Onderhuidse implantatie van osmotische pompen biedt een handige aanpak voor langdurige en consistente levering van verbindingen. Deze benadering is uitgebreid gebruikt voor zowel abdominale en thoracale aorta aneurysma's in muizen te bestuderen.
Methodenartikel
Onderhuidse implantatie van osmotische pompen biedt een handige aanpak voor langdurige en consistente levering van verbindingen. Deze benadering is uitgebreid gebruikt voor zowel abdominale en thoracale aorta aneurysma's in muizen te bestuderen.
Osmotische pompen leveren continu verbindingen met een constante snelheid af in kleine dieren. Dit artikel introduceert een standaardprotocol dat wordt gebruikt om aorta-aneurysmata te induceren via subcutane infusie van angiotensine II (AngII) vanuit geïmplanteerde osmotische pompen. Dit protocol omvat berekening van de hoeveelheid AngII en oplossing, het vullen van osmotische pompen, het subcutaan implanteren van osmotische pompen, observatie na pompimplantatie en het oogsten van aorta's om aorta-aneurysmata bij muizen te visualiseren. Subcutane infusie van AngII via osmotische pompen volgens dit protocol is een betrouwbare en reproduceerbare techniek om zowel abdominale als thoracale aorta-aneurysmata bij muizen te induceren. De infusieduur varieert van enkele dagen tot enkele maanden, afhankelijk van het doel van het onderzoek. AngII van 1.000 ng/kg/min is voldoende om maximale effecten op de vorming van abdominale aorta-aneurysmata te bieden bij mannelijke hypercholesterolemische muismodellen, zoals apolipoproteïne E-deficiënte of lagedichtheidslipoproteïnereceptor-deficiënte muizen. De incidentie van abdominale aorta-aneurysmata geïnduceerd door AngII-infusie via osmotische pompen is 5 - 10 keer lager bij vrouwelijke hypercholesterolemische muizen en ook lager bij beide geslachten van normocholesterolemische muizen. In tegenstelling daarmee zijn AngII-geïnduceerde thoracale aorta-aneurysmata bij muizen niet afhankelijk van hypercholesterolemie of geslacht. Belangrijk is dat meerdere kenmerken van dit muismodel die van humane aorta-aneurysmata nabootsen.
Aorta-aneurysma's vertonen permanente luminal uitbreiding van de aorta die breuk voorspelt en meestal leidt tot de dood. Deze ziekte komt zowel abdominale en thoracale aorta's, die worden aangeduid als abdominale aorta aneurysma (AAA) en thoracale aorta aneurysma's (TAA's), respectievelijk. Als gevolg van een onvolledig begrijpen van de moleculaire mechanismen en pathofysiologische processen, is er geen bewezen medische therapie die uitzetting of breuk van elk type aorta aneurysma kan voorkomen. Omdat het moeilijk is om patiëntenmonsters verwerven en experimenten bij mensen direct onderzoek gericht op het definiëren van mechanismen van AAA is herhaaldelijk geëxtrapoleerd uit diermodellen. Een veelgebruikt diermodel subcutaan infuus van angiotensine II (Ang II) in muizen. In vergelijking met andere chirurgische benaderingen voor het induceren AAAs bij muizen, zoals intra-aorta elastase perfusie of peri-aorta toepassing van calciumchloride die vereisen laparotomie 1,2 Deze method niet binnenkomst in de lichaamsholte vereist en vereist een minimale chirurgische deskundigheid 3,4.
Subcutane infusie van Angll osmotische pompen AAAs induceren eerste instantie in low density lipoproteïne (LDL) receptor - / - muizen die een verzadigd vet verrijkte dieet 3 en vervolgens in apoE - / - muizen die normaal laboratorium voeding 4. Veel recente studies hebben ook aangetoond dat AngII induceert AAAs in normolipidemische muizen 5-7. De aanpak van infusie AngII is toegepast op AAAs induceren en staand moleculaire mechanismen en voor de ontwikkeling van mogelijke therapeutische strategieën (bijvoorbeeld 5-15) aangezien dit model recapituleert veel functies waargenomen in menselijke AAA. Bijvoorbeeld, de risicofactoren van menselijke AAAs zoals roken, veroudering, en mannelijk geslacht ook vergroten Angll geïnduceerde AAAs in muizen 16,17. De associatie van hypercholesterolemie met AAAs bij de mens vraagt verduidelijking. Het heeft echter zijnen logisch dat hypercholesterolemie verhoogt AngII geïnduceerde AAAs bij muizen 18. Pathologieën van Angll geïnduceerde AAAs in muizen zijn zeer heterogeen en worden gekenmerkt door diepe macrofaag infiltratie, collageenafbraak, trombotische vorming en de resolutie, en neovascularisatie 19-21. In tegenstelling tot de meest voorkomende infrarenale aorta locatie van AAAs bij de mens, AngII geïnduceerde AAAs bij muizen voorkomen in het suprarenale aorta regio. Een ander kenmerk van Angll alomtegenwoordig geïnduceerde AAA is de transmurale mediale breken, wat leidt tot transmurale trombose. Het is onduidelijk of transmuraal elastine breuk optreedt bij de mens sinds pathologische ontwikkeling van AAAs bij mensen is niet uitsluitend onderzocht door een gebrek aan aneurysma weefsel van eerdere stadia.
Angll infusie in muizen leidt tot diepgaande expansie van de thoracale aorta gebied, dat voornamelijk beperkt is tot de omhooggaande aorta, de meest voorkomende regio TAA bij de mens 19,22-26. Vergelijkbaar met Angll geïnduceerde AAAs, TAA veroorzaakte tijdens Angll infusie ook recapituleren vele functies van het menselijk TAA's 25. Echter, in tegenstelling tot AngII geïnduceerde AAAs, AngII geïnduceerde TAA's zijn niet geassocieerd met hypercholesterolemie en hebben genderverschillen hebben.
De algemene doelstelling van subcutane Angll infusie in muizen is om pathologische kenmerken en moleculaire mechanismen van AAA en TAA's te bestuderen.
Ethiek Verklaring: Muis studies worden uitgevoerd met toestemming van de Universiteit van Kentucky Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC protocol nummer: 2006-0009). Muizen worden gedood op beëindiging middels een overdosis cocktail van ketamine (~ 210 mg / kg) en xylazine (~ 30 mg / kg).
1. Berekening van Angll Bedrag
Opmerking: Dit protocol maakt gebruik van het voorbeeld van infusie van Angll (1000 ng / kg / min) gedurende 4 weken in 4 male LDL receptor - / - muizen die een verzadigd vet verrijkte dieet.
2. Ontbinding van Angll
3. osmotische pomp Vullen
4. Voorbereiding voor Pump Implantatie
5. Chirurgische Procedure van Pump Implantatie
6. Oogsten, reparatie, reiniging en Imaging van de aorta
7. En face Imaging van de aorta
De 4 male LDL receptor - / - muizen in het protocol beschreven werden gedood na 4 weken van Angll infusie. Aorta's werden geoogst, schoongemaakt, en afgebeeld aan de aorta dilations visualiseren. Zoals getoond in figuur 3, aorta's hebben verschillende kenmerken, zoals uitbreiding van de suprarenale gebied (AAA Figuur 3A), uitbreiding van de opgaande gebied (TAA Figuur 3B) of expansie van beide gebieden (aanwezigheid van zowel AAAs en TAA Figuur 3C), terwijl de morfologie in één muis was schromelijk normaal (Figuur 3D). Verwijding van de abdominale aorta wordt gekwantificeerd door de ex vivo maximale breedte van de suprarenale regio, zoals blijkt uit de rode lijn in figuur 3A. Meten stijgende aorta dilatatie werden aorta opengesneden en vastgezet zoals weergegeven in figuur 4. Intimale oppervlaktegebied werd gemeten in de opgaande aorta gebied (gebied omringd door the rode lijnen in Figuur 4A) kwantificeerbaar TAA's. Een liniaal was in elk beeld om metingen te standaardiseren, zoals weergegeven in beide figuren 3 en 4.

. Figuur 1. representatief beeld van gevulde osmotische pomp Elke pomp bestaat uit twee afzonderlijke delen: een hoofdlichaam en een stroom moderator. Na het vullen van het pomphuis met AngII, wordt de stromingsmoderator ingebracht om de pomp af te dichten.

Figuur 2. Proces pomp implantatiechirurgie (A) Mouse wordt in een laminaire kap met een neuskegel die ze continue isofluraan en zuurstof.; (B) Een rechte hemostaat wordt in de huid incisie met een subcutane tunnel maken ingebracht; (C) Pomp wordt door de ingebracht huidincisie zachtjes; (D) De huid incisie wordt geniet na de pomp inbrengen.

Figuur 3. Aorta afbeeldingen (ex vivo) van muizen toegediend met AngII AngII 1000 ng / kg / min werd toegediend bij mannelijke LDL receptor -. / - Muizen gedurende 28 dagen. (A) AAAs vergezeld trombose; Rode lijn (2,05 mm) geeft de meting van de maximale breedte van de aorta in de bijnieren regio. (B) oplopend aorta dilatatie (TAA) met grove normale abdominale aorta; (C) Profound verwijdingen in zowel de opgaande en suprarenale aorta regio's (TAA's en AAA); (D) grove normale aorta zonder duidelijke verwijding van oplopende of suprarenale aorta regio.
4.jpg "/>
Figuur 4. En gezichtsbeelden van thoracale aorta's van muizen toegediend met AngII AngII 1000 ng / kg / min werd toegediend bij mannelijke LDL receptor -. / - Muizen gedurende 28 dagen. Oppervlakte met een rode lijn geschetst representeert de oplopende aorta-regio, inclusief een deel van de aortaboog.
| 1 | Dosis nodig | 1000 | ng / kg / min | ||||
| 2 | Start lichaamsgewicht (grootste muis) | 24.8 | g | ||||
| 3 | Totale geschatte gewichtstoename | 1 | g | ||||
| 4 | Pompsnelheid | 0.25 | gl / hr | ||||
| 5 | Number muizen | 4 | |||||
| 6 | Dosis per uur voor dierlijke | 1518 | ng | ||||
| 7 | Conc nodig | 6072 | ng / ul | ||||
| 8 | Voor 300 ul oplossing | 1.82 | mg / 300 gl | ||||
| OPLOSSING NODIG | |||||||
| 9 | Totaal Angll (mg) | 7.3 | mg | ||||
| 10 | Opgelost in een zoutoplossing &# 160; | 1200 | pi | ||||
| Muis | Lichaamsgewicht | Verdunningsfactor | Volume (pl) | Pomp Gewicht (g) | Gevuld Ratio | ||
| # | (g) | Angll | Zoutoplossing | Leeg | Gevulde | (%) | |
| 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 |
| Verdunningsfactor = lichaamsgewicht van de muis / lichaamsgewicht van de grootste muis | |||||||
| Muis | Lichaamsgewicht | Verdunningsfactor | Volume (pl) | Pomp Gewicht (g) | Gevuld Ratio | ||
| # | (g) | Angll | Zoutoplossing | Leeg | Gevulde | (%) | |
| 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 |
Tabel 1: Berekening voor 28-daagse infusie via osmotische pompen.
Osmotische pompen leveren Angll subcutaan is een routine benadering induceren aorta aneurysma's in muizen. Op basis van gegevens uit vele laboratoria, zijn er consistente bevindingen dat dit een betrouwbare en reproduceerbare wijze zowel AAAs 3,4 en TAA's 22-26 in muizen te bestuderen. Daarom wordt dit muismodel als een model dat verschillende kenmerken van de menselijke aorta aneurysma recapituleert en geeft mechanistische inzicht in deze verwoestende ziektes.
Hoewel veroudering een risicofactor voor AAAs bij de mens, het is niet systematisch onderzocht voor Angll geïnduceerde AAA bij muizen. Toch lijkt incidentie en ernst van Angll-geïnduceerde AAAs vergelijkbaar in muizen op de leeftijd van 8 - 48 weken 4,5,7. Momenteel zijn er slechts enkele studies rapporteren AngII geïnduceerde TAA's in muizen op de leeftijd van 8 - 24 weken 22-26, die duidelijk leeftijdsgebonden verschillen op TAA formatie niet vertoonde.
Vrouwelijke muizen hebben een veel lagere incidentie van AAA dan mannelijke muizen toegediend met AngII 4,28. Het is vermeldenswaard dat de incidentie van Ang II geïnduceerde AAA veel hoger dan in hyper- normo-cholesterolemic muizen, die meer dan 50% versus minder dan 30%, respectievelijk. Daarnaast aortaruptuur is frequent (ongeveer 10 - 30%) in zowel normo- en hypercholesterolemie muizen tijdens Angll infusie. Infusie van Angll een snelheid van 1000 ng / kg / min in hypercholesterolemische muizen, zoals LDL receptor - / - muizen die een westers dieet of apolipoproteïne (apoE) - / - muizen die een normale of westers dieet heeft maximale effecten op AAA ontwikkeling 3,4,29. Dit infusiesnelheid is optimaal voor een studie waarin het manipuleren van een gen van interesse in hypercholesterolemische muizen verwacht AAA verminderen. Als een manipulatie hypercholesterolemische muizen verwacht vergroten AAA, wordt aanbevolen AngII infusie met een snelheid van 500 ng / kg / min of lager 30. In tegenstelling tot AAAs, is er geen demonstratienstrated associatie tussen mannelijk geslacht of hypercholesterolemie en Angll geïnduceerde TAA's 25. Echter, net als bij AAAs als manipulatie van een gen van belang wordt verwacht vergroten TAA aanbevolen een lagere infusiesnelheid dan 1000 ng / kg / min gedurende Angll infusie.
Het is ook belangrijk te weten dat de incidentie en ernst van Angll-geïnduceerde aorta aneurysma variëren tussen individuele muizen en tussen studies. Als muizen niet aorta aneurysma ontwikkelen één potentiële mogelijkheid is dat Angll mogelijk niet succesvol in muizen opgeleverd. Voor de validatie van een hoge infusiesnelheid van AngII, zoals de 1000 ng / kg / min, het meten van de bloeddruk wordt aanbevolen vóór en tijdens Angll infusie met behulp van een niet-invasieve staart-cuff-methode 31. Angll infuus met een snelheid van 1000 ng / kg / min stijgt systolische bloeddruk bij muizen. Ook kan het plasma renine concentraties gedurende Angll infusie of bij beëindiging sinds Angll heeft een negatieve feedback op r worden gemetenENIN secretie. Daarom Angll infusie leidt tot verlaging van plasma renine concentratie. Als een muis doordrenkt met AngII geen duidelijk aorta pathologieën, geen toename van de bloeddruk, en geen afname van plasma renine concentratie zou aangeven dat Angll is niet efficiënt via geïmplanteerde osmotische minipomp opgeleverd. Wij raden het verwijderen van deze muis uit de studie. Het is ook belangrijk op te merken dat sommige muizen niet ontwikkelen aorta-aneurysma's ondanks de toegenomen systolische bloeddruk en verminderde plasma renine concentraties. Indien deze muizen in de studie blijven.
Samenvattend wordt AngII infuus bereikt door subcutane implantatie via osmotische pompen aorta aneurysma's bij de muis. Deze methode levert AngII constant bij een bepaalde snelheid van de aangewezen tijdsduren die worden gebruikt om zowel AAAs en TAA's te bestuderen.
Publicatie van dit artikel wordt gesponsord door Alzet.
Het onderzoekswerk gepresenteerd in dit manuscript werd ondersteund door een subsidie (HL107319 aan Alan Daugherty en HL107326 aan Lisa A. Cassis) van de National Institutes of Health van de Verenigde Staten van Amerika. De inhoud in dit manuscript valt uitsluitend onder de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijkerwijs de officiële standpunten van de National Institutes of Health. De publicatie van dit manuscript werd gesponsord door DURECT Corporation.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Angiotensin II | Bachem | H-1705 | verbinding gebruikt om aortische aneurysma's te induceren |
| Alzet Osmotic Pumps | DURECT Corporation | Alzet Model 2004 | haalbaar voor 28-daagse infusie bij muizen met een gewicht > 20 g |
| Verzadigd vet verrijkt dieet | Harlan Teklad | TD.88137 | 42% calorieën/calorieën om hypercholesterolemie te stimuleren in LDL-receptor -/- muizen |