Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Aggravamento dell'ischemia miocardica in seguito all'esposizione al particolato in un modello animale di aterosclerosi

Published: December 10, 2021 doi: 10.3791/63184
* These authors contributed equally

Summary

Questo protocollo descrive un modello animale composito con esposizione al particolato (PM) che aggrava l'ischemia miocardica con aterosclerosi.

Abstract

I problemi di salute causati dall'inquinamento atmosferico (in particolare l'inquinamento da particolato) stanno ricevendo sempre più attenzione, soprattutto tra i pazienti con malattie cardiovascolari, il che aggrava i disturbi complicati e causa una prognosi infausta. Il modello di esposizione semplice all'ischemia miocardica (MI) o al particolato (PM) non è adatto per tali studi su malattie con cause multiple. Qui è stato descritto un metodo per costruire un modello composito che combina esposizione al PM, aterosclerosi e ischemia miocardica. I topi ApoE-/− sono stati nutriti con una dieta ricca di grassi per 16 settimane per sviluppare l'aterosclerosi, l'instillazione tracheale della sospensione standard di PM è stata eseguita per simulare l'esposizione polmonare di PM e l'arteria coronaria discendente anteriore sinistra è stata legata una settimana dopo l'ultima esposizione. L'instillazione tracheale di PM può simulare l'esposizione polmonare acuta riducendo significativamente il costo dell'esperimento; La classica legatura dell'arteria discendente anteriore sinistra con intubazione tracheale non invasiva e un nuovo dispositivo di espansione ausiliaria possono garantire il tasso di sopravvivenza dell'animale e ridurre la difficoltà dell'operazione. Questo modello animale può ragionevolmente simulare i cambiamenti patologici del paziente di infarto miocardico aggravato dall'inquinamento atmosferico e fornire un riferimento per la costruzione di modelli animali relativi a studi che coinvolgono malattie con molteplici cause.

Introduction

L'inquinamento atmosferico è stato associato ad un'elevata mortalità per tutte le cause e ha contribuito a un carico significativo di malattie più della somma dell'inquinamento delle acque, dell'inquinamento del suolo e dell'esposizione professionale1. Un rapporto dell'OMS ha rivelato che l'inquinamento atmosferico esterno ha causato 4,2 milioni di morti premature sia nelle città che nelle aree rurali di tutto il mondo nel 20162. Il 91% delle persone in tutto il mondo vive in luoghi in cui la qualità dell'aria supera i limiti delle linee guida dell'OMS2. Inoltre, il particolato fine (PM) (≤2,5 μm di diametro, PM2,5) è riconosciuto come la minaccia più significativa per l'inquinamento atmosferico per la salute pubblica globale3, in particolare per le persone che vivono in città di paesi a basso e medio reddito.

Gli effetti negativi dell'inquinamento atmosferico sulle malattie cardiovascolari meritano maggiore attenzione. Studi precedenti hanno dimostrato che il PM porta ad un aumento del rischio di malattie cardiovascolari (CVD)4. L'esposizione ad alte concentrazioni di particelle ultrafini per diverse ore può portare ad un aumento della mortalità per infarto miocardico. Per le persone con una storia di infarto miocardico, l'esposizione a particelle ultrafini può aumentare significativamente il rischio di recidiva5. Inoltre, è generalmente accettato che l'esposizione al PM accelera la progressione dell'aterosclerosi6.

Per la ricerca medica, è fondamentale selezionare un modello animale adatto. Esistono già modelli animali di aterosclerosi semplice7, modelli animali di ischemia miocardica8 e modelli animali di esposizione al PM9. Il topo ApoE−/− (apolipoproteina E eliminata) è un modello murino tradizionale utilizzato negli studi sull'aterosclerosi. La capacità di eliminare le lipoproteine plasmatiche nei topi ApoE−/− è gravemente compromessa. L'alimentazione con dieta ricca di grassi causerebbe grave aterosclerosi, simile alla dipendenza dalla dieta della cardiopatia aterosclerotica osservata negli esseri umani7. La legatura dell'arteria coronaria discendente anteriore sinistra (LAD) è un metodo classico per indurre l'evento ischemico 8,10. L'infusione tracheale è stata utilizzata in molte ricerche e si distingue dai modelli di esposizione11,12 per la sua migliore simulazione e il costo inferiore.

Tuttavia, i modelli animali di singola malattia hanno limitazioni significative nella ricerca scientifica. L'ischemia miocardica indotta semplicemente dalla legatura LAD non è simulata nella situazione reale. Nello stato naturale, l'ischemia miocardica è solitamente causata dalla rottura della placca e dalle arterie coronarie bloccate13. I pazienti con cardiomiopatia ischemica di solito presentano lesioni basiche aterosclerotiche13. Ci sono anche metabolismo lipidico anormale e reazioni infiammatorie nel corpo14. Pertanto, l'ischemia causata da fattori fisici o in condizioni naturali ha diverse manifestazioni patologiche. Studi esistenti hanno dimostrato che l'infarto e l'infiammazione nei modelli di ischemia miocardica con aterosclerosi sono più gravi15,16. L'esposizione al PM può aggravare ulteriormente l'aterosclerosi e l'ischemia miocardica inducendo infiammazione e stress ossidativo1. Tre fattori di solito coesistono allo stato naturale, quindi la situazione reale potrebbe essere meglio simulata utilizzando un modello composto.

Questo protocollo descrive lo sviluppo di un modello animale di ischemia miocardica (IM) che combina aterosclerosi (AS) ed esposizione acuta al PM. I topi ApoE-/− sono stati nutriti con una dieta ricca di grassi per indurre l'aterosclerosi. L'esposizione polmonare di PM è stata imitata gocciolando la sospensione di PM attraverso la trachea. La legatura del LAD nei topi è stata utilizzata per indurre ischemia miocardica. Questi metodi sono stati combinati e ottimizzati per simulare meglio lo stato della malattia e migliorare il tasso di sopravvivenza degli animali. Non è necessaria alcuna unità di grande esposizione o macchina per anestesia a gas, rendendo l'esperimento facile da eseguire. Questo modello può essere utilizzato per studiare l'impatto dell'esposizione al PM nell'inquinamento atmosferico sull'aterosclerosi e sulla cardiomiopatia ischemica e condurre ricerche su nuovi farmaci sviluppati per trattare malattie con fattori così complessi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tutte le attività animali qui descritte sono state approvate dal Comitato etico animale dell'Istituto di materia medica cinese, Accademia cinese delle scienze mediche cinesi. Per lo studio sono stati utilizzati topi maschi ApoE−/− (sfondo C57BL/6) di 6-8 settimane di età.

1. Preparazione sperimentale

  1. Preparare anestetici a tribromoetanolo (15 mg/ml): sciogliere 0,75 g di tribromoetanolo in 1 mL di alcool terz-amilico (vedere Tabella dei materiali). Dopo completa dissoluzione, diluirlo a 50 ml con soluzione salina sterile. Conservare la soluzione a 4 °C in un contenitore sterile ed evitare l'esposizione alla luce.
    NOTA: In questo protocollo, il tribromoetanolo è stato utilizzato a causa del tempo di recupero ottimale dell'anestesia e del tasso di sopravvivenza degli animali. Seguire le raccomandazioni del comitato etico animale locale quando si seleziona il regime di anestesia.
  2. Preparare la sospensione di PM: misurare 5 mg di DPM (particolato diesel, vedere tabella dei materiali) in provette da centrifuga da 10 ml. Aggiungere 5 ml di soluzione salina normale e capovolgere il tubo per mescolare bene. Utilizzare la pellicola di paraffina per sigillare il tubo e quindi metterlo in un pulitore ad ultrasuoni per 2-3 ore (40KHz, 80w) per la rottura ad ultrasuoni.
    NOTA: La sospensione deve essere omogenea e priva di agglomerati di particelle. Agitare bene prima dell'uso.

2. Induzione dell'aterosclerosi nei topi

  1. Nutrire i topi con una dieta ricca di grassi (tuorlo d'uovo in polvere 10%, strutto 10%, sterolo 1%, mangime di mantenimento 79%, vedi Tabella dei materiali) per 12 settimane.
  2. Per stimare il progresso dell'aterosclerosi, selezionare 2-3 topi in modo casuale e verificare se c'è una placca nell'arco aortico mediante ecografia o osservazione anatomica diretta17.
    NOTA: Per l'osservazione anatomica, gli animali sono stati selezionati tramite campionamento casuale e sottoposti a eutanasia dopo l'anestesia. Quindi, la loro cavità toracica è stata aperta e i vasi sanguigni sono stati visualizzati direttamente. L'osservazione anatomica è di solito più affidabile perché l'ecografia potrebbe non rilevare tutte le placche.
  3. Una volta che l'aterosclerosi ha giudicato formato, preparare i topi per il passo successivo.

3. Intubazione orotracheale ed esposizione acuta al particolato

NOTA: PM sarà esposto una volta alla settimana per 4 settimane dopo 12 settimane di alimentazione ricca di grassi e continuamente dato una dieta ricca di grassi.

  1. Preparare una tavola di dissezione (vedi Tabella dei materiali) con un elastico che si fissa a 1,5 cm dal bordo superiore. Fissare la scheda di dissezione con un angolo di 60° rispetto al piano del tavolo.
  2. Anestetizzare il topo usando l'anestetico a tribromoetanolo mediante iniezione intraperitoneale (0,1 ml per ogni 10 g di peso corporeo). Dopo 2-3 minuti, capovolgi il mouse per verificare se c'è un riflesso raddrizzante. Eseguire un pizzico del dito del piede per confermare la sedazione. Rilasciare lubrificante sterile sugli occhi.
  3. Disinfettare la scheda di dissezione con salviettine imbevute di alcool.
  4. Posizionare il topo anestetizzato in posizione supina sulla tavola e agganciare gli incisivi superiori all'elastico.
  5. Utilizzare un piccolo faretto a LED (vedi Tabella dei materiali) con un tubo flessibile. Focalizzare la luce sulla trachea, che si trova intorno al punto medio della linea ascellare.
  6. Metti un piccolo batuffolo di cotone sterile nella bocca del topo, quindi arrotola il tampone per far uscire la lingua.
  7. Tenere la lingua e tirarla delicatamente verso l'alto per rendere la cavità orale, la faringe e la trachea nella stessa direzione longitudinale. La glottide, che è l'ingresso della trachea, sarà mostrata come un punto luminoso, che si apre e si chiude ad ogni respiro.
  8. Continua a tenere delicatamente la lingua. Inserire la cannula (22 G) nella trachea del topo mirando alla glottide, estraendo il nucleo dell'ago dopo che la cannula è stata inserita nella trachea.
  9. Utilizzare una pistola per pipette con una piccola quantità di soluzione salina normale per verificare se il tubo è correttamente nella donnola. Se il tubo è nella posizione giusta, la colonna di liquido nella pistola per pipette rimbalzerà ad ogni respiro.
  10. Far cadere 50 μL di sospensione DPM (preparata al punto 1.2) nel tubo con una pistola per pipette. La sospensione verrà inalata naturalmente nei polmoni del topo mentre respira.
    NOTA: Per garantire una respirazione regolare, è meglio dare al mouse due volte la sospensione DPM (25 μL per una volta), a 10 s di distanza.
  11. Rimuovere l'ago per animali domestici dopo l'esposizione al PM. Attendere che il topo rimanga sui termofori fino a quando non hanno ripreso conoscenza (10-20 minuti) e poi rimetterlo nella gabbia di casa.

4. Legatura coronarica

NOTA: L'operazione di modellazione dell'ischemia miocardica (legatura dell'arteria coronaria) viene eseguita alla 16asettimana.

  1. Preparare strumenti chirurgici. Dopo l'autoclave, conservare tutti gli strumenti chirurgici in una scatola di strumenti sigillata. Immergerli in alcool al 75% per 20-30 minuti prima dell'intervento.
  2. Costruire la piattaforma chirurgica. Per ottenere la corretta pendenza della piattaforma, utilizzare un coperchio del piatto di coltura cellulare (150 mm x 25 mm). Piegare la seta 0-0 (lunghezza 10-15 cm) a metà e attaccare le estremità del filo alla parte superiore della piattaforma inclinata usando del nastro adesivo per creare un anello di sospensione.
  3. Anestetizzare i topi seguendo la procedura descritta al punto 3.2.
    NOTA: deve essere garantito un intervallo di 1 settimana tra ogni somministrazione di tribromoetanolo.
  4. Disinfettare la piattaforma con salviettine imbevute di alcool.
  5. Porre il mouse in posizione supina sulla piattaforma di intubazione e agganciare gli incisivi superiori all'anello di sospensione descritto al punto 4.2. Incolla la coda, gli arti e i baffi.
  6. Rimuovere i peli del torace sinistro e parte del torace destro adiacente con crema depilatoria prima dell'intervento chirurgico.
  7. Eseguire l'intubazione orotracheale nei topi seguendo la procedura descritta nei punti 3.4-3.8.
  8. Collegare l'ago per animali domestici con un ventilatore per animali (vedere la tabella dei materiali). Impostazione del ventilatore: frequenza respiratoria - 120 volte / min; rapporto inspirazione/respirazione - 1:1.1; volume corrente - 1,7 ml.
  9. Pulire la pelle con iodophor e alcool per disinfettare.
  10. Esponi il cuore. Fai un taglio della pelle per 0,5-1 cm con le forbici oftalmiche e rinforza i muscoli (muscolo pettorale superficiale e muscolo serrato anteriore) per esporre le costole. Bloccare la costola con una pinzetta oftalmica (con ganci) e quindi fare un piccolo taglio al terzo spazio intercostale (vedi Tabella dei materiali). Crea una finestra operativa con strumenti di apertura del torace fatti in casa.
    NOTA: Il taglio cutaneo si trova a circa un terzo del processo xifoideo e della linea ascellare.
  11. Strappare le membrane pericardiche. Quindi è possibile ligare LAD seguendo i passaggi 4.11-4.14.
    NOTA: Se i lobi polmonari bloccano la vista, spingerlo dietro il cuore usando un piccolo batuffolo di cotone sterile.
  12. All'inizio, individua il LAD.
  13. Tenere la sutura sterile di seta 6-0 con un ago usando una pinza emostatica microvascolare (vedi Tabella dei materiali). Passare la seta attraverso una larghezza di 2 mm di miocardio nell'area in cui si trova l'arteria coronaria.
    NOTA: Non cercare di ligare solo il LAD, che può causare gravi emorragie intraoperatorie.
  14. Posizionare un breve pezzo di seta sterile 5-0 tra la legatura e i tessuti miocardici per prevenire la rottura dei tessuti.
  15. Legare saldamente il LAD e il piccolo fascio del miocardio attorno ad esso. La legatura è considerata di successo quando la parete anteriore del ventricolo sinistro (LV) diventa pallida; L'elevazione del segmento ST può essere osservata simultaneamente se è collegata una macchina per elettrocardiogramma.
  16. Spremere delicatamente l'aria dal petto. Sutura dei muscoli intercostali e della pelle in sequenza con seta sterile 5-0.
    NOTA: Per spremere l'aria dal torace, chiudere il torace al momento dell'espansione polmonare e utilizzare l'indice e il medio per spremere delicatamente la gabbia toracica nel mezzo e consentire all'aria di fuoriuscire da oltre l'ultimo punto. Le siringhe possono anche essere utilizzate per estrarre il gas toracico.
    NOTA: Si raccomanda una semplice sutura interrotta, poiché i topi possono rosicchiare la seta quando sono svegli.

5. Recupero

  1. Pulisci tutta la macchia di sangue dopo l'intervento chirurgico, o il topo verrebbe attaccato da altri.
  2. Posizionare il mouse su una piastra riscaldante in posizione laterale sdraiata. Monitorare continuamente i segni del topo per 5-20 minuti fino a quando non si riprendono dall'anestesia. Il tempo di monitoraggio dipende dallo stato del corpo.
    NOTA: I topi respirano più facilmente nella posizione laterale sdraiata.
  3. Una volta recuperato il riflesso di raddrizzamento, trasferire i topi in gabbie di recupero pulite su una piastra riscaldante con cibo e bottiglia d'acqua. Continuare a monitorare per 15-30 minuti per garantire la sopravvivenza del mouse. Tenere il mouse lontano dagli altri prima che possa muoversi in modo completamente autonomo.
  4. Per prevenire l'infezione della ferita, iniettare penicillina sodica per via intramuscolare secondo la dose desiderata (1,00,000-1,50,000 U/kg). Per i dettagli, si prega di fare riferimento all'etichettatura del farmaco per la conversione del dosaggio.
  5. Rimetti il mouse nella gabbia di casa. Continuare a monitorare per le prossime 24 ore prima della raccolta dei campioni. Somministrare analgesici per esperimenti a lungo termine.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I topi sono stati sottoposti a eutanasia 24 ore dopo la legatura dell'arteria coronaria e il sangue è stato raccolto dopo l'anestesia. I topi sono stati anestetizzati con tribromoetanolo (come da fase 3.2) e il campione di sangue è stato raccolto dal seno retroorbitale. Il cuore è stato prelevato e il grado di ischemia è stato esaminato mediante colorazione con cloruro di 2,3,5-trifeniltetrazolio (TTC) (Figura 1). I tessuti normali diventano rossi quando il TTC reagisce con la succinato deidrogenasi, mentre i tessuti ischemici rimangono pallidi a causa della diminuzione dell'attività della deidrogenasi18. Il cuore del gruppo MI+PM ha un'area di infarto più ampia di quella del gruppo MI.

La figura 2 mostra le placche nell'aorta mediante colorazione O rosso olio17,19. L'olio rosso O può colorare con precisione i grassi neutri come i trigliceridi nei tessuti17. Le macchie rosse nella foto indicano placche. L'aorta del gruppo AS + PM aveva più placche rispetto al gruppo AS. La figura 3 mostra gli strumenti di apertura del torace fatti in casa menzionati e il loro utilizzo.

Figure 1
Figura 1: Saggio di colorazione TTC nel tessuto cardiaco del topo. L'area dell'infarto mostra bianco. L'esposizione al PM ha aggravato l'ischemia miocardica. Sham: Non ha subito alcun intervento chirurgico per l'infarto miocardico o l'esposizione al PM; MI: ha subito un intervento chirurgico per infarto miocardico ma nessuna esposizione al PM; MI+PM: Ha subito sia un intervento chirurgico per infarto miocardico che l'esposizione a PM. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Esempi rappresentativi di colorazione Oil Red O di aorte di topi ApoE−/− . La placca nell'aorta era macchiata di rosso. L'alimentazione ad alto contenuto di grassi ha portato all'aterosclerosi nei topi ApoE-/- e l'esposizione al PM ha aggravato l'aterosclerosi. Sham: topi selvatici con dieta normale; AS: topi ApoE-/- con dieta ricca di grassi; AS+PM: topi ApoE-/- con una dieta ricca di grassi, soffrivano di esposizione al PM. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Strumenti di apertura del torace fatti in casa. Posizionare a croce gli strumenti di apertura del torace per aprire una finestra operativa quando in uso. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

La creazione di un modello animale composito è leggermente diversa dal modello MI singolo. Mantenere un alto tasso di sopravvivenza è impegnativo nello sviluppo del modello composito. La gravità dell'aterosclerosi nei topi ApoE−/− diventerà più grave con l'estensione del tempo di alimentazione ad alto contenuto di grassi7 e la debolezza dei topi porta ad un aumento della mortalità. Pertanto, è necessario monitorare continuamente le condizioni dei topi durante l'esperimento e regolare il tempo per indurre l'aterosclerosi in base alle esigenze dell'esperimento.

L'esposizione al PM può esercitare scarso effetto sul tasso di sopravvivenza dei topi. Ma ripetere l'intubazione tracheale causerà sanguinamento intraorale ed edema nei topi20, che aumenteranno la difficoltà degli esperimenti successivi. Pertanto, è necessario praticare diligentemente il processo di intubazione. Cerca di trovare la posizione corretta nel minor numero possibile di tentativi. Poiché in questo esperimento è necessario un lungo periodo, è necessario accorciare i lunghi incisivi del mouse. La potatura degli incisivi lunghi del topo deve essere evitata durante le operazioni, compresa l'intubazione endotracheale; In caso contrario, gli incisivi affilati possono graffiare la lingua del topo e causare sanguinamento.

La chirurgia della legatura LAD influisce sul tasso di sopravvivenza dei topi. La legatura intratoracica classica e conservativa dell'arteria coronaria LAD è stata scelta con prudenza piuttosto che il "Modello efficiente"10 (un metodo che spreme il cuore dal torace) per ottenere una migliore sopravvivenza a lungo termine dopo l'intervento chirurgico con meno costi di allenamento.

Gli elementi essenziali più critici nel funzionamento sono l'anestetizzazione, il mantenimento della respirazione del topo e la prevenzione del sanguinamento. Rispetto al pentobarbital, il tribromoetanolo può migliorare significativamente il tasso di sopravvivenza dei topi. Il topo sarà incosciente 2-5 minuti dopo l'anestesia e questa situazione di solito dura fino alla fine dell'operazione. Se il topo si sveglia, viene somministrata un'ulteriore iniezione di 0,05 mL di anestetico.

Dopo aver aperto la cavità toracica, il ventilatore deve essere collegato fino in fondo. Se l'intubazione tracheale cade nel mezzo, la cavità toracica deve essere sigillata immediatamente con una pinza emostatica e l'esperimento può essere continuato dopo aver ricollegato il ventilatore. Il sanguinamento deve essere evitato durante l'intervento chirurgico. Il processo di sanguinamento tende a verificarsi nel torace aperto, pericardio rimosso, e LAD legato. Se si verifica sanguinamento, rimuovere il sangue con tamponi di cotone. Lo scarico deve essere completamente schiacciato quando si chiude la cavità toracica o utilizzare il tubo toracico8 quando il torace è chiuso.

Il metodo di esposizione al PM nei topi include principalmente la torre di esposizione21, l'iniezione della vena caudale 22 e il gocciolamento tracheale23. Le torri di esposizione hanno costi enormi (a causa delle costose attrezzature e dell'enorme consumo di PM), mentre l'iniezione della vena caudale è molto diversa dal modello naturale di esposizione al PM. La gocciolamento tracheale è un modo di compromesso. Rispetto alla respirazione sotto esposizione al PM, il gocciolamento tracheale è un processo di esposizione passiva. La distribuzione del PM nella trachea e nei polmoni può essere diversa dallo stato naturale. Ma come metodo classico, il gocciolamento tracheale è quantitativamente accurato e facile da implementare9. Sebbene l'instillazione nasale sia meno dannosa, dopo l'instillazione nasale, parte della sospensione può entrare nei polmoni, alcuni possono entrare nel sistema digestivo e alcuni rimarranno nella cavità nasale. Poiché la sospensione di PM non entrerà tutta nei polmoni, un'instillazione nasale non può simulare l'esposizione all'inquinamento atmosferico. Al contrario, l'iniezione del particolato nella trachea assicura che tutto il particolato entri direttamente nei polmoni. Inoltre, la cavità nasale è più piccola e richiede una maggiore concentrazione della sospensione per raggiungere la dose desiderata, rendendo più difficile controllare la dose media somministrata.

L'attuale protocollo soffre di alcune limitazioni. Le materie prime delle sospensioni PM utilizzate nell'instillazione tracheale sono un particolato standard proveniente dai motori diesel. Contiene principalmente idrocarburi policiclici aromatici, che è uno dei componenti principali del PM. I costituenti chimici del PM dall'atmosfera includono nitrati, solfati, carbonio organico elementare, composti organici (ad esempio, idrocarburi policiclici aromatici), composti biologici (ad esempio, endotossina, frammenti cellulari) e metalli (ad esempio, ferro, rame, nichel, zinco e vanadio)24. Lo standard del particolato può differire dal particolato nell'aria, che non è una scelta perfetta. La composizione del particolato varia in base alla regione, al clima e alla stagione. Pertanto, il PM raccolto dall'aria è incerto, rendendo gli esperimenti difficili da ripetere con gli stessi risultati. L'utilizzo di standard PM potrebbe dare alla ricerca una migliore ripetibilità.

Complessivamente, è stato descritto un modello di ischemia miocardica che si verifica sulla base dell'aterosclerosi in seguito all'esposizione al particolato. Questo modello può essere utilizzato per studiare l'effetto dell'inquinamento atmosferico sulle malattie cardiovascolari e fornire un riferimento per stabilire un modello animale di malattie complesse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti da dichiarare.

Acknowledgments

Questo modello è stato sviluppato con il supporto della National Natural Science Foundation of China (n. 81673640, 81841001 e 81803814) e del Major National Science and Technology Program of China for Innovative Drug (2017ZX09301012002 e 2017ZX09101002001-001-3).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2,2,2-Tribromoethanol Sigma-Aldrich T48402
75% alcohol disinfectant
Animal ventilator Shanghai Alcott Biotech ALC-V8S
Cotton swabs Sterile
Cotton swabs for babies Sterile , Approximately 3 mm in diameter
Culture Dish Corning 430597 150 mm x 25 mm
Diesel Particulate Matter National Institute of Standards Technology 1650b
Dissection board About 25 x 17 cm. The dissecting board can be replaced with a wooden board of the same size
High-fat diet for mice Prescription: egg yolk powder 10%, lard 10%, sterol 1%, maintenance feed 79%
Iodophor disinfectant
LED spotlight 5 V, 3 W,with hoses and clamps
Medical silk yarn ball Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. - 0-0
Medical tape 3M 1527C-0
Micro Vascular Hemostatic Forceps Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory W40350
Needle Holders Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory JC32010
Normal saline
Ophthalmic Scissors Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory Y00040
Ophthalmic tweezer, 10cm, curved, with hooks Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory JD1080
Ophthalmic tweezer, 10cm, curved, with teeth Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory JD1060
Pipet Tips Axygen T-200-Y-R-S 0-200 μL
Pipette eppendorf 3121000074 100 uL
Safety pin Approximately 4.5 cm in length , for making chest opening tools
Small Animal I.V. Cannulas Baayen healthcare suzhou BAAN-322025 I.V CATHETER 22FG x 25 MM
Suture needle with thread Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. - 6-0,Nylon line
Suture needle with thread JinHuan Medical F503 5-0
Syringe 1 mL
Tert-amyl alcohol
Zoom-stereo microscope Mshot MZ62

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Al-Kindi, S. G., Brook, R. D., Biswal, S., Rajagopalan, S. Environmental determinants of cardiovascular disease: lessons learned from air pollution. Nature Reviews: Cardiology. 17 (10), 656-672 (2020).
  2. WHO. Ambient (outdoor) Air Pollution. WHO. , Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health (2021).
  3. Kim, K. H., Kabir, E., Kabir, S. A review on the human health impact of airborne particulate matter. Environment International. 74, 136-143 (2015).
  4. Rajagopalan, S., Al-Kindi, S. G., Brook, R. D. Air pollution and cardiovascular disease: JACC State-of-the-Art Review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (17), 2054-2070 (2018).
  5. Wolf, K., et al. Associations between short-term exposure to particulate matter and ultrafine particles and myocardial infarction in Augsburg, Germany. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 218 (6), 535-542 (2015).
  6. Sun, Q., Hong, X., Wold, L. E. Cardiovascular effects of ambient particulate air pollution exposure. Circulation. 121 (25), 2755-2765 (2010).
  7. Emini Veseli, B., et al. Animal models of atherosclerosis. European Journal of Pharmacology. 816, 3-13 (2017).
  8. Reichert, K., et al. Murine Left anterior descending (LAD) coronary artery ligation: An improved and simplified model for myocardial infarction. Journal of Visualized Experiments. (122), e55353 (2017).
  9. Lei, J., et al. The acute effect of diesel exhaust particles and different fractions exposure on blood coagulation function in mice. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (8), 4136 (2021).
  10. Gao, E., et al. A novel and efficient model of coronary artery ligation and myocardial infarction in the mouse. Circulation Research. 107 (12), 1445-1453 (2010).
  11. Pei, Y. H., et al. LncRNA PEAMIR inhibits apoptosis and inflammatory response in PM2.5 exposure aggravated myocardial ischemia/reperfusion injury as a competing endogenous RNA of miR-29b-3p. Nanotoxicology. 14 (5), 638-653 (2020).
  12. Jia, H., et al. PM2.5-induced pulmonary inflammation via activating of the NLRP3/caspase-1 signaling pathway. Environmental Toxicology. 36 (3), 298-307 (2021).
  13. Vogel, B., et al. ST-segment elevation myocardial infarction. Nature Reviews Disease Primers. 5 (1), 39 (2019).
  14. Libby, P. The changing landscape of atherosclerosis. Nature. 592 (7855), 524-533 (2021).
  15. Zhou, Z., et al. Excessive neutrophil extracellular trap formation aggravates acute myocardial infarction injury in Apolipoprotein E deficiency mice via the ROS-dependent pathway. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2019, 1209307 (2019).
  16. Pluijmert, N. J., Bart, C. I., Bax, W. H., Quax, P. H. A., Atsma, D. E. Effects on cardiac function, remodeling and inflammation following myocardial ischemia-reperfusion injury or unreperfused myocardial infarction in hypercholesterolemic APOE*3-Leiden mice. Scientific Reports. 10 (1), 16601 (2020).
  17. Centa, M., Ketelhuth, D. F. J., Malin, S., Gistera, A. Quantification of atherosclerosis in mice. Journal of Visualized Experiments. (148), e59828 (2019).
  18. Benedek, A., et al. Use of TTC staining for the evaluation of tissue injury in the early phases of reperfusion after focal cerebral ischemia in rats. Brain Research. 1116 (1), 159-165 (2006).
  19. Mehlem, A., Hagberg, C. E., Muhl, L., Eriksson, U., Falkevall, A. Imaging of neutral lipids by oil red O for analyzing the metabolic status in health and disease. Nature Protocols. 8 (6), 1149-1154 (2013).
  20. Nelson, A. M., Nolan, K. E., Davis, I. C. Repeated orotracheal intubation in mice. Journal of Visualized Experiments. (157), e60844 (2020).
  21. Zheng, Z., et al. Exposure to fine airborne particulate matters induces hepatic fibrosis in murine models. Journal of Hepatology. 63 (6), 1397-1404 (2015).
  22. Bai, N., van Eeden, S. F. Systemic and vascular effects of circulating diesel exhaust particulate matter. Inhalation Toxicology. 25 (13), 725-734 (2013).
  23. Furuyama, A., Kanno, S., Kobayashi, T., Hirano, S. Extrapulmonary translocation of intratracheally instilled fine and ultrafine particles via direct and alveolar macrophage-associated routes. Archives of Toxicology. 83 (5), 429-437 (2009).
  24. Brunekreef, B., Holgate, S. T. Air pollution and health. Lancet. 360 (9341), 1233-1242 (2002).

Tags

Medicina Numero 178 Particelle ischemia miocardica aterosclerosi modello composito inquinamento atmosferico
Aggravamento dell'ischemia miocardica in seguito all'esposizione al particolato in un modello animale di aterosclerosi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yang, Y., Deng, S., Qu, S., Zhang,More

Yang, Y., Deng, S., Qu, S., Zhang, Y., Zheng, Z., Chen, L., Li, Y. Aggravation of Myocardial Ischemia upon Particulate Matter Exposure in Atherosclerosis Animal Model. J. Vis. Exp. (178), e63184, doi:10.3791/63184 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter