Denne protokol anvender et ballonkateter til at forårsage en intraluminal skade på rotte halspulsåren og fremover fremkalde neointimahyperplasi. Dette er en veletableret model til at studere mekanismer vaskulær remodellering i respons på skade. Det er også almindeligt anvendt til at bestemme gyldigheden af potentielle terapeutiske metoder.
Halspulsåren ballonbeskadigelse model i rotter er blevet godt etableret i mere end to årtier. Det er fortsat en vigtig metode til at studere de molekylære og cellulære mekanismer involveret i vaskulær glat muskulatur dedifferentiering, neointimadannelse og vaskulær remodellering. Sprague-Dawley-rotter er de hyppigst anvendte dyr til denne model. Hunrotter foretrækkes ikke som kvindelige hormoner er beskyttende mod vaskulære sygdomme og dermed indføre en variation i denne procedure. Den venstre carotis typisk såret med den højre halspulsåre, der tjener som en negativ kontrol. Venstre carotidlæsionen er forårsaget af den oppustede ballon, denudes endothelium og udspile s karvæggen. Efter skade kan potentielle terapeutiske strategier såsom anvendelse af farmakologiske forbindelser og enten genet eller shRNA overførsel evalueres. Typisk for genet eller shRNA overførsel, er skadet del af karhulrummet lokalt transduceret i 30 minutter med viral partikler, der koder for enten et protein eller shRNA til levering og udtryk i den skadede karvæggen. Neointimal fortykkelse repræsenterer proliferative vaskulære glatte muskelceller sædvanligvis topper 2 uger efter skade. Skibe meste høstet på dette tidspunkt for cellulær og molekylær analyse af celle signalveje samt genet og proteinekspression. Fartøjer kan også høstes på tidligere tidspunkter for at bestemme indtræden af ekspression og / eller aktivering af et specifikt protein eller pathway, afhængigt af de eksperimentelle formål bestemt. Fartøjer kan karakteriseres og vurderes ved hjælp af histologiske farvning, immunhistokemi, protein / mRNA assays og aktivitetsassays. Det intakte højre carotidarterie fra samme dyr er en ideel intern kontrol. Skade-inducerede ændringer i molekylære og cellulære parametre kan evalueres ved at sammenligne arterien såret til det indre højre kontrol arterie. Ligeledes kan terapeutiske modaliteter evalueres ved at sammenligne den skaded og behandlet pulsåre til kontrol såret kun arterie.
Ballonkatetre er medicinske anordninger, der anvendes i proceduren for angioplastik, med henblik på at udvide obstrueres site (s) af atheroma eller thrombe i et blodkar. Den indsnævrede fartøj lumen er tvunget til at åbne ved den oppustede ballon og blodforsyning vil blive genoprettet sekventielt at lindre downstream iskæmi symptomer, såsom angina pectoris, myokardieinfarkt og smerter i benene. Ikke desto mindre har den store succes med angioplastik blevet formindsket af postoperative komplikationer, såsom resultater fra kraft forårsager vaskulær barotraume (ballon skade), nemlig karvæggen remodellering og i mange tilfælde fornyet forsnævring af lumen fartøj (restenose) 1.
En række dyremodeller er blevet udviklet efterligne angioplastik procedure for at hjælpe efterforskerne forstå mekanismerne bag ballonen-skade-relaterede karvæg remodeling 2. Blandt alle de dyrearter, der anvendes til modellering, rotte er den mest anvendte en. Compared til kaniner, hunde og svin, fordelene ved rotter er deres lave omkostninger, deres relative brugervenlighed og den nuværende viden om rotte fysiologi. Selv om mus har en yderligere fordel i en lang række af genetisk manipulerede stammer musene fartøjet er for lille til at indsætte et ballonkateter. I løbet af de seneste tre årtier har forsøgsrotter tilladt forskerne at få bedre forståelse for de molekylære og cellulære mekanismer der ligger til grund neointimadannelse og vaskulær remodellering 3-6. Beyond ballonbeskadigelse, er vaskulær remodellering også involveret i de fleste større vaskulære sygdomme, såsom aterosklerose 7,8, hypertension 9 og aneurismen 10. Således opnåede viden gennem ballonen skade modellen er generelt til gavn for de overordnede karvæggen sygdomstilstande studier.
Det overordnede mål med rotte ballonbeskadigelse model er ikke kun til yderligere at forstå vaskulære sygdomme, men også for at teste styrken af nye midler tilsygdomsbekæmpelse 11,12. Nuværende kliniske lægemiddelbehandling til restenose påføres ved narkotikarelaterede stents placeret via karhulrummet lige efter angioplastik. I dyremodeller, en effektiv endnu mere økonomisk måde til afprøvning af nye middel er et veludviklet lokalt intraluminal perfusion metode. Kandidatmidler der er blevet testet gennem denne metode omfatter småmolekylelægemidler 13,14, cytokin eller vækstfaktorer 15,16, gen manipulere midler (cDNA kloner, siRNA, etc.) 17-20, og nye farmaceutiske formuleringer 21,22.
Hidtil rotten ballonbeskadigelse model er stadig en af de mest nyttige modeller til at studere vaskulære sygdomme / lidelser. Det er det grundlæggende skridt fra bench to bedside, som regel som det første skridt bevæger sig fra in vitro til in vivo, men det bør ikke være den sidste. Resultatet af rotteforsøg skal droeftes og yderligere kendetegnet inden oversættelse i humanklinisk brug på grund af forskellen i vaskulære senge og fartøj anatomi samt de iboende artsforskelle mellem human og rotte 23-26. Det er dog stadig et vigtigt redskab i translationel medicinsk forskning. Mens denne forskning bruges til at være begrænset af mangel på genetisk modificerede rotter, har det ikke længere været et problem siden nye genomiske metoder såsom zink-finger nukleaser 27, Talens 28 og CRISPR-Cas 29 har gjort knockout rotter let tilgængelige.
Rotten carotis ballon skade er blevet godt beskrevet af Tulis i 2007 34. Det er blevet omfattende diskuteret alle detaljerne i denne procedure af Dr. Tulis. De læsere, der er interesserede i at udføre denne procedure er stærkt anbefales at læse Tulis 'protokol. Men der er én ting, vi ikke enige med Dr. Tulis: I stedet for at puste ballonen med saltvand eller nogen form for væske, vi foreslog at puste det med luft. Ifølge vores personlige erfaringer, kan puste med væske næppe undgå luftbobler. Desuden er det sværere…
The authors have nothing to disclose.
We are grateful to Dr. Clowes for first developing and describing this method. We are also thankful to Dr. Tulis for his detailed protocol which has been fundamentally helpful to our previous, current and future work. This work was supported by grants R01HL097111 and R01HL123364 from the NIH to M.T., and by American Heart Association grant 14GRNT18880008 to M.T.
We would like to thank Rachel Newton for her expert technical support and for her valuable help during the filming process.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Fogarty balloon embolectomy catheters, 2 French | Edwards Lifesciences, Germany | 120602F | |
Deltaphase Operating Board – Includes 2 Pads & 2 Insulators | Braintree Scientific, Inc. | 39OP | |
LED light source | Fisher Scientific | 12-563-501 | |
Hartmann Mosquito Forceps 4” curved | Apiary Medical, Inc. San Diego, CA | gS 22.1670 | |
Crile Retractor 4” double ended | Apiary Medical, Inc. | gS 34.1934 | |
Other surgical instruments | Roboz Surgical Instrument Company, Inc., Gaithersburg, MD | ||
Peripheral Intravenous (I.V.) Cannula, 24G | BD | 381312 | |
Ketamine HCl, 100mg/mL, 10mL | Ketaset- Patterson Vet | 07-803-6637 | |
Xylazine (AnaSed),20mg/mL,20mL | Ketaset- Patterson Vet | 07-808-1947 | |
Buprenex, 0.3mg/1ml (5 Ampules/Box) | Ketaset- Patterson Vet | 07-850-2280 | |
Nair Baby Oil Hair Removal Lotion-9 oz | Amazon/Walmart/CVS | N/A | |
Inflation Device | Demax Medical | DID30 | |
D300 3-way Stopcock | B.Braun Medical Inc. | 4599543 | |
Artificial Tears Ointment | Rugby Laboratories, Duluth, GA | N/A |