Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Nós demonstramos um modelo de ligadura arterial novel no músculo spinotrapezius murino, incluindo um procedimento passo-a-passo e uma descrição da instrumentação necessária. Descrevemos a cirurgia e avaliação dos resultados relevantes referentes à remodelação da rede vascular e vasodilatação funcional usando microscopia intravital e confocal.
O spinotrapezius murino é uma fina, músculo esquelético apoio superficial que se estende de T3 a L4, e é facilmente acessível através de incisão na pele dorsal. Sua anatomia singular faz com que os spinotrapezius útil para investigação de lesão isquêmica e remodelação microvascular subseqüente. Aqui, nós demonstramos um modelo de ligadura arteriolar no músculo murino spinotrapezius que foi desenvolvido por nossa equipe de pesquisa e publicado anteriormente 1-3. Para determinadas estirpes de ratinhos vulneráveis, tais como o rato Balb / c, esta cirurgia de ligação fiável cria isquemia do músculo esquelético, e serve como uma plataforma para investigar terapias que estimulam a revascularização. Os métodos de avaliação são também demonstrados, incluindo a utilização de microscopia intravital e confocal. O spinotrapezius é bem adequado para estudos de imagiologia tais, devido à sua acessibilidade (anatomia dorsal superficial) e magreza relativa (60-200 jim). O músculo spinotrapezius pode ser montado en face, facilitandode imagem de todo-musculares redes microvasculares sem cortes histológicos. Descreve-se a utilização de microscopia intravital adquirir métricas na sequência de um procedimento de vasodilatação funcional, mais especificamente, o aumento do diâmetro arterilar como resultado da contracção muscular. Também demonstramos os procedimentos de colheita e fixa os tecidos, um precursor necessário para a imunocoloração estudos e da utilização de microscopia confocal.
Modelos animais de isquemia crônica são ferramentas valiosas para estudar a fisiopatologia das doenças isquêmicas, como a doença arterial periférica, doença arterial coronariana e doença cerebrovascular. Em roedores, tal como nos seres humanos, a oclusão arterial leva a remodelação estrutural da rede vascular, incluindo a arteriogénese e a angiogénese. Em pacientes saudáveis e mais jovens, esta remodelação pode ser suficiente para salvar o tecido de isquemia induzida por lesão, mas co-morbidades, como a diabetes pode comprometer gravemente a remodelação e recuperação. Compreender os mecanismos subjacentes a eventos de remodelação vascular é essencial para o desenvolvimento de terapias que estimulam esses processos de revascularização endógenos.
Actualmente, a ligação da artéria femoral ou ressecção no membro posterior é a técnica padrão de remodelação para o estudo da isquemia induzida vascular crónica em pequenos animais 4,5. Análise do diâmetro, conectividade e reatividade deos microvasos que compõem a jusante da rede vascular da artéria femoral ligado é difícil, contudo, devido à espessura dos músculos. Nós desenvolvemos um modelo de ligadura arteriolar no músculo do rato spinotrapezius: ligadura unilateral da artéria alimentação lateral deste músculo estabilizador dorsal 1. Os spinotrapezius relativamente finas (60-200 mm) é passível de en imunocoloração cara para a avaliação da topologia da rede inteira com uma única célula de resolução, permitindo um exame detalhado de eventos de remodelação vascular em todo o tecido inteiro. O spinotrapezius também é superficial e acessível, e, portanto, seus navios são facilmente observáveis por microscopia intravital, para caracterização eficiente do impacto de remodelação e ligadura arteriolar na reatividade vascular.
Neste relatório, nós descrevemos em detalhes e demonstrar o mouse spinotrapezius modelo de ligadura arteriolar. In vivo e ex vivo methods cirurgia de avaliação a seguir são descritos, incluindo a medição da vasodilatação funcional, que tem sido mostrado para ser comprometida sob condições de isquemia 6, e imagiologia por imunofluorescência das redes de músculo inteiro microvasculares. Nós também incluímos resultados de dois estudos separados piloto para demonstrar a utilidade do modelo. Em primeiro lugar, utilizou-se o modelo de ligadura arterial para induzir um aumento estatisticamente significativo da tortuosidade navio em ratinhos C57BL / 6 (Figura 2B). Tortuosidade aumenta durante arteriogênese em garantias das arteríolas. Em outras estirpes de ratinho, que são mais vulneráveis à isquemia, devido à ausência das arteríolas colaterais (por exemplo, ratinhos Balb / c), observa-se arterialização capilar 10. Arterialização capilar é detectada pelo aumento de diâmetros e ao desenvolvimento de α-actina de músculo liso de reactividade. Em segundo lugar, a estimulação eléctrica funcional do músculo leva à vasodilatação em arteríolas terminais da spinotrapezius (Figura 3B).
1. Alimentação Spinotrapezius cirurgia de ligadura da artéria
* Dose variável sobre tensão mouse e estoque, ajuste de acordo para recuperação do mouse está dentro de uma hora de indução.
2. Spinotrapezius microscopia intravital, in situ
3. Colheita de Tecidos Spinotrapezius e Fixação
Uma vista cirúrgica da artéria principal alimentando o músculo spinotrapezius que sofre de ligação é mostrado na Figura 1, com as etiquetas que indicam áreas de interesse. Uma imagem confocal exemplo da região colhidas e imunocoradas de músculo localizada directamente a jusante a partir da artéria ligado de uma semana após a ligadura é mostrado na Figura 2A. Arteríolas colaterais dilatadas contêm actina de músculo liso alfa-expressando células de músculo liso (vermelho) exibir tortuosidade característica após ligação. Tortuosidade do vaso, relatados como a razão entre o comprimento do navio e à distância via cabo (isto é, a linha que se estende ao longo dos pontos de extremidade do caminho mesmos vasos), no músculo ligado (à direita) é aumentada em relação ao músculo contralateral não ligada (Figura 2B, n = 8) . Figura 3 mostra os resultados de um estudo piloto no qual terminais de vasodilatação arteriolar funcional foi medida utilizando a microscopia intravital. Como esperado, di arteriolar ameter aumenta significativamente após a contração muscular estimulação elétrica induzida.
Figura 1. Campo cirúrgico do músculo spinotrapezius reflectida e da artéria de alimentação. A artéria de alimentação é ligada nos dois locais indicados por A0. Entre estas ligaduras e após obstrução de fluxo de sangue, a artéria é seccionado no local indicado por A. O segmento alvo das transições da artéria ventral da almofada gorda, descrito por C, no músculo spinotrapezius, descrito por D, no local indicado com seta de direção de fluxo B. é indicado pela seta tracejada E.
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Figura 2. Imagem confocal de spinotrapezius rede microvascular músculo para estudo piloto de tortuosidade. (A) colhida e muscular de todo montado foi reativa para o músculo liso alfa-actina e fotografada usando microscopia confocal. O campo de visão mostra a região do músculo localizado imediatamente a jusante do posto de ligação ligado arteríola 1 semana. Vasos tortuosos são evidentes no músculo, como resultado da ligação de (B) os resultados do estudo piloto mostra um aumento significativo (p = 0,035, 1 Student tailed t-test). Tortuosidade exibida pelos microvasos no músculo ligado medida pelo comprimento do vaso caminho proporção cordão distância para um teste de ratinhos C57BL / 6 (n = 8), em comparação com o controlo contralateral.
Figure 3. Imagens de microscopia intravital de vasodilatação funcional em arteríolas spinotrapezius, in vivo. (A) fotomicrografias representativas de arteríolas terminais spinotrapezius em repouso (à esquerda) e imediatamente a seguir a cessação de 8 a contração muscular Hz (à direita). (B) Terminal diâmetro arteriolar em repouso ( 8,5 ± 0,5 m, à esquerda) e imediatamente após (11 ± 1 um, meio) 90 seg de contração muscular, o que aumentou significativamente o diâmetro arteriolar (p = 0,032; 1-tailed teste t pareado) em camundongos Balb / C (n = 6). Variação percentual indicado (à direita).
O modelo de ligação de murino spinotrapezius aqui apresentada é eficaz num modelo animal pequeno para estudar as adaptações funcionais e estruturais que resultam de uma oclusão arterial. Este modelo é complementar para o modelo de isquemia dos membros posteriores amplamente utilizado 4, na medida em que proporciona uma vista de músculo inteiro de redes microvasculares intactas com uma elevada resolução espacial. Além disso, porque este músculo está localizado logo abaixo da pele dorsal, é acessível a imagens em série com microscopia intravital, e para a entrega da droga local através superfusão ou implantação de película fina 2. Estas características tornam um modelo animal atraente pequeno para se estudar os efeitos de novos alvos terapêuticos no remodelamento vascular e vasodilatação funcional após oclusão arterial.
Note-se que o cuidado deve ser usado quando se comparam os dados adquiridos no modelo de ligadura spinotrapezius de dados adquiridos no modelo de ligadura dos membros posteriores devido a vários chave differences. Primeiro, os músculos estão se estabilizando spinotrapezius músculos, e eles diferem dos músculos das pernas em termos de função e distribuição do tipo de fibra. O nosso grupo demonstrou anteriormente que a ligadura arteriolar no músculo spinotrapezius cria hipóxia ou menos insignificante em estirpes com redes bem desenvolvidas arteriolares colaterais, em comparação com a hipóxia observado na pata posterior após a ligação da artéria femoral, no modelo de membro posterior 1,8 - 10. Também mostramos que o modelo de ligadura spinotrapezius produz uma resposta de remodelação diferente em ratinhos Balb / c em comparação com ratinhos C57BL / 6, com murganhos Balb / c mice remodelação redes por colateralização capilar e remodelação de C57BL / 6 por alargamento das actuais ligações arteriolares 3. Há um paralelo interessante entre estas observações e aqueles feitos em modelos de ligação dos membros posteriores, em que ratinhos Balb / c uma experiência de recuperação de perfusão prolongada após a ligadura em comparação com ratinhos C57BL / 6 9,11,12 </ Sup>. Em outros modelos de isquemia do tecido, da idade do rato 14 e 13 do género na presença de doença 15 também impactar as respostas dos tecidos 'para oclusão arteriolar, embora não se tenha ainda testado estes preditores no modelo de ligadura spinotrapezius.
Em segundo lugar, o tamanho da artéria que está ligado no modelo spinotrapezius é substancialmente menor do que a artéria femoral, e, portanto, a ligadura impacta um menor volume de tecido que está a jusante, isto é, a um nível inferior do sistema circulatório, no spinotrapezius em comparação com o membro posterior 3. Assim, a diferença anatómica na localização da ligação destes dois modelos, devem ser considerados quando se comparam as respectivas respostas fisiológicas (por exemplo, remodelação vascular) para esta intervenção.
Em terceiro lugar, a finura das spinotrapezius oxigénio pode permitir atingir a porção não perfundidada do tecido da vizinhade tecido, em comparação com a isquemia e hipoxia combinado no modelo de membro posterior, como notado acima de 3. Em quarto lugar, a recuperação do fluxo para a parte a jusante spinotrapezius da ligadura é mais rápido do que na ligação dos membros posteriores. O modelo de ligadura spinotrapezius é um modelo único crónica e não devem ser confundidos com os outros modelos de oclusão arterial transitória ou modelos de lesão por isquemia-reperfusão. Consideramos que é possível adaptar este modelo para acomodar estes tipos de condições, mas esta está fora do âmbito de trabalho aqui apresentado. Por fim, advertimos contra directamente relacionados observações pré-clínicas neste modelo para as manifestações clínicas da doença isquêmica em seres humanos, especialmente quando utilizando jovem e saudável ratos e devido aos limites inerentes fisiológicas, como freqüência cardíaca 5. No entanto, consideramos que este novo modelo como uma ferramenta valiosa para descobrir mecanismos básicos de respostas teciduais à ligadura e identificar o potencialrapeutic alvos em um ambiente in vivo.
Além das notas cirúrgicos fornecidos no procedimento de ligação de alimentação spinotrapezius artéria (nota anatómica (6a), distinguindo-se da artéria da veia (9a), e a utilização de uma ligadura única (11a)), alguns outros aspectos do processo de benefício discussão.
Primeiro, a incisão inicial feito ao longo da fronteira almofada dorsal de gordura (ou vários mm caudal ao ombro, se visualização transdérmico não é possível) é idealmente feito tão pequeno quanto o cirurgião é confortável, e expandiu-se durante o procedimento, se necessário. Esta prática minimiza a sutura necessária para fechar a incisão, o que é conveniente para o cirurgião, reduz o tempo de processo, e também é menos irritante para o animal durante a recuperação. Alternativamente, uma incisão maior da pele pode ser apropriado de acordo com a preferência do cirurgião, uma vez que o músculo pode ser mais fácil de localizar com um campo expandido. Neste caso, a incisão podebeneficiar de uma forma de ferradura com uma face medial aberta para permitir que a dobragem no sentido da coluna. Ao fazer a incisão na pele e que se estendem através das camadas de pele secundárias, se um navio de superfície é danificada e causa hemorragia, aplica uma pressão ligeira com uma gaze estéril e proporcionar tempo para a hemostase.
Também de nota, é importante para lidar com o tecido com a força mínima necessária, e sempre que possível segurar com uma pinça mais perto da borda lateral do músculo e para longe da zona pretendida isquémico. Esta prática ajuda a evitar lesão por esmagamento, a qual pode levar a outras respostas inflamatórias mediadas por tecidos que podem confundir a resposta de remodelação vascular provocado pela ligadura arterial.
Em conclusão, nós demonstramos a utilização do músculo spinotrapezius murino como modelo cirúrgico para analisar as respostas vasculares e tecido para ligadura arteriolar. Este modelo é adequado para avaliação intravital de alterações vasculares (paravasodilatação exemplo, funcional), e para a avaliação ex vivo de alterações vasculares (por exemplo, a imagem latente imunofluorescente e quantificação de redes vasculares). Ambos os estudos pré-clínicos e clínicos demonstraram que a resposta de um indivíduo a obstrução arteriolar (por exemplo, através de ligação nos ratos ou de placas ateroscleróticas em seres humanos) é dependente da idade na presença ou ausência de doença (por exemplo, diabetes mellitus), o diâmetro da artéria obstruída , a constituição genética do indivíduo, e a exigência metabólica do tecido 11-15. Modelos murinos, como o apresentado aqui, aproveitar o pesquisador de diferenças anatômicas cepa-específica e genética e doenças específicas fenótipos, o que facilita a investigação destas relações complexas.
Os autores declaram que não têm interesses conflitantes financeiros.
Reconhecemos Kevin Macleod para o uso de sua música Creative Commons licenciado no vídeo associado, incluindo (em ordem de aparição) sua "Sala de Embarque", faixas de "Wallpaper" e "Melodrama da noite." Gostaríamos também de agradecer Ndubisi Okeke e Frederick Torstrick por sua assistência com o vídeo da cirurgia.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
Iris tesoura | FST | 14090-09 | Tipo: Ferramenta |
Tamanho 7 fórceps | FST | 11271-30 | Tipo: Ferramenta |
Tamanho 5 fórceps | FST | 11251-20 | Tipo: Ferramenta |
Tesoura Primavera | Roboz | RS5671 | Tipo: Ferramenta |
Microssonda | FST | 10140-03 | Tipo: Ferramenta Pode ser substituído com sonda linear |
Suporte da agulha | FST | 12500-12 | Tipo: Ferramenta |
Câmara de indução | JD Medical Dist. Co., Inc. | IC-1086 | Tipo: Equipamento |
Gel Eye | Dechra | NDC 17033-211-38 | Tipo: Reagente |
Calor pad | FST | 21060-01 | Tipo: Equipamento |
Sonda de temperatura retal | FST | 21060-01 | Tipo: Equipamento |
Eletrodos estimuladores | FHC | UEWSGCSE0N1M | Tipo: Equipamento |
Artesão Polymer Clay | Polyform | N / A | Tipo: Equipamento |
PowerLab sistema de aquisição de dados | ADInstruments | ML 845 | Tipo: Equipamento |
Isolador de estímulo | ADInstruments | FE 180 | Tipo: Equipamento |
LabChart | ADInstruments | ML S060 / 7 | Tipo: Software |
Luz refletida microscópio de fluorescência | Olimpo | BFXM | Tipo: Equipamento |
Alto MW fluorescente dextrano | Sigma | FD250S-100mg | Tipo: Reagente |
Pinças de vídeo | Colorado vídeo | 308 | Tipo: Equipamento |
Análise Vascular automatizado (AVA) | Microvision Médica | Tipo: Software | |
Anti-αSMA fluoróforo Conjugated | Sigma | 1A4-Cy3 | Tipo: Reagente Clonal, 1:100 |
Microscópio Fluorescente | Olimpo | BFXM | Tipo: Equipamento |
De elevado peso molecular fluorescente dextrano | Sigma | FD250S-100mg | Tipo: Reagente |
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