Implantatie van een carotis Cuff voor het activeren van Shear-stress geïnduceerde atherosclerose in Muizen
Summary
De beperkende manchet die in dit artikel is bedoeld om atherosclerose te induceren in de muis gemeenschappelijke halsslagader. Door de conische vorm van de binnenste lumen van de geïmplanteerde cuff genereert goed gedefinieerde gebieden met een lage, hoge en oscillerende shear stress triggering de ontwikkeling van atherosclerotische letsels van verschillende inflammatoire fenotypes.
Abstract
Het is algemeen aanvaard dat wijzigingen in de vasculaire shear stress de expressie van inflammatoire genen in endotheelcellen veroorzaken en daardoor leiden tot atherosclerose (beoordeeld in 1 en 2). De rol van shear stress is uitgebreid bestudeerd in vitro onderzoek naar de invloed van de stroming dynamiek op gekweekte endotheelcellen 1,3,4 en in vivo in grotere dieren en mensen 1,5,6,7,8. Echter, zeer reproduceerbaar kleine diermodellen waardoor systematisch onderzoek naar de invloed van shear stress op plaque ontwikkeling zijn zeldzaam. Onlangs Nam et al. 9. Introduceerde een muismodel waarin de ligatie van bijkantoren van de halsslagader zorgt voor een regio met een lage en oscillerende flow. Hoewel dit model veroorzaakt endotheliale dysfunctie en snelle vorming van atherosclerotische laesies in hyperlipidemie muizen, kan niet worden uitgesloten dat de waargenomen ontstekingsreactie is, althans ten dele, een gevolg oF endotheel-en / of schip schade als gevolg van ligatie.
Om dergelijke beperkingen te vermijden, is een schuifspanning wijzigen manchet is ontwikkeld op basis van berekende vloeistofdynamica, wier kegelvormige innerlijke lumen werd geselecteerd om bepaalde gebieden met een lage, hoge en oscillerende shear stress binnen de gemeenschappelijke halsslagader 10 te creëren. Door het toepassen van dit model in apolipoproteïne E (ApoE) knock-out muizen een hoog cholesterol westers soort dieet, vasculaire laesies ontwikkelen stroomopwaarts en stroomafwaarts van de manchet. Hun fenotype is gecorreleerd met de regionale dynamiek stroom 11 zoals bevestigd door de in vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) 12: Low en laminaire schuifspanning stroomopwaarts van de manchet zorgt ervoor dat de vorming van een uitgebreide plaques van een meer kwetsbare fenotype, terwijl oscillerende shear stress stroomafwaarts van de manchet induceert stabiele atherosclerotische laesies 11. In die regio's van hoge shear stress en een hoge laminaire stroming binnen de manchet,meestal niet atherosclerotische plaques in acht worden genomen.
Kortom, de shear stress-modificerende manchet procedure is een betrouwbare chirurgische benadering van fenotypisch verschillende atherosclerotische laesies te produceren in ApoE-deficiënte muizen.
Protocol
Discussion
Met het oog op experimentele variatie te minimaliseren is het raadzaam om te werken met dieren van bijna dezelfde leeftijd en met hetzelfde dieet geschiedenis. Een recent gepubliceerde onderzoek blijkt dat de schuifspanning modifier toegepast in wildtype muizen misschien een goed model voor het onderzoek van endotheliale dysfunctie en het begin van ontstekingsreacties veroorzaakt door veranderde dynamiek van de stroming 13. Echter, voor het onderzoek van de atherosclerotische plaque ontwikkeling transgene mui…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd mede ondersteund door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), project GZ PI 771/1-1, SFB 656 "Cardiovasculaire Molecular Imaging," Münster, Duitsland (projecten C6, Z2, B3, en PM3); EU NoE "Diagnostic Molecular Imaging-DIMI "(WP 11.1 en 11.2). De studie werd ook deels gefinancierd door de British Heart Foundation, Verenigd Koninkrijk.
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).
