Моделирование липидно-кальциевого поражения аортального клапана у гиперлипидемических (ApoE-нокаутных) мышей в контексте доклинических испытаний

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. 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. 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. 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.

1. Yadgir 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.119.043391

2. Coffey 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-z

3. Yi 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.202942

4. Lindman 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..

5. Peeters 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/ehx653

6. 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. doi: https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2019.05.016.

7. Moncla 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/s41569-023-00845-7

8. Lindman 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.2021.09.1367

9. Bogdanova 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.2022.835825

10. Zhang 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.1411543

11. Богданов 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/SSMJ20190606

12. 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.2005.03.058

13. Man 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.120.315930