Method Article
Impianto sottocutaneo di pompe osmotiche fornisce un modo conveniente per la consegna prolungata e costante di composti. Questo approccio è stato ampiamente utilizzato per lo studio sia aneurismi dell'aorta addominale e toracica nei topi.
Osmotic pumps continuously deliver compounds at a constant rate into small animals. This article introduces a standard protocol used to induce aortic aneurysms via subcutaneous infusion of angiotensin II (AngII) from implanted osmotic pumps. This protocol includes calculation of AngII amount and dissolution, osmotic pump filling, implantation of osmotic pumps subcutaneously, observation after pump implantation, and harvest of aortas to visualize aortic aneurysms in mice. Subcutaneous infusion of AngII through osmotic pumps following this protocol is a reliable and reproducible technique to induce both abdominal and thoracic aortic aneurysms in mice. Infusion durations range from a few days to several months based on the purpose of the study. AngII 1,000 ng/kg/min is sufficient to provide maximal effects on abdominal aortic aneurysmal formation in male hypercholesterolemic mouse models such as apolipoprotein E deficient or low-density lipoprotein receptor deficient mice. Incidence of abdominal aortic aneurysms induced by AngII infusion via osmotic pumps is 5 - 10 times lower in female hypercholesterolemic mice and also lower in both genders of normocholesterolemic mice. In contrast, AngII-induced thoracic aortic aneurysms in mice are not hypercholesterolemia or gender-dependent. Importantly, multiple features of this mouse model recapitulate those of human aortic aneurysms.
Aneurismi aortici mostrano espansione luminale permanente dell'aorta che fa presagire la rottura e di solito porta alla morte. Questa malattia si verifica in entrambe le regioni dell'aorta addominale e toracica, che sono definiti come aneurismi dell'aorta addominale (AAA) e aneurismi dell'aorta toracica (TAA), rispettivamente. A causa di una comprensione incompleta dei meccanismi molecolari e processi patofisiologici, non esiste una terapia medica provata che può impedire l'espansione o la rottura di entrambi i tipi di aneurismi aortici. Poiché è difficile acquisire campioni ed effettuare esperimenti in esseri umani direttamente, ricerca incentrata sulla definizione di meccanismi AAAs è stato frequentemente estrapolata da modelli animali. Un modello animale comunemente usato è l'infusione sottocutanea di angiotensina II (AngII) in topi. Rispetto ad altri approcci chirurgici per indurre AAA nei topi, come intra-aortica perfusione elastase o applicazione peri-aortici di cloruro di calcio che richiedono laparotomia 1,2, questo metod non richiede l'immissione nella cavità del corpo e richiede competenze chirurgica minima 3,4.
Infusione sottocutanea di AngII attraverso pompe osmotiche per indurre AAA è stato inizialmente segnalato in bassa densità-lipoproteine (LDL) del recettore - / - topi nutriti un grasso arricchito dieta satura 3, e successivamente in apoE - / - mice nutriti con una dieta normale di laboratorio 4. Molti studi recenti hanno inoltre dimostrato che AngII induce AAA nei topi normolipidemici 5-7. L'approccio di infondere AngII è stato applicato per indurre AAA ed esplorare meccanismi molecolari, nonché lo sviluppo di potenziali strategie terapeutiche (ad esempio, 5-15), in quanto questo modello riassume molte caratteristiche osservate in AAA umani. Ad esempio, i fattori di rischio di AAA umane quali il fumo, l'invecchiamento, e il sesso maschile anche aumentano AAA AngII-indotta nei topi 16,17. L'associazione di ipercolesterolemia con AAA negli esseri umani richiede un chiarimento. Tuttavia, ha essereit coerente che ipercolesterolemia aumenta AngII-indotta nei topi AAA 18. Patologie di AAA AngII indotte nei topi sono molto eterogenea e sono caratterizzati da una profonda infiltrazione di macrofagi, degradazione del collagene, la formazione trombotica e la risoluzione, e neovascolarizzazione 19-21. In contrasto con la posizione aortica infrarenale più comune di AAAs nell'uomo, AngII indotta nei topi AAAs verificano nella regione aortica surrenale. Un'altra caratteristica onnipresente di AngII indotta AAA è la rottura mediale transmurale, che porta alla trombosi transmurale. Non è chiaro se la rottura transmurale elastina si verifica negli esseri umani in quanto lo sviluppo patologico di AAA negli esseri umani non è stato studiato esclusivamente per mancanza di tessuti aneurismatiche da fasi precedenti.
AngII infusione in topi porta anche ad una profonda espansione della regione aortica toracica, che è prevalentemente limitato alla aorta ascendente, che è la regione più comune per TAA nell'uomo 19,22-26. Simile a AAA AngII-indotta, TAA indotto durante AngII infusione anche ricapitolare molte caratteristiche di umana TAA 25. Tuttavia, a differenza di AAA AngII-indotta, TAA AngII-indotta non sono associati con ipercolesterolemia e non hanno differenze di genere.
L'obiettivo generale di infusione sottocutanea AngII in topi è quello di studiare le caratteristiche patologiche e meccanismi molecolari di AAA e TAA.
Etica Dichiarazione: studi del mouse vengono eseguiti con l'approvazione della University of Kentucky Istituzionale Animal Care and Use Committee (IACUC numero di protocollo: 2006-0009). I topi vengono sacrificati a terminazione utilizzando un sovradosaggio cocktail di ketamina (~ 210 mg / kg) e xilazina (~ 30 mg / kg).
1. Calcolo del AngII Importo
NOTA: Questo protocollo usa l'esempio di infusione di AngII (1.000 ng / kg / min) per 4 settimane a 4 recettore LDL maschio - / - topi alimentati con una dieta ricca di grassi saturi.
2. Scioglimento AngII
3. La pompa osmotica Riempimento
4. Preparazione per Pompa impianto
5. Procedura chirurgica di pompa impianto
6. Fare la raccolta, Riparazione, secco, e imaging di aorte
7. En face Imaging di aortas
Le 4 del recettore LDL maschio - / - mice descritti nella sezione protocollo sono stati sacrificati dopo 4 settimane di AngII infusione. Aorte sono state raccolte, pulite, e ripreso visualizzare dilatazioni aortiche. Come mostrato in figura 3, aorte hanno diverse caratteristiche diverse tra cui l'espansione della regione surrenale (AAA, Figura 3A), l'espansione della regione ascendente (TAA; Figura 3B), o l'espansione di entrambe le regioni (presenza di entrambi AAA e TAA; Figura 3C), mentre la morfologia di un mouse sono abbondantemente normale (Figura 3D). Dilatazione dell'aorta addominale viene quantificato misurando la larghezza massima ex vivo della regione surrenale, come illustrato dalla linea rossa nella Figura 3A. Per misurare la dilatazione dell'aorta ascendente, aorte veniva aperto e riposte, come mostrato nella Figura 4. Superficie intimale è stata misurata nella regione aortica ascendente (zona circondata da thlinee rosse e nella Figura 4A) per quantificare TAA. Un righello è stato incluso in ogni immagine di standardizzare le misurazioni, come mostrato in entrambe le figure 3 e 4.
. Figura 1. Immagine rappresentativa della pompa osmotica pieno Ogni pompa contiene due parti separate: un corpo principale e un moderatore di flusso. Dopo aver riempito il corpo pompa con AngII, il moderatore portata è inserito per sigillare la pompa.
Figura 2. Processo di chirurgia pompa impianto (A) del mouse viene posizionato in una cappa laminare con un cono che è continuamente rilasciando isoflurano e ossigeno.; (B) un emostatico diritta viene inserito nella incisione cutanea per fare un tunnel sottocutaneo; (C) La pompa è inserito attraverso la incisione cutanea delicatamente; (D) L'incisione cutanea viene pinzato dopo l'inserimento della pompa.
Figura 3. immagini aortica (ex vivo) da topi infusi con AngII AngII 1.000 ng / kg / min è stato infuso in recettore LDL maschio -. / - Mice per 28 giorni. (A) AAA accompagnata da trombosi; Linea rossa (2.05 mm) mostra la misura della larghezza massima aortica nella regione surrenale. (B) Ascendente dilatazione aortica (TAA) con grossolanamente normale dell'aorta addominale; (C) dilatazioni profonde sia ascendente e surrenali regioni aortici (TAA e AAAS); (D) dell'aorta grossolanamente normale senza dilatazione apparente di crescente o soprarenale regione aortica.
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Figura 4. En immagini di volti di regioni dell'aorta toracica da topi infusi con AngII Angii 1.000 ng / kg / min è stato infuso in recettore LDL maschio -. / - Topi per 28 giorni. Superficie delineata da una linea rossa rappresenta la regione aortica ascendente compreso parte dell'arco aortico.
1 | Dose richiesta | 1.000 | ng / kg / min | ||||
2 | Inizia il peso corporeo (il più grande del mouse) | 24.8 | g | ||||
3 | Totale stimato del peso corporeo | 1 | g | ||||
4 | Tasso di pompaggio | 0.25 | pl / h | ||||
5 | Number di topi | 4 | |||||
6 | Dose per ora per animali | 1518 | ng | ||||
7 | Conc necessario | 6072 | ng / ml | ||||
8 | Per 300 la soluzione ul | 1.82 | mg / 300 ml | ||||
SOLUZIONE NECESSARIO | |||||||
9 | Totale AngII (mg) | 7.3 | mg | ||||
10 | Disciolto in soluzione salina &# 160; | 1.200 | pl | ||||
Topo | Peso corporeo | Fattore di diluizione | Volume (ml) | Pompa Peso (g) | Rapporto Riempito | ||
# | (g) | AngII | Salino | Vuoto | Pieno | (%) | |
1 | 24.5 | 1.0 | 296,4 | 3.6 | 1,1443 | 1,3877 | 99 |
2 | 23.0 | 0.9 | 278.2 | 21.8 | 1,1677 | 1,4145 | 100 |
3 | 24.8 | 1.0 | 300.0 | 0.0 | 1,1438 | 1,3904 | 100 |
4 | 21.8 | 0.9 | 263,7 | 36.3 | 1,1438 | 1,3904 | 100 |
Fattore di diluizione = peso corporeo del peso del mouse / corpo del grande topo |
Topo | Peso corporeo | Fattore di diluizione | Volume (ml) | Pompa Peso (g) | Rapporto Riempito | ||
# | (g) | AngII | Salino | Vuoto | Pieno | (%) | |
1 | 24.5 | 1.0 | 296,4 | 3.6 | 1,1443 | 1,3877 | 99 |
2 | 23.0 | 0.9 | 278.2 | 21.8 | 1,1677 | 1,4145 | 100 |
3 | 24.8 | 1.0 | 300.0 | 0.0 | 1,1438 | 1,3904 | 100 |
4 | 21.8 | 0.9 | 263,7 | 36.3 | 1,1438 | 1,3904 | 100 |
Tabella 1: Calcolo per 28 giorni infusione tramite pompe osmotiche.
Pompe osmotiche offrendo AngII sottocutanea è un approccio di routine per indurre aneurismi aortici nei topi. Sulla base dei dati provenienti da molti laboratori, ci sono state scoperte coerenti che questo è un metodo affidabile e riproducibile per studiare sia AAAs 3,4 e TAA 22-26 nei topi. Pertanto, questo modello di topo è considerato un modello che riassume molte caratteristiche di aneurismi aortici umani e fornisce approfondimenti meccanicistici in queste malattie devastanti.
Mentre l'invecchiamento è un fattore di rischio per AAA negli esseri umani, non è stato sistematicamente studiata per AAA AngII-indotta nei topi. Tuttavia, sembra incidenza e la gravità di AAA AngII-indotti sono simili nei topi all'età di 8 - 48 settimane 4,5,7. Attualmente, ci sono solo pochi studi che riportano TAA AngII-indotta nei topi all'età di 8 - 24 settimane 22-26, che non presentavano differenze correlati all'età sulla formazione TAA.
Topi di sesso femminile hanno una molto più bassa incidenza di AAA di topi maschi infuso con AngII 4,28. Vale anche la pena notare che l'incidenza di AngII indotta AAA è molto più alto rispetto ai topi in iper normo-cholesterolemic, che è oltre il 50% rispetto a meno del 30%, rispettivamente. Inoltre, la rottura aortica è frequente (circa 10 - 30%) sia in topi normo- e ipercolesterolemici durante AngII infusione. L'infusione di AngII ad una velocità di 1.000 ng / kg / min in topi ipercolesterolemici, come recettore LDL - / - mice nutriti con una dieta occidentale o apolipoproteina (apoE) - / - mice nutriti con una dieta normale o occidentale, ha effetti massimi su AAA sviluppo 3,4,29. Questa velocità di infusione è ottimale per uno studio in cui la manipolazione di un gene di interesse nei topi ipercolesterolemici si prevede di ridurre AAA. Se una manipolazione nei topi ipercolesterolemici dovrebbe aumentare AAA, si raccomanda di infusione AngII ad una velocità di 500 ng / kg / min o inferiore 30. In contrasto AAAs, non c'è demonstrated associazione tra genere maschile o ipercolesterolemia e AngII indotta TAA 25. Tuttavia, analogamente a AAA, se la manipolazione di un gene di interesse è previsto per aumentare TAA, si consiglia una velocità di infusione inferiore a 1.000 ng / kg / min per AngII infusione.
E 'anche importante sapere che incidenza e la gravità degli aneurismi dell'aorta AngII-indotti variano tra i singoli topi e tra gli studi. Se i topi non sviluppano aneurismi aortici, una potenziale possibilità è che AngII potrebbe non essere stato consegnato con successo in topi. Per la convalida di infusione ad una velocità elevata di AngII, ad esempio 1.000 ng / kg / min, la misurazione della pressione sanguigna è raccomandato prima e durante l'infusione AngII utilizzando un metodo tail-polsino non invasivo 31. AngII infusione ad una velocità di 1,000 ng / kg / min aumenta la pressione sanguigna sistolica nei topi. Inoltre, le concentrazioni plasmatiche possono essere renina misurati durante AngII infusione o in cessazione dal AngII ha un feedback negativo su rsecrezione enin. Pertanto, AngII infusione porta ad una diminuzione della concentrazione di renina nel plasma. Se un mouse infuso con AngII non ha patologie apparenti aortici, nessun aumento della pressione sanguigna, e nessuna diminuzione della concentrazione della renina plasmatica, indicherebbe che AngII non è stato consegnato in modo efficiente attraverso il mini-pompa osmotica impiantato. Consigliamo di rimuovere questo mouse dallo studio. E 'anche importante notare che alcuni topi non sviluppano aneurismi aortici, nonostante un aumento della pressione sanguigna sistolica e una diminuzione della concentrazione plasmatici di renina. Questi topi devono rimanere nello studio.
In sintesi, AngII infusione si ottiene impianto sottocutaneo utilizzando pompe osmotiche per indurre aneurismi aortici nei topi. Questo metodo offre AngII costantemente ad un tasso definito per durate designati che vengono utilizzati per studiare sia AAA e TAA.
La pubblicazione di questo articolo è sponsorizzato da Alzet.
The research work presented in this manuscript was supported by a grant (HL107319 to Alan Daugherty and HL107326 to Lisa A. Cassis) from the National Institutes of Health of the United States of America. The content in this manuscript is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health. The publication of this manuscript was sponsored by DURECT Corporation.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Angiotensin II | Bachem | H-1705 | compound used to induce aortic aneurysms |
Alzet Osmotic Pumps | DURECT Corporation | Alzet Model 2004 | feasible for 28-day infusion in mice weighed > 20 g |
Saturated fat-enriched diet | Harlan Teklad | TD.88137 | 42% calories/calories to stimulate hypercholesterolemia in LDL receptor -/- mice |
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