Implantation af en carotis Cuff til udløsning af shear-stress Induced Åreforkalkning i Mus
Summary
Den snærende manchet præsenteres i denne artikel er designet til at fremkalde åreforkalkning i murine fælles halspulsåren. På grund af den koniske form af dens indre lumen den implanterede manchetten genererer veldefinerede områder med lav, høj og oscillerende shear stress udløser udvikling af aterosklerotiske læsioner af forskellige inflammatoriske fænotyper.
Abstract
Det er almindeligt accepteret, at ændringer i vaskulær forskydningsspænding udløse udtryk for inflammatoriske gener i endotelceller og dermed fremkalde åreforkalkning (revideret i 1 og 2). Rolle shear stress er blevet grundigt undersøgt in vitro undersøge indflydelse af flow dynamik på dyrkede endotelceller 1,3,4 og in vivo i større dyr og mennesker 1,5,6,7,8. Men, meget reproducerbar små dyremodeller tillader systematisk undersøgelse af indflydelsen af shear stress på plak udvikling er sjældne. For nylig introducerede Nam et al. 9 en musemodel, hvor ligatur af filialer af halspulsåren oprettes et område med lav og oscillerende flow. Selv om denne model medfører endotel dysfunktion og hurtig dannelse af aterosklerotiske læsioner i hyperlipidæmiske mus, kan det ikke udelukkes, at den observerede inflammatoriske reaktion er, i hvert fald delvist, en følge of endotel-og / eller fartøj skade på grund af ligatur.
For at undgå sådanne begrænsninger, har en forskydningsspænding ændre manchet blevet udviklet baseret på beregnede fluid dynamik, hvis kegleformede indre lumen blev udvalgt til at lave definerede områder med lav, høj og oscillerende shear stress inden for det fælles halspulsåren 10. Ved at anvende denne model i Apolipoprotein E (ApoE) knockout mus fodret med et højt kolesteroltal vestlige typen kost, vaskulære læsioner udvikle opstrøms og nedstrøms fra manchetten. Deres fænotype er korreleret med de regionale flow dynamik 11 som bekræftes af in vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) 12: Lav og laminar forskydningsspænding opstrøms af manchetten forårsager dannelsen af omfattende plaques af en mere sårbar fænotype, mens oscillerende forskydningsspænding nedstrøms manchetten inducerer stabil aterosklerotiske læsioner 11. I disse regioner med høj shear stress og høj laminar flow i manchet,typisk ikke aterosklerotiske plaques overholdes.
Konklusionen er, at den forskydningsspænding antireumatiske manchet procedure en pålidelig kirurgisk tilgang til at producere fænotypisk forskellige aterosklerotiske læsioner i ApoE-mangel mus.
Protocol
Discussion
For at minimere eksperimentelle variation anbefales det at arbejde med dyr af næsten samme alder og med samme diæt historie. En nylig offentliggjort undersøgelse viser, at shear stress modifier anvendes i vildtype mus kan være en god model til undersøgelse af endotel dysfunktion og begyndelsen af inflammatoriske reaktioner fremkaldt af ændrede flow dynamik 13. Men for den undersøgelse af aterosklerotiske plaque udvikling transgene hyperlipidæmiske musemodeller (f.eks ApoE knockout mus) er påkrævet. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev støttet delvist af Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), projekt GZ PI 771/1-1; SFB 656 "Cardiovascular Molecular Imaging," Münster, Tyskland (projekter C6, Z2, B3, og PM3), EU ekspertisenet "Diagnostisk Molecular Imaging-dimi "(WP 11.1 og 11.2). Undersøgelsen blev også finansieret en del af British Heart Foundation, England.
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).
