A doença cardiovascular é a principal causa de morbidade e mortalidade no mundo, incluindo os Estados Unidos, onde é responsável por mais de 780.000 mortes anualmente. 1 calcificação da artéria coronária e calcificação aórtica são características da doença aterosclerótica e servem como fortes preditores de eventos cardiovasculares. 2- 4 dois tipos principais de calcificação vascular foram relatadas em adultos: a calcificação da íntima, associado com a aterosclerose, e medial (também conhecido como Mönckeberg) calcificação, associada à doença renal crônica e diabetes 5 intimal calcificação ocorre no cenário de acumulação de lípidos e macrófagos. infiltração na parede do vaso. 5,6 calcificação parede medial ocorre independentemente da calcificação da intima, localiza-se às fibras de elastina ou de células musculares lisas, e não está associada com a deposição de lípidos ou de infiltração de macrófagos. 5,7,8 Estudos sobre os mecanismos moleculares decalcificação vascular têm contado com sistemas modelo baseados em células e animais. Modelos de roedores para a doença atherocalcific incluem ratinhos deficientes em qualquer apolipoproteína E (ApoE) 9,10 ou receptor de lipoproteína de baixa densidade (LDLR) 11 alimentados com uma dieta rica em gordura, enquanto os modelos para a calcificação medial incluem ratos com proteína Gla de matriz deficiência (MGP) 12 ou ratos que desenvolvem uremia quer por nefrectomia quase total (a 5/6 modelo de nefrectomia) ou por exposição a uma dieta rica em adenina. 13
Aqui, o modelo de calcificação vascular medial associada com deficiência de MGP é focado na. MGP é uma proteína extracelular que inibe a calcificação arterial. 12 As mutações no gene de MGP foram identificados na síndrome Keutel, uma doença humana rara caracterizada por calcificação da cartilagem difusa para além brachytelephalangy, perda de audição, e estenose pulmonar periférica 14-18. Embora não seja frequentemente observado, 19calcificação concêntrica de múltiplas artérias foi descrito na síndrome Keutel. 20 polimorfismos comuns no gene MGP humana estão associados com risco aumentado de calcificação da artéria coronária, 21-23, enquanto os níveis circulantes mais elevados de uncarboxylated MGP, biologicamente inactivo prever a mortalidade cardiovascular. 24 Ao contrário dos humanos com a síndrome Keutel, ratos MGP-deficientes desenvolvem um fenótipo vascular grave que consiste de calcificação arterial generalizada espontânea a partir de duas semanas de idade e morrem 6-8 semanas após o nascimento, devido à ruptura da aorta 12.
Ao contrário da ApoE - / - e de LDLR - / - ratos alimentados com uma dieta de elevado teor de gordura, que se desenvolvem calcificação vascular da íntima com a inflamação induzida por macrófago associada, MGP - / -. Ratinhos desenvolvem calcificação vascular medial na ausência de infiltração de macrófagos 11,25 Embora estes resultados sugerem diferentes estímulos subjacentes para intimai e calcificação da média, há sobreposição nos mecanismos de sinalização que medeiam a ambas as formas de calcificação. 26 múltiplas vias de sinalização tenham sido identificados que contribuem para a calcificação vascular incluindo mediadores inflamatórios tais como factor de necrose tumoral-α e IL-1 e factores pró-osteogénicas tais como Notch, Wnt, e proteína morfogenética do osso (BMP) de sinalização. Estas vias de sinalização 27,28 aumentar a expressão dos factores de transcrição relacionados com o factor de transcrição enfezado 2 (Runx2) e osterix, que por sua vez aumentar a expressão de proteínas relacionadas com os ossos ( . por exemplo, a osteocalcina, sclerostin, e fosfatase alcalina) na vasculatura que medeiam a calcificação 28-30 Nós e outros demonstraram que a calcificação vascular observada em ApoE - / - e de LDLR - / - ratos alimentados com uma dieta de elevado teor de gordura e a espontânea calcificação vascular observada em MGP - / - ratos todos dependem de proteína morfogenética óssea (BMP) signaling, e é esta via que é focado sobre aqui. 11,25,31 BMPs são potentes factores osteogénicos necessários para a formação óssea e são conhecidos por apresentar um aumento da expressão na aterosclerose humana. 32-34 Estudos in vitro têm implicado na regulação de sinalização de BMP a expressão de factores osteogénicos, tais como Runx2 35-37. a sobre-expressão do ligando BMP, BMP-2, acelera o desenvolvimento da calcificação vascular em ratinhos ApoE-deficient alimentados com uma dieta rica em gordura. 38 Além disso, a utilização de inibidores específicos de BMP tais sinalização como LDN-193189 (LDN) 39,40 e / ou ALK3-Fc impede o desenvolvimento de calcificação vascular em ambos LDLR - / - ratos alimentados com uma dieta rica em gordura e ratos MGP-deficientes 11,25.
Células do músculo liso vascular (VSMC) têm um papel crítico no desenvolvimento da calcificação vascular. 30,41,42 A calcificação vascular medial que se desenvolve em ratinhos deficientes MGP é caractezado por uma transdiferenciação de VSMC a um fenótipo osteogênico. Perda de MGP resulta na diminuição da expressão de marcadores de VSMC incluindo myocardin e alfa actina de músculo liso, com um aumento concomitante nos marcadores osteogénicas, tais como Runx2 e osteopontina. Estas alterações coincidir com o desenvolvimento de calcificação vascular 25,43,44.
Calcificação aórtica e inflamação em ratinhos são tipicamente avaliada utilizando técnicas histoquímicas, como atividade de fosfatase alcalina para a calcificação precoce e actividade osteogénica, von Kossa e Alizarina coloração vermelha para o final de calcificação e protocolos de imuno-histoquímica que têm como alvo proteínas marcadores de macrófagos (por exemplo., CD68, F4 / 80, Mac-1, Mac-2, Mac-3). 9,45 no entanto, estas técnicas de imagiologia convencionais implicam o tratamento de tecidos da aorta em secções transversais, o que é demorado e imperfeito devido à polarização de amostragem, e estão limitados na sua capacidade de quantificar a inflamação e calcificatiônica em toda a aorta. Este protocolo descreve um método para visualizar e quantificar a calcificação arterial aórtica e médias todo e acumulação de macrófagos utilizando fluorescente no infravermelho próximo (NIR) imagiologia molecular ex vivo. Também é fornecido um método para a colheita e a cultura de VSMCs primária da aorta de ratinhos, e induzindo a calcificação de murino e VSMCs humanas in vitro a fim de determinar os mecanismos moleculares subjacentes a calcificação vascular. Estas técnicas proporcionam o investigador com tanto in vivo e in vitro para estudar a doença atherocalcific.