2017年10月3日
动脉粥样硬化的动物模型对于理解其发病机制以及探索预防斑块形成或破裂的新方法至关重要,而斑块破裂是工业化国家主要的死亡原因之一。本方案采用球囊损伤联合高胆固醇饮食的方法,在兔髂动脉中诱导形成动脉粥样硬化斑块。
本实验的总体目标是通过手术破坏兔左侧髂动脉的内皮,并结合致动脉粥样硬化饮食,诱导兔体内形成动脉粥样硬化斑块。在兔模型中,单独的血管损伤通常在主动脉进行,以研究斑块的组成。然而,髂动脉在结构上与人类冠状动脉非常相似,因此是建立动脉粥样硬化斑块模型的理想部位。
兔髂动脉的肌层含量、均匀的病灶、眼组织因子活性以及稳定的血管尺寸均与人类冠状动脉相似。最终,这使得能够对 commercially manufactured devices(商业制造的器械)进行形态计量学和血管造影终点的评估。演示该操作过程的是我实验室的合作者 Aurelien Frobert。
务必使用例如玻璃珠灭菌器对所有外科手术器械进行灭菌。接下来,准备并检查两个球囊导管组件。在每个组件上连接一支装有生理盐水的1毫升鲁尔锁型注射器,然后利用球囊的充气机制检查是否存在 trapped emboli(栓塞物)。
接下来,将手术平台上的加热垫设置为 37 摄氏度。然后称量兔子的体重。接着,注射布托啡诺,并使用每分钟 5 升流速的 5% 异氟烷对兔子进行 10 至 15 分钟的麻醉。
现在,将麻醉后的兔子置于手术平台的加热垫上。连接传感器以监测兔子的体温和呼吸,并采集心电图。接着,连接面罩以输送浓度为4%的异氟烷,流速为每分钟2.5升。
然后通过检测吞咽反射和角膜反射是否消失来确认麻醉程度是否合适。全身肌肉张力完全松弛也是深度麻醉的指征。接下来,将眼药膏涂抹于双眼。
接下来,使用动物毛发剪刀去除膝关节下方腹侧区域的毛发。然后,清除松散的毛发,并用70%乙醇和碘伏交替擦拭三次,清洁暴露的皮肤,将动物覆盖好,仅使下肢暴露。开始手术时,找到隐动脉,做一个1.5厘米的切口。
然后使用小型弯头镊子小心地暴露隐动脉的一小部分。注意避免损伤股静脉或股神经。在此暴露过程中,彻底清理动脉非常重要。
接下来,在隐动脉下方放置两个松散的结扎环,并将其中一个结扎环结扎于动脉远端附近。然后在结扎环上方的动脉处放置微型血管夹,夹闭血管夹以阻断血流。立即滴加一滴罂粟碱以扩张动脉,防止血管痉挛。
接下来,使用结扎线提起隐动脉,并用24号针头在动脉上做一个小的动脉切口。然后抬起切口的瓣膜,缓慢将静脉钩或引导针插入动脉管腔内。随后,小心地将动脉取栓导管插入隐动脉中。
操作时动作要轻柔,避免造成破裂。然后移除静脉钩,并松开动脉上的微血管夹。为造成损伤,首先将球囊导管推进至第三个标记处。
这应置于髂总分叉上方约2至5厘米处。接下来,用0.1毫升生理盐水充盈球囊。现在,夹闭导管并一边旋转以损伤组织,一边将其回撤6厘米。
回撤后,使球囊放气。为确保内皮完全扩张,重复该过程两次。然后移除导管,并立即在动脉切口上方结扎结扎环,以止血。
接下来,在伤口穿刺部位周围涂抹适当的消毒剂,并擦去血凝块。最后,缝合皮肤切口,并用聚维酮碘溶液对手术部位进行消毒。然后使用第二根导管,在对侧髂动脉上重复整个手术操作。
手术后,首先将兔子体侧的abtonic药膏清理干净。然后给予磺胺多辛和甲氧苄啶。接着将带有加热垫的兔子转移至清洁的恢复笼中,并连接监测贴片和夹子。
当动物恢复体外仰卧位并能够自主活动后,将其放回其原有饲养笼中。为进行疼痛管理,给予丁丙诺啡。现在,开始让动物摄食致动脉粥样硬化饮食,持续所需时间。
为了收获术后两周或四周的早期细麻,首先对兔子进行麻醉,然后通过心脏内切口处死兔子。接着,打开腹腔并暴露腹膜后间隙。随后沿主动脉向髂动脉分叉处追踪,并在分叉上方将其结扎。
随后仔细去除周围组织,分离双侧髂动脉。接着解剖出两条动脉,并将其浸入预冷的磷酸盐缓冲液(PBS)中。在此过程中用镊子清除血凝块,并将每条动脉切成46段。
然后立即用含有OCT包埋剂的模具包埋组织段,并在液氮中快速冷冻组织。将组织于-80摄氏度保存,后续采用标准方法对5微米厚的切片进行染色。髂动脉球囊损伤模型在不到一小时内成功完成,无任何并发症发生。
兔子在术后一小时内恢复,和/或表现健康,无明显体重下降。未出现术后并发症。经过四周致动脉粥样硬化饮食后,所有兔子均出现高胆固醇血症。
球囊损伤联合胆固醇饮食导致血管壁发生结构改变,从而在两周内形成动脉粥样硬化斑块。从同一动物体内分离出未损伤和球囊损伤的髂动脉进行比较。斑块的特征表现为脂质浸润以及平滑肌细胞的迁移和增殖。
在受损血管中,纤维继续生长,同时管腔尺寸持续缩小。四周时,这些变化已十分显著。在两周和四周后,形态计量学定量分析显示内膜-中膜厚度增加、斑块面积增大、管腔面积减小,以及脂质积聚显著增多。
使用α-平滑肌肌动蛋白抗体进行染色可与肌动蛋白反应,从而鉴定血管平滑肌细胞。而使用MOMA-1单克隆抗体染色则可显示巨噬细胞的胞质。这两种染色方法结合使用,可揭示在受损血管的动脉粥样硬化斑块中,平滑肌细胞与巨噬细胞浸润和增殖的程度。
观看本视频后,您应能充分了解自动安全操作,并可熟练对兔子的髂动脉实施损伤。结合致动脉粥样硬化饮食,该损伤可使髂动脉在规定时间内以均一的方式形成动脉粥样硬化斑块。
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本方案描述了一种通过手术破坏新西兰兔左髂动脉内皮并喂食致动脉粥样硬化饮食来诱导动脉粥样硬化斑块的方法。由于髂动脉与人类冠状动脉具有相似性,因此该模型适用于研究斑块的形成过程。
兔髂动脉球囊损伤模型可加速动脉粥样硬化斑块的形成,从而在两周内快速评估治疗干预效果。该模型通过提供可重复且与疾病相关的体系,模拟人类冠状动脉病理变化,支持心血管药物研发中的靶点验证和机制性风险降低。该模型通过提供可量化的形态计量学和血管造影终点指标,评估药物的有效性和安全性,从而提高临床前研究的预测可靠性。
该模型适用于心血管研究的整个发现过程,通过提供一种快速、可量化的动脉粥样硬化模型,支持从早期靶点验证到临床前疗效评估的各个环节。