fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2026-11-2-5-17fcmedicine-1199Research ArticleПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯPATHOPHYSIOLOGYМоделирование липидно-кальциевого поражения аортального клапана у гиперлипидемических (ApoE-нокаутных) мышей в контексте доклинических испытанийHyperlipidemic ApoE-/- mice as a model for studying lipid and calcium deposition in the aortic valve in preclinical studieshttps://orcid.org/0000-0003-4124-2316БогдановЛ. А.BogdanovL. A.

Богданов Лев Александрович, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л.С. Барбараша, стр. 6, г. Кемерово, 650002

Dr. Leo A. Bogdanov, Cand. Sci. (Biology), Researcher, Laboratory for Molecular, Translational and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0003-2810-3100КаноныкинаА. А.KanonykinaA. A.

Каноныкина Анастасия Александровна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л.С. Барбараша, стр. 6, г. Кемерово, 650002

Ms. Anastasia A. Kanonykina, BSc, Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0009-0002-1834-6045КондратьевЕ. А.KondratievE. A.

Кондратьев Егор Андреевич, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л.С. Барбараша, стр. 6, г. Кемерово, 650002

Mr. Egor A. Kondratiev, BSc, Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0009-0002-6293-6974ТюринаА. Е.TyurinaA. E.

Тюрина Арина Евгеньевна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л.С. Барбараша, стр. 6, г. Кемерово, 650002

Ms. Arina E. Tyurina, BSc, Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0009-0008-8676-1789ИзотоваЕ. С.IzotovaE. S.

Изотова Елизавета Сергеевна, аспирант

б-р имени академика Л.С. Барбараша, стр. 6, г. Кемерово, 650002

Ms. Elizaveta S. Izotova, PhD Student

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0001-8679-4857КутихинА. Г.KutikhinA. G.

Кутихин Антон Геннадьевич, доктор медицинских наук, заведующий отделом экспериментальной медицины

б-р имени академика Л.С. Барбараша, стр. 6, г. Кемерово, 650002

Dr. Anton G. Kutikhin, MD, Dr. Sci. (Medicine), Head of the Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

antonkutikhin@gmail.comНаучно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийРоссияResearch Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian Federation202624062026112517Copyright © Богданов Л.А., Каноныкина А.А., Кондратьев Е.А., Тюрина А.Е., Изотова Е.С., Кутихин А.Г., 20262026Богданов Л.А., Каноныкина А.А., Кондратьев Е.А., Тюрина А.Е., Изотова Е.С., Кутихин А.Г.Bogdanov L.A., Kanonykina A.A., Kondratiev E.A., Tyurina A.E., Izotova E.S., Kutikhin A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemsmu.ru/jour/article/view/1199Цель

Цель. Провести патоморфологическую и полуколичественную оценку липидного и кальциевого поражения створок аортального клапана у ApoE–/– мышей для обоснования возможности использования данной животной модели в доклинических исследованиях фармакологических вмешательств для профилактики кальцинирующего аортального стеноза.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование были включены 12-месячные самцы и самки ApoE–/– мышей (n = 20). После эвтаназии выделяли комплексы дуги аорты с фрагментом левого желудочка, содержащим аортальный клапан. Для макроскопической оценки липидного и кальциевого поражения цельные биоптаты и серийные криосрезы створок аортального клапана окрашивали 1% раствором масляного красного (Oil Red O), 2% раствором ализаринового красного (Alizarin Red S) и гематоксилином и эозином. Визуализацию проводили методом световой и флюоресцентной микроскопии. Полуколичественный анализ площади липидного и кальциевого поражения выполняли в программе ImageJ.

Результаты

Результаты. Окрашивание цельных биоптатов не позволило выявить липидное и кальциевое поражение створок аортального клапана. При патоморфологическом анализе криосрезов в створках аортального клапана были обнаружены множественные липидные капли различного диаметра и их скопления, а также гетерогенные микрокальцификаты, локализованные во всех слоях створок. Полуколичественный анализ выявил более высокую распространенность липидного поражения створок аортального клапана у самцов ApoE–/– мышей по сравнению с самками (p = 0,002), однако выраженность кальциевого поражения створок между самцами и самками статистически значимо не различалась (p = 0,91).

Заключение

Заключение. У ApoE–/– мышей в возрасте 12 месяцев формируется липидное и кальциевое поражение створок аортального клапана, морфологически сходное с таковым на начальных стадиях кальцинирующего аортального стеноза у человека и детектируемое с использованием липофильных и кальций-специфических красителей в сочетании с флюоресцентной микроскопией. Полученные результаты подтверждают возможность использования ApoE–/– мышей в качестве экспериментальной модели для изучения кальцификации аортального клапана и проведения доклинических исследований эффективности соответствующих фармакологических вмешательств.

Aim

Aim. To perform a pathomorphological and semi-quantitative assessment of lipid and calcific lesions of aortic valve leaflets in 12-month-old male and female ApoE–/– mice in order to substantiate the feasibility of using this model in preclinical studies of preventive therapy for calcific aortic stenosis.

Materials and Methods

Materials and Methods. The study included 12-month-old male and female ApoE–/– mice (n = 20). After euthanasia, complexes of the aortic arch with a fragment of the left ventricle containing the aortic valve and the descending aorta were isolated. For macroscopic evaluation of lipid and calcific lesions, whole-mount specimens were stained with 1% Oil Red O and 2% Alizarin Red. For detailed analysis, serial cryosections of aortic valve leaflets were prepared and stained with Oil Red O, Alizarin Red, and hematoxylin and eosin. Visualization was performed using light and fluorescence microscopy. Semi-quantitative analysis of the area of lipid and calcific lesions was carried out using ImageJ software.

Results

Results. Macroscopic evaluation did not reveal lipid or calcific lesions in aortic valve leaflets. However, pathomorphological analysis of cryosections demonstrated multiple lipid inclusions of various sizes, sometimes forming extended clusters, as well as heterogeneous microcalcifications located in both superficial and deeper layers of the valve leaflets. Semi-quantitative analysis showed significantly more pronounced lipid lesions in male ApoE–/– mice compared with females (p = 0.002), whereas calcification demonstrated comparable values between the groups with a tendency toward higher levels in females.

Conclusion

Conclusion. In 12-monthold ApoE–/– mice, lipid and calcific lesions develop in aortic valve leaflets and morphologically resemble early changes described in the initial stages of calcific aortic stenosis in humans. Detection of these lesions requires pathomorphological analysis of cryosections using lipophilic and calcium-specific dyes in combination with fluorescence microscopy. The obtained results support the use of ApoE–/– mice as an experimental model for studying early stages of aortic valve calcification and for conducting preclinical studies of preventive interventions.

кальцинирующий аортальный стенозкальцификация аортального клапанаApoE-/- мышидоклинические испытаниямикрокальцификациялипидное поражениеcalcific aortic stenosisaortic valve calcificationApoE-/- micepreclinical studiesmicrocalcificationlipid lesionsРабота выполнена при поддержке комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ № 0419-2024-0001 «Разработка новых фармакологических подходов к экспериментальной терапии атеросклероза, технологий серийного производства реактивов и расходных материалов для изучения физиологии и патофизиологии сердечно-сосудистой системы и программного обеспечения на основе искусственного интеллекта для автоматизированной диагностики патологий системы кровообращения и автоматизированного расчета сердечно-сосудистого риска» при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках национального проекта «Наука и университеты», https://gisnauka.ru/nioktr/detail/5O90V6DKTDEZ3L37R544GP18.This study was funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (National Project Science and Universities) to fulfill the Research Topic of the Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases No. 0419-2024-0001 «Novel anti-atherosclerotic therapies and machine learning solutions for automated diagnosis and prognostication of cardiovascular disease», https://gisnauka. ru/nioktr/detail/5O90V6DKTDEZ3L37R544GP18.ReferencesYadgir S., Johnson C.O., Aboyans V., Adebayo O.M., Adedoyin R.A., Afarideh M., et al. Global, regional, and national burden of calcific aortic valve and degenerative mitral valve diseases, 1990–2017. Circulation. 2020;141(21):1670–1680. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.043391Yadgir S, Johnson CO, Aboyans V, Adebayo OM, Adedoyin RA, Afarideh M, et al. Global, regional, and national burden of calcific aortic valve and degenerative mitral valve diseases, 1990–2017. Circulation. 2020;141(21):1670–1680. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.043391Coffey S., Roberts-Thomson R., Brown A., Carapetis J., Chen M., Enriquez-Sarano M., et al. Global epidemiology of valvular heart disease. Nat. Rev. Cardiol. 2021;18(12):853–864. https://doi.org/10.1038/s41569-021-00570-zCoffey S, Roberts-Thomson R, Brown A, Carapetis J, Chen M, Enriquez-Sarano M, et al. Global epidemiology of valvular heart disease. Nat Rev Cardiol. 2021;18(12):853–864. https://doi.org/10.1038/s41569-021-00570-zYi B., Zeng W., Lv L., Hua P. Changing epidemiology of calcific aortic valve disease: 30-year trends of incidence, prevalence, and deaths across 204 countries and territories. Aging (Albany NY). 2021;13(9):12710–12713. . https://doi.org/10.18632/aging.202942Yi B, Zeng W, Lv L, Hua P. Changing epidemiology of calcific aortic valve disease: 30-year trends of incidence, prevalence, and deaths across 204 countries and territories. Aging (Albany NY). 2021;13(9):12710–12713. https://doi.org/10.18632/aging.202942Lindman B.R., Clavel M.A., Mathieu P., Iung B., Lancellotti P., Otto C.M., et al. Calcific aortic stenosis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016;2:16006. . https://doi.org/10.1038/nrdp.2016.6..Lindman BR, Clavel MA, Mathieu P, Iung B, Lancellotti P, Otto CM, et al. Calcific aortic stenosis. Nat Rev Dis Primers. 2016;2:16006. https://doi.org/10.1038/nrdp.2016.6Peeters F.E.C.M., Meex S.J.R., Dweck M.R., Aikawa E., Crijns H.J.G.M., Schurgers L.J., et al. Calcific aortic valve stenosis: hard disease in the heart: A biomolecular approach towards diagnosis and treatment. Eur. Heart J. 2018;39(28):2618–2624. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehx653Peeters FECM, Meex SJR, Dweck MR, Aikawa E, Crijns HJGM, Schurgers LJ, et al. Calcific aortic valve stenosis: hard disease in the heart: A biomolecular approach towards diagnosis and treatment. Eur Heart J. 2018;39(28):2618–2624. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehx653Kostyunin AE, Yuzhalin AE, Ovcharenko EA, Kutikhin AG. Development of calcific aortic valve disease: do we know enough for new clinical trials? J Mol Cell Cardiol. 2019;132:189–209. doi: https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2019.05.016.Kostyunin AE, Yuzhalin AE, Ovcharenko EA, Kutikhin AG. Development of calcific aortic valve disease: do we know enough for new clinical trials? J Mol Cell Cardiol. 2019;132:189–209. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2019.05.016Moncla L.M., Briend M., Bossé Y., Mathieu P. Calcific aortic valve disease: mechanisms, prevention and treatment. Nat. Rev. Cardiol. 2023;20(8):546–559. https://doi.org/10.1038/s41569-023-00845-7Moncla LM, Briend M, Bossé Y, Mathieu P. Calcific aortic valve disease: mechanisms, prevention and treatment. Nat Rev Cardiol. 2023;20(8):546–559. https://doi.org/10.1038/s41569-023-00845-7Lindman B.R., Sukul D., Dweck M.R., Madhavan M.V., Arsenault B.J., Coylewright M., et al. Evaluating medical therapy for calcific aortic stenosis: JACC state-of-the-art review. J. Am. Coll Cardiol. 2021;78(23):2354–2376. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2021.09.1367Lindman BR, Sukul D, Dweck MR, Madhavan MV, Arsenault BJ, Coylewright M, et al. Evaluating medical therapy for calcific aortic stenosis: JACC state-of-the-art review. J Am Coll Cardiol. 2021;78(23):2354–2376. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2021.09.1367Bogdanova M., Zabirnyk A., Malashicheva A., Semenova D., Kvitting J.E., Kaljusto M.L., et al. Models and techniques to study aortic valve calcification in vitro, ex vivo and in vivo: an overview. Front. Pharmacol. 2022;13:835825. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.835825Bogdanova M, Zabirnyk A, Malashicheva A, Semenova D, Kvitting JE, Kaljusto ML, et al. Models and techniques to study aortic valve calcification in vitro, ex vivo and in vivo: an overview. Front Pharmacol. 2022;13:835825. (In Russ.). https://doi.org/10.3389/fphar.2022.835825Zhang S.H., Reddick R.L., Piedrahita J.A., Maeda N. Spontaneous hypercholesterolemia and arterial lesions in mice lacking apolipoprotein E. Science. 1992;258(5081):468–471. https://doi.org/10.1126/science.1411543Zhang SH, Reddick RL, Piedrahita JA, Maeda N. Spontaneous hypercholesterolemia and arterial lesions in mice lacking apolipoprotein E. Science. 1992;258(5081):468–471. https://doi.org/10.1126/science.1411543Богданов Л.А., Шишкова Д.К, Кутихин А.Г. Сравнение различных типов прогрессивных гематоксилинов для окрашивания элементов системы кровообращения и гепатолиенальной системы. Сибирский научный медицинский журнал. 2019;39(6):46–54. https://doi.org/10.15372/SSMJ20190606Bogdanov LA, Shishkova DK, Kutikhin AG. Comparison of different types of progressive hematoxylins for staining elements of the circulatory system and hepatolienal system. Sibirskii nauchnyi meditsinskii zhurnal. 2019;39(6):46–54. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SSMJ20190606.Tanaka K., Sata M., Fukuda D., Suematsu Y., Motomura N., Takamoto S., et al. Age-associated aortic stenosis in apolipoprotein E–deficient mice. J. Am. Coll. Cardiol. 2005;46(1):134–141. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.03.058Tanaka K., Sata M., Fukuda D., Suematsu Y., Motomura N., Takamoto S., et al. Age-associated aortic stenosis in apolipoprotein E–deficient mice. J Am Coll Cardiol. 2005;46(1):134–141. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.03.058Man J.J., Beckman J.A., Jaffe I.Z. Sex as a Biological Variable in Atherosclerosis. Circ. Res. 2020;126(9):1297–319. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.120.315930Man JJ, Beckman JA, Jaffe IZ. Sex as a Biological Variable in Atherosclerosis. Circ Res. 2020;126(9):1297–1319. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.120.315930.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.