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* Estos autores han contribuido por igual
Demostramos un nuevo modelo ligadura arterial en el músculo spinotrapezius murino, incluyendo un procedimiento paso a paso y la descripción de la instrumentación requerida. Se describe la cirugía y las medidas de resultado relevantes relacionados con la remodelación de la red vascular y vasodilatación funcional utilizando microscopía intravital y confocal.
El spinotrapezius murino es un músculo delgado y superficial soporte del esqueleto que se extiende desde T3 a L4, y es fácilmente accesible a través de incisión en la piel dorsal. Su anatomía única hace que los spinotrapezius útil para la investigación de la lesión isquémica microvascular y la remodelación posterior. Este sentido, demostrar un modelo de la ligadura de las arteriolas en el músculo murino spinotrapezius que fue desarrollado por nuestro equipo de investigación y publicado previamente 1-3. Para ciertas cepas de ratón vulnerables, tales como el ratón Balb / c, esta cirugía de ligadura crea de forma fiable la isquemia del músculo esquelético y sirve como plataforma para la investigación de terapias que estimulan la revascularización. Métodos de evaluación también se ha demostrado, incluyendo el uso de la microscopía intravital y confocal. El spinotrapezius se adapta bien a los estudios de imagen tales debido a su accesibilidad (anatomía dorsal superficial) y delgadez relativa (60-200 micras). El músculo spinotrapezius se puede montar en face, facilitandoformación de imágenes de músculo entero redes microvasculares sin seccionar histológico. Se describe el uso de la microscopía intravital para adquirir siguientes mediciones un procedimiento vasodilatación funcional; específicamente, el aumento en el diámetro arterilar como resultado de la contracción muscular. También demuestran los procedimientos para la recolección y la fijación de los tejidos, un precursor necesario para la inmunotinción estudios y el uso de la microscopía confocal.
Los modelos animales de isquemia crónica son herramientas valiosas para la investigación de la fisiopatología de las enfermedades isquémicas, tales como enfermedad arterial periférica, enfermedad de la arteria coronaria y enfermedad cerebrovascular. En los roedores, como en los seres humanos, la oclusión arterial conduce a la remodelación estructural de la red vascular, incluyendo la arteriogénesis y la angiogénesis. En pacientes sanos y jóvenes, esta remodelación puede ser suficiente para rescatar el tejido de la isquemia inducida por la lesión, pero comorbilidades tales como la diabetes puede comprometer gravemente la remodelación y la recuperación. La comprensión de los mecanismos subyacentes a los eventos vasculares remodelación es esencial para el desarrollo de terapias que estimulan estos procesos endógenos de revascularización.
Actualmente, la ligadura de la arteria femoral o la resección en la extremidad posterior es la técnica estándar para el estudio crónica inducida por isquemia remodelación vascular en animales pequeños 4,5. Análisis del diámetro, la conectividad y la reactividad de loslos microvasos que forman aguas abajo de la red vascular de la arteria femoral ligada es difícil, sin embargo, debido al grosor de los músculos. Hemos desarrollado un modelo de ligadura arteriolar en el músculo de ratón spinotrapezius: ligadura unilateral de la arteria de alimentación lateral en este músculo dorsal estabilizador 1. Los spinotrapezius relativamente delgadas (60-200 micras) es susceptible de inmunotinción en face para la evaluación de la topología de toda la red con una sola célula de resolución, lo que permite un examen detallado de los acontecimientos de remodelación vascular a través de todo el tejido. El spinotrapezius es también superficial y accesible, y por lo tanto sus buques son fácilmente observables por microscopía intravital, para la caracterización eficiente de los efectos de la remodelación y la ligadura arteriolar en la reactividad vascular.
En este reporte se describe en detalle y demostrar el ratón spinotrapezius modelo ligadura arteriolar. Tanto in vivo y ex vivo methods de la cirugía de evaluación siguiente se describen, incluyendo la medición de la vasodilatación funcional, que se ha demostrado que se deteriora bajo condiciones isquémicas 6, y las imágenes de inmunofluorescencia de redes microvasculares de músculo entero. También incluimos los resultados de dos estudios piloto por separado para demostrar la utilidad del modelo. En primer lugar, se utilizó el modelo de ligadura arterial para inducir un aumento estadísticamente significativo en la tortuosidad buque en C57BL / 6 ratones (Figura 2B). Aumenta la tortuosidad durante arteriogénesis colaterales en las arteriolas. En otras cepas de ratón, que son más vulnerables a la isquemia debido a la ausencia de las arteriolas colaterales (por ejemplo, Balb / c), se observa arterialización capilar 10. Arterialización capilar se detecta por el aumento de los diámetros y el desarrollo de α-actina de músculo liso reactividad. En segundo lugar, la estimulación eléctrica funcional del músculo conduce a la vasodilatación en las arteriolas terminales de la spinotrapezinosotros (Figura 3B).
1. RSS Spinotrapezius Ligadura Arteria Cirugía
* Variable en dosis cepa de ratón y de valores, los ajustes necesarios para la recuperación del ratón está dentro de una hora de inducción.
2. Microscopía intravital Spinotrapezius, in situ
3. Cosecha de tejidos Spinotrapezius y fijación
Una vista quirúrgica de la arteria principal que alimenta el músculo spinotrapezius que sufre de ligación se muestra en la Figura 1, con etiquetas que indiquen las áreas de interés. Una imagen confocal ejemplo de la región recogieron y se inmunotiñeron de músculo situado directamente aguas abajo de la arteria se ligó una semana después de la ligadura se muestra en la Figura 2A. Agrandamiento de las arteriolas colaterales que contienen músculo liso alfa-actina de músculo liso de las células que expresan (rojo) muestran tortuosidad característica después de la ligadura. Tortuosidad buque, informa como la proporción entre la longitud del recipiente de ruta y la distancia de cable (es decir, la línea que se extiende a través de los extremos de los vasos mismo camino), en el músculo ligado (derecha) se ha mejorado con respecto a músculo contralateral no ligado (Figura 2B, n = 8) . Figura 3 muestra los resultados de un estudio piloto en el que se midió la terminal de vasodilatación arteriolar funcional mediante microscopía intravital. Como era de esperar, arteriolar di ámetro aumenta significativamente después de la contracción muscular eléctrica estimulación inducida.
Figura 1. Campo quirúrgico de músculo refleja spinotrapezius y la arteria de alimentación. La arteria de alimentación se ligó en los dos lugares indicados por A0. Entre estas ligaduras y después de la obstrucción de flujo de sangre, la arteria se secciona en el sitio indicado por A. El segmento objetivo de las transiciones de la arteria ventral de la almohadilla de grasa, se indica por C, en el músculo spinotrapezius, esbozado por D, en el lugar indicado con la flecha de dirección de flujo B. se indica con trazos flecha E.
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Figura 2. Imagen confocal de red spinotrapezius microvascular del músculo para estudio piloto de tortuosidad. (A) recogidos y músculo entero montado se inmunotiñó para músculo liso alfa-actina y formado la imagen mediante microscopía confocal. El campo de visión se muestra la región del músculo que se encuentra directamente ligado aguas abajo de la arteriola 1 semana después de la ligadura. Vasos tortuosos son evidentes en el músculo como resultado de la unión (B) los resultados del estudio piloto muestran significativamente mayor (p = 0,035; 1 Estudiante de cola de la t-test). Tortuosidad exhibido por microvasos en el músculo ligado medida por la eslora del barco camino a relación de la distancia para un cable de prueba de ratones C57BL / 6 (n = 8) en comparación con el control contralateral.
Figure 3. Imagen de microscopía intravital de la vasodilatación funcional en las arteriolas spinotrapezius, in vivo. (A) microfotografías representativas de las arteriolas terminales spinotrapezius en reposo (izquierda) e inmediatamente después del cese de la contracción muscular 8 Hz (derecha). (B) Terminal diámetro arteriolar en reposo ( 8,5 ± 0,5 m, a la izquierda) e inmediatamente después (11 ± 1 m, centro) 90 seg de la contracción muscular, lo que aumenta significativamente diámetro arteriolar (p = 0,032; 1-cola prueba t pareada) en ratones Balb / C (n = 6). Variación porcentual indicado (derecha).
El modelo murino spinotrapezius ligadura aquí se presenta es un modelo efectivo de pequeños animales para estudiar las adaptaciones funcionales y estructurales que resultan de una oclusión arterial. Este modelo es complementario al modelo de isquemia ampliamente utilizado miembro posterior 4, en que proporciona una vista de músculo entero de redes microvasculares intactas con alta resolución espacial. Además, dado que este músculo se encuentra justo debajo de la piel dorsal, que es accesible para formación de imágenes en serie con microscopía intravital, y para administración local de fármacos a través de superfusión o implantación de película delgada 2. Estas características lo convierten en un modelo atractivo de pequeños animales para estudiar los efectos de las nuevas dianas terapéuticas en el remodelado vascular y vasodilatación funcional después de la oclusión arterial.
Tenga en cuenta que se debe tener precaución cuando se comparan los datos obtenidos en el modelo de la ligadura spinotrapezius a los datos adquiridos en el modelo de la ligadura patas traseras debido a varios d claveL as diferencias. En primer lugar, los músculos spinotrapezius se están estabilizando los músculos, y se diferencian de los músculos de las piernas en términos de función y distribución del tipo de fibra. Nuestro grupo ha demostrado que la ligadura arteriolar en el músculo spinotrapezius crea hipoxia menor o insignificante en cepas con bien desarrolladas redes colaterales arteriolares, en comparación con la hipoxia observada en la pata trasera después de la ligadura de la arteria femoral en el modelo de extremidades traseras 1,8 - 10. También hemos demostrado que el modelo de ligadura spinotrapezius produce una respuesta diferente remodelación en ratones Balb / c en comparación con ratones C57BL / 6, con ratones Balb / c remodelación redes por colateralización capilar y remodelación C57bl / 6 por la ampliación de las actuales conexiones arteriolares 3. Hay un paralelo interesante entre estas observaciones y las realizadas en modelos de ligadura del miembro posterior, en el que ratones Balb / c experimentar una recuperación de la perfusión prolongada después de la ligadura en comparación con ratones C57BL / 6 9,11,12 </ Sup>. En otros modelos de isquemia tisular, la edad del ratón género 13 14 y la presencia de la enfermedad 15 también afectar las respuestas de los tejidos a la oclusión arteriolar, aunque todavía no hemos probado estos predictores en el modelo de la ligadura spinotrapezius.
En segundo lugar, el tamaño de la arteria que se ligó en el modelo spinotrapezius es sustancialmente menor que la arteria femoral, y por lo tanto, la ligadura impacta un volumen de tejido más pequeño que es más aguas abajo, es decir, a un nivel inferior del árbol circulatorio, en el spinotrapezius en comparación con la pata trasera 3. Por lo tanto, la diferencia anatómica en la ubicación de la ligadura en estos dos modelos se debe considerar cuando se comparan las respectivas respuestas fisiológicas (por ejemplo, la remodelación vascular) para esta intervención.
En tercer lugar, la delgadez de las spinotrapezius puede permitir que el oxígeno alcance la porción unperfused del tejido de la vecinatejido, en comparación con la isquemia y la hipoxia combinada en el modelo de extremidades posteriores como se señaló anteriormente 3. En cuarto lugar, la recuperación del flujo a la porción de aguas abajo spinotrapezius de la ligadura es más rápido que en la ligadura de las extremidades traseras. El modelo de ligadura spinotrapezius es un modelo crónico único y no debe ser confundido con otros modelos de oclusión arterial transitoria o modelos de lesión por isquemia reperfusión. Consideramos que es posible la adaptación de este modelo para acomodar estos tipos de condiciones, pero esto está fuera del ámbito de aplicación de trabajo que se presenta en este documento. Por último, advertimos en contra de relación directa con las observaciones preclínicas en este modelo a las manifestaciones clínicas de la enfermedad isquémica en los seres humanos, especialmente cuando se utilizan joven y por lo demás ratones sanos y debido a las limitaciones inherentes fisiológicos como la frecuencia cardíaca superior 5. No obstante, consideramos que este nuevo modelo como una herramienta valiosa para el descubrimiento de los mecanismos básicos de las respuestas tisulares a la ligadura y la identificación del potencialpéuticas objetivos en un entorno en vivo.
Además de las notas quirúrgicos proporcionados en el procedimiento de ligadura de la arteria de alimentación spinotrapezius (nota anatómica (6a), distinguiendo la arteria de la vena (9a), y el uso de una ligadura única (11a)), algunos otros aspectos de la prestación procedimiento desde discusión.
En primer lugar, la incisión inicial realizada por la frontera almohadilla grasa dorsal (o varios mm caudal de la escápula, si la visualización transdérmico no es posible) está muy bien hecho tan pequeño como el cirujano se sienta cómodo, y se expandió durante el procedimiento si es necesario. Este método minimiza la sutura necesaria para cerrar la incisión, lo cual es conveniente para el cirujano, reduce el tiempo de procedimiento, y es también menos irritante para el animal durante la recuperación. Alternativamente, una incisión en la piel más grande puede ser apropiado de acuerdo con las preferencias del cirujano, ya que el músculo puede ser más fácil de localizar con un campo expandido. En este caso, la incisión puedebeneficiarse de una forma de herradura con una cara medial abierta para permitir el plegado hacia la columna. Al hacer la incisión en la piel y que se extiende a través de las capas de la piel secundarias, si un buque de superficie está dañado y causa hemorragia, aplicar una ligera presión con una gasa estéril y proporcionar tiempo para la hemostasia.
También de la nota, es importante para manejar el tejido con un mínimo de fuerza, y siempre que sea posible mantener con fórceps más cerca de borde lateral del músculo y lejos de la zona isquémica previsto. Esta práctica ayuda a evitar la lesión por aplastamiento, que puede conducir a otras respuestas tisulares inflamatorias mediadas que pueden confundir la respuesta de remodelado vascular provocada por la ligadura arterial.
En conclusión, hemos demostrado el uso de la spinotrapezius músculo murino como un modelo quirúrgico para examinar las respuestas vasculares y el tejido de la ligadura de las arteriolas. Este modelo es adecuado para la evaluación intravital de cambios vasculares (porejemplo, la vasodilatación funcional), y para la evaluación ex vivo de los cambios vasculares (por ejemplo, formación de imágenes de inmunofluorescencia y la cuantificación de las redes vasculares). Ambos estudios preclínicos y clínicos han demostrado que la respuesta de un individuo a la obstrucción arteriolar (por ejemplo, a través de la ligadura en los ratones o de placas ateroscleróticas en los seres humanos) depende de su edad la presencia o ausencia de la enfermedad (por ejemplo, diabetes mellitus) el diámetro de la arteria obstruida , la composición genética del individuo, y la demanda metabólica del tejido 11-15. Los modelos murinos, como la que se presenta aquí, aprovechar el investigador de las diferencias cepa específica anatómicos y genéticos y fenotipos específicos de la enfermedad, lo que facilita la investigación en estas complejas relaciones.
Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto financieros.
Reconocemos Kevin Macleod para el uso creativo de su música con licencia commons en el video asociado, incluyendo (en orden de aparición) su "sala del aeropuerto," pistas "Fondo de pantalla" y "Melodrama tarde". También queremos agradecer a Ndubisi Okeke y Torstrick Federico por su ayuda en el video la cirugía.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nombre | Empresa | Número de Catálogo | Comentarios |
Iris tijeras | FST | 14090-09 | Tipo: Tool |
Tamaño 7 fórceps | FST | 11271-30 | Tipo: Tool |
Tamaño 5 fórceps | FST | 11251-20 | Tipo: Tool |
Tijeras de primavera | Roboz | RS5671 | Tipo: Tool |
Microprobe | FST | 10140-03 | Tipo: Tool Puede estar sustituido con sonda recta |
Soporte de la aguja | FST | 12500-12 | Tipo: Tool |
Inducción cámara | JD Dist Médica. Co., Inc. | IC-1086 | Tipo: Equipamiento |
Eye Gel | Dechra | NDC 17033-211-38 | Tipo: Reactivo |
El calor pad | FST | 21060-01 | Tipo: Equipamiento |
Sonda de temperatura rectal | FST | 21060-01 | Tipo: Equipamiento |
Electrodos de estimulación | FHC | UEWSGCSE0N1M | Tipo: Equipamiento |
Artesanos arcilla del polímero | Polyform | N / A | Tipo: Equipamiento |
PowerLab sistema de adquisición de datos | ADInstruments | ML 845 | Tipo: Equipamiento |
Estímulo aislador | ADInstruments | FE 180 | Tipo: Equipamiento |
LabChart | ADInstruments | S060 ML / 7 | Tipo: Software |
Luz reflejada microscopio de fluorescencia | Olimpo | BFXM | Tipo: Equipamiento |
Alta MW dextrano fluorescente | Sigma | FD250S-100MG | Tipo: Reactivo |
Pinzas Vídeo | Colorado Vídeo | 308 | Tipo: Equipamiento |
Automatizado de Análisis vascular (AVA) | Microvision Medical | Tipo: Software | |
Lucha contra el αSMA fluoróforo conjugado | Sigma | 1A4-Cy3 | Tipo: Reactivo 1:100 clonal, |
Microscopio de fluorescencia | Olimpo | BFXM | Tipo: Equipamiento |
De alto peso molecular fluorescente dextrano | Sigma | FD250S-100MG | Tipo: Reactivo |
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