$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ишемия тканей часто встречается в клинической медицине и остается ключевым направлением современных исследований. Еще в 1880 году для демонстрации эффектов ишемии была использована катастрофическая окклюзия коронарных артерий, но только недавнобыло признано отдельное повреждение, связанное с реперфузией. Исследования ишемии/реперфузионного повреждения (ИРИ) растут быстрыми темпами. В этой коллекции мы выделяем важные новые дополнения в этой области, от передовых моделей до новых методов лечения в различных доклинических моделях. В этой подборке собраны полезные инструменты для любого исследователя фундаментальной науки. Например, предложенные здесь модели ишемии головного мозга или сердца могут быть визуализированы с использованием методов окрашивания 2,3,5-трифенил-2H-тетразолия хлорида (ТТС), описанных Лиепиньшем2. Аналогичным образом, Paro et al.3 и Compton et al.4 используют лазерную допплерографию для подтверждения состояний ишемии и реперфузии в отдельных тканях.
Окклюзия коронарных артерий является основной причиной внезапной сердечной смерти5. Многие модели in vivo пытаются воспроизвести эту травму нефизиологическими способами (например, с помощью криоабляции или прижигания). 6 С помощью микроманипуляций Lv et al.6 продемонстрировали, что левая передняя нисходящая артерия (ПМЖ) может быть надежно перевязана и реперфузирована в недорогой воспроизводимой мышиной модели коронарного ИРИ6. Левый желудочек обнажается с помощью торакотомии, а препарирующий микроскоп позволяет идентифицировать ПМЖ и провести шов вокруг артерии. Для обратимой окклюзии используется узел. Тропонин, эхокардиография и окрашивание TTC могут быть использованы для количественной оценки IRI. Эта модель имеет широкое применение, от терапевтических до механистических исследований на этом генетически модифицированном виде.
Инсульт является второй по частоте причиной смертности, а окклюзия средней мозговой артерии (МЦА) является наиболее распространенной формой инсульта 7,8. В настоящее время не существует эффективных методов лечения для восстановления после острых стадий инсульта. Предыдущие подходы к увеличению роста сосудов и возвращению необходимого кровоснабжения имели неутешительные результаты. Paro et al.3 адаптируют современную нейрохирургическую процедуру для нового лечения ишемического инсульта3. При этом техническом подходе внутрисосудистая окклюзия и реперфузия достигаются с помощью моноволокна шва, проходящего от сонной артерии к МКА. Изменения в кровотоке подтверждаются с помощью лазерной допплерографии. Затем височная мышца вращается через трепанацию черепа, чтобы лежать на открытой поверхности мозга на открытой территории MCA. Эта процедура модулирует факторы роста ангиогенеза и приводит к увеличению плотности роста новых сосудов в ишемических поражениях.
Переходя от in vivo к ex vivo, Barajas et al.9 расширяют проверенную временем модель, сердечный препарат Лангендорфа, для использования с новорожденными развивающимися мышинымисердцами9. Это позволяет изучать генетически модифицированных субъектов в ключевые моменты развития. Предыдущие исследования развития были ограничены более крупными животными. Сердце новорожденного демонстрирует различия в метаболизме и физиологических и фармакологических реакциях IRI. Этот метод не только поддержит разработку педиатрических моделей IRI, но и может помочь решить давние вопросы развития. Сердце новорожденной мыши слишком мало, чтобы измерить сердечную работу с помощью баллона, и требует использования преобразователя силы, прикрепленного к верхушке желудочка, что представляет собой классический подход, описанный Лангендорфом в 1895 году.
Высококачественная оценка жизнеспособных, подверженных риску и некротизированных участков тканей после ИРИ имеет первостепенное значение для оценки вмешательств. Такая количественная оценка применима к трем статьям, описанным выше. Существует множество инструментов для этого процесса; тем не менее, элегантно простой и недорогой пошаговый метод подробно описан Liepinsh et al.2 для сердца и мозга. Это полезная методология в любом наборе инструментов исследователя ex vivo и in vivo . Правильное обращение с салфетками включает в себя обеспечение стандартизированного давления и времени окрашивания, а также стандартизированного времени замораживания и хранения. Настройки макросъемки должны быть отрегулированы вручную; Неправильную экспозицию и баланс белого, а также размытие и отражения можно тщательно предотвратить с помощью их детальной настройки.
Сигналы между клетками в ответ на IRI происходят между типами клеток и между клетками как при физическом контакте, так и на больших расстояниях другот друга. Li et al.12 подчеркивают этот феномен, используя совместимую культуру эндотелиально-кардиомиоцитов, но физически изолированную кокультуру клеток12. Этот метод позволяет проводить высокоточный анализ in vitro одной клеточной линии. В их исследовании демонстрация ослабления эндотелиальных клеток ИРИ кардиомиоцитов зависела от межклеточного дистанцирования. Это демонстрирует явные преимущества несмешанных культур и подчеркивает для будущих исследователей важность контроля для физической среды. Хотя эта модель непосредственно подходит для исследования сердечных эндотелиальных взаимодействий и кардиомиоцитов, возможно ее распространение на любое другое тканевое и органное взаимодействие.
Переходя от сердечных и церебральных тканей, Compton et al.4 исследуют влияние светотерапии на IRI конечностей4. Не существует окончательного оптимального давления или времени надувания жгута, а повреждения мышц и нейронов от хирургических жгутов хорошо задокументированы и могут привести к заболеваемости пациента13. Авторы имитируют клинические условия с использованием жгутов при односторонней ишемии конечностей, подтвержденной лазерной допплеровской терапией у мышей. В их исследовании 5 минут лечения ближним инфракрасным светом в час ишемического времени изменяли пролиферацию макрофагов, маркеры воспаления и уровни некроза тканей. Эта клинически применимая модель и неинвазивная терапия расширяют существующие границы «бескровной» хирургической полевой практики.
Вслед за сердцем и мозгом, почки являются одними из наиболее изученных органов IRI. Почка чрезвычайно чувствительна к мальперфузии, и Godoy et al.14 подчеркивают, что одна и та же процедура, даже если она немного изменена, может привести к различным патологическимсостояниям. Использование забрюшинного доступа для обнажения и зажима ножки почки всего на 30 минут приводит к значительному повреждению. Путем изменения времени реперфузии можно изучать различные состояния выздоровления и заболевания, включая обструкцию канальцев, дилатацию канальцев, инфильтрацию нейтрофилов и даже фокальный фиброз. Эта модель сохраняет контралатеральную почку для сравнения, что может помочь в характеристике маркеров травмы, особенно в отношении почечно-почечного перекрестного разговора.
Таким образом, эта компиляция методов IRI предоставляет широко применимый инструментарий для исследователей, использующих множество различных тканей и препаратов от моделей in vitro до ex vivo и in vivo . От новаторского переосмысления хирургических техник до расширения проверенных временем методов, признанные эксперты в области исследований IRI предоставляют новые, передовые исследовательские инструменты. Тем не менее, общим для этих исследований, по-видимому, является улучшенная переносимость в клинические модели за счет разработки соответствующих методов. От имитации хирургических условий с помощью жгутов до окклюзии MCA и LAD, совершенствование доклинических моделей, несомненно, поможет в будущем клиническом применении нашей работы.