가속된 동맥 경화의 토끼 모델: 장 골 동맥 풍선 상해의 방법 론 적 관점
2017년 10월 3일
동맥 경화 증의 동물 모델 메커니즘을 이해 하 고 패 개발 또는 파열, 산업화 된 세계에서 죽음의 주요 원인이 방지 하기 위해 새로운 접근을 조사 하기 위해 필수적입니다. 이 프로토콜 풍선 부상과 콜레스테롤 풍부한 다이어트의 조합을 사용 하 여 토끼 장 골 동맥에 동맥 경 화성 플 라크를 유도.
이 절차의 전반적인 목표는 토끼의 왼쪽 장골 동맥의 내피를 외과적으로 파괴하고 동맥경화성 식단을 공급하여 토끼의 죽상경화성 플라크 형성을 유도하는 것입니다. 토끼의 고독한 부상은 플라크 구성을 연구하기 위해 종종 대동맥에서 수행됩니다. 그러나 장골동맥은 인간의 관상동맥과 매우 유사하여 죽상경화성 플라크를 모델링하기에 매력적인 장소입니다.
토끼 장골 동맥의 근육 함량, 균일한 병변, 눈 조직 인자 활동 및 일관된 혈관 치수는 모두 인간의 관상 동맥과 비슷합니다. 궁극적으로 이를 통해 상업적으로 제조된 장치를 형태 측정 및 혈관 조영술 종말점에 대해 평가할 수 있습니다. 이 절차를 시연하는 사람은 제 연구실의 공동 연구자인 Aurelien Frobert입니다.
예를 들어 유리 구슬 살균기를 사용하여 모든 수술 도구를 소독하십시오. 다음으로, 두 개의 풍선 카테터 어셈블리를 준비하고 확인합니다. 각 주사기에 생리식염수로 채워진 1밀리리터 루어 락 주사기를 부착한 다음, 풍선의 팽창 메커니즘을 사용하여 갇힌 엠블리크가 있는지 확인합니다.
다음으로, 수술 플랫폼의 열 패드를 섭씨 37도로 설정합니다. 그런 다음 토끼의 무게를 잰다. 다음으로, 부프레노르핀을 주사하고 5% 이소플루오란을 10-15분 동안 분당 5리터로 토끼를 마취합니다.
이제 마취된 토끼를 수술 플랫폼의 발열 패드에 놓습니다. 센서를 부착하여 토끼의 체온과 호흡을 모니터링하고 심전도를 수집합니다. 다음으로, 안면 마스크를 부착하여 분당 2.5리터의 속도로 4%이소플루오란을 전달합니다.
그런 다음 개그 손실과 사소한 반사 신경을 테스트하여 적절한 수준의 마취를 확인하십시오. 보편적으로 이완된 근육 긴장도는 또한 깊은 마취의 지표입니다. 다음으로, 양쪽 눈에 앱토닉 연고를 바릅니다.
그런 다음 동물 이발기를 사용하여 무릎 관절 바로 아래 복부 부위의 털을 제거합니다. 그런 다음 느슨한 머리카락을 제거하고 70% 에탄올과 베타딘을 번갈아 가며 세 번 문질러 노출된 피부를 청소하고 하지만 노출되도록 동물을 드레이프합니다. 수술을 시작하려면 복재동맥을 찾아 1.5cm를 절개합니다.
그런 다음 작은 구부러진 집게를 사용하여 복재 동맥의 작은 부분을 조심스럽게 노출시킵니다. 대퇴 정맥이나 대퇴 신경이 손상되지 않도록 주의하십시오. 이 노출 중에는 동맥을 철저히 청소하는 것이 매우 중요합니다.
다음으로, 복재동맥 아래에 두 개의 느슨한 결찰 고리를 놓고 동맥의 원위 끝 근처에 하나의 결찰 고리를 묶습니다. 그런 다음 합자 위의 동맥을 따라 미세 혈관 클램프를 놓고 클램프를 닫아 혈류를 멈춥니다. 즉시 파파베린 한 방울을 떨어뜨려 동맥을 확장하고 위상 경련을 예방한다.
다음으로 결찰을 사용하여 복재동맥을 들어 올리고 24게이지 바늘을 사용하여 작은 동맥 절개를 만듭니다. 그런 다음 절개 피판을 들어 올리고 정맥 선택 또는 안내 바늘을 동맥 내강에 천천히 삽입합니다. 이제 동맥 색전절제술 카테터를 복재 동맥에 조심스럽게 삽입하십시오.
파열을 일으키지 않도록 부드럽게 하십시오. 그런 다음 정맥 픽을 제거하고 동맥의 미세 혈관 클램프를 해제합니다. 부상을 일으키려면 먼저 풍선 카테터를 세 번째 표시로 전진시킵니다.
이것은 장골 분기점보다 약 2-5cm 위에 있어야 합니다. 다음으로, 풍선에 0.1ml의 생리식염수를 주입합니다. 이제 카테터를 클립하고 6cm 뒤로 당기면서 회전시켜 조직을 손상시킵니다.
후퇴하면 풍선의 공기를 빼십시오. 그리고 완전한 내피 확장을 위해 이 과정을 두 번 더 반복하십시오. 그런 다음 카테터를 제거하고 즉시 동맥 절개술 부위 바로 위의 결찰 고리를 묶어 출혈을 멈춥니다.
다음으로, 상처 천공 주위에 적절한 소독제를 바르고 혈전을 면봉으로 닦아냅니다. 마지막으로 절개 부위를 닫고 포비돈 요오드 용액으로 수술 부위를 소독합니다. 그런 다음 두 번째 카테터를 사용하여 반대쪽 장골 동맥에 전체 수술 절차를 반복합니다.
수술 후에는 먼저 토끼 옆구리의 앱토닉 연고를 닦아냅니다. 그런 다음 설파독신과 트리메토프림을 투여합니다. 그런 다음 헤딩 패드가 있는 토끼를 깨끗한 회복 케이지와 모니터링 패치 및 클립으로 옮깁니다.
동물이 외부 누운 자세를 회복하고 걸어 다닐 수 있게 되면 집에 있는 우리로 되돌려 놓습니다. 통증 관리를 위해 부프레노르핀을 제공하십시오. 이제 필요한 만큼 동맥경화 식단으로 동물에게 먹이를 주기 시작한다.
조기에 얇은 아마를 채취하려면 수술 후 2-4주 후에 먼저 토끼를 마취한 다음 추기경간 절개로 토끼를 안락사시킵니다. 다음으로 복부를 열고 후복막을 노출시킨다. 그런 다음 대동맥을 장골 분기점 쪽으로 추적하고 분기점 위에 묶습니다.
그런 다음 주변 조직을 조심스럽게 제거하고 양쪽 장골 동맥을 분리하십시오. 이제 양쪽 동맥을 절개하여 얼음처럼 차가운 PBS에 담그십시오. 그 안에서 겸자를 사용하여 혈전을 제거하고 각 동맥을 46개의 분절로 나눕니다.
그런 다음 즉시 OCT 화합물이 포함된 곰팡이에 세그먼트를 삽입하고 조직을 액체 질소에 스냅 동결합니다. 조직을 섭씨 영하 80도에서 보관한 후 표준 방법을 사용하여 5미크론 두께의 단면을 염색합니다. 장골동맥의 풍선 손상은 한 시간도 채 되지 않아 합병증 없이 성공적으로 수행되었습니다.
토끼는 1시간 이내에 회복되거나 현저한 체중 감소 없이 건강해 보였습니다. 수술 후 합병증은 발생하지 않았습니다. 그리고 4주간의 동맥경화 식이 후, 토끼들은 모두 고콜레스테롤혈증에 걸렸다.
풍선 손상과 콜레스테롤 다이어트의 조합은 혈관 벽의 구조적 변화를 일으켜 2주 만에 죽상동맥 플락스의 발병을 초래했습니다. 다치지 않은 장골동맥과 풍선으로 손상된 장골동맥을 동일한 동물에서 분리하여 비교했습니다. 아마는 지질 침투뿐만 아니라 평활근, 소리, 이동 및 증식을 특징으로 합니다.
아마는 손상된 혈관에서 계속 성장하는 반면 내강 크기는 계속 줄어듭니다. 그 결과로 나타난 변화는 4주가 지나자 매우 뚜렷하게 나타났습니다. 2주 및 4주 후, 형태학적 정량화는 내막 두께의 증가, 플라크 면적의 증가, 루멘 면적의 감소, 그리고 최종적으로 지질 축적의 증가를 보여주었습니다.
알파 평활근 액틴으로 염색하면 안티 바디가 근육 액틴과 반응하여 혈관 평활근 세포를 식별합니다. 더 많은 11 개의 단클론 항체로 염색하는 동안 대식 세포의 세포질을 나타냅니다. 이 염색은 평활근 세포와 대식세포가 모두 손상된 혈관의 죽상경화성 플라크로 증식하는 정도를 보여줍니다.
이 비디오를 시청한 후에는 자동차 안전에 대해 잘 이해하고 토끼의 장골 동맥에 격렬한 부상을 쉽게 입힐 수 있습니다. 동맥경화성 식이요법으로 인한 이러한 손상은 플라크가 장골동맥을 균질하게 적시에 발달시키는 결과를 낳습니다.
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개요
이 프로토콜은 토끼의 왼쪽 장골 동맥의 내피를 수술적으로 파괴하고 동맥 경화성 식단을 제공하여 토끼에게 죽상경화성 플라크를 유도하는 방법을 설명합니다. 장골 동맥은 인간의 관상동맥과 유사하기 때문에 플라크 발달을 연구하기 위한 관련 모델로 선택되었습니다.
주요 연구 요소
과학 분야
- 죽상경화증
- 동물 모델
- 심혈관 연구
배경
- 죽상경화증은 산업화된 국가에서 주요 사망 원인입니다.
- 플라크 형성을 이해하는 것은 예방 전략을 개발하는 데 중요합니다.
- 토끼의 장골 동맥은 인간 관상동맥과 해부학적 유사성으로 인해 적합한 모델로 사용됩니다.
- 이 연구는 유도된 죽상경화증이 다양한 종단 지표에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 합니다.
연구 목적
- 연구 목적을 위해 토끼에게 죽상경화성 플라크를 유도합니다.
- 플라크 발달 및 파열 메커니즘을 조사합니다.
- 새로운 치료 장치 및 개입의 효과를 평가합니다.
사용된 방법
- 왼쪽 장골 동맥의 내피 수술적 파괴.
- 플라크 형성을 촉진하기 위해 토끼에게 동맥 경화성 식단을 제공합니다.
- 장골 동맥의 플라크 구성을 대동맥의 플라크 구성과 비교합니다.
- 상용 제조된 장치를 사용하여 형태 측정 및 혈관조영 종단 지표를 평가합니다.
주요 결과
- 토끼 모델에서 죽상경화성 플라크의 성공적인 유도.
- Aurelien Frobert에 의한 절차 시연.
- 장골 동맥과 대동맥의 플라크 특성 비교.
- 죽상경화증에 대한 치료 개입의 잠재력에 대한 통찰.
결론
- 토끼의 장골 동맥은 죽상경화증을 연구하기 위한 귀중한 모델입니다.
- 이 방법은 플라크 관리를 위한 새로운 치료법을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 이 발견의 의미를 탐구하기 위한 추가 연구가 필요합니다.
자주 묻는 질문
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.
