Das Kaninchen-Modell der beschleunigten Atherosklerose: methodischer Sicht der Beckenkamm Arterie Ballon Verletzung
3. Oktober 2017
Tiermodelle der Atherosklerose sind notwendig, um den Mechanismus zu verstehen und zu untersuchen, neuere Ansätze zur Vermeidung Plaque Entwicklung oder Bruch, eine führende Ursache des Todes in der industrialisierten Welt. Dieses Protokoll verwendet eine Kombination von Ballon Verletzungen und Cholesterin-reiche Diät, um arteriosklerotische Plaques in Kaninchen Beckenkamm Arterie zu induzieren.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Bildung von atherosklerotischen Plaques bei Kaninchen zu induzieren, indem das Endothel ihrer linken Beckenarterien chirurgisch zerstört und sie mit einer atherogenen Diät gefüttert werden. Durch Einzelverletzung bei Kaninchen wird häufig in der Aorta durchgeführt, um die Plaquezusammensetzung zu untersuchen. Die Arteria iliaca ist jedoch der menschlichen Koronararterie sehr ähnlich, was sie zu einem attraktiven Ort für die Modellierung von atherosklerotischen Plaques macht.
Der Muskelanteil, die gleichmäßigen Läsionen, die Aktivität des Augengewebefaktors und die konsistenten Gefäßabmessungen der Kaninchen-Beckenarterie sind alle vergleichbar mit der menschlichen Koronararterie. Letztendlich ermöglicht dies die Evaluierung kommerziell hergestellter Geräte auf morphometrische und angiographische Endpunkte. Das Verfahren wird von Aurelien Frobert, einem Mitarbeiter aus meinem Labor, demonstriert.
Achten Sie darauf, alle chirurgischen Instrumente zu sterilisieren, z. B. mit einem Glasperlensterilisator. Bereiten Sie als Nächstes die beiden Ballonkatheterbaugruppen vor und überprüfen Sie sie. Befestigen Sie an jedem Ballon eine Ein-Milliliter-Luer-Lock-Spritze, die mit normaler Kochsalzlösung gefüllt ist, und prüfen Sie dann mit dem Aufblasmechanismus des Ballons auf eingeschlossene Embliques.
Stellen Sie anschließend das Wärmeleitpad an der Operationsplattform auf 37 Grad Celsius ein. Wiegen Sie dann das Kaninchen. Als nächstes injizieren Sie Buprenorphin und betäuben das Kaninchen mit 5% Isofluoran bei fünf Litern pro Minute für 10 bis 15 Minuten.
Legen Sie nun das betäubte Kaninchen auf das Heizkissen auf einer chirurgischen Plattform. Bringen Sie Sensoren an, um die Temperatur und Atmung des Kaninchens zu überwachen und Elektrokardiogramme zu sammeln. Bringen Sie als Nächstes eine Gesichtsmaske an, um 4%Isofluoran bei 2,5 Litern pro Minute zu liefern.
Bestätigen Sie dann ein angemessenes Maß an Anästhesie, indem Sie auf einen Würgeverlust und kleine Reflexe testen. Ein allgemein entspannter Muskeltonus ist auch ein Indikator für eine tiefe Narkose. Tragen Sie anschließend eine abtonische Salbe auf beide Augen auf.
Entfernen Sie anschließend die Haare aus dem ventralen Bereich direkt unterhalb der Kniegelenke mit einer Tierhaarschere. Entfernen Sie dann die losen Haare und reinigen Sie die freiliegende Haut mit drei abwechselnden Peelings aus 70 % Ethanol und Betadin und drapieren Sie das Tier, so dass nur die unteren Gliedmaßen freiliegen. Um die Operation zu beginnen, lokalisieren Sie die Arteria saphena und machen Sie einen 1,5 Zentimeter langen Schnitt.
Dann legen Sie mit einer kleinen gebogenen Pinzette vorsichtig einen kleinen Teil der Arteria saphena frei. Achten Sie darauf, die Oberschenkelvene oder den Nervus femoralis nicht zu beschädigen. Eine gründliche Reinigung der Arterie ist bei dieser Exposition sehr wichtig.
Legen Sie als Nächstes zwei lose Ligaturschlingen unter die Arteria saphena und binden Sie eine Ligaturschlinge in der Nähe des distalen Endes der Arterie. Platzieren Sie dann eine mikrovaskuläre Klemme entlang der Arterie oberhalb der Ligatur und schließen Sie die Klemme, um den Blutfluss zu stoppen. Tragen Sie sofort einen Tropfen Papaverin auf, um die Arterie zu erweitern und Phasenkrämpfe zu verhindern.
Heben Sie anschließend mit der Ligatur die Arteria saphena an und machen Sie mit einer 24-Gauge-Nadel einen kleinen Arteriotomieschnitt. Heben Sie dann die Inzisionslappen an und führen Sie langsam einen Venenpickel oder eine Führungsnadel in das Lumen der Arterie ein. Führen Sie nun vorsichtig einen arteriellen Embolektomie-Katheter in die Arteria saphena ein.
Seien Sie vorsichtig, um Risse zu vermeiden. Entfernen Sie dann den Venenpickel und lösen Sie die mikrovaskuläre Klemme an der Arterie. Um die Verletzung zu erzeugen, schieben Sie zuerst den Ballonkatheter bis zur dritten Markierung vor.
Dies sollte etwa zwei bis fünf Zentimeter über der Beckengabelung liegen. Als nächstes blasen Sie den Ballon mit 0,1 Millilitern normaler Kochsalzlösung auf. Klemmen Sie nun den Katheter ab und ziehen Sie ihn sechs Zentimeter zurück, während Sie ihn drehen, um das Gewebe zu beschädigen.
Sobald Sie sich zurückgezogen haben, lassen Sie die Luft aus dem Ballon. Und um eine vollständige Endotheldilatation zu gewährleisten, wiederholen Sie den Vorgang noch zweimal. Entfernen Sie dann den Katheter und binden Sie sofort die Ligaturschlaufe direkt über der Arteriotomiestelle ab, um die Blutung zu stoppen.
Tragen Sie anschließend ein geeignetes Antiseptikum um das Perforat der Wunde auf und tupfen Sie die Blutgerinnsel ab. Zum Schluss schließen Sie den Hautschnitt und desinfizieren die Operationsstelle mit Povidon-Jod-Lösung. Wiederholen Sie dann den gesamten chirurgischen Eingriff an der kontralateralen Beckenarterie mit dem zweiten Katheter.
Reinigen Sie nach der Operation zunächst die abtonische Salbe von den Seiten des Kaninchens. Dann verabreichen Sie Sulfadoxin und Trimethoprim. Übertragen Sie dann das Kaninchen mit dem Kopfpad in einen sauberen Auffangkäfig und ein Überwachungspflaster und Clips.
Sobald das Tier wieder auf der Außenbahn liegt und gehfähig ist, bringen Sie es in seinen Heimatkäfig zurück. Zur Schmerzbehandlung geben Sie Buprenorphin. Beginnen Sie nun, das Tier so lange wie nötig mit einer atherogenen Diät zu füttern.
Um früh dünnen Flachs zu ernten, zwei oder vier Wochen nach der Operation, betäuben Sie zuerst das Kaninchen und euthanasieren Sie dann das Kaninchen mit einem interkardinalen Schnitt. Als nächstes öffnen Sie den Bauch und legen das Retroperitoneum frei. Verfolgen Sie dann die Aorta in Richtung der Beckenbifurkation und binden Sie sie oberhalb der Bifurkation zusammen.
Anschließend entfernen Sie vorsichtig das umliegende Gewebe und isolieren beide Beckenarterien. Präparieren Sie nun beide Arterien und tauchen Sie sie in eiskaltes PBS. Entfernen Sie darin die Gerinnsel mit einer Pinzette und teilen Sie jede Arterie in 46 Segmente.
Betten Sie dann die Segmente sofort in eine Form ein, die OCT-Verbindung und Snap-Freeze-Gewebe in flüssigem Stickstoff enthält. Lagern Sie das Gewebe bei minus 80 Grad Celsius und färben Sie später fünf Mikrometer dicke Schnitte mit der Standardmethode. Die Ballonverletzung der Beckenarterien wurde in weniger als einer Stunde erfolgreich und ohne Komplikationen durchgeführt.
Das Kaninchen erholte sich innerhalb einer Stunde und/oder schien gesund zu sein, ohne nennenswerten Gewichtsverlust. Es traten keine postoperativen Komplikationen auf. Und nach vier Wochen atherogener Diät hatten alle Kaninchen Hypercholesterinämie.
Die Kombination aus einer Ballonverletzung und der Cholesterindiät führte zu strukturellen Veränderungen in der Gefäßwand, die innerhalb von zwei Wochen zur Entwicklung einer atheroschlorotischen Plax führten. Unverletzte und ballonverletzte Beckenarterien wurden aus demselben Tier isoliert und verglichen. Flachs zeichnete sich durch Lipidinfiltration sowie Schallmigration und -proliferation der glatten Muskulatur aus.
Der Flachs wächst in den verletzten Gefäßen weiter, während die Lumengröße weiter schrumpft. Die daraus resultierenden Veränderungen waren nach vier Wochen sehr ausgeprägt. Nach zwei und vier Wochen zeigte die morphometrische Quantifizierung eine erhöhte Intima-Media-Dicke, eine vergrößerte Plaque-Fläche, eine verminderte Lumen-Fläche und schließlich eine erhöhte Lipidakkumulation.
Färbung mit Alpha-Glattmuskel-Aktin-Antikörper reagiert mit Muskelaktin und identifiziert so vaskuläre glatte Muskelzellen. Bei der Färbung mit mehr als 11 monochlonalen Antikörpern wird das Zytoplasma von Makrophagen sichtbar. Zusammen zeigen die Färbungen, in welchem Ausmaß sowohl glatte Muskelzellen als auch Makrophagen in die atherosklerotischen Plaques in den verletzten Gefäßen vermehren.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis für die Sicherheit von Autos haben und leicht eine gewaltsame Verletzung an den Beckenarterien des Kaninchens verursachen. Diese Verletzung durch atherogene Ernährung führt dazu, dass sich die Beckenarterien auf homogene Weise und mit der Zeit entwickeln.
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Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Induktion atherosklerotischer Plaques bei Kaninchen durch chirurgische Schädigung des Endothels ihrer linken A. iliaca sowie durch Verabreichung einer atherogenen Diät. Die A. iliaca wird aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit der menschlichen Koronararterie gewählt und stellt somit ein relevantes Modell zur Untersuchung der Plaqueentwicklung dar.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Atherosklerose
- Tiermodelle
- Kardiovaskuläre Forschung
Hintergrund
- Die Atherosklerose ist eine der Haupttodesursachen in industrialisierten Ländern.
- Das Verständnis der Plaque-Bildung ist entscheidend für die Entwicklung von Präventionsstrategien.
- Die iliacale Arterie des Kaninchens eignet sich als geeignetes Modell aufgrund ihrer anatomischen Ähnlichkeiten mit den menschlichen Koronararterien.
- Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen einer induzierten Atherosklerose auf verschiedene Endpunkte zu bewerten.
Zweck der Studie
- Induktion von atherosklerotischen Plaques bei Kaninchen für Forschungszwecke.
- Untersuchung der Mechanismen der Plaque-Entwicklung und -Ruptur.
- Beurteilung der Wirksamkeit neuer therapeutischer Geräte und Interventionen.
Verwendete Methoden
- Chirurgische Disruption des Endothels in der linken A. iliaca.
- Ernährung der Kaninchen mit einer atherogenen Diät zur Förderung der Plaquebildung.
- Vergleich der Plaquezusammensetzung in der A. iliaca mit der im Aortenbereich.
- Beurteilung morphometrischer und angiographischer Endpunkte mithilfe handelsüblicher Geräte.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Induktion atherosklerotischer Plaques im Kaninchenmodell.
- Demonstration des Verfahrens durch Aurelien Frobert.
- Vergleich der Plaque-Charakteristika zwischen Iliakal- und Aortenarterien.
- Erkenntnisse über das Potenzial therapeutischer Interventionen bei Atherosklerose.
Schlussfolgerungen
- Die Arteria iliaca des Kaninchens ist ein wertvolles Modell zur Untersuchung der Atherosklerose.
- Diese Methode kann bei der Bewertung neuer Therapien zur Plaque-Behandlung helfen.
- Weitere Forschung ist erforderlich, um die Bedeutung dieser Ergebnisse zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Das Ballonverletzungsmodell der Iliakalarterie beim Kaninchen beschleunigt die Entwicklung atherosklerotischer Plaques und ermöglicht eine schnelle Bewertung therapeutischer Interventionen innerhalb eines Zeitraums von zwei Wochen. Dieser Ansatz unterstützt die Zielvalidierung und die mechanistische Risikominderung in der kardiovaskulären Arzneimittelforschung, indem er ein reproduzierbares, krankheitsrelevantes System bereitstellt, das der humanen Koronarpathologie nachempfunden ist. Das Modell erhöht die Vorhersagesicherheit in präklinischen Studien, indem es quantifizierbare morphometrische und angiographische Endpunkte zur Beurteilung der Wirksamkeit und Sicherheit von Arzneimitteln liefert.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch gezielte endotheliale Schädigung und Ansammlung von Lipiden in einem klinisch relevanten arteriellen Bett.
- Operativer Wert: Bietet ein standardisiertes und reproduzierbares Verfahren zur Erzeugung konsistenter atherosklerotischer Läsionen, um Studien zur Zielmolekülbindung zu unterstützen.
- Strategischer Wert: Beschleunigt die Zeitspanne für die Validierung von Zielstrukturen und ermöglicht schnelle Go/No-Go-Entscheidungen basierend auf Plaque-Morphologie und Biomarker-Expression.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantifizierbare Plaque-Metriken wie Intima-Media-Dicke, Lipidfläche und Makrophageninfiltration zur Standardisierung der Assayauswertung.
- Operativer Wert: Ermöglicht eine Läsionsbildung mit hoher Erfolgsrate und geringer Mortalität und unterstützt damit skalierbare Screening-Kampagnen.
- Strategischer Wert: Erleichtert die Assaybereitschaft zur Bewertung von Arzneimittelwirkungen auf Plaque-Stabilisierung, Entzündung und Lipidakkumulation.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Bietet ein krankheitsrelevantes System mit menschenähnlicher Plaque-Zusammensetzung, einschließlich Proliferation glatter Muskelzellen und Makrophagen-abgeleiteter Schaumzellen.
- Operativer Wert: Ermöglicht die longitudinale Überwachung des Plaque-Fortschritts durch morphometrische Quantifizierung in definierten Intervallen (z. B. zwei und vier Wochen).
- Strategischer Wert: Unterstützt die translationale Biomarker-Ausrichtung, indem Läsionsmerkmale mit der therapeutischen Antwort korreliert werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell fügt sich in den Kontinuum der kardiovaskulären Forschung ein und unterstützt die frühe Target-Validierung bis hin zur präklinischen Wirksamkeitsbewertung, indem es ein schnelles, quantifizierbares Atherosklerose-Modell bereitstellt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung atherogener Signalwege mittels induzierbarer, zeitabhängiger Plaque-Bildung in der Arteria iliaca.
- Screening: Ermöglicht die standardisierte Bewertung von Substanzen durch reproduzierbare Läsionsentwicklung und messbare Endpunkte wie die Reduktion der Luminausdehnung und Intimaverdickung.
- Analytik: Liefert morphometrische und angiographische Parameter (z. B. Plaque-Fläche, Lipidakkumulation), die einen objektiven Vergleich zwischen Behandlungsgruppen erlauben.
- Translationale Forschung: Ermöglicht die Anbindung an die präklinische Validierung, indem eine menschlichen koronaren Veränderungen ähnliche Pathologie modelliert wird und die Beurteilung von Effekten medizinischer Geräte oder Wirkstoffe auf die Plaque-Zusammensetzung ermöglicht wird.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für die iterative Prüfung kardiovaskulärer Therapeutika über mehrere Projekte hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Liefert Einblicke in die Mechanismen der Plaque-Entstehung und reduziert Ungewissheiten bei der Zielvalidierung.
- Operativer Wert: Gewährleistet Reproduzierbarkeit und Standardisierung durch definierte chirurgische und diätetische Protokolle mit hohen Erfolgsraten.
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitalnutzungseffizienz, indem präklinische Zeiträume verkürzt und das Risiko spätzeitiger Fehlschläge durch frühzeitige biologische Risikominimierung verringert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Kandidaten basierend auf plakkomodifizierenden Effekten und Sicherheitsprofilen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der vaskulären Chirurgie an Nagetieren, Anästhesie und postoperativer Versorgung.
- Setzt den Zugang zu Ballonkathetern, chirurgischen Plattformen sowie bildgebenden oder histologischen Infrastrukturen für die Endpunktanalyse voraus.
- Erfordert eine Standardisierung zwischen den Teams hinsichtlich einheitlicher Verletzungslänge, Dauer der Diät und Gewebeaufbereitung.
- Zu berücksichtigende Anpassungsaspekte sind artenspezifische Unterschiede im Lipidstoffwechsel und in der Plaque-Zusammensetzung im Vergleich zur menschlichen Erkrankung.
- Praktische Einschränkungen ergeben sich aus dem zweiwöchigen Induktionszeitraum, der möglicherweise nicht die chronische Plaque-Komplexität oder Kalzifizierung erfasst, wie sie bei fortgeschrittener humaner Atherosklerose beobachtet wird.
