RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ru_RU
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Nahla Ibrahim1, Johannes Klopf1, Sonja Bleichert1, Marc A. Bailey2,3, Albert Busch4, Alexander Stiglbauer-Tscholakoff5, Wolf Eilenberg1, Christoph Neumayer1, Christine Brostjan1
1Division of Vascular Surgery, Department of General Surgery,Medical University of Vienna and Vienna General Hospital, 2Leeds Institute for Cardiovascular and Metabolic Medicine, School of Medicine,University of Leeds, 3Leeds Vascular Institute,Leeds General Infirmary, 4Department for Visceral, Thoracic and Vascular Surgery,Technical University of Dresden and University Hospital Carl-Gustav Carus, 5Division of Cardiovascular and Interventional Radiology, Division of Molecular and Gender Imaging, Department of Biomedical Imaging and Image Guided Therapy,Medical University of Vienna and Vienna General Hospital
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Этот протокол описывает последовательную имплантацию осмотического насоса для индуцирования аневризмы брюшной аорты путем высвобождения ангиотензина II у мышей с дефицитом аполипопротеина E (ApoE) и сосудистого порта доступа с катетером яремной вены для повторного медикаментозного лечения. Мониторинг развития аневризмы с помощью 3D УЗИ эффективно проводится несмотря на дорсальные имплантаты.
Поскольку в клиническом лечении аневризмы брюшной аорты (ААА) отсутствуют варианты фармацевтического лечения, животные модели, в частности мышиные модели, применяются для углубления понимания патогенеза заболевания и выявления потенциальных терапевтических целей. Тестирование новых лекарств-кандидатов для блокирования роста ААА в этих моделях обычно требует повторного введения препарата в течение времени эксперимента. Здесь мы описываем скомпилированный протокол для индукции ААА, введения внутривенного катетера для облегчения длительной терапии и последовательного мониторинга ААА с помощью 3D-ультразвука. Аневризмы индуцируются у мышей с дефицитом аполипопротеина Е (АпоЭ) высвобождением ангиотензина II в течение 28 дней из осмотических мини-насосов, имплантированных подкожно в спину мыши. Впоследствии проводится хирургическая процедура катетеризации наружной яремной вены, чтобы обеспечить ежедневное внутривенное медикаментозное лечение или повторный забор крови с помощью кнопки доступа к подкожно-сосудистой системе. Несмотря на два спинных имплантата, мониторинг развития ААА легко облегчается последовательным полуавтоматизированным 3D-ультразвуковым анализом, который дает исчерпывающую информацию о расширении диаметра и объема аорты и о морфологии аневризмы, что иллюстрируется экспериментальными примерами.
Аневризма брюшной аорты (ААА) – это патологическое расширение сосуда вследствие воспалительных и тканеразрушающих процессов в стенке аорты, которые в конечном итоге могут привести к разрыву и смерти пациента. Несмотря на значительные достижения в хирургическом восстановлении ААА, консервативное медикаментозное лечение, блокирующее прогрессирование расширения аневризмы и потенциально снижающее риск разрыва, на сегодняшний день отсутствует. Животные модели были разработаны для выяснения триггеров и медиаторов заболевания и тестирования новых подходов к терапии. Мышиные модели ААА широко применяются и охватывают различные наблюдения за тканями человека. Из-за их патомеханистических различий часто применяется более одной модели для исследования конкретной функции молекул / путей или эффективности потенциальных терапевтических препаратов 1,2. Среди наиболее часто используемых моделей индукции ААА - введение ангиотензина-II (Ang-II) у мышей с дефицитом аполипопротеина Е (ApoE KO)3, которое имеет более хронический патогенез по сравнению с моделями, которые полагаются на формирование аневризмы от острого инсульта до стенки аорты 4,5. Таким образом, модель Ang-II, по-видимому, особенно подходит для мониторинга прогрессирования заболевания и недавно было показано, что она очень похожа на болезнь ААА человека в отношении метаболических и воспалительных реакций6. Примечательно, что модель Ang-II характеризуется не только развитием ААА, но и формированием аневризмы грудной клетки, а также расслоением аорты с образованием интрамурального тромба.
Лечение, направленное на нацеливание на прогрессирование уже установленной ААА, а не на предотвращение начала заболевания, может иметь более высокую трансляционную ценность, поскольку у пациентов присутствует уже существующее состояние, требующее лечения 7,8. Для сопоставимого экспериментального проектирования размер аорты необходимо контролировать до и после индукции ААА, чтобы определить порог развития заболевания и потенциально стратифицировать мышей в группы лечения.
Способ введения препарата зависит от поглощения и стабильности соответствующего вещества. Внутрибрюшинные (т..) инъекции чаще всего используются из-за их простоты применения, не требующей анестетика, и отсутствия ограничений объема инъекций9. Фармакокинетика должна учитываться, однако, при выборе пути введения, поскольку вещества, вводимые в/,, в первую очередь всасываются через печеночный портальный кровоток и могут подвергаться метаболизму печени до достижения циркуляции, что может привести к изменению концентраций в плазме в зависимости от эффекта первого прохода10. Внутривенная (т.в.ч.) инъекция дает самую высокую биодоступность веществ, а проблему повторяющегося внутривенного доступа можно обойти с помощью катетеров и сосудистых портов доступа для ежедневного введения 11,12,13. Что касается установки ААА, распределение лекарственного средства в циркуляции облегчает прямое воздействие аневризмы в определенных концентрациях.
Здесь мы описываем рабочий процесс для индуцирования ААА в мышиной модели Ang-II через подкожную имплантацию осмотического насоса, для ежедневного внутривенного медикаментозного лечения через сосудистый порт доступа, подключенный к катетеру, вставленному во внешнюю яремную вену, а также для мониторинга размера аневризмы с помощью 3D-ультразвука14 , несмотря на наличие двух дорсальных имплантатов.
Эксперименты на животных были одобрены местным комитетом по этике и Министерством науки Австрии (BMWFW-66.009/0355-WF/V/3b/2016), в соответствии с Европейской директивой 2010/63/EU о защите животных, используемых в научных целях, и Австрийским законом об экспериментах на животных 2012 года. Гуманные конечные точки были установлены следующим образом: потеря ≥15% массы тела, избегание потребления пищи и / или воды, снижение активности (гипокинезия) или дискинезия или длительное встряхивание, расчесывание, затрудненное дыхание или сгорбленная осанка, несмотря на боль / управление симптомами. При необходимости животное усыпляют под глубоким наркозом, т.е. при передозировке коктейля кетамина (около 100 мг/кг) и ксилазина (около 5 мг/кг), или при вывихе шейки матки. Для хирургических процедур повсеместно используется асептическая техника и стерильные / чистые перчатки.
1. Имплантация насоса
2. Катетеризация яремной вены
ПРИМЕЧАНИЕ: Эта хирургическая процедура требует микроскопа с увеличением 8x-10x.
3.3D УЗИ
4. Ультразвуковой анализ
Репрезентативные результаты показывают развитие и прогрессирование надпочечниковых аневризм, контролируемых ультразвуком на исходном уровне, день 8 и день 27 (рисунок 1A). Трихромное пятно (рисунок 1В) 27-го дня аорты на рисунке 1А дополнительно иллюстрирует морфологию образовавшейся аневризмы с рассечением стенки и интрамуральным тромбом. Объем аорты (мм 3) определяли на участке 12 мм14, а максимальный диаметр аорты дополнительно измеряли по изображениям EKV. Для определения начального развития аневризмы был установлен порог роста объема на 125% от исходного уровня до 8-го дня. Исходя из данных, собранных за 2 года (2020-2021 гг., n=157), только 9% животных не смогли сформировать ААА в соответствии с этой отсечкой. Тем не менее, 35% мышей испытали разрывы аорты (грудной или брюшной полости) до имплантации катетера на 9-й день, в результате чего в общей сложности 56% оставшихся животных с установленным заболеванием ААА поддаются стратификации на группы лечения (рисунок 1C). Следует отметить, что среди наших исторических контрольных PBS (n = 21) аневризмы развивались в разной степени (диапазон: 128%-314%, среднее значение 199% ± 55% SD рост объема аорты на 8-й день). Важно отметить, что между начальным расширением и дальнейшим прогрессированием заболевания наблюдалась обратная зависимость, то есть 55% быстро прогрессирующих аневризм (>200% роста объема на 8-й день) не прогрессировали до 27-го дня, в то время как 80% других аневризм (>125% и <200% роста объема на 8-й день) продолжали расширяться до конца эксперимента (рисунок 1D).
Как недавно сообщалось14,17, описанные методы были успешно установлены, валидированы и реализованы, например, для документирования терапевтического эффекта ингибитора гистоновой цитруллинации (GSK484, для ингибирования образования внеклеточной ловушки нейтрофилов) в блокировании прогрессирования установленного ААА. Мыши с дефицитом ApoE получали Ang-II со скоростью 1000 нг/кг/мин с помощью подкожно имплантированных осмотических насосов в течение 28 дней. Животные были стратифицированы от 1:1 до GSK484 (0,2 мкг / г / день) или PBS лечения на основе объема аорты, измеренного на 8-й день, и прошли процедуру катетеризации яремной вены на 9-й день. Инъекции препарата проводили ежедневно в объеме 10 мкл/г веса мыши до конца исследования17. На рисунке 2 показаны примерные (n = 2/группа) результаты ультразвука (временной ход абсолютного и относительного расширения объема или диаметра), показывающие, что лечение GSK484 ингибировало прогрессирование ААА, в то время как аневризмы продолжали увеличиваться у контрольных мышей.

Рисунок 1: Формирование и прогрессирование ААА в мышиной модели Ang-II, обнаруженное с помощью 3D-ультразвука. (A) Супраренальная аорта контролировалась 3D-ультразвуком на исходном уровне (BL), день 8 (d8) и день 27 (d27) после имплантации насоса Ang-II. Объем измерялся на 12-миллиметровом участке надпочечниковой аорты (157 кадров) на основе 3D-реконструированного изображения. Максимальный диаметр аорты определяли по снимкам EKV. (Б) Трихромное пятно поперечного сечения 27-го дня аорты после жертвоприношения мышей и сбора органов. Наличие рассечения аорты обозначается L1/L2 (просвет 1 и просвет 2), а интрамуральный тромб обозначается * в A и B. (C) Частота возникновения ААА (>125% роста объема аорты от BL) на 8-й день и разрывов аорты в течение первых 9 дней (грудной или брюшной) из набора данных, собранных в течение 2 лет (n = 157). (D) Частота прогрессирования с 8-го по 27-й день первоначально быстро формирующихся (>200% роста объема аорты с BL до 8-го дня) по сравнению с умеренно растущими (>125% и <200% роста объема аорты с BL до 8-го дня) аневризм у мышей, получавших контроль PBS (n = 21). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Примерные результаты ингибирования цитруллинизации гистонов для блокирования прогрессирования ААА в модели Ang-II путем внутривенной инъекции GSK484 или PBS через кнопку сосудистого доступа. (A) Объем аорты (мм3), измеренный на 12-миллиметровом участке надпочечниковой аорты. (B) Расчетный рост объема аорты по сравнению с базовым уровнем (BL = 100%). (C) Максимальный диаметр аорты, определенный на изображениях EKV. (D) Расчетный рост диаметра аорты из BL. Данные GSK484 были извлечены из ранее опубликованного исследования17. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Авторы не раскрывают информацию.
Этот протокол описывает последовательную имплантацию осмотического насоса для индуцирования аневризмы брюшной аорты путем высвобождения ангиотензина II у мышей с дефицитом аполипопротеина E (ApoE) и сосудистого порта доступа с катетером яремной вены для повторного медикаментозного лечения. Мониторинг развития аневризмы с помощью 3D УЗИ эффективно проводится несмотря на дорсальные имплантаты.
Мы хотели бы поблагодарить команды профессора Подессера и профессора Эллмайера (Департамент биомедицинских исследований и Основной центр лабораторного животноводства и животноводства, Медицинский университет Вены) за помощь в экспериментах на животных. Трихромное окрашивание ААА было любезно выполнено Моникой Вайс и профессором Петером Петцельбауэром (кафедра дерматологии Венского медицинского университета). Эта работа была поддержана Австрийским научным фондом [проект SFB F 5409-B21]. Марка Бейли лично поддерживает Британский фонд сердца [FS/18/12/33270].
| 4-0 Полисорбные шовные материалы | Covidien | GL-46-MG | Плетеный рассасывающийся шовный материал CV-23 Конус |
| 6-0 Шелковые шовные материалы | Ethicon | 639H | PERMA-HAND Silk |
| ALZET 2004 Осмотические насосы | DURECT Corp | 298 | Осмотические мини-насосы |
| Ангиотензин-II | Bachem | 4006473.0100 | Ангиотензин II ацетат |
| Aquasonic Clear Ultrasound Transmission Gel | Parker Labs | PUSG-0308 | Ультразвуковой гель |
| Betadona Спрей для ран | Mundipharma | Спрей для обеззараживания ран (спрей с повидон-йодом) | |
| Раствор бетаизодоны | Mundipharma | 15973 | Раствор для обеззараживания ран (раствор повидон-йода) |
| Катетер для бедренной вены/артерии мыши | Instech Laboratories Inc | C10PU-MFV1301 | от 1 до 3Fr, 10.5 см, воротник @1.2 см. Fits 22 G |
| для | эпиляции | ||
| Инструмент для манипуляций | Instech Laboratories Inc | VABMG | Инструмент для манипулирования магнитной мышью Кнопки доступа к сосудам |
| HYLO NIGHT Eye Oinment | URSAPHARM | 538922 | Крем-смазка для глаз |
| Иглы и шприцы различных размеров | 1 | мл и 5 мл шприцы, иглы 27 G и 30 G Olympus | |
| SZ51 Stereo микроскоп | Olympus Corporation | Микроскоп для препарирования и осмотра PinPort | |
| Инжекторы | Instech Laboratories Inc | PNP3M-50 | Инжектор для сосудистого доступа кнопка |
| Защитный алюминиевый колпачок | Instech Laboratories Inc | VABM1C | Защитный алюминиевый колпачок для магнитной мыши 1 канал VAB |
| Signa Электрод Ультразвук Гель | Parker Labs | PE-1560 | Электрод |
| гель Малая электробритва | |||
| Surigcal и микрохирургическое оборудование | |||
| Suprasorb C | Lohmann & Rauscher | 20482 | Коллагеновая повязка для раны |
| Кнопка сосудистого доступа (VAB) | Instech Laboratories Inc | VABM1B/22 | Кнопка сосудистого доступа для мыши, магнитная, 1 канал 22 G, инжектор |
| Vevo 3100 Система визуализации | FUJIFILM VisualSonics Inc | 51073-51 | Ультразвуковая система |
| Vevo Lab 5.6.1 программное обеспечение | FUJIFILM VisualSonics Inc | Программное обеспечение для ультразвукового анализа | |
| Преобразователь Vevo MX550D | FUJIFILM VisualSonics Inc | Линейный матричный преобразователь для системы Vevo 3100 | |
| Стол для работы с мышью Vevo | FUJIFILM VisualSonics Inc | 11436 | Нагрев мыши, измерение температуры ядра мыши и подушечки ЭКГ для физиологического мониторинга |