إصابة بالون فئلي من ضغط الشريان السباتي الجرذ مع تطبيق علاجي شامل
Summary
إصابة بالون الشريان السباتي الفئران يحاكي إجراء قسطرة سريرية تنفيذها لاستعادة تدفق الدم في الأوعية تصلب الشرايين. هذا النموذج يحفز استجابة إصابة الشرايين عن طريق اخلع جدار الشريان, وdenuding طبقة إينييتال من الخلايا البطانية, مما تسبب في نهاية المطاف إعادة عرض واستجابة فرط اللدائنية في الايحاء.
Abstract
ولا تزال أمراض القلب والأوعية الدموية السبب الرئيسي للوفاة والعجز في جميع أنحاء العالم، ويرجع ذلك جزئيا إلى تصلب الشرايين. تضيّق اللويحة الثرثرائية منطقة السطح الإنارة في الشرايين، مما يقلل من تدفق الدم الكافي إلى الأعضاء والأنسجة البعيدة. سريريا، إجراءات إعادة الأوعية مثل قسطرة البالون مع أو بدون وضع الدعامات تهدف إلى استعادة تدفق الدم. على الرغم من أن هذه الإجراءات إعادة تدفق الدم عن طريق الحد من عبء البلاك، فإنها تضر جدار السفينة، الذي يبدأ استجابة الشفاء الشرياني. تسبب استجابة الشفاء المطولة إعادة الأوعية الدموية الشريانية، أو إعادة تضييق، في نهاية المطاف الحد من النجاح على المدى الطويل من هذه الإجراءات revascularization. لذلك ، تعتبر نماذج الحيوانات قبل الكلينيكية جزءًا لا يتجزأ من تحليل الآليات الفسيولوجية الباثولوجية التي تقود إعادة الاستراحة ، وتوفر الفرصة لاختبار الاستراتيجيات العلاجية الجديدة. نماذج مورين هي أرخص وأسهل للعمل على من نماذج الحيوانات الكبيرة. بالون أو الأسلاك إصابة هما أسلوبي الإصابة المقبولة شيوعا المستخدمة في نماذج مورين. نماذج إصابة بالون على وجه الخصوص تحاكي إجراء رأب الأوعية السريرية وتسبب ضررا كافيا للشريان لتطوير ريسينسيس. هنا نحن وصف التفاصيل الجراحية لأداء وتحليل هباتية في النسيج المعدلة، والضغط التي تسيطر عليها الفئران نموذج إصابة بالون الشريان السباتي. بالإضافة إلى ذلك، يسلط هذا البروتوكول الضوء على كيفية استخدام التطبيق المحلي للحساسية للمعالجة لمنع تضخم التنسج النوبى. وأخيرا، نقدم المجهر الفلوري ورقة ضوء كمقاربة جديدة لتصوير وتصور إصابة الشرايين في ثلاثة أبعاد.
Introduction
أمراض القلب والأوعية الدموية (القلب والأوعية الدموية) لا يزال السبب الرئيسي للوفاة في جميع أنحاء العالم1. تصلب الشرايين هو السبب الكامن وراء معظم الأمراض والوفيات المرتبطة بالداء القلبي الوعائي. تصلب الشرايين هو تراكم البلاك داخل الشرايين التي تؤدي إلى ضيق تجويف، مما يعوق ضخ الدم السليم للأعضاء والأنسجة البعيدة2. تشمل التدخلات السريرية لعلاج تصلب الشرايين الشديد رأب الأوعية بالون مع وضع الدعامات أو بدونه. ينطوي هذا التدخل على تقدم قسطرة بالون إلى موقع البلاك ، وتضخيم البالون لضغط البلاك على جدار الشريان ، وتوسيع منطقة الإنارة. هذا الإجراء يضر الشريان, ومع ذلك, بدء استجابة إصابة الشرايين3. يؤدي التنشيط المطول لهذه الاستجابة للإصابة إلى إعادة تمدد الشرايين ، أو إعادة التضييق ، الثانوي إلى تضخم التنسج النيوئ وإعادة عرض الوعاء. خلال عملية رأب الأوعية يتم اغفال طبقة من الخلايا البطانية مما يؤدي إلى تجنيد الصفائح الدموية الفورية والتهاب المحلية. الإشارات المحلية تحفز التغيرات الظاهرية في خلايا العضلات السلسة الوعائية (VSMC) والضوباء الليفية السبتية. وهذا يؤدي إلى الهجرة وانتشار VSMC واللوائية الليفية إلى الداخل إلى تجويف، مما يؤدي إلى تضخم التنسج النيوبيبي4،5. الخلايا السلف المتداولة والخلايا المناعية تسهم أيضا في الحجم الكلي لالتيزان6. حيثما ينطبق ذلك، الدعامات المخدرات eluting (DES) هي المعيار الحاليلتثبيط إعادة 7. DES تثبيط الشرايين إعادة endothelialization, ومع ذلك, خلق بالتالي بيئة برو جلطة التي يمكن أن يؤدي في وقت متأخر في الدعاماتثرة 8. ولذلك، نماذج الحيوان هي جزء لا يتجزأ من فهم كل من الفيزيولوجيا المرضية من إعادة تمدد الأوعية الدموية، وتطوير استراتيجيات علاجية أفضل لإطالة فعالية إجراءات إعادة التجمّع.
وتستخدم عدة نماذج الحيوانات الكبيرة والصغيرة9 لدراسة هذا علم الأمراض. وتشمل هذه بالون إصابة3,10 أو الأسلاك إصابة11 من الجانب الإنارة من الشريان, فضلا عن الربط الجزئي12 أو وضع الكفة13 حول الشريان. إصابة البالون والأسلاك على حد سواء denude طبقة البطانية من الشريان، وتقليد ما يحدث سريريا بعد رأب الأوعية. وعلى وجه الخصوص، تستخدم نماذج إصابة البالون أدوات مماثلة كما في الإعداد السريري (أي قسطرة البالون). يتم تنفيذ إصابة البالون على أفضل نحو في نماذج الفئران، حيث أن شرايين الفئران هي الحجم المناسب لقسط البالون المتاحة تجاريا. هنا نحن وصف إصابة الشريانية المجزأة التي تسيطر عليها الضغط، وهي نسخة راسخة معدلة من إصابة بالون الشريان السباتي الفئران. هذا النهج الذي تسيطر عليه الضغوط يحاكي عن كثب إجراء رأب الأوعية السريرية، ويسمح لإعادة إنتاج تشكيل فرط التنسج النيوية الجديدة بعد أسبوعين من الإصابة14,15. بالإضافة إلى ذلك، هذه الإصابة الشريانية التي تسيطر عليها الضغط يؤدي إلى استعادة طبقة البطانية الكاملة من قبل 2 أسابيع بعد الجراحة16. هذا يتناقض بشكل مباشر نموذج إصابة البالون الأصلي ، الذي وصفه كلويس ، حيث لا تعود طبقة البطانية أبدًا إلى التغطية الكاملة3.
بعد الجراحة، يمكن تطبيق العلاجات على الشريان المصاب أو توجيهه نحوه من خلال عدة طرق. تستخدم الطريقة الموضحة هنا تطبيق periadventitial لجزيء صغير مدمج في محلول جل بلوروني. على وجه التحديد، ونحن تطبيق حل من 100 μM الألدهيد سينيناميكا في 25٪ هلام Pluronic-F127 إلى الشريان مباشرة بعد الإصابة لمنع تشكيل فرط15نيوينيمي. Pluronic-F127 هو غير سامة، هلام عكس الحرارة قادرة على تسليم المخدرات محليا بطريقة خاضعة للرقابة17. وفي الوقت نفسه، فإن الإصابة الشريانية محلية، ومن ثم فإن الإدارة المحلية تسمح باختبار مبدأ نشط مع تقليل الآثار خارج الهدف. ومع ذلك، فإن التسليم الفعال للعلاجية باستخدام هذه الطريقة تعتمد على كيمياء الجزيء الصغير أو البيولوجي المستخدم.
Protocol
Representative Results
Discussion
إصابة بالون الشريان السباتي الفئران هي واحدة من أكثر النماذج الحيوانية ريسينسيسس المستخدمة على نطاق واسع ودراسة. وقد أبلغت كل من الأصلي نموذج إصابة البالون3 وتعديل الضغط التي تسيطر عليها الفرق10 الاختلافات إصابة العديد من جوانب استجابة إصابة الشرايين التي تحدث ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم N.E.B بمنحة تدريبية من المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية (5T32ES007126-35، 2018)، ورابطة القلب الأمريكية زمالة ما قبل الدكتوراه (20PRE35120321). E.S.M.B كان باحثا KL2 بدعم جزئي من قبل مركز قيادة الأمم المتحدة للعلوم السريرية والعلوم المترجمة برنامج العلماء K12 (KL2TR002490، 2018)، والمعهد الوطني للقلب والرئة والدم (K01HL145354). يشكر المؤلفون الدكتور بابلو أرييل من مختبر خدمات المجهر التابع لقيادة الأمم المتحدة لمساعدته في LSFM. تم إجراء الفحص المجهري للوراء الفلوري في مختبر خدمات المجهر. ويدعم مختبر خدمات المجهر، قسم علم الأمراض والطب المختبري، جزئيا من قبل P30 CA016086 مركز السرطان منحة الدعم الأساسية لمركز مكافحة السرطان خطبرجر مركز شامل للسرطان.
Materials
| 1 mL Syringe | Fisher | 14955450 | |
| 1 mL Syringe with needle | BD | 309626 | |
| 2 French Fogarty Balloon Embolectomy Catheter | Edwards LifeSciences | 120602F | |
| 4-0 Ethilon (Nylon) Suture | Ethicon Inc | 662H | |
| 4-0 Vicryl Suture | Ethicon Inc | J214H | |
| 7-0 Prolene Suture | Ethicon Inc | 8800H | |
| 70% ethyl alcohol | |||
| Anti-Rabbit Alexa Fluor 647 | Thermo Fisher Scientific | A21245 | |
| Atropine Sulfate | Vedco Inc | for veterinary use | |
| Cotton Swabs | Puritan | 806-WC | |
| Curved Hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 | |
| Fine Curved Forceps | Fine Science Tools | 11203-25 | |
| Fine Scissors | Fine Science Tools | 14090-11 | |
| Gauze | Covidien | 2252 | |
| IHC-Tek Diluent (pH 7.4) | IHC World | IW-1000 | |
| Insufflator | Merit Medical | IN4130 | |
| Iodine solution | |||
| Lubricating Eye Ointment | Dechra | for veterinary use | |
| Mayo Scissors | Fine Science Tools | 14010-15 | |
| Micro Serrefines | Fine Science Tools | 18055-05 | |
| Microdissection Scissors | Fine Science Tools | 15004-08 | |
| Micro-Serrefine Clamp Applying Forceps | Fine Science Tools | 18057-14 | |
| Needle Holder | Fine Science Tools | 12003-15 | |
| Pluronic-127 (diluted in sterile water) | Sigma-Aldrich | P2443 | 25% prepared |
| Rabbit Anti-CD31 | Abcam | ab28364 | |
| Retractor | Bent paper clips work well | ||
| Rimadyl (Carprofen) | Zoetis Inc | for veterinary use | |
| Saline solution | |||
| Standard Forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | |
| Sterile Drape | Dynarex | 4410 | |
| T-Pins |
References
- American Heart Association. Cardiovascular Disease: A Costly Burden for America, Projections Through 2035. American Heart Association CVD Burden Report. , (2017).
- Singh, R. B., Mengi, S. A., Xu, Y. J., Arneja, A. S., Dhalla, N. S. Pathogenesis of atherosclerosis: A multifactorial process. Experimental and Clinical Cardiology. 7 (1), 40-53 (2002).
- Clowes, A. W., Reidy, M. A., Clowes, M. M. Mechanisms of stenosis after arterial injury. Laboratory Investigation. 49 (2), 208-215 (1983).
- Clowes, A. W., Reidy, M. A., Clowes, M. M. Kinetics of cellular proliferation after arterial injury. I. Smooth muscle growth in the absence of endothelium. Laboratory Investigation. 49 (3), 327-333 (1983).
- Sartore, S., et al. Contribution of adventitial fibroblasts to neointima formation and vascular remodeling: from innocent bystander to active participant. Circulation Research. 89 (12), 1111-1121 (2001).
- Tanaka, K., et al. Circulating progenitor cells contribute to neointimal formation in nonirradiated chimeric mice. The FASEB Journal. 22 (2), 428-436 (2008).
- Henry, M., et al. Carotid angioplasty and stenting under protection. Techniques, results and limitations. The Journal of Cardiovascular Surgery. 47 (5), 519-546 (2006).
- Kounis, N. G., et al. Thrombotic responses to coronary stents, bioresorbable scaffolds and the Kounis hypersensitivity-associated acute thrombotic syndrome. Journal of Thoracic Disease. 9 (4), 1155-1164 (2017).
- Jackson, C. L. Animal models of restenosis. Trends in Cardiovascular Medicine. 4 (3), 122-130 (1994).
- Shears, L. L., et al. Efficient inhibition of intimal hyperplasia by adenovirus-mediated inducible nitric oxide synthase gene transfer to rats and pigs in vivo. Journal of the American College of Surgeons. 187 (3), 295-306 (1998).
- Takayama, T., et al. A murine model of arterial restenosis: technical aspects of femoral wire injury. Journal of Visualized Experiments. (97), (2015).
- Zhang, L. N., Parkinson, J. F., Haskell, C., Wang, Y. X. Mechanisms of intimal hyperplasia learned from a murine carotid artery ligation model. Current Vascular Pharmacology. 6 (1), 37-43 (2008).
- Jahnke, T., et al. Characterization of a new double-injury restenosis model in the rat aorta. Journal of Endovascular Therapy. 12 (3), 318-331 (2005).
- Gregory, E. K., et al. Periadventitial atRA citrate-based polyester membranes reduce neointimal hyperplasia and restenosis after carotid injury in rats. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 307 (10), 1419-1429 (2014).
- Buglak, N. E., Jiang, W., Bahnson, E. S. M. Cinnamic aldehyde inhibits vascular smooth muscle cell proliferation and neointimal hyperplasia in Zucker Diabetic Fatty rats. Redox Biology. 19, 166-178 (2018).
- Bahnson, E. S., et al. Long-term effect of PROLI/NO on cellular proliferation and phenotype after arterial injury. Free Radical Biology and Medicine. 90, 272-286 (2016).
- Gilbert, J. C. W., Davies, M. C., Hadgraft, J. The behaviour of Pluronic F127 in aqueous solution studied using fluorescent probes. International Journal of Pharmaceutics. 40 (1-2), 93-99 (1987).
- Tulis, D. A. Histological and morphometric analyses for rat carotid balloon injury model. Methods in Molecular Medicine. 139, 31-66 (2007).
- Buglak, N. E., et al. Light Sheet Fluorescence Microscopy as a New Method for Unbiased Three-Dimensional Analysis of Vascular Injury. Cardiovascular Research. , (2020).
- Renier, N., et al. iDISCO: a simple, rapid method to immunolabel large tissue samples for volume imaging. Cell. 159 (4), 896-910 (2014).
- Ariel, P. . UltraMicroscope II – A User Guide. , (2018).
- Touchard, A. G., Schwartz, R. S. Preclinical restenosis models: challenges and successes. Toxicologic Pathology. 34 (1), 11-18 (2006).
- Xiangdong, L., et al. Animal models for the atherosclerosis research: a review. Protein Cell. 2 (3), 189-201 (2011).
- Chen, H., Li, D., Liu, M. Novel Rat Models for Atherosclerosis. Journal of Cardiology and Cardiovascular Sceinces. 2 (2), 29-33 (2018).
- Xing, D., Nozell, S., Chen, Y. F., Hage, F., Oparil, S. Estrogen and mechanisms of vascular protection. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 29 (3), 289-295 (2009).
- Tulis, D. A. Rat carotid artery balloon injury model. Methods in Molecular Medicine. 139, 1-30 (2007).
- Pellet-Many, C., et al. Neuropilins 1 and 2 mediate neointimal hyperplasia and re-endothelialization following arterial injury. Cardiovascular Research. 108 (2), 288-298 (2015).
- Wu, B., et al. Perivascular delivery of resolvin D1 inhibits neointimal hyperplasia in a rat model of arterial injury. Journal of Vascular Surgery. 65 (1), 207-217 (2017).
- Tan, J., Yang, L., Liu, C., Yan, Z. MicroRNA-26a targets MAPK6 to inhibit smooth muscle cell proliferation and vein graft neointimal hyperplasia. Scientific Reports. 7, 46602 (2017).
- Pearce, C. G., et al. Beneficial effect of a short-acting NO donor for the prevention of neointimal hyperplasia. Free Radical Biology and Medicine. 44 (1), 73-81 (2008).
- Cao, T., et al. S100B promotes injury-induced vascular remodeling through modulating smooth muscle phenotype. Biochimica et Biophysica Acta – Molecular Basis of Disease. 1863 (11), 2772-2782 (2017).
- Madigan, M., Entabi, F., Zuckerbraun, B., Loughran, P., Tzeng, E. Delayed inhaled carbon monoxide mediates the regression of established neointimal lesions. Journal of Vascular Surgery. 61 (4), 1026-1033 (2015).
- Khurana, R., et al. Angiogenesis-dependent and independent phases of intimal hyperplasia. Circulation. 110 (16), 2436-2443 (2004).
- Tsihlis, N. D., Vavra, A. K., Martinez, J., Lee, V. R., Kibbe, M. R. Nitric oxide is less effective at inhibiting neointimal hyperplasia in spontaneously hypertensive rats. Nitric Oxide. 35, 165-174 (2013).
- Chen, J., et al. Inhibition of neointimal hyperplasia in the rat carotid artery injury model by a HMGB1 inhibitor. Atherosclerosis. 224 (2), 332-339 (2012).
- Mano, T., Luo, Z., Malendowicz, S. L., Evans, T., Walsh, K. Reversal of GATA-6 downregulation promotes smooth muscle differentiation and inhibits intimal hyperplasia in balloon-injured rat carotid artery. Circulation Research. 84 (6), 647-654 (1999).
- Becher, T., et al. Three-Dimensional Imaging Provides Detailed Atherosclerotic Plaque Morphology and Reveals Angiogenesis after Carotid Artery Ligation. Circulation Research. 126 (5), 619-632 (2020).
