שיטות חריפה subacute Murine Hindlimb איסכמיה
Summary
Surgical induction of hindlimb ischemia in the mouse is useful to examine angiogenesis, however this is compromised in certain inbred mouse strains that display marked ischemia-induced tissue necrosis. Methods are described to induce subacute limb ischemia using ameroid constrictors to circumvent this problem through the induction of gradual arterial occlusion.
Abstract
מחלת עורקים היקפיים (PAD) הוא גורם מוביל לתחלואה ותמותה קרדיווסקולארית במדינות מפותחות, במודלים של בעלי החיים כי באופן מהימן לשחזר את המחלה האנושית נחוצים כדי לפתח טיפולים חדשים למחלה זו. המודל איסכמיה העכבר hindlimb כבר בשימוש נרחב למטרה זו, אך בפועל רמת גרימת איסכמיה איבר חריפה על ידי קשירת עורק הירך יכול לגרום נמק רקמות משמעותית, להתפשר על היכולת של החוקרים ללמוד את התגובות של כלי הדם ואת רקמת שריר השלד לאיסכמיה . גישה חלופית כדי קשירת עורק הירך היא אינדוקציה של חסימה בעורק הירך הדרגתית באמצעות נחשי ameroid. כאשר הניח סביב עורק הירך במיקומים זהים או שונים כמו באתרי של קשירת עורק הירך, התקנים אלה לחסום את העורק מעל 1 – 3 ימים, וכתוצאה מכך איסכמיה הדרגתית יותר, subacute. התוצאה היא נמק רקמות משמעותית פחות שריר השלד, which יכול לחקות באופן הדוק יותר את התגובות לראות PAD האדם. בגלל השפעות רקע גנטיות ותוצאות בשני הדגמים איסכמיה החריפים subacute, השיקול של זן העכבר נלמד חשוב בבחירת המודל הטוב ביותר. מאמר זה מתאר את ההליך הנכון ומיקום האנטומי של קשירות או נחשי ameroid על עורק עכבר הירך לגרום subacute או איסכמיה hindlimb החריפה בתוך העכבר.
Introduction
מחלת עורקים היקפיים (PAD) הוא גורם מוביל לתחלואה ותמותה קרדיו-וסקולרית במדינות מפותחות 1. תוצאות PAD מחסימה טרשתית של העורקים ההיקפיים שמוביל איסכמיה איבר עם כאב exertional או שאר כתוצאה וכיבים שאינו נרפא מדי פעם נמק המחייבים מכריתת גפיים. טיפולי מיקוד PAD מכוונים בעיקר כלפי endovascular 2 או רה-ווסקולריזציה כירורגית 3, שהוא במהותו לא לטיפולים רפואיים יעילים קיימים 4.
למרבה הצער, revascularization הוא לעתים קרובות של תועלת מוגבלת, כמו שתלי מעקף יש שיעור כישלון גבוה (עד 50% תוך 5 שנים) 5, גרועים באוכלוסיות מסוימות (למשל, מעשנים, נשים, שתל וריד הלא saphenous) 6,7. גישות Endovascular, כגון אנגיופלסטיקה ו סטנט, נפגמו גם על ידי תעריפים restenosis גבוהה (מעל 50% בתוך שנה 1), particulary in femoropopliteal מחלה 8, אם כי שימוש בלונים סטנטים סמי משחררים השתפר תוצאות במקצת 9-11. על מנת לפתח טיפולים חדשים עבור PAD זה הכרחי כדי לפתח מודלים של בעלי חיים כי לשחזר את המחלה האנושית באופן מהימן.
נכון להיום, המודל הנפוץ ביותר של PAD הוא המודל איסכמיה hindlimb (HLI), אשר רוב מבוצע לעתים קרובות בעכברים 12,13. בדמותו הנפוצה ביותר שלה, המודל כרוך קשירת כירורגית של עורק הירך הפרוקסימלית ומ דיסטלי ו-הענפים בצד התערבותה ואחריו כריתה של כלי השיט, וכתוצאה מכך חסימה של זרימת הדם ואת אינדוקציה של איסכמיה איבר חריפה. HLI נעשה ברוב המקרים ללמוד תגובות angiogenic ו arteriogenic ברקמת שריר איבר פריפריה ואת ההשפעות של טיפולים שונים (למשל, תרופות, למסירת הגן, תאי גזע) על התגובות הללו. לאחרונה, הקבוצה שלנו השתמשה במודל זה כדי לבחון את התפקיד של תאי שריר שלד in התגובה אחר ענף איסכמיה ואת ההשפעות של הבדלים גנטיים על תוצאות 14.
מודל HLI יש להקל ההבנה הנוכחית שלנו שהתגובות וסקולרית ושרירים לאיסכמיה תלויות בגנטיקה (כלומר, זן מולד) 15, גיל 16, ואת קיומו או אי קיומו של מחלות אחרות או בתנאים המתייחסים טרשת עורקת, כוללים סוכרת 17 היפרכולסטרולמיה 18. עם זאת, על חולשה מהותית של מודל HLI המסורתי היא שזה מודל של איבר איסכמיה חריפה 12,13, בעוד PAD האנושי גורם איסכמיה כרונית כתוצאה של ההתפתחות ההדרגתית של טרשת עורקי occlusive בעורקים ההיקפיים.
בניסיון לעקוף את החולשה הזאת, טאנג והעמיתים בתחילה פתחו מודל עכברוש של חסימת עורקית ירך הדרגתית באמצעות נחשי ameroid 19, ואת אותה הקבוצה ובהמשך ד20 eveloped במודל של עכברים דומה. נחשי Ameroid תוארו בתחילה בשנת 1950 במודל כלבים של איסכמיה לבבית כרונית 21,22. להתקנים אלה יש שרוול מתכת חיצוני העוטף שכבה פנימית של חומר היגרוסקופי, בדרך כלל קזאין, וכאשר להציב סביב עורק הוא לגרום לחסימת כלי הדרגתית כפי שהוא לספוג לחות מכל הרקמות הסובבות. ב השינוי שלהם של המודל, ואח יאנג. להציב נחשים הוא הפרוקסימלית ומ עורק ירך הדיסטלי באתרים מקבילים באתרי הקשירה כירורגית, והם ligated ענפים בצד של עורק הירך, כמו במודל המסורתי. לעומת HLI החריף, איסכמיה הכווץ הנגרמת ameroid מביע תחתון של גני מתח תלוי דלקתיים גזירה, שחזור זרימת דם נמוך 4 – 5 שבועות לאחר ניתוח, ופחות שרירים נימק 20. בהתבסס על תצפיות אלה, זה הורגש כי חסימת עורקית הדרגתית עשויה לספק מודל של PAD יותר רלוונטי המחלה האנושית.
יש לציין, כי הדו"ח המקורי, ההשפעות של איסכמיה ameroid הנגרמת הכווץ נבדקו רק C57BL / 6 עכברים 19, אשר עמידים יחסית נמק שריר-induced איסכמיה 15. אנחנו לאחרונה שונים מודל איסכמיה ההדרגתי נוספים ובחנו השפעותיו זן עכבר BALB / ג איסכמיה-רגישה יותר 23. בשנת הביטוי הראשון של המודל, מיקמנו נחשי הן הפרוקסימלית ומ עורק הירך הדיסטלי אבל עזבו את כל-הענפים בצד פגע. בשנת מודיפיקציה שנייה, מתונה יותר, מקמנו הכווץ אחת בלבד על עורק הפרוקסימלי ירך ושוב השארתי את כל תופעות braches של העורק ללא פגע. בשני השינויים של מודל זה, מצאנו כי עכברי BALB / c, אבל לא C57BL / 6 עכברים, מוצג נימק שריר רב, למרות שיש זרימת דם דומה וצפיפות כלי דם. בדומה למחקר הקודם שלנו 14, ממצאים אלו הוכיחו כי שריר איברפציעה אינה מושפעת אך ורק על ידי זרימת דם, אבל היא בחלקה תלויה רקע גנטי. יתר על כן, מצאנו כי זרימת הדם באיבר נפל לשפל תוך 3 ימים, ובכך המודל שנראה יותר אחד 'subacute' ולא איסכמיה איבר הדרגתית.
בהתבסס על מחקרים קודמים אלה, נראה ברור כי שיטה אחת גרימת איסכמיה hindlimb ואינו מתאים בכל המקרים. בגלל מגוון רחב של מצבים (למשל, הבדלים גנטיים קיומו או אי קיומו של תנאי שיתוף חולני) שפעה הוא כלי הדם ותגובות שרירים ספציפיים שלד, שחוקרים מוצאים לנכון לשנות את הכרוניות ו / או חומרת איסכמיה hindlimb הטובה ביותר לצרכיהם. יתר על כן, תיאורים מראש של המודל בדרך כלל חסרים ציונים דרך אנטומיים מתאימים כדי להקל שחזור הבין-חוקר אמין של הטכניקה. במאמר זה, שיטות גרימה או איסכמיה hindlimb חריפה או subacute בתוך העכברמתוארים, והם סיפקו לו ציוני דרך אנטומיים מדויקים.
Protocol
Representative Results
Discussion
אולי הצעד הכי מאתגר בהליך זה הוא ההפרדה של העורק הפמורלי מ וריד הירך. הקוטר הגדול קירות דקים של וריד הירך בהשוואה לאלו של העורק להגדיל את הרגישות שלו לנקב וקורע במהלך מניפולציה כירורגית. הסבירות של שיבוש וריד יכול להיות מופחת על ידי שמירה על הפצע לח באמצעות ספוגית סטר…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by NIH grants R21HL118661, R56HL124444, and R01HL124444 to CDK, and by NIH grants R00HL103797 and R01HL125695 to JMM.
Materials
| Dumont #5/45 Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | Dumoxel |
| Dumont Style 5 Mini Forceps | Fine Science Tools | 11200-14 | Inox |
| Extra Fine Bonn Scissors | Fine Science Tools | 14084-08 | |
| 7-0 Silk Suture | Sharpoint | DA-2527N | |
| 5-0 Coated Vicryl Suture | Ethicon | J463G | |
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11053-10 | |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
| Artifical Tears Ointment | Rugby Laboratories | 0536-6550-91 | |
| Surgical Tape | 3M | 1530-0 | |
| Fine Cotton Swabs | Contec | SC-4 | |
| Temperature Controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Ameroid Constrictors | Research Instruments SW | MMC-0.25 x 1.00-SS | |
| Hot Bead Sterilizer | |||
| Deltaphase Isothermal Pad | Braintree Scientific | 39DP | |
| Needle Driver | Fine Science Tools | ||
| Phosphate Buffered Saline | Gibco | 10010-023 | |
| Moor LDPI | Moor Instruments | moorLDI2 | |
| moorLDI Measurement software | Moor Instruments | v. 6.0 | |
| Hair Removal Cream | Nair |
References
- Criqui, M. H., Aboyans, V. Epidemiology of peripheral artery disease. Circ. Res. 116, 1509-1526 (2015).
- Thukkani, A. K., Kinlay, S. Endovascular intervention for peripheral artery disease. Circ. Res. 116, 1599-1613 (2015).
- Vartanian, S. M., Conte, M. S. Surgical intervention for peripheral arterial disease. Circ. Res. 116, 1614-1628 (2015).
- Bonaca, M. P., Creager, M. A. Pharmacological treatment and current management of peripheral artery disease. Circ. Res. 116, 1579-1598 (2015).
- Conte, M. S., et al. Design and rationale of the PREVENT III clinical trial: edifoligide for the prevention of infrainguinal vein graft failure. Vasc Endovascular Surg. 39, 15-23 (2005).
- Pomposelli, F. B., et al. A decade of experience with dorsalis pedis artery bypass: analysis of outcome in more than 1000 cases. J. Vasc. Surg. 37, 307-315 (2003).
- Willigendael, E. M., et al. Smoking and the patency of lower extremity bypass grafts: a meta-analysis. J. Vasc. Surg. 42, 67-74 (2005).
- Schillinger, M., et al. Balloon angioplasty versus implantation of nitinol stents in the superficial femoral artery. N. Engl. J. Med. 354, 1879-1888 (2006).
- Marmagkiolis, K., et al. 12-month primary patency rates of contemporary endovascular device therapy for femoro-popliteal occlusive disease in 6,024 patients: beyond balloon angioplasty. Catheter. Cardiovasc. Interv. 84, 555-564 (2014).
- Rosenfield, K., et al. Trial of a Paclitaxel-Coated Balloon for Femoropopliteal Artery Disease. N. Engl. J. Med. 373, 145-153 (2015).
- Tepe, G., et al. Drug-coated balloon versus standard percutaneous transluminal angioplasty for the treatment of superficial femoral and popliteal peripheral artery disease: 12-month results from the IN.PACT SFA randomized trial. Circulation. 131, 495-502 (2015).
- Couffinhal, T., et al. Mouse model of angiogenesis. Am. J. Pathol. 152, 1667-1679 (1998).
- Niiyama, H., Huang, N. F., Rollins, M. D., Cooke, J. P. Murine model of hindlimb ischemia. J Vis Exp. , (2009).
- McClung, J. M., et al. Skeletal muscle-specific genetic determinants contribute to the differential strain-dependent effects of hindlimb ischemia in mice. Am. J. Pathol. 180, 2156-2169 (2012).
- Dokun, A. O., et al. A quantitative trait locus (LSq-1) on mouse chromosome 7 is linked to the absence of tissue loss after surgical hindlimb ischemia. Circulation. 117, 1207-1215 (2008).
- Rivard, A., et al. Age-dependent impairment of angiogenesis. Circulation. 99, 111-120 (1999).
- Hazarika, S., et al. Impaired angiogenesis after hindlimb ischemia in type 2 diabetes mellitus: differential regulation of vascular endothelial growth factor receptor 1 and soluble vascular endothelial growth factor receptor 1. Circ. Res. 101, 948-956 (2007).
- Couffinhal, T., et al. Impaired collateral vessel development associated with reduced expression of vascular endothelial growth factor in ApoE-/- mice. Circulation. 99, 3188-3198 (1999).
- Tang, G. L., Chang, D. S., Sarkar, R., Wang, R., Messina, L. M. The effect of gradual or acute arterial occlusion on skeletal muscle blood flow, arteriogenesis, and inflammation in rat hindlimb ischemia. J. Vasc. Surg. 41, 312-320 (2005).
- Yang, Y., et al. Cellular and molecular mechanism regulating blood flow recovery in acute versus gradual femoral artery occlusion are distinct in the mouse. J. Vasc. Surg. 48, 1546-1558 (2008).
- Litvak, J., Siderides, L. E., Vineberg, A. M. The experimental production of coronary artery insufficiency and occlusion. Am. Heart J. 53, 505-518 (1957).
- Bredee, J. J. An improved ameroid constrictor. Preliminary communication. J. Surg. Res. 9, 107-112 (1969).
- McClung, J. M., et al. Subacute limb ischemia induces skeletal muscle injury in genetically susceptible mice independent of vascular density. J. Vasc. Surg. , (2015).
- Hellingman, A. A., et al. Variations in surgical procedures for hind limb ischaemia mouse models result in differences in collateral formation. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 40, 796-803 (2010).
- Kochi, T., et al. Characterization of the arterial anatomy of the murine hindlimb: functional role in the design and understanding of ischemia models. PloS one. 8, e84047 (2013).
