Dit protocol beschrijft een samengesteld diermodel met blootstelling aan fijnstof (PM) dat myocardiale ischemie verergert met atherosclerose.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol beschrijft een samengesteld diermodel met blootstelling aan fijnstof (PM) dat myocardiale ischemie verergert met atherosclerose.
De gezondheidsproblemen veroorzaakt door luchtvervuiling (vooral fijnstofvervuiling) krijgen steeds meer aandacht, vooral bij hart- en vaatziekten, wat gecompliceerde aandoeningen verergert en een slechte prognose veroorzaakt. Het eenvoudige blootstellingsmodel voor myocardiale ischemie (MI) of fijnstof (PM) is ongeschikt voor dergelijke studies van ziekten met meerdere oorzaken. Hier is een methode beschreven voor het construeren van een samengesteld model dat PM-blootstelling, atherosclerose en myocardiale ischemie combineert. ApoE−/− muizen kregen gedurende 16 weken een vetrijk dieet om atherosclerose te ontwikkelen, tracheale instillatie van PM-standaardsuspensie werd uitgevoerd om de pulmonale blootstelling van PM te simuleren en de linker anterieur dalende kransslagader werd een week na de laatste blootstelling geligeerd. Tracheale instillatie van PM kan acute longblootstelling simuleren en tegelijkertijd de kosten van het experiment aanzienlijk verlagen; de klassieke linker anterieur dalende slagaderligatie met niet-invasieve tracheale intubatie en een nieuw hulpexpansieapparaat kan de overlevingskans van het dier garanderen en de moeilijkheidsgraad van de operatie verminderen. Dit diermodel kan redelijkerwijs de pathologische veranderingen van de patiënt van een hartinfarct verergerd door luchtvervuiling simuleren en een referentie bieden voor de constructie van diermodellen met betrekking tot studies met ziekten met meerdere oorzaken.
Luchtvervuiling is in verband gebracht met een hoge sterfte door alle oorzaken en droeg meer bij aan een aanzienlijke ziektelast dan de som van watervervuiling, bodemverontreiniging en beroepsmatige blootstelling1. Een rapport van de WHO onthulde dat luchtvervuiling in de buitenlucht in 2016 wereldwijd 4,2 miljoen vroegtijdige sterfgevallen veroorzaakte in zowel steden als landelijke gebieden2. 91% van de mensen wereldwijd woont op plaatsen waar de luchtkwaliteit de who-richtlijnlimieten overschrijdt2. Verder wordt het fijnstof (PM) (≤2,5 μm in diameter, PM2,5) erkend als de belangrijkste bedreiging voor luchtvervuiling voor de wereldwijde volksgezondheid3, vooral voor de mensen die in steden van lage-inkomenslanden en middeninkomenslanden wonen.
De nadelige effecten van luchtvervuiling op hart- en vaatziekten verdienen meer aandacht. Eerdere studies hebben aangetoond dat PM leidt tot een verhoogd risico op hart- en vaatziekten (CVD's)4. Blootstelling aan hoge concentraties ultrafijne deeltjes gedurende enkele uren kan leiden tot verhoogde sterfte aan myocardinfarcten. Voor mensen met een voorgeschiedenis van een hartinfarct kan blootstelling aan ultrafijne deeltjes het risico op herhaling aanzienlijk verhogen5. Bovendien is het algemeen aanvaard dat blootstelling aan PM de progressie van atherosclerose versnelt6.
Voor medisch onderzoek is het cruciaal om een geschikt diermodel te selecteren. Eenvoudige atherosclerose diermodellen7, myocardiale ischemie diermodellen8 en PM blootstelling diermodellen9 bestaan al. ApoE−/− (apolipoproteïne E knock-out) muis is een traditioneel muismodel dat wordt gebruikt in atherosclerosestudies. Het vermogen om plasma-lipoproteïnen in ApoE−/− muizen te zuiveren is ernstig aangetast. De vetrijke dieetvoeding zou ernstige atherosclerose veroorzaken, vergelijkbaar met de dieetafhankelijkheid van atherosclerotische hartziekten waargenomen bij mensen7. Ligatie van de linker anterieur dalende kransslagader (LAD) is een klassieke methode om de ischemische gebeurtenis te induceren 8,10. Tracheale infusie is in veel onderzoek gebruikt en onderscheidt zich van blootstellingsmodellen 11,12 vanwege de betere simulatie en lagere kosten.
Diermodellen van enkelvoudige ziekten hebben echter aanzienlijke beperkingen in wetenschappelijk onderzoek. De myocardiale ischemie die alleen door LAD-ligatie wordt geïnduceerd, wordt in de werkelijke situatie niet gesimuleerd. In de natuurlijke toestand wordt myocardiale ischemie meestal veroorzaakt door plaqueruptuur en geblokkeerde kransslagaders13. Patiënten met ischemische cardiomyopathie hebben meestal atherosclerotische basislaesies13. Er zijn ook abnormale lipidemetabolisme en ontstekingsreacties in het lichaam14. Daarom heeft ischemie veroorzaakt door fysieke factoren of onder natuurlijke omstandigheden verschillende pathologische manifestaties. Bestaande studies hebben aangetoond dat het infarct en de ontsteking in myocardiale ischemiemodellen met atherosclerose ernstiger zijn 15,16. Pm-blootstelling kan atherosclerose en myocardiale ischemie verder verergeren door ontsteking en oxidatieve stress te induceren1. Drie factoren bestaan meestal naast elkaar in de natuurlijke toestand, dus de werkelijke situatie kan beter worden gesimuleerd met behulp van een samengesteld model.
Dit protocol beschrijft het ontwikkelen van een diermodel van myocardiale ischemie (MI) dat atherosclerose (AS) en PM acute blootstelling combineert. ApoE−/− muizen werden gevoed met een vetrijk dieet om atherosclerose te induceren. Pulmonale blootstelling aan PM werd geïmiteerd door PM-suspensie door de luchtpijp te druppelen. Ligatie van de LAD bij muizen werd gebruikt om myocardiale ischemie te induceren. Deze methoden werden gecombineerd en geoptimaliseerd om de ziektetoestand beter te simuleren en de overlevingskans van dieren te verbeteren. Er is geen grote blootstellingseenheid of gasanesthesieapparaat nodig, waardoor het experiment gemakkelijk uit te voeren is. Dit model kan worden gebruikt om de impact van PM-blootstelling aan luchtvervuiling op atherosclerose en ischemische cardiomyopathie te bestuderen en onderzoek te doen naar nieuwe geneesmiddelen die zijn ontwikkeld om ziekten met dergelijke complexe factoren te behandelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle hier beschreven dieractiviteiten zijn goedgekeurd door de Commissie Voor Dierethiek van het Instituut van Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Sciences. Mannelijke ApoE−/− muizen (C57BL/6 achtergrond) van 6-8 weken oud werden gebruikt voor het onderzoek.
1. Experimentele voorbereiding
2. Inductie van atherosclerose bij muizen
3. Orotracheale intubatie en acute blootstelling aan deeltjes
OPMERKING: PM zal eenmaal per week gedurende 4 weken worden blootgesteld na 12 weken vetrijke voeding en voortdurend een vetrijk dieet krijgen.
4. Ligatie van de kransslagader
OPMERKING: Myocardiale Ischemie modelleringsoperatie (coronaire ligatie) wordt uitgevoerd in de16e week.
5. Herstel
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De muizen werden 24 uur na de ligatie van de kransslagader geëuthanaseerd en het bloed werd verzameld na anesthesie. Muizen werden verdoofd met tribroomethanol (volgens stap 3.2) en het bloedmonster werd verzameld uit de retroorbitale sinus. Het hart werd geoogst en de mate van Ischemie werd onderzocht door 2,3,5-Trifenyltetrazoliumchloride (TTC) kleuring (Figuur 1). Normale weefsels worden rood wanneer de TTC reageert met succinaatdehydrogenase, terwijl de ischemische weefs...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De oprichting van een samengesteld diermodel is iets anders dan het enkele MI-model. Het handhaven van een hoge overlevingskans is een uitdaging bij de ontwikkeling van het composietmodel. De ernst van atherosclerose bij ApoE−/− muizen zal ernstiger worden met de verlenging van de vetrijke voedingstijd7, en de zwakte van muizen leidt tot verhoogde mortaliteit. Daarom is het noodzakelijk om de toestand van de muizen tijdens het experiment voortdurend te controleren en de tijd voor het in...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen tegenstrijdige financiële belangen aan te geven.
Dit model is ontwikkeld met de steun van de National Natural Science Foundation of China (nrs. 81673640, 81841001 en 81803814) en het Major National Science and Technology Program of China for Innovative Drug (2017ZX09301012002 en 2017ZX09101002001-001-3).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2,2,2-Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402 | |
| 75% alcohol desinfecterend middel | |||
| Dierventilator | Shanghai Alcott Biotech | ALC-V8S | |
| Wattenstaafjes | Steriele | ||
| Wattenstaafjes voor baby's | Steriele, ongeveer 3 mm in diameter | ||
| Kweekschaal | Corning | 430597 | 150 mm x 25 mm |
| Dieseldeeltjes | National Institute of Standards Technology | 1650b | |
| Dissectieplank | Ongeveer 25 x 17 cm. De dissectieplank kan worden vervangen door een houten plank van dezelfde grootte | ||
| Dieet rijk aan vet voor muizen | Recept: eidooierpoeder 10%, reuzel 10%, sterol 1%, onderhoudsvoer 79% | ||
| Jodofoor desinfecterend middel | |||
| LED-schijnwerper | 5 V, 3 W, met slangen en klemmen | ||
| Medische zijdegarensop | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | - | 0-0 |
| Medisch tape | 3M | 1527C-0 | |
| Microvasculaire hemostatische tang | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | W40350 | |
| Naaldhouders | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JC32010 | |
| Normale zoutoplossing | |||
| Oogheelkundige schaar | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | Y00040 | |
| Oogheelkundige pincet, 10 cm, gebogen, met haken | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JD1080 | |
| Oogheelkundige pincet, 10 cm, gebogen, met tanden | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JD1060 | |
| Pipetpunten | Axygen | T-200-Y-R-S | 0-200 μL |
| Pipet | eppendorf | 3121000074 | 100 uL |
| Veiligheidsspeld | Ongeveer 4,5 cm lang, voor het maken van borstopeningsgereedschap | ||
| Kleine dierlijke iv-canules | Baayen healthcare suzhou | BAAN-322025 | IV-KATHETER 22FG x 25 MM |
| Naald met draad | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | - | 6-0, Nylondraad |
| Naald met draad | JinHuan Medical | F503 | 5-0 |
| Spuit | 1 mL | ||
| Tert-amylalcohol | |||
| Zoom-stereomicroscoop | Mshot | MZ62 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.