Implantation sous-cutanée de pompes osmotiques fournit une approche pratique pour la livraison prolongée et cohérente de composés. Cette approche a été largement utilisée pour étudier les deux anévrismes aortiques abdominaux et thoraciques chez la souris.
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.
Les anévrismes aortiques présentent l'expansion luminale permanente de l'aorte qui laisse présager une rupture et conduit habituellement à la mort. Cette maladie survient dans les deux régions de l'aorte abdominale et thoracique, qui sont désignées comme des anévrismes de l'aorte abdominale (AAA) et les anévrismes de l'aorte thoracique (TAA), respectivement. En raison d'une compréhension incomplète des mécanismes moléculaires et des processus physiopathologiques, il n'y a aucune thérapie médicale éprouvée qui peut empêcher l'expansion ou la rupture de l'autre type de anévrismes de l'aorte. Comme il est difficile d'acquérir des échantillons de patients et de réaliser des expériences chez l'homme directement, la recherche se concentrant sur la définition de mécanismes de AAA a souvent été extrapolées à partir de modèles animaux. Un modèle animal couramment utilisé est perfusion sous-cutanée de l'angiotensine II (Angll) dans des souris. Par rapport à d'autres approches chirurgicales pour induire AAA chez la souris, telles que la perfusion intra-aortique de l'élastase ou l'application péri-aortique de chlorure de calcium qui nécessitent une laparotomie 1,2, ce méthod ne nécessite pas d'entrée dans la cavité du corps et requiert une expertise chirurgical minimal 3,4.
Perfusion sous-cutanée de AngII par des pompes osmotiques pour induire AAA a été initialement présentée dans la faible densité des lipoprotéines (LDL) – / – souris nourries une graisse enrichie alimentation saturée 3, et ensuite dans ApoE – / – souris nourris avec un régime normal de laboratoire 4. De nombreuses études récentes ont également démontré que AngII AAA induit chez la souris normolipidémiques 5-7. L'approche d'infuser AngII a été appliquée pour induire AAA et d'explorer les mécanismes moléculaires ainsi que le développement de stratégies thérapeutiques potentiels (par exemple, 5-15) puisque ce modèle reprend de nombreuses caractéristiques observées dans AAA humains. Par exemple, les facteurs de risque de AAA humains tels que le tabagisme, le vieillissement et le sexe masculin AAA augmentent également AngII-induites chez les souris 16,17. L'association de l'hypercholestérolémie avec AAA chez les humains nécessite une clarification. Toutefois, il a êtreen uniforme qui l'hypercholestérolémie augmente AngII induite AAA chez la souris 18. Pathologies de AAA AngII-induites chez la souris sont très hétérogènes et sont caractérisées par l'infiltration des macrophages profonde, la dégradation du collagène, la formation thrombotique et de la résolution, et la néovascularisation 19-21. Contrairement à l'emplacement de l'aorte sous-rénale la plus courante des AAA chez les humains, AngII induite AAA chez la souris se produisent dans la région aortique surrénale. Une autre caractéristique omniprésente de AAA AngII-induite est la pause médiane transmurale, menant à la thrombose transmurale. Il est difficile de savoir si transmurale élastine rupture se produit chez l'homme car le développement pathologique des AAA chez les humains n'a pas été exclusivement étudié raison du manque de tissus anévrysmales de stades antérieurs.
AngII perfusion à des souris entraîne également l'expansion de la région profonde de l'aorte thoracique, qui est essentiellement limité à l'aorte ascendante qui est la région la plus fréquente chez l'homme pour TAA <sjusqu'à> 19,22-26. Similaire à AAA AngII-induites, TAA induite pendant la perfusion AngII aussi récapituler nombreuses fonctionnalités des AAT humaine 25. Cependant, contrairement à AAA AngII-induites, TAA AngII-induits ne sont pas associés à l'hypercholestérolémie et ne pas avoir des différences entre les sexes.
L'objectif global de la perfusion sous-cutanée à des souris AngII est d'étudier les caractéristiques pathologiques et les mécanismes moléculaires de l'AAA et TAA.
Les pompes osmotiques délivrant AngII voie sous-cutanée est une approche de routine pour induire anévrismes de l'aorte chez les souris. Basé sur des données provenant de nombreux laboratoires, il ya eu des résultats cohérents que cette est une méthode fiable et reproductible pour étudier à la fois AAA 3,4 et TAA 22-26 chez la souris. Par conséquent, ce modèle de souris est considéré comme un modèle qui récapitule quelques éléments sur les anévrismes aortiques humaines et fournit des indications mécanistes dans ces maladies dévastatrices.
Alors que le vieillissement est un facteur de risque pour le AAA chez les humains, il n'a pas été systématiquement étudié pour AAA AngII-induites chez la souris. Cependant, il semble incidence et la gravité des AAA AngII-induits sont similaires chez la souris à l'âge de 8 – 48 semaines 4,5,7. Actuellement, il ya seulement quelques études rapportant TAA AngII-induites chez la souris à l'âge de 8 – 24 semaines 22-26, qui ne montrent pas de différences apparentes liées à l'âge sur la formation TAA.
Des souris femelles ont une incidence beaucoup plus faible de l'AAA que les souris mâles infusé avec AngII 4,28. Il est également intéressant de noter que l'incidence des AAA AngII-induite est beaucoup plus élevé que les souris en hyper normo-cholestérolémiques, ce qui est plus de 50%, contre moins de 30%, respectivement. En outre, la rupture de l'aorte est fréquente (environ 10 – 30%) à la fois dans les souris hypercholestérolémiques normo- et pendant la perfusion AngII. Infusion de AngII à un taux de 1,000 ng / kg / min chez des souris hypercholestérolémiques, tels que le récepteur de LDL – / – souris nourris avec un régime alimentaire occidental ou apolipoprotéine (apo) – / – souris nourris avec un régime alimentaire normal ou occidentale, a des effets maximaux sur AAA développement 3,4,29. Ce taux de perfusion est optimal pour une étude dans laquelle la manipulation d'un gène d'intérêt dans des souris hypercholestérolémiques devrait réduire AAA. Si une souris hypercholestérolémique en manipulation est prévu pour augmenter AAA, il est recommandé d'insuffler AngII à un taux de 500 ng / kg / min ou inférieur à 30. A la différence de AAA, il n'y a pas de démonstrationnstrated association entre le sexe masculin ou de l'hypercholestérolémie et AngII induite TAA 25. Cependant, de façon similaire à l'AAAS, si on prévoit que la manipulation d'un gène d'intérêt à augmenter TAA, nous recommandons une vitesse de perfusion inférieure à 1000 ng / kg / min pour perfusion AngII.
Il est également important de savoir que l'incidence et la gravité des anévrismes de l'aorte AngII induites varient selon les souris individuelles et entre les études. Si la souris ne développent pas anévrismes de l'aorte, une possibilité potentielle est que AngII aurait pas été livré avec succès des souris. Pour la validation d'un débit de perfusion élevé de AngII, tels que 1000 ng / kg / min, la mesure de la pression artérielle est recommandée avant et pendant la perfusion AngII utilisant une méthode Queue-coiffe non-invasive 31. AngII perfusion à un débit de 1 000 ng / kg / min augmente la pression artérielle systolique chez les souris. En outre, les concentrations plasmatiques de rénine peuvent être mesurées pendant la perfusion AngII ou à la cessation depuis AngII a une rétroaction négative sur rla sécrétion enin. Par conséquent, la perfusion AngII conduit à la réduction des concentrations plasmatiques de rénine. Si une souris infusé avec AngII n'a pas de pathologies apparentes aortiques, aucune augmentation de la pression artérielle, et aucune diminution de la concentration plasmatique de la rénine, cela indiquerait que AngII n'a pas été livré de manière efficace grâce à la mini pompe osmotique implantée. Nous recommandons la suppression de cette souris à partir de l'étude. Il est également important de noter que certaines souris ne développent pas les anévrismes aortiques malgré l'augmentation de la pression artérielle systolique et les concentrations plasmatiques de rénine diminué. Ces souris devraient rester dans l'étude.
En résumé, la perfusion AngII est réalisé par implantation sous-cutanée à l'aide de pompes osmotiques pour induire anévrismes de l'aorte chez les souris. Cette méthode offre AngII constamment à un taux défini pour des durées désignés qui sont utilisés pour étudier les deux AAA et TAA.
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 |