Implantasjon av en Carotid Cuff for Utløsende Shear-stress Induced Åreforkalkning i Mus
Summary
Den constricting cuff presenteres i denne artikkelen er designet for å indusere aterosklerose i murine felles carotisar. På grunn av den koniske formen på sitt indre lumen det implanterte cuff genererer godt definerte regioner av lav, høy og oscillasjon skjærspenning utløser utviklingen av aterosklerotisk lesjoner av forskjellige inflammatoriske fenotyper.
Abstract
Det er allment akseptert at endringer i vaskulær skjærspenning utløse uttrykk av inflammatoriske gener i endotelceller og dermed indusere arteriosklerose (anmeldt i 1 og 2). Rollen skjærspenning har blitt grundig studert in vitro undersøke påvirkning av flyten dynamikk på dyrkede endotelceller 1,3,4 og in vivo i større dyr og mennesker 1,5,6,7,8. Men svært reproduserbare små dyremodeller gir systematisk undersøkelse av påvirkning av skjærspenning på plaque utvikling er sjeldne. Nylig introduserte Nam et al. Ni en mus modell der ligation av grenene av carotisar skaper en region med lav og oscillasjon flyt. Selv om denne modellen fører til endotelial dysfunksjon og rask dannelse av aterosklerotiske lesjoner i hyperlipidemic mus, kan det ikke utelukkes at den observerte inflammatorisk respons er, i hvert fall delvis en konsekvens of endotelceller og / eller fartøy skade på grunn ligation.
For å unngå slike begrensninger, har en skjærspenning endre cuff blitt utviklet basert på beregnet fluid dynamikk, som kjegle formet indre lumen ble valgt for å skape definerte regioner av lav, høy og oscillasjon shear stress i felles carotisar 10. Ved å bruke denne modellen i apolipoprotein E (APOE) knockout mus fôr med høyt kolesterol vestlige typen kosthold, vaskulære lesjoner utvikle oppstrøms og nedstrøms fra mansjetten. Deres fenotypen er korrelert med regional flow dynamikken 11 som bekreftes av in vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) 12: Lav og laminær skjærspenning oppstrøms mansjetten fører til dannelse av store plaques i en mer sårbar fenotype, mens oscillasjon skjærspenning nedstrøms mansjetten induserer stabile aterosklerotiske lesjoner 11. I de regionene med høy skjærspenning og høy laminær flow innenfor mansjetten,vanligvis ingen aterosklerotisk plakk er observert.
I konklusjonen, er den skjærspenning-endring cuff prosedyre en pålitelig kirurgisk tilnærming til å produsere fenotypisk forskjellige aterosklerotiske lesjoner i APOE-mangelfull mus.
Protocol
Discussion
For å minimere eksperimentell variasjon er det anbefalt å arbeide med dyr på nesten samme alder og med samme kosthold historie. En nylig publisert undersøkelse viser at skjærspenning modifier anvendt i wildtype mus kan være en god modell for etterforskningen av endotelial dysfunksjon og tidlig inflammatoriske responser forårsaket av endret flow dynamikk 13. Men for henvendelsen av aterosklerotisk plakk utvikling transgene hyperlipidemic musemodeller (f.eks APOE knockout mus) er påkrevd. Progresjon og …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne studien ble støttet delvis av Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), prosjekt GZ PI 771/1-1, SFB 656 "Hjerte Molecular Imaging," Münster, Tyskland (prosjekter C6, Z2, B3, og PM3); EU NoE "Diagnostic Molecular Imaging-DIMI "(WP 11.1 og 11.2). Studien ble også finansiert delvis av British Heart Foundation, Storbritannia.
Materials
| Name | Company | Comments |
| Shear stress modifier (polyetherketone) | Promolding BV http://promolding.nl | The casts are sent out while still connected to the runner. Thus, the single elements have to be cut off before usage. |
References
- Chiu, J. J., Chien, S. Effects of disturbed flow on vascular endothelium: pathophysiological basis and clinical perspectives. Physiol. Rev. 91, 327-387 (2011).
- Cunningham, K. S., Gotlieb, A. I. The role of shear stress in the pathogenesis of atherosclerosis. Lab. Invest. 85, 9-23 (2005).
- Ali, F., Zakkar, M., Karu, K., Lidington, E. A., Hamdulay, S. S., Boyle, J. J., Zloh, M., Bauer, A., Haskard, D. O., Evans, P. C., Mason, J. C. Induction of the cytoprotective enzyme heme oxygenase-1 by statins is enhanced in vascular endothelium exposed to laminar shear stress and impaired by disturbed flow. J. Biol. Chem. 284, 18882-18892 (2009).
- Hastings, N. E., Simmers, M. B., McDonald, O. G., Wamhoff, B. R., Blackman, B. R. Atherosclerosis-prone hemodynamics differentially regulates endothelial and smooth muscle cell phenotypes and promotes pro-inflammatory priming. Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 293, C1824-C1833 (2007).
- Zheng, J., Abendschein, D. R., Okamoto, R. J., Yang, D., McCommis, K. S., Misselwitz, B., Gropler, R. J., Tang, D. MRI-based biomechanical imaging: initial study on early plaque progression and vessel remodeling. Magn. Reson. Imaging. 27, 1309-1318 (2009).
- Stone, P. H., Coskun, A. U., Kinlay, S., Clark, M. E., Sonka, M., Wahle, A., Ilegbusi, O. J., Yeghiazarians, Y., Popma, J. J., Orav, J., Kuntz, R. E., Feldman, C. L. Effect of endothelial shear stress on the progression of coronary artery disease, vascular remodeling, and in-stent restenosis in humans: in vivo 6-month follow-up study. Circulation. 108, 438-444 (2003).
- Pedersen, E. M., Oyre, S., Agerbaek, M., Kristensen, I. B., Ringgaard, S., Boesiger, P., Paaske, W. P. Distribution of early atherosclerotic lesions in the human abdominal aorta correlates with wall shear stresses measured in vivo. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 18, 328-333 (1999).
- Buchanan, J. R., Kleinstreuer, C., Truskey, G. A., Lei, M. Relation between non-uniform hemodynamics and sites of altered permeability and lesion growth at the rabbit aorto-celiac junction. Atherosclerosis. 143, 27-40 (1999).
- Nam, D., Ni, C. W., Rezvan, A., Suo, J., Budzyn, K., Llanos, A., Harrison, D., Giddens, D., Jo, H. Partial carotid ligation is a model of acutely induced disturbed flow, leading to rapid endothelial dysfunction and atherosclerosis. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 297, 1535-1543 (2009).
- Cheng, C., van Haperen, R., de Waard, M., van Damme, L. C., Tempel, D., Hanemaaijer, L., van Cappellen, G. W., Bos, J., Slager, C. J., Duncker, D. J., van der Steen, A. F., de Crom, R., Krams, R. Shear stress affects the intracellular distribution of eNOS: direct demonstration by a novel in vivo technique. Blood. 106, 3691-3698 (2005).
- Cheng, C., Tempel, D., van Haperen, R., van der Baan, A., Grosveld, F., Daemen, M. J., Krams, R., de Crom, R. Atherosclerotic lesion size and vulnerability are determined by patterns of fluid shear stress. Circulation. 113, 2744-2753 (2006).
- van Bochove, G. S., Straathof, R., Krams, R., Nicolay, K., Strijkers, G. J. MRI-determined carotid artery flow velocities and wall shear stress in a mouse model of vulnerable and stable atherosclerotic plaque. MAGMA. 23, 77-84 (2010).
- Cuhlmann, S., Van der Heiden, K., Saliba, D., Tremoleda, J. L., Khalil, M., Zakkar, M., Chaudhury, H., Luong, L. A., Mason, J. C., Udalova, I., Gsell, W., Jones, H., Haskard, D. O., Krams, R., Evans, P. C. Disturbed Blood Flow Induces RelA Expression via c-Jun N-Terminal Kinase 1: A Novel Mode of NF-{kappa}B Regulation That Promotes Arterial Inflammation. Circ. Res. 108, (2011).
