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자가 혈전을 사용하여 폐색전증의 최소 침습 랫드 모델을 확립하기 위한 자세한 방법론이 설명됩니다. 경색 부위를 정량화하고 폐동맥 나무를 시각화하기 위한 추가 방법도 제공됩니다.
폐색전증(PE)은 심혈관 질환으로 인한 사망의 주요 원인 중 하나이며, 이로 인해 사회경제적 부담이 크게 발생합니다. 현재의 치료법은 주로 항응고제와 혈전용해술에 초점을 맞추고 있지만, 병태생리학에 대한 더 나은 이해와 새로운 치료 전략의 개발이 시급히 필요합니다. 동물 모델은 PE를 이해하고 질병에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 중요한 역할을 하며, 설치류는 윤리적 및 비용 고려 사항으로 인해 일반적으로 사용됩니다. 그러나 PE에 대한 기존 설치류 모델은 표준화된 절차가 부족하여 재현성 및 교차 연구 비교를 방해합니다. 본 연구는 자가 혈전을 이용하여 PE의 최소 침습적 쥐 모델을 확립하는 것을 목표로 한다. 이 모델은 최소 침습 혈액 샘플링 기술, 표준화된 혈전 생성 절차 및 최소 침습 정맥 접근을 특징으로 합니다. 또한 경색 부위를 정량화하고 폐동맥 나무를 시각화하기 위한 프로토콜이 제공됩니다. 이러한 절차는 PE 진행을 연구하기 위한 설치류 모델의 신뢰성을 높이고 새로운 치료법의 개발을 촉진하는 것을 목표로 합니다.
폐색전증(PE)은 병원 내 사망의 주요 원인이며 심혈관 질환으로 인한 사망 원인 중 세 번째로 흔한 질환입니다. 높은 발병률에도 불구하고 예방과 신속한 진단은 여전히 어려운 과제입니다 1,2. 항응고 요법과 혈전용해 요법은 조루병 치료에 매우 중요하지만, 질병 관리를 개선하기 위해서는 질병 진행에 대한 심층적인 이해와 새로운 치료법이 필수적이다3.
현대 생물의학 연구에서 동물 모델은 인간 질병의 메커니즘을 밝히고 새로운 치료법을 개발하는 데 중추적인 역할을 합니다 4,5. 생쥐, 쥐, 햄스터 및 토끼는 윤리적 고려 사항과 비용 효율성으로 인해 PE 모델링에 자주 사용됩니다 6,7,8,9,10. PE 모델링 접근 방식은 일반적으로 생체 내 혈전 형성, 체외 혈전 주입 및 비혈전성 입자 투여의 세 가지 범주로 나뉩니다. 동물 종과 모델링 기법의 선택은 모든 목적에 적합한 단일 모델이 없기 때문에 특정 연구 목표에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 새로운 혈전용해 요법을 탐구하는 데 초점을 맞춘 연구에서는 비혈전성 입자 대신 자가 혈전과 관련된 모델을 사용하는 경우가 많습니다.
설치류의 PE를 모델링하는 현재 방법은 상세하고 표준화된 방법론이 없기 때문에 어려움에 직면해 있습니다. 이는 혈액 샘플링, 혈전 형성 및 후속 색전술과 같은 주요 프로세스에 영향을 미치며, 이 모든 것은 연구 전반에 걸쳐 재현 가능한 결과를 보장하는 데 중요합니다. 또한, 색전술 부위를 정량화하고 색전술 후 색전술의 분포를 정확하게 매핑하는 능력에는 상당한 격차가 있습니다. 이러한 단점을 해결하는 것은 PE 연구에서 설치류 모델의 신뢰성과 유용성을 발전시키는 데 필수적입니다.
본 연구에서는 자가 혈전을 이용하여 PE의 랫트 모델을 확립하기 위한 상세한 프로토콜에 대해 설명한다. 이 모델은 최소 침습 혈액 샘플링 기술, 표준화된 혈전 생성 절차 및 최소 침습 정맥 접근을 특징으로 합니다. 또한 폐의 경색 부위를 정량화하고 폐동맥 나무를 시각화하기 위한 프로토콜이 제공되어 추가 연구 발견을 용이하게 할 수 있습니다.
모든 동물 실험은 중국의학원 및 북경연합 의과대학의 동물관리 및 사용 위원회(승인번호: IRM/2-1ACUC-2311-015)의 승인 하에 수행되었습니다. 이 연구에는 생후 6주, 체중 약 250g의 수컷 Sprague-Dawley 쥐가 사용되었습니다. 동물들은 균형 잡힌 차우 식단과 물을 자유롭게 이용할 수 있는 특정 병원체가 없는 환경에 수용되었습니다. 그들은 22 ° C ± 2 ° C의 실내 온도에서 12 시간의 라이트 / 다크 사이클 하에서 유지되었습니다. 동물들은 수술을 받기 전에 1주일 동안 환경에 적응하도록 허용되었습니다. 이 연구에 사용된 시약 및 장비의 세부 정보는 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 장비 및 재료
2. 자가 혈전 준비
3. 정맥 접근 준비
4. 색전술
5. 경색 부위의 정량화
6. 폐동맥 나무의 시각화
PE 모델의 증상 및 병리학
색전술 동안 쥐는 호흡 곤란을 경험했고 흉부의 변동이 넓어졌습니다. 거의 모든 동물이 10cm 미만의 혈전이 투여되었을 때 폐색전증 에피소드에서 살아남았습니다(모델링된 동물 15마리 중 14마리). 우리로 돌아간 후, 동물들은 구석에 웅크리고 앉아 음식과 물에 대한 관심이 줄어든 모습을 보였다. 그러나 이러한 증상은 빠르게 해결되었고 몇 시간 안에 동물들은 정상적으로 행동했습니다. 색전술 후 기준선과 24시간 경과 시점 사이에 체중 차이는 없었다(341.8 ± 10.4 vs. 343.3 ± 8.5, p =0.25).
총체적 병리학에 의하면 색전술된(경색된) 부위는 쐐기 모양이며, 대부분 폐의 하부에 위치하며, 경계가 뚜렷한 것으로 밝혀졌다. 색전은 경색 부위의 정점에서 발견되어 폐동맥의 첫 번째 및 두 번째 가지를 막고 있었습니다. 헤마톡실린-에오신 염색을 사용한 현미경 병리학은 폐동맥 분지의 색전술을 확인했습니다(그림 4F).
혈전 부하 및 경색 부위
혈전 부하가 폐 경색에 미치는 영향에 대한 예비 조사에서 낮은 혈전 부하(6cm 혈전 기둥, 15개의 응고)와 높은 혈전 부하(10cm 혈전 기둥, 25개의 응고)를 모두 테스트했습니다. 예상대로, 색전의 부하가 높을수록 폐 경색의 영역이 더 넓어졌습니다(그림 5A-C).
24시간 이내 내인성 섬유소용해
색전술 직후 채취한 폐 샘플과 비교했을 때, 색전술 직후 24시간 후에 채취한 폐 샘플에서는 경색 부위가 현저히 감소한 것으로 나타났으며, 이는 쥐에서 강력한 내인성 섬유소 용해 가능성을 나타냅니다(그림 5D).
그림 1: 혈전 발생기 및 혈전 주입기의 구조. (A) 혈전 발생기는 실리콘 튜브를 18G 분주 바늘(외경 12mm)과 0.5mL 생리식염수가 미리 채워진 1mL 주사기에 연결하여 조립했습니다. (B) 혈전 주입기는 19G 분배 바늘(내경 0.84mm, 외경 1.08mm)을 주입 튜브(혈전 용기)에 연결하고 2mL 생리식염수가 미리 채워진 5mL 주사기로 구성되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 혈액 채취 및 혈전 준비. (A) 쥐를 마취하고 누운 자세로 고정했습니다. 점선이 있는 흰색 원은 마누브리움을 나타내며 신체 표면 마커 역할을 합니다. 흰색 원 옆에 있는 빨간색 점은 양측 두개골 대정맥(CVC)에 접근하기 위한 천자 부위를 나타냅니다. 그림의 아래 부분은 manubrium, CVC 및 천자 부위의 상대적 위치에 대한 부검 그림을 보여줍니다. (B) 올바른 CVC를 통한 성공적인 혈액 샘플링. (C) 자체 제작 혈전 발생기에서 혈전이 발생한 혈액 기둥이 씻겨 나오는 것. (D) 혈전증된 혈액주에서 유래한 혈전. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 정맥 접근 및 색전술. (A) 5mm 피부 절개를 통한 표재성 상복부 혈관의 노출, 파란색 화살표는 표재성 상복부 정맥을 나타내고 빨간색 화살표는 표재성 상복부 동맥을 나타냅니다. (B) 주변 조직으로부터 표재성 상복부 정맥을 분리하고 나일론 실로 정맥을 조절합니다. (C) 혈전을 함유한 자체 제작 주사기. (D) 자체 제작 주사기의 분배 바늘로 정맥을 캐뉼레이션하고 정맥 접근을 통해 혈전을 투여합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 폐색전증의 병리학. (A) 심염수 관류 및 4% 파라포름알데히드 고정 후 정상 폐. (B) 실리콘 주조 혼합물과 메틸 살리실레이트 투명화에 의해 시각화된 정상 폐, 특허 폐동맥 나무와 미세혈관 구조를 보여줍니다. (C) 색전술 직후 자가 혈전이 있는 폐로, 색전술로 인한 폐 경색을 나타내는 표시된 영역이 있는 폐. (D) 실리콘 혼합물 주조 및 메틸 살리실레이트 투명화에 의해 시각화된 병든 폐, 검은색 화살표는 폐동맥 가지를 막고 있음을 나타내고 흰색 점선 원은 경색된 영향을 받은 부위를 나타냅니다. (E) 폐동맥 분지에서 색전(빨간색 화살표)을 보여주는 왼쪽 폐엽 절개. (F) Hematoxylin 및 eosin 염색을 사용한 폐동맥 분지의 혈전 색전술의 현미경 이미지. 눈금 막대 : 200 μm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 폐 경색 비율의 정량화. (A) 10cm의 혈전(총 길이)이 있는 색전술 후 쥐에서 즉시 채취한 폐. (B) 6cm의 혈전으로 색전술 후 쥐에서 즉시 채취한 폐. (C) 8cm의 혈전으로 색전술 후 쥐에서 즉시 채취한 폐. (D) 색전술 후 24시간 후에 8cm의 혈전이 있는 쥐에서 채취한 폐. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
본 연구에서는 자가 혈전을 이용한 PE의 최소 침습적 쥐 모델을 성공적으로 확립하였다. 이 모델링 절차를 마스터하면 30분 이내에 완료할 수 있습니다. 이 모델은 병리학적 검사로 확인된 임상 PE의 주요 특징을 효과적으로 포착합니다. 결과적으로, PE 후 합병증의 혈역학적 변화 및 발병 기전을 설명하고, 새로운 진단 바이오마커 및 치료 표적을 개발하고, 새로운 항혈전 치료를 테스트하는 데 유용한 도구를 제공합니다.
PE 동물 모델을 개발하기 위해 수십 년 동안 상당한 노력이 기울여졌지만 PE12 모델링에 최적화된 단일 방법은 확인되지 않았습니다. 이 기사에서 변형된 PE 모델은 다음과 같은 몇 가지 뚜렷한 특징을 보여줍니다: (1) 중심정맥 카테터(CVC)에서 혈액 채취: 설치류에서 CVC는 쇄골하정맥과 내경정맥의 합류점과 연결되어 꼬리 방향으로 흉강으로 확장됩니다13. 왼쪽 및 오른쪽 CVC는 거의 대칭입니다. CVC는 경정맥보다 더 큰 내강을 가지고 있고, 마누브리움 가까이에 위치하며, 대흉근 아래에 있습니다. 이러한 해부학적 특성으로 인해 정확한 정맥 천자, 더 많은 혈액 샘플링 볼륨, 빠른 지혈이 가능하여 높은 성공률을 얻을 수 있습니다. 또한 CVC에서 혈액을 채취하는 것은 다른 혈액 채취 경로에 비해 오염에 덜 민감하며 혈종, 혈전증 및 기흉과 같은 합병증과 같은 합병증이 발생할 가능성이 적습니다. 지혈은 일반적으로 압력에 따라 자동 또는 빠르게 달성됩니다. (2) 표재성 상복부 정맥을 통한 주입 : 일반적으로 PE 6,8,9를 유도하기 위해 혈전 주사에 외부 경정맥을 사용하며 노출을 위한 피부 절개는 최소화할 수 있습니다. 그러나 외부 경정맥의 캐뉼레이션은 종종 정맥 폐색으로 이어지며, 이는 외부 경정맥이 출생 후 쥐의 주요 두개골 유출이기 때문에 후속 실험에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다14 우심실압력 측정을 위해 다른 외부 경정맥의 캐뉼레이션이 필요하기 6,8,10. 이 수정된 모델에서는 표재성 상복부 정맥을 희생하는 것이 신체에 미치는 영향을 최소화합니다. 또한, 혈전 주사를 위한 이 경로는 대부분의 색전이 하지 정맥에서 발생하는 임상 PE를 모방합니다. 표재성 상복부 동맥의 정확한 위치는 작은 절개 부위에 매우 중요합니다. 표재성 상복부 동맥의 맥동은 일반적으로 사타구니의 피부 표면에 기록될 수 있으며, 이는 혈관 식별에 도움이 됩니다. (3) 맞춤형 색전 부담: 색전 부담은 혈액 기둥의 직경과 총 길이에 의해 결정됩니다. 이 연구에 사용된 혈전 발생기는 표준 및 맞춤형 색전 부하 준비를 가능하게 합니다. 연구원은 연구 요구 사항에 따라 이러한 매개변수를 조정할 수 있습니다. 이 경우 색전부하가 눈에 띄는 증상과 징후를 유발하지만 사망에 이를 가능성은 적습니다. 일반적으로 10cm 미만의 혈전을 주입하면 안전합니다. 무호흡증이 발생하면 즉시 주사를 중단해야 합니다. 그런 다음 실험자는 손가락을 측면 및 전방 흉벽에 놓고 동물의 가슴을 잡고 리드미컬한 흉부 압박을 수행해야 합니다. 동물의 호흡은 이러한 기동 후에 회복될 수 있습니다. (4) 경색 부위의 폐 관류 및 정량화: 본 연구는 PE 유도 후 폐 경색의 더 나은 시각화를 위한 상세한 폐 관류 기술을 소개합니다. 이를 바탕으로 경색 부위를 정량화하는 지표인 경색 비율(infarction ratio)이 개발되었습니다. 현재 결과는 이 지수가 색전량 부하 및 내인성 혈전용해술에 반응할 수 있음을 시사하며, 새로운 항혈전 요법을 조사하는 연구에서 그룹 간 비교에 잠재적으로 유용할 수 있음을 시사합니다.
PE 모델링과 비교했을 때, PE의 심각한 장기 합병증인 만성 혈전색전성 폐고혈압(CTEPH)을 모델링하는 것은 설치류의 높은 섬유소 용해 활성으로 인해 더 어렵습니다. 잠재적인 해결책으로는 반복적인 색전술과 섬유소 용해 억제제인 트라넥삼산(TXA)의 투여 7,10,12,15가 있습니다. 그러나 정맥 접근 손상과 TXA의 빠른 혈장 제거로 인해 CTEPH 모델링이 계속 어려워지고 있습니다. 여기에 제시된 모델 및 수반되는 시각화 프로토콜은 신뢰할 수 있는 CTEPH 모델을 설정하는 데 도움이 되는 통찰력을 제공할 수 있습니다.
이 원고의 한계 또한 다루어져야 한다. 첫째, 이 모델에 대한 우심실 압력 및 심초음파와 같은 혈류역학적 측정이 부족합니다. 그러나 이것은 병리학적으로 검증된 모델이므로 모델의 유효성을 부정하지는 않습니다. 연구자들은 혈류역학적 측정에 대한 자세한 방법론을 위해 다른 문헌을 참조할 수 있다16. 둘째, 와파린과 우로키나제의 투여와 같이 이 PE 모델에서 약물 반응을 평가하기 위한 치료군은 포함되지 않았으며, 이는 모델의 유용성을 추가로 입증할 수 있었습니다.
결론적으로, 최소 침습적 접근 방식을 특징으로 하는 PE의 수정된 설치류 모델이 성공적으로 확립되었습니다. 경색 부위를 정량화하고 폐동맥 나무를 시각화하는 방법도 제공되었습니다. 이 모델은 조루증 합병증의 예방 및 치료에 관한 중요한 질문을 해결할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.
저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 연구는 Wu Jieping Medical Foundation(320.6750.19089-36)의 보조금으로 지원됩니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Analytical balance | METTLER TOLEDO | MA55/A | None |
Dispensing needle | Jinrong electronics | None | 19 G and 18 G |
Fine scissors | Stronger | XGJ1300 | None |
Heparin sodium salt | Solarbio | 01-08-9041 | 140U/mg |
Isoflurane | RWD | R510-22-10 | None |
Methyl salicylate | Macklin | M813577 | AR, 99% |
Micro clamp | JZ | W40160 | None |
Micro tweezers | Stronger | XGN1310 | None |
Silicone casting compound | Flow Tech | MV-130 | None |
Sprague-Dawley rats | Vital River | SD-IGS | None |
Stereo microscope | Murzider | MSD204 | None |
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