Subkutan implantation af osmotiske pumper giver en bekvem metode til langvarig og konsekvent levering af forbindelser. Denne fremgangsmåde har været anvendt i udstrakt grad til at studere både abdominale og thorax aortaaneurismer i mus.
Osmotic pumps continuously deliver compounds at a constant rate into small animals. This article introduces a standard protocol used to induce aortic aneurysms via subcutaneous infusion of angiotensin II (AngII) from implanted osmotic pumps. This protocol includes calculation of AngII amount and dissolution, osmotic pump filling, implantation of osmotic pumps subcutaneously, observation after pump implantation, and harvest of aortas to visualize aortic aneurysms in mice. Subcutaneous infusion of AngII through osmotic pumps following this protocol is a reliable and reproducible technique to induce both abdominal and thoracic aortic aneurysms in mice. Infusion durations range from a few days to several months based on the purpose of the study. AngII 1,000 ng/kg/min is sufficient to provide maximal effects on abdominal aortic aneurysmal formation in male hypercholesterolemic mouse models such as apolipoprotein E deficient or low-density lipoprotein receptor deficient mice. Incidence of abdominal aortic aneurysms induced by AngII infusion via osmotic pumps is 5 – 10 times lower in female hypercholesterolemic mice and also lower in both genders of normocholesterolemic mice. In contrast, AngII-induced thoracic aortic aneurysms in mice are not hypercholesterolemia or gender-dependent. Importantly, multiple features of this mouse model recapitulate those of human aortic aneurysms.
Aortaaneurismer udviser permanent luminale udvidelse af aorta, der varsler brud og normalt fører til døden. Denne sygdom opstår i både abdominale og thorax aorta regioner, der betegnes som abdominale aortaaneurismer (AAAS) og thorax aortaaneurismer (TAA'er) henholdsvis. På grund af en ufuldstændig forståelse af molekylære mekanismer og patofysiologiske processer, er der ingen dokumenteret medicinsk behandling, der kan forhindre ekspansion eller brud på begge typer af aortaaneurismer. Da det er vanskeligt at erhverve patientprøver og udfører forsøg i mennesker direkte, forskning med fokus på at definere mekanismer AAA er ofte blevet ekstrapoleret fra dyremodeller. En almindeligt anvendt dyremodel er subkutan infusion af angiotensin II (Angll) i mus. Sammenlignet med andre kirurgiske metoder til fremkaldelse AAA i mus, såsom intraaortisk elastase perfusion eller peri-aorta anvendelse af calciumchlorid, der kræver laparotomi 1,2, dette method kræver ikke indrejse i kroppen hulrum og kræver minimal kirurgisk ekspertise 3,4.
Subkutan infusion af Angll gennem osmotiske pumper til at inducere AAA blev oprindeligt rapporteret i lav densitet-lipoprotein (LDL) receptor – / – mus fodret med en mættet fedt beriget kost 3, og efterfølgende i apoE – / – mus fodret med en normal laboratorium kost 4. Mange nyere undersøgelser har også vist, at Angll inducerer AAA i normolipidæmiske mus 5-7. Tilgangen af infusion Angll er blevet anvendt til at fremkalde AAA og udforske molekylære mekanismer samt udvikling af potentielle terapeutiske strategier (fx 5-15) da denne model rekapitulerer mange funktioner observeret i humane AAA. For eksempel, risikofaktorer for menneskelige AAA såsom rygning, aldring, og mandlig køn også forøge Angll-inducerede AAA i mus 16,17. Foreningen af hyperkolesterolæmi med AAA hos mennesker kræver afklaring. Det skal dog væreen konsekvent, at hypercholesterolæmi forøger Angll-induceret AAA i mus 18. Patologier i Angll-inducerede AAA i mus er meget heterogen og er kendetegnet ved dyb makrofaginfiltration, collagen nedbrydning, thrombotisk dannelse og opløsning og neovaskularisering 19-21. I modsætning til de mest almindelige infrarenale aorta placeringen af AAA hos mennesker, Angll-inducerede AAA i mus forekomme i suprarenale aorta region. En anden allestedsnærværende træk ved Angll-induceret AAA er transmurale mediale pause, hvilket fører til transmural trombose. Det er uklart, om transmural elastin brud forekommer hos mennesker, da patologisk udvikling af AAA hos mennesker er ikke blevet undersøgt udelukkende på grund af manglende aneurismale væv fra tidligere stadier.
Angll infusion i mus fører også til dybe udvidelse af thorax aorta region, som overvejende er begrænset til aorta ascendens, som er den mest almindelige region for TAA'er i mennesker <sop> 19,22-26. Svarende til Angll-induceret AAA, TAA'er induceret under Angll infusion også rekapitulere mange funktioner af den menneskelige TAA'er 25. Men i modsætning til Angll-induceret AAA, Angll-inducerede TAA'er er ikke forbundet med hyperkolesterolæmi og ikke har kønsforskelle.
Det overordnede mål for subkutan Angll infusion i mus er at studere patologiske funktioner og molekylære mekanismer i AAA og TAA'er.
Osmotiske pumper leverer Angll subkutant er en rutinemæssig tilgang til at fremkalde aortaaneurismer i mus. Baseret på data fra mange laboratorier, har der været konsistente resultater, at dette er en pålidelig og reproducerbar metode til at studere både AAA 3,4 og TAA'er 22-26 i mus. Derfor er denne musemodel betragtes som en model, der sammenfatter flere funktioner i humane aortaaneurismer og giver mekanistiske indsigt i disse ødelæggende sygdomme.
Mens aldring er en risikofaktor for AAA i mennesker, det har ikke været systematisk undersøgt for Angll-inducerede AAA i mus. Det fremgår imidlertid, forekomsten og sværhedsgraden af Angll-inducerede AAA er ens i mus i en alder af 8 – 48 uger 4,5,7. I øjeblikket er der kun få undersøgelser, rapportering Angll-inducerede TAA'er i mus i en alder af 8 – 24 uger 22-26, der ikke udviste tilsyneladende aldersrelaterede forskelle på TAA-dannelse.
Hunmus har en langt lavere forekomst af AAA end hanmus infunderes med Angll 4,28. Det er også værd at bemærke, at forekomsten af Angll-induceret AAA er meget højere i hyper end Normo cholesterolsænkende mus, hvilket er mere end 50% versus mindre end 30%, hhv. Derudover aorta brud er hyppig (ca. 10 – 30%) i både normo- og hypercholesterolæmisk mus under Angll infusion. Infusion af Angll med en hastighed på 1.000 ng / kg / min i hypercholesterolæmiske mus, såsom LDL-receptor – / – mus fodret med en vestlig kost eller apolipoprotein (apoE) – / – mus fodret med en normal eller vestlig kost, har maksimal effekt på AAA udvikling 3,4,29. Denne infusionshastighed er optimal for en undersøgelse, hvor manipulere et gen af interesse i hypercholesterolæmisk mus forventes at reducere AAA. Hvis der forventes en manipulation i hypercholesterolæmisk mus at øge AAA, anbefales det at tilføre Angll med en hastighed på 500 ng / kg / min eller lavere 30. I modsætning til AAA, er der ingen demonstrated association mellem mandlige køn eller hyperkolesterolæmi og Angll-induceret TAA'er 25. Men på samme måde som AAA, hvis der forventes manipulation af et gen af interesse at øge TAA'er, anbefaler vi en lavere infusionshastighed end 1.000 ng / kg / min for Angll infusion.
Det er også vigtigt at vide, at forekomsten og sværhedsgraden af Angll-inducerede aortaaneurismer varierer mellem de enkelte mus og mellem studier. Hvis mus ikke udvikler aortaaneurismer, en potentiel mulighed er, at Angll måske ikke blevet leveret i mus. Til validering af en høj infusionshastighed på Angll, såsom 1.000 ng / kg / min, måling af blodtrykket anbefales før og under Angll infusion ved hjælp af en ikke-invasiv hale-manchet metode 31. Angll infusion med en hastighed på 1.000 ng / kg / min øger systoliske blodtryk hos mus. Også kan måles, plasma renin koncentrationerne i Angll infusion eller ved opsigelse, da Angll har en negativ feedback på rEnin sekretion. Derfor Angll infusion fører til reduktioner i plasma renin koncentrationer. Hvis en mus infunderet med Angll har ingen tilsyneladende aorta patologier, ingen forhøjelse af blodtrykket, og ingen fald i plasma-renin koncentration, ville det indikere, at Angll ikke er afgivet effektivt gennem den implanterede osmotiske minipumpe. Vi vil anbefale at fjerne denne mus fra undersøgelsen. Det er også vigtigt at bemærke, at nogle mus ikke udvikler aortaaneurismer trods øget systolisk blodtryk og nedsat plasma renin koncentrationer. Disse mus bør forblive i undersøgelsen.
Sammenfattende er Angll infusion opnås ved subkutan implantation hjælp osmotiske pumper til at inducere aortaaneurismer i mus. Denne metode giver Angll konstant ved en defineret hastighed for udpegede varigheder, der bruges til at studere både AAA og TAA'er.
The authors have nothing to disclose.
The research work presented in this manuscript was supported by a grant (HL107319 to Alan Daugherty and HL107326 to Lisa A. Cassis) from the National Institutes of Health of the United States of America. The content in this manuscript is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health. The publication of this manuscript was sponsored by DURECT Corporation.
Angiotensin II | Bachem | H-1705 | compound used to induce aortic aneurysms |
Alzet Osmotic Pumps | DURECT Corporation | Alzet Model 2004 | feasible for 28-day infusion in mice weighed > 20 g |
Saturated fat-enriched diet | Harlan Teklad | TD.88137 | 42% calories/calories to stimulate hypercholesterolemia in LDL receptor -/- mice |