Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) остаются ведущей причиной глобальной смертности, при этом атеросклероз служит их общей патологическойосновой 1. Сонная артерия является критическим участком для атеросклеротических поражений; Изучение атеросклероза сонной артериды важно для понимания патогенеза ССЗ и разработки терапевтическихстратегий 2. Животные модели являются незаменимыми инструментами для исследований атеросклероза in vivo , однако существующие модели часто имеют ограничения с точки зрения удобства и способности воспроизводить человеческие патофизиологические особенности.
По сравнению с атеросклерозом в других артериальных участках (например, аорта, бедренная артерия), формирование атеросклероза сонной артерии сильнее зависит от гемодинамики. Сонная артерия испытывает высокое сдвиговое напряжение (10-15 дин/см², диний на квадратный сантиметр), уступая только коронарной артерии (6-45 дин/см²)3. Особенно в бифуркации сонной артерии происходит вихревой поток, который характеризуется нарушенным, колебальным сдвиговым напряжением. Эта аномальная гемодинамическая среда вызывает устойчивую провоспалительную активацию местных эндотелиальных клеток, характеризующуюся повышенной экспрессией адгезионных молекул и хемокинов, способствующих рекрутации моноцитов и инициацииатеросклероза 3. Кроме того, атеросклеротические поражения человека с высоким риском характеризуются степенью стеноза свыше 70%, что определяется как процентное уменьшение диаметра света, вызванноебляшкой 4. Поэтому важны модели животных, способные вызывать тяжёлый атеросклеротический стеноз.
Модель частичной связки сонной артерии (PCL) — это модель атеросклероза, вызванная стойкими нарушениями кровотока, которая обладает преимуществами короткого времени моделирования и тяжёлыхпоражений 5. Аполипопротеин E (ApoE) — ключевой белок, участвующий в метаболизме и очищении циркулирующего холестерина и липопротеинов, богатых триглицеридами, играя ключевую роль в поддержании гомеостаза липидов плазмы. Однако традиционная модель PCL, использующая мышей ApoE-knockout (ApoE⁻/⁻), сложна и дорогостоящая для создания5. Когда требуется нокаут гена-мишени, требуется двойное нокаут (как целевой гена, так и ApoE), что ещё больше усложняет процесс моделирования. В отличие от этого, при использовании только мышей дикого типа C57BL/6 для лечения PCL, модель отсутствует гиперхолестеринемия, являющаяся основным фактором риска человеческого атеросклероза, и редко формирует заметные атеросклеротические поражения, богатыелипидами, 6,7. Другие модели, такие как мыши ApoE⁻/⁻ или LDLR-knockout (LDLR⁻/⁻), получающие высокожировую диету (HFD), широко используются в исследованиях атеросклероза для изучения атеросклероза аорты. Тем не менее, эти модели не учитывают эффект нарушения кровотока и не могут вызвать тяжёлый атеросклероз за короткий промежуток времени. Предыдущие исследования показали, что после 3 месяцев кормления HFD у мышей ApoE⁻/⁻ или LDLR⁻/⁻ развиваются лишь лёгкие атеросклеротические бляшки в области аорты или брахиоцефальной артерии, тогда как явных поражений бляшек не образуется в сонныхартериях 8,9.
Пропротеин конвертаза субтилизин/кексин типа 9 (PCSK9) является ключевым регулятором метаболизма холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП-C): он способствует деградации рецепторов ЛПНПН, тем самым повышая уровень ЛПНП-C всыворотке 10. Рекомбинантный аденоассоциированный вирус, экспрессирующий PCSK9 (PCSK9-AAV), обеспечивает контролируемую дозу гиперхолестеринемию у мышей WT без необходимости генетическихмодификаций 11. Сочетание гиперхолестеринемии, вызванной PCSK9-AAV, HFD (который дополнительно усугубляет нарушения липидного метаболизма) и PCL (вызывающего локальные гемодинамические нарушения), позволяет построить животную модель, включающую два ключевых фактора риска человеческого атеросклероза: гиперхолестеринемию и нарушение течения.
Опираясь на предыдущие достиженияисследований 12, этот протокол устанавливает стандартизированный метод индуцирования атеросклероза сонной артерии у мышей C57BL/6. По сравнению с существующими модельными протоколами, он обладает тремя ключевыми преимуществами: (1) Патофизиологическая значимость: одновременно рекапитуляция гиперхолестеринемии и нарушения течения, приводящие к поражениям сонной артерии, проявляющему признаки, схожие с атеросклерозом средней и поздней стадии человека; (2) Воспроизводимость: Детальная параметризация дозировки AAV, хирургических процедур и контроля рациона снижает межлабораторную вариабельность; (3) Своевременность: Общий период моделирования составляет 5 недель, что значительно сокращает срок создания модели.
Этот протокол подходит для исследователей, изучающих биологию сосудистых стенок, оценивающих эффективность антиатеросклеротических препаратов и изучающих взаимодействие между гемодинамикой и липидным метаболизмом при атеросклерозе. Примечательно, что этот протокол является моделью, ориентированной на сонную артерию, которая не может полностью воспроизвести все аспекты системных факторов риска атеросклероза у человека, включая, но не ограничиваясь, курением, сахарным диабетом, гипертонией и ожирением. Ниже приведено пошаговое руководство по установлению модели и оценке поражений.