Subkutan implantation av osmotiska pumpar ger en bekväm metod för långvarig och konsekvent leverans av föreningar. Denna metod har använts i stor utsträckning för att studera både buken och bröstkorg aortaaneurysm i möss.
Osmotic pumps continuously deliver compounds at a constant rate into small animals. This article introduces a standard protocol used to induce aortic aneurysms via subcutaneous infusion of angiotensin II (AngII) from implanted osmotic pumps. This protocol includes calculation of AngII amount and dissolution, osmotic pump filling, implantation of osmotic pumps subcutaneously, observation after pump implantation, and harvest of aortas to visualize aortic aneurysms in mice. Subcutaneous infusion of AngII through osmotic pumps following this protocol is a reliable and reproducible technique to induce both abdominal and thoracic aortic aneurysms in mice. Infusion durations range from a few days to several months based on the purpose of the study. AngII 1,000 ng/kg/min is sufficient to provide maximal effects on abdominal aortic aneurysmal formation in male hypercholesterolemic mouse models such as apolipoprotein E deficient or low-density lipoprotein receptor deficient mice. Incidence of abdominal aortic aneurysms induced by AngII infusion via osmotic pumps is 5 – 10 times lower in female hypercholesterolemic mice and also lower in both genders of normocholesterolemic mice. In contrast, AngII-induced thoracic aortic aneurysms in mice are not hypercholesterolemia or gender-dependent. Importantly, multiple features of this mouse model recapitulate those of human aortic aneurysms.
Aortaaneurysm uppvisar permanent luminal expansion av aorta som förebådar bristning och oftast leder till döden. Sjukdomen förekommer i både buken och bröstkorg aorta regioner, som betecknas som bukaortaaneurysm (AAAS) och bröstkorg aortaaneurysm (Taas), respektive. På grund av en ofullständig förståelse av molekylära mekanismer och patofysiologiska processer, finns det inget beprövat medicinsk behandling som kan förhindra expansion eller bristning av någon typ av aortaaneurysm. Eftersom det är svårt att få patientprover och utföra experiment på människor direkt, forskning med fokus på att definiera mekanismer AAA har ofta extrapoleras från djurmodeller. En vanligt förekommande djurmodell är subkutan infusion av angiotensin II (Angll) i möss. Jämfört med andra kirurgiska metoder för att inducera AAA hos möss, såsom aorta elastas perfusion eller peri-aorta tillämpning av kalciumklorid som kräver laparotomi 1,2, denna metod kräver inte inträde i kroppshåligheten och kräver minimal kirurgisk kompetens 3,4.
Subkutan infusion av Angll genom osmotiska pumpar att inducera AAA ursprungligen rapporterats i låg densitet-lipoprotein (LDL) receptor – / – möss livnärde ett mättat fett berikad kost 3, och därefter i apoE – / – möss livnärde en gängse laboratoriediet 4. Många nyare studier har också visat att Angll inducerar AAA i normolipidemic möss 5-7. Tillvägagångssättet för infusion Angll har tillämpats för att inducera AAA och utforska molekylära mekanismer samt utveckling av potentiella terapeutiska strategier (t.ex. 5-15) eftersom denna modell rekapitulerar många funktioner som observerats i mänskliga AAA. Till exempel, riskfaktorer för mänskliga AAA såsom rökning, åldrande och manligt kön öka även Angll-inducerade AAA hos möss 16,17. Sambandet mellan hyperkolesterolemi med AAA hos människor måste klargöras. Emellertid har det varaen konsekvent att hyperkolesterolemi förstärker Angll-inducerad AAA hos möss 18. Patologier i Angll-inducerade AAA hos möss är mycket heterogen och kännetecknas av djupgående makrofaginfiltration, kollagennedbrytning, trombotisk bildning och upplösning, och kärlnybildning 19-21. I motsats till den vanligaste infrarenala aorta lokaliseringen av AAA hos människor, Angll-inducerad AAA hos möss inträffar i suprarenala aortaregionen. En annan allestädes närvarande inslag i Angll-inducerad AAA är transmurala mediala paus, vilket leder till transmural trombos. Det är oklart om transmural elastin bristning uppträder hos människa eftersom patologisk utveckling av AAA hos människa har inte enbart studerats på grund av bristande aneurysmatisk vävnader från tidigare skeden.
Angll infusion i möss leder också till djupgående expansion av bröstaorta regionen, som huvudsakligen är begränsad till aorta ascendens, som är den vanligaste region för TAA i människor <supp> 19,22-26. I likhet med Angll-inducerade AAA, TAA induceras under Angll infusion också rekapitulera många funktioner av humant TAA 25. Men i motsats till Angll-inducerade AAA, Angll-inducerade TAA är inte förknippade med hyperkolesterolemi och inte har könsskillnader.
Det övergripande målet för subkutan Angll infusion i möss är att studera patologiska funktioner och molekylära mekanismer av AAA och TAA.
Osmotiska pumpar levererar Angll subkutant är en rutin metod för att inducera aortaaneurysm i möss. Baserat på data från många laboratorier har det varit konsekvent fynd att detta är en pålitlig och reproducerbar metod för att studera både AAA 3,4 och TAA 22-26 i möss. Därför är denna musmodell vara en modell som rekapitulerar flera funktioner i humana aortaaneurysm och ger mekanistiska insikter i dessa förödande sjukdomar.
Medan åldrandet är en riskfaktor för AAA hos människa, det har inte studerats systematiskt för Angll-inducerade AAA hos möss. Det verkar dock incidensen och svårighetsgraden av Angll-inducerade AAA är likartade i möss vid en ålder av 8 – 48 veckor 4,5,7. För närvarande finns det bara ett fåtal studier som rapporterar Angll-inducerade TAA i möss vid en ålder av 8 – 24 veckor 22-26, som inte visade uppenbara åldersrelaterade skillnader på TAA formation.
Honmöss har en mycket lägre förekomst av AAA än hanmöss infunderade med Angll 4,28. Det är också värt att notera att förekomsten av Angll-inducerad AAA är mycket högre i hyper- än Normo-cholesterolemic möss, vilket är mer än 50% jämfört med mindre än 30%, respektive. Dessutom är aorta bristning frekvent (omkring tio – 30%) i både normo- och hyperkolesterolemiskt möss under Angll infusionen. Infusion av Angll med en hastighet av 1000 ng / kg / min i hyperkolesterolemi möss, såsom LDL-receptor – / – möss livnärde en västra diet eller apolipoprotein (apoE) – / – möss livnärde en gängse eller västra diet, har maximala effekter på AAA utveckling 3,4,29. Denna infusionshastighet är optimal för en studie där manipulera en gen av intresse för hyperkolesterolemisk möss förväntas minska AAA. Om en manipulation i hyperkolesterolemisk möss förväntas öka AAA, rekommenderas att ingjuta Angll med en hastighet av 500 ng / kg / min eller lägre 30. I motsats till AAA, finns det inget demonstrated association mellan manligt kön eller hyperkolesterolemi och Angll-inducerad TAA 25. Men i likhet med AAA, om manipulering av en gen av intresse väntas öka TAA, rekommenderar vi en lägre infusionshastighet än 1000 ng / kg / min för Angll infusion.
Det är också viktigt att veta att förekomsten och svårighetsgraden av Angll-inducerade aortaaneurysm varierar mellan enskilda möss och mellan studier. Om möss inte utvecklar aortaaneurysmer, är en potentiell möjlighet att Angll kanske inte har levererats i möss. För validering av en hög infusionshastighet av Angll, såsom 1000 ng / kg / min, mätning av blodtrycket rekommenderas före och under Angll infusion med hjälp av en icke-invasiv svans-manschett metod 31. Angll infusion med en hastighet av 1000 ng / kg / min ökar systoliskt blodtryck hos möss. Dessutom kan plasma-reninnivåerna koncentrationerna mätas under Angll infusion eller uppsägning sedan Angll har en negativ feedback på rENIN sekretion. Därför leder Angll infusion till minskningar i plasma renin koncentrationer. Om en mus infunderas med Angll har några uppenbara aorta patologier, ingen ökning av blodtrycket, och ingen minskning av plasma renin koncentrationen skulle det tyda på att Angll inte har levererats effektivt genom den implanterade osmotiska minipump. Vi rekommenderar att ta bort denna mus från studien. Det är också viktigt att notera att vissa möss inte utvecklar aortaaneurysm trots ökad systoliskt blodtryck och minskade plasma renin koncentrationer. Dessa möss bör förbli i studien.
Sammanfattningsvis är Angll infusion uppnås genom subkutan implantation med hjälp av osmotiska pumpar för att inducera aortaaneurysm i möss. Denna metod ger Angll ständigt vid en definierad hastighet för utsedda löptider som används för att studera både AAA och TAA.
The authors have nothing to disclose.
The research work presented in this manuscript was supported by a grant (HL107319 to Alan Daugherty and HL107326 to Lisa A. Cassis) from the National Institutes of Health of the United States of America. The content in this manuscript is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health. The publication of this manuscript was sponsored by DURECT Corporation.
Angiotensin II | Bachem | H-1705 | compound used to induce aortic aneurysms |
Alzet Osmotic Pumps | DURECT Corporation | Alzet Model 2004 | feasible for 28-day infusion in mice weighed > 20 g |
Saturated fat-enriched diet | Harlan Teklad | TD.88137 | 42% calories/calories to stimulate hypercholesterolemia in LDL receptor -/- mice |