Методы острой и подострой мышиной ишемии задней конечности
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
заболевания периферических артерий (PAD) является одной из основных причин сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности в развитых странах, а также на животных моделях, которые надежно воспроизвести заболевание человека необходимо разработать новые методы лечения этого заболевания. Мышиную модель ишемии задней конечности широко используется для этой цели, но стандартная практика индукции острой ишемии нижних конечностей с помощью перевязки бедренной артерии может привести к значительному некрозу тканей, ставя под угрозу способность следственных органов для изучения сосудистой и скелетной мышечной ткани ответов на ишемии , Альтернативный подход к перевязке бедренной артерии является индукция постепенной окклюзии бедренной артерии за счет использования AMEROID констрикторов. При размещении вокруг бедренной артерии в одних и тех же или разных местах, как сайты перевязки бедренной артерии, эти устройства закупоривать артерии в течение 1 – 3 дней, что приводит к более постепенным, подострой ишемии. Это приводит к менее значительному скелетной некроза мышечной ткани, шHICH может более точно имитировать ответы, наблюдаемые в человеческом САП. Поскольку генетический фон влияет на исходы в обоих острых и подострых моделей ишемией, рассмотрение мышиного штамма изучается очень важно при выборе оптимальной модели. В данной статье описывается надлежащая процедура и анатомическое расположение лигатуры или AMEROID констрикторов на мыши бедренной артерии, чтобы вызвать подострую или острой ишемии задней конечности у мыши.
Introduction
Заболевания периферических артерий (PAD) является одной из основных причин сердечно – сосудистой заболеваемости и смертности в развитых странах 1. Результаты PAD из атеросклеротической обструкции периферических артерий, что приводит к ишемии конечности с вытекающим или физической нагрузке покоя боли и иногда незаживающие язвы и гангрена, которые требуют ампутации конечностей. Методы лечения , направленные PAD направлены в первую очередь на эндоваскулярного 2 или хирургической реваскуляризации 3, как по существу , нет эффективных медицинских методов лечения не существует 4.
К сожалению, часто реваскуляризация ограниченную выгоду, поскольку шунтов имеют высокие показатели отказов (до 50% в течение 5 лет) 5, которые хуже , в некоторых группах населения (например, у курильщиков, женщин, без подкожных венозных шунтов) 6,7. Эндоваскулярные подходы, такие как ангиопластика и стентирование, также скомпрометирована высокими показателями рестеноза (более 50% в течение 1 года), I частичномN бедренно – подколенного болезнь 8, хотя применение с лекарственным покрытием воздушных шаров и стенты улучшила результаты несколько 9-11. Для разработки новых методов лечения для PAD необходимо разработать модели животных, которые достоверно воспроизводят человеческую болезнь.
На сегодняшний день наиболее распространенной моделью ЗПА является модель ишемии задней конечности (HLI), который чаще всего выполняется у мышей 12,13. В наиболее общем проявлении, модель влечет за собой хирургическое лигирование проксимальной и дистальной бедренной артерии и его промежуточные боковые ветви с последующим иссечением сосуда, что приводит к закупорке кровотока и индукцию острой ишемии конечности. HLI используется в основном для изучения кровеносных сосудов и артериогенной реакции в периферических тканях конечностей мышц и влияние различных методов лечения (например, наркотики, доставки гена, стволовые клетки) на этих ответов. Совсем недавно, наша группа использовала эту модель для изучения роли скелетных мышечных клеток яп ответ на конечности ишемии и последствий генетических различий по результатам 14.
Модель HLI облегчило наше нынешнее понимание того, что сосудистые и мышечные реакции на ишемию зависят от генетики (то есть, инбредных штамм) 15, 16 лет, а также наличие или отсутствие других заболеваний или состояний , связанных с атеросклерозом, в том числе сахарного диабета 17 и гиперхолестеринемия 18. Тем не менее, важным недостатком традиционной модели HLI является то , что она является моделью острой ишемии нижних конечностей 12,13, в то время как человек ПАД вызывает хроническое ишемию в результате постепенного развития окклюзионных атеросклеротических поражений в периферических артерий.
В попытке обойти эту слабость, Тан и его коллеги первоначально разработана крысиную модель постепенной бедренной артерии окклюзии с использованием AMEROID констрикторами 19 и ту же группу , впоследствии developed аналогичной модели мыши 20. AMEROID констриктор были описаны первоначально в 1950 – е годы в собачьей модели хронической ишемии миокарда 21,22. Эти устройства имеют наружный металлический рукав, герметизирующей внутренний слой из гигроскопичного материала, как правило, казеин, а также при размещении вокруг артерии они вызывают постепенное окклюзии сосуда, поскольку они поглощают влагу из окружающих тканей. В их модификации модели, Янг и др. Помещены констрикторами как на проксимальной и дистальной бедренной артерии в местах , аналогичных хирургических участков лигирования, и они лигированы боковые ветви бедренной артерии, как в традиционной модели. По сравнению с острым HLI, AMEROID сжимающая-индуцированной ишемией привела к снижению уровня экспрессии воспалительных и сдвиговых напряжений-зависимых генов, снижение артериального восстановления потока 4 – 5 недель после операции, и меньше мышечной некрозом 20. Основываясь на этих наблюдениях, было высказано мнение о том, что постепенное закупорки артерии может обеспечить модель PAD более непосредственное отношение к болезни человека.
Следует отметить, что в первоначальном докладе, эффекты AMEROID констриктора-индуцированной ишемии были рассмотрены только в C57BL / 6 мышей 19, которые относительно устойчивы к ишемией мышц некроза 15. Недавно мы изменили модель постепенной ишемию дальше и исследовали его эффекты в более ишемия подвержены BALB / с мыши штамма 23. В первом проявлении модели, мы поместили констрикторами как на проксимальной и дистальной бедренной артерии, но оставили все боковые ветви нетронутыми. Во втором, более умеренной модификации, мы поместили одного констриктора только на проксимальной бедренной артерии и снова оставили все побочные филиалы из артерии нетронутыми. В обеих модификациях этой модели, мы обнаружили, что BALB / с мышей, но не мышей C57BL / 6, обнаруживают значительное некроз мышц, несмотря на подобный приток крови и плотность сосудов. По аналогии с нашего предыдущего исследования 14, эти результаты показали , что мышцы конечностейтравма не только под влиянием кровотока, но отчасти зависит от генетического фона. Кроме того, мы обнаружили, что поток крови конечности упал до надира в течение 3-х дней, таким образом, эта модель, как представляется, еще один из "подострых", а не постепенной ишемии нижних конечностей.
На основании этих предыдущих исследований, представляется очевидным, что единственный способ для индукции ишемии задней конечности не могут быть пригодны во всех случаях. Поскольку ряд условий (например, генетических различий и наличия или отсутствия сопутствующих заболеваний) влияние как сосудистой и скелетные ответов специфических для мышц, исследователи могут счесть необходимым изменить хронизации и / или тяжесть ишемии задней конечности к лучшим удовлетворить свои цели. Кроме того, до описания модели, как правило, нет соответствующих анатомические ориентиры для облегчения надежного между исследователю воспроизводимости метода. В данной работе методы индукции либо острого или подострого ишемии задней конечности у мышиописаны и представлены точные анатомических ориентиров.
Protocol
Representative Results
Discussion
Пожалуй, самым сложным шагом в этой процедуре является разделение бедренной артерии от бедренной вены. Чем больше диаметр и более тонкие стенки бедренной вены по сравнению с теми, артерии повысить ее восприимчивость к проколу и разрыву во время хирургических манипуляций. Вероятность ?…
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).
