يصف هذا البروتوكول نموذجا حيوانيا مركبا مع التعرض للجسيمات (PM) التي تؤدي إلى تفاقم نقص تروية عضلة القلب مع تصلب الشرايين.
المشاكل الصحية الناجمة عن تلوث الهواء (وخاصة تلوث الجسيمات) تحظى باهتمام متزايد ، خاصة بين مرضى أمراض القلب والأوعية الدموية ، مما يؤدي إلى تفاقم الاضطرابات المعقدة ويسبب سوء التشخيص. نموذج التعرض البسيط لنقص تروية عضلة القلب (MI) أو الجسيمات (PM) غير مناسب لمثل هذه الدراسات للأمراض ذات الأسباب المتعددة. هنا ، تم وصف طريقة لبناء نموذج مركب يجمع بين التعرض PM وتصلب الشرايين ونقص تروية عضلة القلب. تم تغذية الفئران ApoE−/− بنظام غذائي غني بالدهون لمدة 16 أسبوعا لتطوير تصلب الشرايين ، وتم إجراء تقطير القصبة الهوائية للتعليق القياسي PM لمحاكاة التعرض الرئوي ل PM ، وتم ربط الشريان التاجي الأمامي الأيسر النازل بعد أسبوع واحد من آخر تعرض. يمكن أن يحاكي تقطير القصبة الهوائية ل PM التعرض الحاد للرئة مع تقليل تكلفة التجربة بشكل كبير ؛ يمكن أن يضمن ربط الشريان النازل الأمامي الأيسر الكلاسيكي مع تنبيب القصبة الهوائية غير الغازية وجهاز التمدد المساعد الجديد معدل بقاء الحيوان على قيد الحياة ويقلل من صعوبة العملية. يمكن لهذا النموذج الحيواني أن يحاكي بشكل معقول التغيرات المرضية للمريض من احتشاء عضلة القلب التي تفاقمت بسبب تلوث الهواء ويوفر مرجعا لبناء نماذج حيوانية تتعلق بالدراسات التي تنطوي على أمراض ذات أسباب متعددة.
ارتبط تلوث الهواء بارتفاع معدل الوفيات الناجمة عن جميع الأسباب وساهم في عبء كبير من الأمراض أكثر من مجموع تلوث المياه وتلوث التربة والتعرض المهني1. كشف تقرير صادر عن منظمة الصحة العالمية أن تلوث الهواء الخارجي تسبب في 4.2 مليون حالة وفاة مبكرة في كل من المدن والمناطق الريفية في جميع أنحاء العالم في عام 2016 2016. يعيش 91٪ من الناس في جميع أنحاء العالم في أماكن تتجاوز فيها جودة الهواء حدود المبادئ التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية2. علاوة على ذلك ، فإن الجسيمات الدقيقة (PM) (قطرها 2.5 ميكرومتر ≤ ، PM2.5) معترف بها باعتبارها أهم تهديد لتلوث الهواء للصحة العامة العالمية3 ، وخاصة للأشخاص الذين يعيشون في مدن البلدان المنخفضة الدخل والمتوسطة الدخل.
تستحق الآثار الضارة لتلوث الهواء على أمراض القلب والأوعية الدموية المزيد من الاهتمام. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن PM يؤدي إلى زيادة خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية (CVDs)4. يمكن أن يؤدي التعرض لتركيزات عالية من الجسيمات متناهية الصغر لعدة ساعات إلى زيادة معدل وفيات احتشاء عضلة القلب. بالنسبة للأشخاص الذين لديهم تاريخ من احتشاء عضلة القلب، يمكن أن يؤدي التعرض للجسيمات متناهية الصغر إلى زيادة كبيرة في خطر تكرارالإصابة 5. علاوة على ذلك ، من المقبول عموما أن التعرض ل PM يسرع من تطور تصلب الشرايين6.
بالنسبة للبحوث الطبية ، من الأهمية بمكان اختيار نموذج حيواني مناسب. النماذج الحيوانية البسيطة لتصلب الشرايين7 ، ونماذج حيوانية لنقص تروية عضلة القلب8 ، ونماذج حيوانية للتعرض PM9 موجودة بالفعل. ApoE−/− (البروتين الشحمي E خرج منه) الفأر هو نموذج الفأر التقليدي المستخدم في دراسات تصلب الشرايين. القدرة على إزالة البروتينات الدهنية البلازما في الفئران ApoE− / − ضعيفة للغاية. التغذية الغذائية الغنية بالدهون من شأنها أن تسبب تصلب الشرايين الحاد ، يشبه اعتماد النظام الغذائي لأمراض القلب تصلب الشرايين التي لوحظت في البشر7. ربط الشريان التاجي الأمامي الأيسر النازل (LAD) هو طريقة كلاسيكية للحث على الحدث الإقفاري 8,10. تم استخدام ضخ القصبة الهوائية في العديد من الأبحاث ويبرز من نماذج التعرض11,12 بسبب محاكاته الأفضل وتكلفته المنخفضة.
ومع ذلك ، فإن النماذج الحيوانية لمرض واحد لها قيود كبيرة في البحث العلمي. لا يتم محاكاة نقص تروية عضلة القلب الناجم عن ربط LAD فقط في الحالة الفعلية. في الحالة الطبيعية ، يحدث نقص تروية عضلة القلب عادة بسبب تمزق اللويحات وانسداد الشرايين التاجية13. المرضى الذين يعانون من اعتلال عضلة القلب الإقفاري عادة ما يكون لديهم آفات أساسية تصلب الشرايين13. هناك أيضا استقلاب الدهون غير الطبيعي وردود الفعل الالتهابية في الجسم14. لذلك ، فإن نقص التروية الناجم عن العوامل الفيزيائية أو في ظل الظروف الطبيعية له مظاهر مرضية مختلفة. أظهرت الدراسات الحالية أن الاحتشاء والالتهاب في نماذج نقص تروية عضلة القلب مع تصلب الشرايين أكثر حدة15,16. يمكن أن يؤدي التعرض لمتلازمة ما بعد الظهر إلى تفاقم تصلب الشرايين ونقص تروية عضلة القلب بشكل أكبر عن طريق تحفيز الالتهاب والإجهاد التأكسدي1. عادة ما تتعايش ثلاثة عوامل في الحالة الطبيعية ، لذلك يمكن محاكاة الوضع الفعلي بشكل أفضل باستخدام نموذج مركب.
يصف هذا البروتوكول تطوير نموذج حيواني لنقص تروية عضلة القلب (MI) يجمع بين تصلب الشرايين (AS) والتعرض الحاد ل PM. تم تغذية الفئران ApoE−/− بنظام غذائي غني بالدهون للحث على تصلب الشرايين. تم تقليد التعرض الرئوي ل PM عن طريق تعليق PM بالتنقيط من خلال القصبة الهوائية. تم استخدام ربط LAD في الفئران للحث على نقص تروية عضلة القلب. تم الجمع بين هذه الأساليب وتحسينها لمحاكاة حالة المرض بشكل أفضل وتحسين معدل بقاء الحيوانات. ليست هناك حاجة إلى وحدة تعرض كبيرة أو آلة تخدير غازي ، مما يجعل التجربة سهلة التنفيذ. يمكن استخدام هذا النموذج لدراسة تأثير التعرض لأشعة الشمس في تلوث الهواء على تصلب الشرايين واعتلال عضلة القلب الإقفاري وإجراء البحوث على الأدوية الجديدة التي تم تطويرها لعلاج الأمراض التي تحتوي على مثل هذه العوامل المعقدة.
يختلف إنشاء نموذج حيواني مركب قليلا عن نموذج MI الفردي. الحفاظ على معدل بقاء مرتفع يمثل تحديا في تطوير النموذج المركب. ستصبح شدة تصلب الشرايين في الفئران ApoE / – أكثر حدة مع تمديد وقت التغذية عالية الدهون7 ، وضعف الفئران يؤدي إلى زيادة معدل الوفيات. لذلك ، من الضروري مراقبة ح…
The authors have nothing to disclose.
تم تطوير هذا النموذج بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (الأرقام 81673640 81841001 81803814) والبرنامج الوطني الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا في الصين للأدوية المبتكرة (2017ZX09301012002 و 2017ZX09101002001-001-3).
2,2,2-Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402 | |
75% alcohol disinfectant | |||
Animal ventilator | Shanghai Alcott Biotech | ALC-V8S | |
Cotton swabs | Sterile | ||
Cotton swabs for babies | Sterile , Approximately 3 mm in diameter | ||
Culture Dish | Corning | 430597 | 150 mm x 25 mm |
Diesel Particulate Matter | National Institute of Standards Technology | 1650b | |
Dissection board | About 25 x 17 cm. The dissecting board can be replaced with a wooden board of the same size | ||
High-fat diet for mice | Prescription: egg yolk powder 10%, lard 10%, sterol 1%, maintenance feed 79% | ||
Iodophor disinfectant | |||
LED spotlight | 5 V, 3 W,with hoses and clamps | ||
Medical silk yarn ball | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | – | 0-0 |
Medical tape | 3M | 1527C-0 | |
Micro Vascular Hemostatic Forceps | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | W40350 | |
Needle Holders | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JC32010 | |
Normal saline | |||
Ophthalmic Scissors | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | Y00040 | |
Ophthalmic tweezer, 10cm, curved, with hooks | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JD1080 | |
Ophthalmic tweezer, 10cm, curved, with teeth | Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory | JD1060 | |
Pipet Tips | Axygen | T-200-Y-R-S | 0-200 μL |
Pipette | eppendorf | 3121000074 | 100 uL |
Safety pin | Approximately 4.5 cm in length , for making chest opening tools | ||
Small Animal I.V. Cannulas | Baayen healthcare suzhou | BAAN-322025 | I.V CATHETER 22FG x 25 MM |
Suture needle with thread | Shanghai Medical Suture Needle Factory Co., Ltd. | – | 6-0,Nylon line |
Suture needle with thread | JinHuan Medical | F503 | 5-0 |
Syringe | 1 mL | ||
Tert-amyl alcohol | |||
Zoom-stereo microscope | Mshot | MZ62 |