종합 암 센터에 P30 CA016086 암 센터 핵심 지원 교부금에 의해 부분적으로 지원됩니다.
| 1 mL 주사기 | Fisher | 14955450 | |
| 1 mL 주사기와 바늘 BD | 309626 | ||
| 2 French Fogarty 풍선 색전 절제술 카테터 | Edwards LifeSciences | 120602F | |
| 4-0 Ethilon (나일론) 봉합사 | Ethicon Inc | 662H | |
| 4-0 Vicryl 봉합 | 사Ethicon Inc | J214H | |
| 7-0 Prolene 봉합사 | Ethicon Inc | 8800H | |
| 70% 에틸 알코올 | |||
| 안티 래빗 Alexa Fluor 647 | Thermo Fisher Scientific | A21245 | |
| 아트로핀 황산염 | Vedco Inc | 수의학용 | |
| 면봉 | Puritan | 806-WC | |
| 곡선형 지혈 | 정밀 과학 도구 | 13009-12 | |
| 미세 곡선 집게 | 미세 과학 도구 | 11203-25 | |
| 미세 가위 | 미세 과학 도구 | 14090-11 | |
| 거즈 | Covidien | 2252 | |
| IHC-Tek 희석제(pH 7.4) | IHC World | IW-1000 | |
| Insufflator | Merit Medical | IN4130 | |
| 요오드 용액 | |||
| 수의학용 윤활 눈 연고 | Dechra | ||
| Mayo 가위 | Fine Science Tools | 14010-15 | |
| Micro Serrefines | Fine Science Tools | 18055-05 | |
| Microdissection Scissors | Fine Science Tools | 15004-08 | |
| Micro-Serrefine 클램프 적용 겸 | 자Fine Science Tools | 18057-14 | |
| 바늘 홀더 | Fine Science Tools | 12003-15 | |
| Pluronic-127 (멸균 물에 희석) | Sigma-Aldrich | P2443 | 25 % 준비 |
| 토끼 Anti-CD31 | Abcam | ab28364 | |
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| Rimadyl (Carprofen) | Zoetis Inc | 수의학 용 | |
| 식염수 용액 | |||
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| 멸균 드레이프 | Dynarex | 4410 | |
| T-핀 |