WO2013183725A1 - 非ヒトモデル動物、非ヒトモデル動物の作製方法及び抗血栓薬のスクリーニング方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a non-human model animal, a method for producing a non-human model animal, and a method for screening an antithrombotic drug.
- arteriosclerotic diseases such as myocardial infarction, stroke and peripheral arterial disease
- Many of these diseases are caused by thrombosis based on arteriosclerotic lesions (plaque), resulting in a decrease in the quality of life of the patient and the main cause of death and bedriddenness.
- Non-Patent Document 1 The acute phase of acute myocardial infarction (within 6-8 hours of onset of acute myocardial infarction) through the spread of reperfusion and standardization of medical treatment ( ⁇ -blockers, ACE inhibitors, statins, etc.) Life prognosis within 1 month of onset has improved.
- Acute myocardial infarction is known to be caused by an occlusive thrombus formed in unstable plaque of coronary arteries (see Non-Patent Document 2), and further elucidating the mechanism of acute myocardial infarction, It can be an appropriate diagnosis, prevention or treatment.
- Plaque failure is characterized by a thin fibrous cap, strong inflammatory cell infiltration, and a lipid core.
- plaque rupture the rupture of the fibrous cap causes detachment of the intima, activation of coagulation factors in the blood and platelet aggregation by collagen and tissue factor under the intima, and formation of an occlusive thrombus It is considered (see Non-Patent Document 3).
- Plaque erosion is also characterized by vascular intimal detachment.
- the pathological features of plaque erosion include the absence of fibrous capsule failure, the neointimal is formed mainly by smooth muscle cells and proteoglycans, and the infiltration of inflammatory cells is less than the above-mentioned plaque failure. This is different from the failure of plaque (see Non-Patent Document 4).
- mice lacking both Niemann-Pick C1 and ApoE are known as model animals in which thrombus is formed.
- a non-occlusive thrombus accompanied by degeneration and destruction of the media and inflammation of the adventitia is formed in the ascending aorta near the aortic valve (see Non-Patent Document 7).
- an animal model in which acute thrombus is induced by mechanical stimulation or drug loading has been reported (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 8).
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a non-human model animal useful as a model of thrombosis caused by plaque erosion, a method for producing the non-human model animal, and a screening method for an antithrombotic drug. For the purpose.
- the non-human model animal according to the first aspect of the present invention is: It develops thrombosis due to plaque erosion.
- the thrombosis is Is occlusive to occlude the lumen of the blood vessel, It is good as well.
- the thrombosis is At least one of a platelet thrombus and a fibrin thrombus is formed in the blood vessel lumen; It is good as well.
- the non-human model animal is A rabbit, It is good as well.
- a method for producing a non-human model animal that develops thrombosis caused by plaque erosion according to the second aspect of the present invention, Damaging a portion of the endothelium of an artery of a non-human animal fed a high cholesterol diet; Continuously administering a pressor to the non-human animal; including.
- the pressor is Angiotensin II, It is good as well.
- the non-human animal is A rabbit, It is good as well.
- the antithrombotic drug screening method according to the third aspect of the present invention comprises: The non-human model animal according to the first aspect of the present invention is used.
- the screening method for antithrombotic drugs is: Administering a test substance to the non-human model animal; Comparing a marker associated with thrombosis between the non-human model animal to which the test substance has been administered and the non-human model animal to which the test substance has not been administered; including, It is good as well.
- a thrombus exhibiting a lesion characteristic of plaque erosion is formed in a non-human animal. For this reason, a non-human model animal useful as a model of thrombosis caused by plaque erosion can be obtained.
- FIG. 3 is a first diagram showing an angiographic image of a rabbit in Example 1. It is a figure which shows the blood-vessel sample extract
- FIG. 6 is a (second) diagram illustrating an angiographic image of a rabbit in Example 1. It is a figure which shows the blood-vessel sample extract
- FIG. 4 It is a figure which shows the image of the body surface tube echo with respect to the rabbit in Example 3.
- FIG. It is a figure which shows the angiographic image of the rabbit shown in FIG.
- FIG. It is a figure which shows the result of the tissue dyeing
- Example 4 it is a figure which shows the time-dependent change of the ratio of the rabbit which survived without obstruction
- Example 6 is a graph showing the results of tissue staining of the femoral artery of rabbits in the angiotensin II administration group in Example 4. It is a figure which shows the result of the immunohistochemical analysis regarding the various markers with respect to the femoral artery of FIG. It is a figure which shows the result of the immunohistochemical analysis with respect to the artery with obstruction
- Example 5 it is a figure which shows the time-dependent change of the ratio of the rabbit which survived without occlusion. It is a figure which shows the result of the tissue dyeing
- the non-human model animal develops thrombosis caused by plaque erosion.
- Plaque is a thickened lesion of the intima present in a thickened and hardened site in the artery, the so-called arteriosclerotic lesion.
- the plaque contains an atheroma in the center and is covered by a fibrous capsule.
- Plaques often have a lipid core made of cholesterol ester inside.
- Plaque erosion is a lesion in which the fibrous capsule covering the plaque fails due to injury that does not reach the lipid core. Plaque erosion has few apparent lipid cores and thin fibrous capsules and poor inflammatory cell infiltration. Plaque erosion is often observed in plaques rich in smooth muscle cells and proteoglycans. In contrast, plaque failure is characterized by a clear lipid core, strong infiltration of inflammatory cells, a thin fibrous capsule, and a few smooth muscle cells in the fibrous capsule.
- Thrombosis is a condition in which a thrombus is formed in the lumen of a blood vessel, but broadly includes a condition related to the formed thrombus.
- the pathological condition related to the thrombus is, for example, ischemia or infarction due to the formation of a thrombus, arteriosclerosis, myocardial infarction, angina pectoris, cerebral thrombus, or the like.
- the thrombosis in the non-human model animal may be occlusive that obstructs the blood vessel lumen.
- obstructive thrombosis for example, 75% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more of the area of the blood vessel lumen of the non-human model animal is occupied by thrombus.
- the ratio of the thrombus occupying the area of the blood vessel lumen can also be calculated based on the image of the blood vessel cut surface obtained by body surface tube echo.
- the ratio of the thrombus in the area of the blood vessel lumen can be grasped by the pathological analysis of the blood vessel sample.
- the thrombosis in the non-human model animal at least one of platelet thrombus and fibrin thrombus is formed in the blood vessel lumen.
- Platelet thrombus is also called white thrombus, and platelets are greatly involved in the formation mechanism.
- Fibrin thrombus is also called red thrombus and is mainly formed by blood coagulation reaction.
- occlusive thrombosis in humans it is known that platelet thrombosis occurs first, followed by occlusion of blood vessels by fibrin thrombosis.
- fibrin thrombosis it is suggested that in the thrombosis in the non-human model animal, blood vessels are occluded by fibrin thrombus after platelet thrombus occurs.
- the said non-human model animal is useful also as a model of the obstructive thrombosis which occurs naturally in the human in the point which reproduces the history of the obstructive thrombosis in human.
- the method for producing a non-human model animal includes a step of damaging a part of the arterial endothelium of a non-human animal fed with a high cholesterol diet and a step of continuously administering a pressor to the non-human animal.
- Non-human animals are not particularly limited as long as they are animals other than humans, and mammals and birds used as experimental animals may be used. For example, mice, rats, hamsters, rabbits, dogs, pigs, monkeys, chickens and the like can be used as non-human animals.
- monkeys and the like whose genome is close to that of humans as non-human animals.
- a non-human animal whose lipid metabolism system and coagulation / fibrinolysis system are close to humans.
- the non-human animal whose lipid metabolism system and coagulation / fibrinolysis system are close to humans is, for example, a rabbit.
- Rabbits are suitable as non-human animals because they are relatively easy to breed. Although the kind of rabbit is not specifically limited, For example, a Japanese white breed rabbit is mentioned.
- mice, rats, hamsters, etc. are used as non-human animals, for example, the function of factors related to the coagulation system is strengthened or A mouse, rat, hamster or the like that has weakened the function of factors related to the dissolution system may be used.
- a genetically modified animal in which the expression level of the gene of the factor related to the coagulation system is increased can be used.
- Coagulation-related factor genes include fibrin, fibrinogen, prothrombin, thrombin, thromboplastin, factor VI, factor VII, factor VIII, factor IX, factor X, factor XI, factor These are genes such as factor XII and factor XIII coagulation factor.
- Such a genetically modified animal can be prepared in advance by a known gene manipulation technique such as gene knock-in. At this time, the expression level of a gene such as a single coagulation factor may be increased. However, if the expression level of a gene such as a plurality of coagulation factors is increased, the coagulation system is compared to the fibrinolytic system. Can be relatively stronger.
- a genetically modified animal in which the gene of the factor related to the fibrinolytic system is deleted or the expression level of the gene of the factor related to the fibrinolytic system is decreased.
- Factor genes related to the fibrinolytic system are genes such as plasmin, plasminogen, tissue-type plasminogen activator (t-PA) and urokinase (u-PA).
- t-PA tissue-type plasminogen activator
- u-PA urokinase
- Such a genetically modified animal can be produced by a known gene manipulation technique such as gene knockout.
- siRNA, miRNA, antisense nucleic acid, etc. may be used in order to reduce the expression level of the factor gene associated with the fibrinolytic system.
- an inhibitor, antibody, DNA aptamer or RNA aptamer etc. that inhibits the function of the factor related to the fibrinolytic system may be administered to mice, rats, hamsters, etc. .
- a high-cholesterol diet is, for example, a diet obtained by further adding cholesterol to a general diet for non-human animals to be used.
- the cholesterol content of the high cholesterol diet is 0.5-4%, preferably 1-3%, more preferably 1.5% -2.5%.
- the period of feeding the high-cholesterol diet to the non-human animal is not particularly limited, and can be appropriately selected according to, for example, the type of non-human animal used or the cholesterol content of the high-cholesterol diet.
- a high-cholesterol diet with a cholesterol content of preferably 0.5 to 4%, preferably 1 to 3%, more preferably 1.5% to 2.5%. Feeding for 1 to 10 weeks is preferable, and feeding for 2 to 8 weeks is more preferable.
- the total cholesterol level in the non-human animal is preferably 100 to 1000 mg / dl, and more preferably 300 to 800 mg / dl.
- the value of the total cholesterol in the blood in the said non-human animal may be 1000 mg / dl or more.
- the type of artery that damages the endothelium is not particularly limited.
- the types of arteries are, for example, the aorta, atrial artery, hepatic artery, descending artery and the like. In a relatively large animal such as a rabbit, the limb artery may be used. More specifically, the endothelium from the end of the femoral artery to the origin of the common iliac artery may be damaged.
- Endothelial injury can be performed by various methods.
- the endothelium can be injured by inserting a balloon catheter into an arterial site that damages the endothelium and pressurizing the balloon catheter.
- the size of the balloon catheter may be appropriately determined in consideration of the size of the injured site.
- the pressurization to the balloon catheter is, for example, 1 to 4 atm, more preferably 1 to 2 atm, depending on the specification of the balloon catheter used.
- means for applying a certain physical load to the endothelium of the artery can be appropriately selected.
- a method of ligating an artery using a suture thread there is a method of ligating an artery using a suture thread.
- the vasopressor may be any compound, antibody, peptide, DNA aptamer, RNA aptamer, siRNA, miRNA, antisense nucleic acid, etc., as long as it has an action of increasing blood pressure.
- the pressor norepinephrine and dobutamine are preferable, and angiotensin II is more preferable.
- Angiotensin II is a polypeptide having a pressor action.
- the method of continuously administering the vasopressor is not particularly limited.
- angiotensin II when used as a pressor, angiotensin II can be continuously administered by implanting an osmotic pump filled with an angiotensin II solution under the skin of the non-human animal.
- concentration of angiotensin II to be continuously administered is appropriately determined according to the type of non-human animal used.
- angiotensin II when a rabbit is used as a non-human animal, angiotensin II is 10 to 100 ng / kg per minute, preferably 30 to 70 ng / kg per minute, more preferably 40 to 60 ng / kg per minute, particularly preferably 45 per minute. It may be administered at ⁇ 55 ng / kg.
- angiotensin II may be continuously administered by periodically injecting the angiotensin II solution into the vein of the non-human animal.
- an antithrombotic drug can be screened using the non-human model animal.
- the antithrombotic drug screening method includes the steps of administering a test substance to the non-human model animal, the non-human model animal administered with the test substance, and the non-human model animal not administered with the test substance. And comparing markers associated with thrombosis.
- a test substance such as a compound, antibody, peptide, DNA aptamer, RNA aptamer, siRNA, miRNA, antisense nucleic acid or the like is administered to the non-human model animal.
- the method of administration is not particularly limited, but it is preferable to select an appropriate method for the test substance.
- the test substance when the test substance is a compound, it may be administered orally or intraperitoneally.
- the test substance is an antibody, peptide, DNA aptamer, RNA aptamer, siRNA, miRNA, antisense nucleic acid or the like, intravenous injection, subcutaneous injection or the like may be used.
- the test substance may be administered once or multiple times. What is necessary is just to determine the density
- the marker related to thrombosis may be, for example, the presence or absence of a thrombus formed in the lumen of a blood vessel, or a value such as the size of the formed thrombus.
- the presence or absence of a thrombus can be determined using pathological analysis such as angiography, body surface tube echo, and tissue staining.
- values such as the size of the thrombus can be calculated from the size of the region corresponding to the thrombus in the image in pathological analysis such as angiography, body surface tube echo, and tissue staining.
- markers related to thrombosis include tissue oxygen saturation obtained from tissue oxygen partial pressure, activity of factors related to coagulation such as factor X, activity of factors related to fibrinolytic systems such as plasmin Etc.
- examples of the method for using the non-human model animal include observation of thrombosis, particularly thrombosis caused by plaque erosion, search for various markers for thrombosis diagnosis, and the like.
- the antithrombotic drug includes a drug for treating thrombosis, a drug for preventing thrombosis, and the like.
- the non-human model animal according to the present embodiment As described in detail above, in the non-human model animal according to the present embodiment, as shown in the following examples, there is no apparent lipid core or thin fibrous capsule, and platelet thrombus occurs, followed by Fibrin thrombus is formed. Thus, the non-human model animal has developed thrombosis exhibiting a characteristic lesion in plaque erosion, and reproduces the formation mechanism of thrombus in plaque erosion. For this reason, the non-human model animal according to the present embodiment is useful as a model of thrombosis caused by plaque erosion.
- the thrombosis that occurs in the non-human model animal according to the present embodiment may be occlusive that obstructs the lumen of the blood vessel.
- Obstructive thrombosis formed in vulnerable plaque of coronary arteries is the cause of acute myocardial infarction, which is the most serious disease that threatens life prognosis among arteriosclerotic diseases. Therefore, the non-human model animal according to the present embodiment is useful for elucidating the onset mechanism of acute myocardial infarction, searching for therapeutic drugs and preventive drugs, and developing preventive methods.
- the thrombosis that develops in the non-human model animal at least one of platelet thrombus and fibrin thrombus is formed in the blood vessel lumen.
- a pathological condition very similar to obstructive thrombosis in humans in which a platelet thrombus is formed in advance and a fibrin thrombus is subsequently formed can be reproduced in the non-human model animal. For this reason, a model of an occlusive thrombus that is close to the natural occurrence in humans is obtained.
- the non-human model animal may be a rabbit. Since rabbits have a lipid metabolism system and a coagulation / fibrinolysis system similar to those of humans, a model of thrombosis caused by plaque erosion can be obtained without genetic modification. In addition, since rabbits are cheaper and easier to breed than monkeys and the like, it is easy to use non-human model animals for screening of test substances.
- thrombosis caused by plaque erosion can be caused in a non-human animal with high probability.
- angiotensin II is used as a pressurizing agent.
- Angiotensin II is a biologically active substance derived from a living body and has high compatibility with the living body, and therefore can cause thrombosis caused by plaque erosion while avoiding side effects.
- the non-human animal may be a rabbit. Rabbits can develop thrombosis caused by plaque erosion without genetic modification or the like because the lipid metabolism system and coagulation / fibrinolysis system are close to those of humans as described above. By doing in this way, the non-human model animal which develops the thrombosis resulting from plaque erosion can be established easily and quickly.
- the screening method for an antithrombotic drug in the present embodiment since the therapeutic effect of a test substance against thrombosis caused by plaque erosion can be confirmed, a test substance having a high therapeutic effect against human thrombosis is obtained. You can select more reliably.
- Example 1 Production of obstructive thrombosis model 1
- a high-cholesterol diet (LRC4 + 2% cholesterol + 6% peanut oil) containing 9 g Japanese white rabbits weighing 2.5-3.0 kg and 92 g LRC4 powder, 2 g cholesterol, and 6 g peanut oil Additive feed, Oriental Yeast Co., Ltd.) was administered over 8 weeks.
- angiotensin II administration of angiotensin II was started.
- Angiotensin II Angiotensin II human; manufactured by Sigma-Aldrich
- Angiotensin II human was administered at a concentration of 50 ng / kg / min by an osmotic pump (Alzet® osmotic mini pump) implanted subcutaneously in the back of the rabbit. 0.9% physiological saline was used as a solvent for angiotensin II.
- Angiotensin II administration was continued for 4 weeks after the endothelial injury by the balloon catheter. Six weeks after endothelial injury with the balloon catheter, the rabbits were euthanized after intravenous injection of heparin.
- Blood samples from bilateral iliac arteries to femoral arteries of euthanized rabbits were collected.
- the blood vessel sample was cut into a ring shape at intervals of 3 mm, and pathological analysis (henatoxylin-eosin staining; HE staining and elastica-Wangieson staining; EVG staining) was performed.
- FIG. 1 is an angiographic image of a rabbit before euthanasia. From the arrow A in the figure toward the end side (arrow B), the blood vessel originally contrasted is not contrasted. This confirmed the occlusion of the blood vessel at this site.
- FIG. 2 is a photograph of a blood vessel sample obtained by cutting a femoral artery having an obstruction into a ring shape.
- An arrow A and an arrow B in FIG. 2 correspond to the arrow A and the arrow B in FIG. 1, respectively. It was confirmed that the part not imaged by angiography was actually occluded by a dark thrombus.
- FIG. 3 shows the results of HE staining and EVG staining of the cut blood vessel sample.
- stained images of blood vessels from the central end side to the distal end side are arranged from top to bottom.
- the blood vessel was vividly stained red.
- the EVG staining the inside of the blood vessel was stained yellow. Thereby, vascular occlusion due to fibrin thrombus was confirmed as a pathological finding. Such a result was obtained in 2 out of 7 animals with femoral artery occlusion.
- FIG. 4 is an angiogram of the rabbit before euthanasia which is different from FIG. Also in this rabbit, occlusion in a part of the blood vessel was confirmed from the arrow A to the terminal side (arrow B) in the figure.
- collected from the rabbit of FIG. 4 in ring shape is shown in FIG. Arrows A and B in FIG. 5 correspond to arrows A and B in FIG. 4, respectively. It was confirmed that the part not imaged by angiography was actually occluded by a whitish thrombus.
- FIG. 6 shows the results of HE staining and EVG staining of the cut blood vessel sample.
- HE staining blood vessels were stained red and blue-violet areas were scattered.
- EVG staining blood vessels were stained red and blue-violet areas were scattered.
- vascular occlusion due to organized platelet thrombus was confirmed as a pathological finding.
- Such a result was obtained in 5 out of 7 animals with femoral artery occlusion.
- the neointima of the blood vessel wall was markedly thickened. Inflammatory cell infiltration was observed in the neointima and media. Furthermore, modification of the outer elastic plate was observed. On the other hand, some lipid deposits and cholesterol crystal deposits were observed, but no obvious lipid core and thin fibrous capsule, which are characteristic of plaque failure, were observed. From this, it is considered that the obstructive thrombus formed in the blood vessel of the rabbit obtained in this experiment is not caused by the breakdown of the plaque but is caused by the plaque erosion.
- Example 2 Feasibility test
- n 8 (16 femoral arteries collected).
- Example 3 Production 2 of obstructive thrombosis model
- a high-cholesterol diet (LRC 4 + 2% cholesterol + 6% peanut oil-added feed, Oriental Yeast Co., Ltd.) was administered to four Japanese white rabbits weighing 2.5-3.0 kg over 10 weeks. Thereafter, endothelial injury was performed in the same manner as in Example 1, and administration of angiotensin II was started. Administration of angiotensin II continued for 8 weeks. In the administration of angiotensin II, the osmotic pump was replaced 4 weeks after the endothelial injury by the balloon catheter.
- body surface tube echo used Vevo 2100 of Visual sonics.
- the probe in the body surface echo was MS550D, and the condition was 40 mHz.
- the systolic blood flow velocity (PSV) and waveform change of the femoral artery peripheral side, the femoral artery stenosis, the saphenous artery, and the inferior arteries were observed using the pulse Doppler method (25 Mhz).
- FIG. 8 shows an image of the blood vessel lumen in the vicinity of the peripheral part of the femoral artery obtained by body surface tube echo. In the artery indicated by the wavy line in the image, occlusion of the vascular lumen was observed.
- FIG. 9 is an angiogram of a rabbit whose occlusion of the blood vessel lumen was confirmed by body surface tube echo. Between the arrow A and the arrow B in the figure, the blood vessel originally contrasted is not imaged. This confirmed the occlusion of the blood vessel at this site.
- FIG. 10 shows the results of HE staining and EVG staining of a blood vessel sample.
- HE staining most of the blood vessels were stained red, but scattered regions of blue-violet were observed.
- EVG staining most of the blood vessels were stained yellow, but scattered regions of red were observed.
- thickening of the neointima and infiltration of scattered inflammatory cells were observed.
- almost no modification of the outer elastic plate was observed.
- the occluded portion of the blood vessel was blocked by a thrombus from the central end to the peripheral end, but continuity between the thrombus and the lipid on the blood vessel wall was not observed. From this, it is considered that the obstructive thrombus formed in the blood vessel of the rabbit obtained in this experiment is not caused by the breakdown of the plaque but is caused by the plaque erosion.
- Example 1 and Example 3 above no obvious lipid core and thin fibrous capsule were observed in any blood vessel sample in pathological findings in pathological analysis.
- Obvious lipid cores and thin fibrous caps are characteristic of obstructive thrombi due to plaque rupture and are rarely seen in plaque erosion.
- vascular occlusion due to platelet thrombus was confirmed in most rabbits 6 weeks after endothelial injury.
- vascular occlusion due to fibrin thrombus was confirmed in all rabbits 7-8 weeks after endothelial injury.
- the non-human animal model obtained in each of the above examples has a pathological condition in which platelet thrombosis, which is a process of obstructive thrombosis reported in humans, is first formed, followed by fibrin thrombosis. It is reproduced.
- Example 4 Evaluation of incidence of atherothrombotic occlusion
- FIG. 11 shows the change over time in the proportion of rabbits that survived without occlusion.
- rabbits in the angiotensin II non-administered group no obstruction was observed except for one animal over 10 weeks.
- rabbits with obstruction appeared from the 4th week, and obstruction was observed in all rabbits by 9 weeks.
- FIG. 12 shows the result of HE staining for the collected blood vessel sample.
- the vascular lumen was occluded by a thrombus in the angiotensin II administered group. Since there was no significant difference between the two groups regarding blood pressure and heart rate, the formation of atherothrombotic occlusion was not due to changes in blood pressure or heart rate. From this result, it was shown that atherothrombotic occlusion can be spontaneously generated by continuously administering the pressor angiotensin II.
- FIG. 13 shows the results of HE staining and EVG staining of the femoral artery with atherothrombotic occlusion collected from the angiotensin II administration group. A white thrombus region and a red thrombus region were observed in the blood vessel.
- the sample was boiled with citrate buffer for 20 minutes for antigen activation, blocked with 3% skim milk, and then the primary antibody was allowed to adhere overnight at 4 ° C.
- the primary antibodies used were PECAM-1 (Santa Cruz, sc-1506, dilution factor 1:50), ⁇ SMA (Sigma, A2547, dilution factor 1: 100), SM1 (Yamasa Shoyu Co., Ltd., 7600, dilution factor).
- Normal mouse IgG (Santa Cruz, sc-2025) and normal sheep IgG (Santa Cruz, sc-2717) were used as negative controls for the primary antibody.
- a Histofine SAB-PO (M) kit (Nichirei Bioscience, 422402) and rabbit anti-sheep IgG (Zymed TM, Invitrogen, 61-8640) were used.
- a DAB buffer tablet (Merck, 102924) was used for color development.
- FIG. 15 compares the results of immunohistochemical analysis for an artery with occlusion and an artery without occlusion.
- ⁇ SMA positive, SM1 negative, SM2 negative smooth muscle-like cells were found specifically in occluded arteries.
- SMEMA and calponin which are differentiation markers for dedifferentiated smooth muscle cells, were not expressed in ⁇ SMA-positive, SM1-negative, SM2-negative smooth muscle-like cells found at the intima / thrombosis interface (FIG. 16). ).
- Example 5 Efficacy evaluation in obstructive thrombosis model
- Rabbits treated in the same manner as in Example 3 were administered orally with 20 mg / day of acetylsalicylic acid from the week before endothelial injury as a drug administration group, and dabigatran was orally administered at 10 mg / kg / day from the time of endothelial injury. Administered.
- FIG. 17 shows the change over time in the proportion of rabbits that survived without occlusion.
- the drug administration group no obstruction was observed for 10 weeks.
- Tissue staining also showed that the administration of acetylsalicylic acid and dabigatran suppressed the occurrence of atherothrombotic occlusion (FIG. 18).
- the present invention is suitable for a non-human animal model of thrombosis caused by plaque erosion.
- elucidation of the pathological condition of thrombosis caused by plaque erosion and research and development of a therapeutic agent for thrombosis, etc. are promoted.
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Abstract
高コレステロール食を摂餌した非ヒト動物の動脈の内皮の一部を傷害する工程と、当該非ヒト動物にアンギオテンシンIIを持続投与する工程とによって得られる非ヒトモデル動物は、プラークびらんに起因する血栓症を発症する。当該非ヒトモデル動物における血栓症は、血管内腔を閉塞する閉塞性である。また、当該非ヒトモデル動物における血栓症は、血小板血栓及びフィブリン血栓の少なくとも一方が血管内腔に形成される病態を示す。
Description
本発明は、非ヒトモデル動物、非ヒトモデル動物の作製方法及び抗血栓薬のスクリーニング方法に関する。
日本では、心筋梗塞、脳卒中、末梢動脈疾患等の動脈硬化性疾患の罹患率が増加している。これらの疾患の多くは、動脈硬化巣(プラーク)を素地とした血栓症により発症し、患者の生活の質の低下をもたらし、死因及び寝たきりの主たる原因となっている。
動脈硬化性疾患の中でも、急性心筋梗塞症は、患者の生命予後を脅かす最も重篤な疾患である。世界中で年間700万人が急性心筋梗塞症を含む冠動脈疾患で死亡しており、死因の第1位である(非特許文献1参照)。急性心筋梗塞症の超急性期(発症6-8時間以内)に対する再灌流法の普及及び内科的治療(β遮断薬、ACE阻害剤、スタチン等)の標準化により、急性心筋梗塞症の急性期(発症1ヶ月以内)の生命予後は改善している。
急性心筋梗塞症を発症した後の生存者が増加する一方で、急性心筋梗塞症を発症した後の心不全等に対する慢性期診療体制の整備が必要となっている。例えば、長期間でみたときの急性心筋梗塞症による死亡率は依然として高いままであり、現行の医療で最善を尽くしても急性心筋梗塞症の患者の長期予後は改善されないという問題がある。急性心筋梗塞症は、冠動脈の不安定プラークに形成される閉塞性血栓に起因することが知られており(非特許文献2参照)、急性心筋梗塞症の発生機序をさらに解明することは、適切な診断、予防又は治療等の対策となりうる。
ここに、不安定プラークは、プラークの破綻及びプラークびらんの2つのタイプに分類される。プラークの破綻は、薄い線維性被膜、強い炎症細胞の浸潤、脂質コアを特徴とする。プラークの破綻では、線維性被膜の破綻が血管内膜の剥離、血管内膜下のコラーゲンや組織因子による血中の凝固因子の活性化及び血小板凝集を惹起し、閉塞性血栓が形成されると考えられている(非特許文献3参照)。また、プラークびらんは、血管内膜の剥離を特徴とする。プラークびらんの病理学的特徴は、線維性被膜の破綻がない、新生内膜が主に平滑筋細胞やプロテオグリカンによって形成されている、炎症細胞の浸潤が上記プラークの破綻に比べて少ない等の点でプラークの破綻と相異する(非特許文献4参照)。
病態の発生機序を解明する方法として動物モデルを使用する方法がある。最近、ApoE欠損マウス等の高コレステロール血症マウスの腕頭動脈において、血栓は形成されないものの、薄い線維性被膜、炎症細胞の浸潤、脂質コア等のヒトの不安定プラーク及びその破綻に類似した病理像が得られたことが報告された(非特許文献5参照)。また、高コレステロール食を負荷したウサギの大動脈をバルーンカテーテルによって傷害し、自己赤血球を投与すると脂質コアと炎症が惹起され、不安定プラークが生じるとする報告もある(非特許文献6参照)。また、血栓が形成されるモデル動物として、Niemann-Pick C1及びApoEの双方を欠損したマウスが知られている。このマウスでは、大動脈弁付近の上行大動脈に中膜の変性及び破壊と外膜の炎症とを伴う非閉塞性血栓が形成されることが報告されている(非特許文献7参照)。さらに、機械的刺激や薬物負荷によって急性血栓が誘発される動物モデルも報告されている(特許文献1及び非特許文献8参照)。
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しかしながら、不安定プラークの表面に血栓が形成されるモデル動物は未だ存在しない。不安定プラークのうち、プラークびらんは、急性心筋梗塞患者の20~25%、心臓突然死患者の30~35%の責任病変であるとされている。このため、プラークびらんに起因する血栓の形成機序の解明に有用な非ヒトモデル動物が臨床的にも求められている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、プラークびらんに起因する血栓症のモデルとして有用な非ヒトモデル動物、当該非ヒトモデル動物の作製方法及び抗血栓薬のスクリーニング方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の観点に係る非ヒトモデル動物は、
プラークびらんに起因する血栓症を発症する。
プラークびらんに起因する血栓症を発症する。
この場合、前記血栓症は、
血管内腔を閉塞する閉塞性である、
こととしてもよい。
血管内腔を閉塞する閉塞性である、
こととしてもよい。
また、前記血栓症は、
血小板血栓及びフィブリン血栓の少なくとも一方が血管内腔に形成される、
こととしてもよい。
血小板血栓及びフィブリン血栓の少なくとも一方が血管内腔に形成される、
こととしてもよい。
また、上記非ヒトモデル動物は、
ウサギである、
こととしてもよい。
ウサギである、
こととしてもよい。
本発明の第2の観点に係るプラークびらんに起因する血栓症を発症する非ヒトモデル動物の作製方法は、
高コレステロール食を摂餌した非ヒト動物の動脈の内皮の一部を傷害する工程と、
前記非ヒト動物に昇圧剤を持続投与する工程と、
を含む。
高コレステロール食を摂餌した非ヒト動物の動脈の内皮の一部を傷害する工程と、
前記非ヒト動物に昇圧剤を持続投与する工程と、
を含む。
この場合、前記昇圧剤は、
アンギオテンシンIIである、
こととしてもよい。
アンギオテンシンIIである、
こととしてもよい。
また、上記非ヒト動物は、
ウサギである、
こととしてもよい。
ウサギである、
こととしてもよい。
本発明の第3の観点に係る抗血栓薬のスクリーニング方法は、
上記本発明の第1の観点に係る非ヒトモデル動物を用いる。
上記本発明の第1の観点に係る非ヒトモデル動物を用いる。
この場合、抗血栓症薬のスクリーニング方法は、
前記非ヒトモデル動物に被験物質を投与する工程と、
前記被験物質を投与された前記非ヒトモデル動物と前記被験物質を投与されなかった前記非ヒトモデル動物との間で、血栓症に関連するマーカーを比較する工程と、
を含む、
こととしてもよい。
前記非ヒトモデル動物に被験物質を投与する工程と、
前記被験物質を投与された前記非ヒトモデル動物と前記被験物質を投与されなかった前記非ヒトモデル動物との間で、血栓症に関連するマーカーを比較する工程と、
を含む、
こととしてもよい。
本発明によれば、プラークびらんに特徴的な病変を呈する血栓が非ヒト動物に形成される。このため、プラークびらんに起因する血栓症のモデルとして有用な非ヒトモデル動物が得られる。
本発明の実施の形態に係る非ヒトモデル動物は、プラークびらんに起因する血栓症を発症する。プラークとは、動脈における肥厚し硬化した部位、いわゆる動脈硬化巣に存在する内膜の斑状肥厚性病変である。プラークは、中心に粥腫を含み、線維性被膜によって被覆されている。プラークは、その内部にコレステロールエステルからなる脂質コアを有することが多い。プラークを覆う線維性被膜が、脂質コアに達しない傷害によって破綻する病変を、プラークびらんという。プラークびらんには、明らかな脂質コアや薄い線維性被膜がほとんどなく、炎症細胞の浸潤が乏しい。また、プラークびらんは、平滑筋細胞とプロテオグリカンに富むプラークに多く認められる。これに対し、プラークの破綻には、明らかな脂質コア、炎症細胞の浸潤が強い、薄い線維性被膜がある、線維性被膜内の平滑筋細胞が少ない等の特徴がある。
血栓症は、血管内腔に血栓が形成される病態であるが、広くは、形成された血栓に関連する病態をも含む。血栓に関連する病態は、例えば、血栓が形成されたことによる虚血や梗塞、動脈硬化、心筋梗塞、狭心症、脳血栓等である。
本実施の形態に係る非ヒトモデル動物における血栓症は、血管内腔を閉塞する閉塞性であってもよい。閉塞性の血栓症の場合、例えば、上記非ヒトモデル動物の血管内腔の面積の75%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上が血栓で占められている。血管内腔の面積に占める血栓の割合は、体表管エコーにより得られる血管切断面の画像に基づいて算出することもできる。また、血管サンプルの病理学的解析により、血管内腔の面積に占める血栓の割合を把握することもできる。
本実施の形態に係る非ヒトモデル動物における血栓症は、血小板血栓及びフィブリン血栓の少なくとも一方が血管内腔に形成される。血小板血栓は、白色血栓ともいい、その形成機序に血小板が大きく関与している。フィブリン血栓は、赤色血栓ともいい、主に血液凝固反応によって形成される。ヒトにおける閉塞性血栓症では、血小板血栓が最初に生じて、引き続き、フィブリン血栓によって血管が閉塞されることが知られている。下記実施例において、上記非ヒトモデル動物における血栓症では、血小板血栓が生じた後にフィブリン血栓によって血管が閉塞されることが示唆されている。このため、上記非ヒトモデル動物は、ヒトにおける閉塞性血栓症の経緯を再現している点で、ヒトで自然発生する閉塞性血栓症のモデルとしても有用である。
次に、本実施の形態に係る非ヒトモデル動物の作製方法を説明する。上記非ヒトモデル動物の作製方法は、高コレステロール食を摂餌した非ヒト動物の動脈の内皮の一部を傷害する工程と、当該非ヒト動物に昇圧剤を持続投与する工程とを含む。
非ヒト動物は、ヒトを除く動物であれば特に限定されず、実験動物として用いられる哺乳類動物、鳥類等を用いてもよい。例えば、非ヒト動物として、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、イヌ、ブタ、サル、ニワトリ等を用いることができる。ヒトにおけるプラークびらんに起因する血栓症により近い病態を再現するために、ゲノムがヒトに近いサル等を非ヒト動物として用いるのが好ましい。また、脂質代謝系及び凝固線溶系がヒトに近い非ヒト動物を用いるのがより好ましい。脂質代謝系及び凝固線溶系がヒトに近い非ヒト動物は、例えば、ウサギである。ウサギは、飼育が比較的容易であるという点で非ヒト動物として適している。ウサギの種類は、特に限定されないが、例えば、日本白色種ウサギが挙げられる。
非ヒト動物としてマウス、ラット、ハムスター等を用いる場合は、凝固線溶系において凝固系が線溶系に対して相対的に強くなるように、例えば、凝固系に関連する因子の機能を強めたり、線溶系に関連する因子の機能を弱めたりしたマウス、ラット、ハムスター等を用いればよい。例えば、凝固系に関連する因子の機能を強めるためには、凝固系に関連する因子の遺伝子の発現量が増加するようにした遺伝子改変動物を用いることができる。凝固系に関連する因子の遺伝子は、凝固系を促進するフィブリン、フィブリノーゲン、プロトロンビン、トロンビン、トロンボプラスチン、第VI因子、第VII因子、第VIII因子、第IX因子、第X因子、第XI因子、第XII因子、第XIII因子の凝固因子等の遺伝子である。このような遺伝子改変動物は、遺伝子ノックイン等の公知の遺伝子操作技術によって、あらかじめ作製することができる。このとき、単一の凝固因子等の遺伝子の発現量が増加するようにしてもよいが、複数の凝固因子等の遺伝子の発現量が増加するようにすれば、凝固系が線溶系に対して相対的により強くすることができる。
線溶系に関連する因子の機能を弱めるためには、例えば、線溶系に関連する因子の遺伝子を欠損した、又は線溶系に関連する因子の遺伝子の発現量が低下するようにした遺伝子改変動物を用いることができる。線溶系に関連する因子の遺伝子は、プラスミン、プラスミノゲン、組織型プラスミノゲン活性化因子(t‐PA)及びウロキナーゼ(u‐PA)等の遺伝子である。このような遺伝子改変動物は、遺伝子ノックアウト等の公知の遺伝子操作技術によって、作製することができる。なお、線溶系に関連する因子の遺伝子の発現量を低下させるために、siRNA、miRNA、アンチセンス核酸等を用いてもよい。また、線溶系に関連する因子の機能を弱めるために、線溶系に関連する因子の機能を阻害する阻害剤、抗体、DNAアプタマー又はRNAアプタマー等をマウス、ラット、ハムスター等に投与してもよい。
次に、高コレステロール食を摂餌した非ヒト動物の動脈の内皮の一部を傷害する工程について説明する。高コレステロール食は、例えば、用いる非ヒト動物に対する一般的な飼料に、コレステロールを更に添加した飼料である。高コレステロール食のコレステロール含有量は、0.5~4%、好ましくは1~3%、より好ましくは1.5%~2.5%である。
高コレステロール食を非ヒト動物に摂餌させる期間は、特に限定されず、例えば、使用する非ヒト動物の種類、又は高コレステロール食のコレステロール含有量に応じて、適宜選択することができる。例えば、非ヒト動物としてウサギを用いる場合には、コレステロール含有量が好ましくは0.5~4%、好ましくは1~3%、より好ましくは1.5%~2.5%の高コレステロール食を1~10週間摂餌させることが好ましく、2~8週間摂餌させることがより好ましい。高コレステロール食を非ヒト動物に摂餌させることによって、当該非ヒト動物における血液中の総コレステロールの値が100~1000mg/dlになることが好ましく、300~800mg/dlになることがより好ましい。なお、当該非ヒト動物における血液中の総コレステロールの値は、1000mg/dl以上になってもよい。
内皮を傷害する動脈の種類は特に限定されない。動脈の種類は、例えば、大動脈、心房動脈、肝動脈、下行動脈等である。ウサギ等の比較的大きな動物では、四肢の動脈等でもよい。より具体的には、大腿動脈末端から総腸骨動脈起始部までの内皮を傷害してもよい。
内皮の傷害は、種々の方法で実施することができる。例えば、内皮を傷害する動脈の部位にバルーンカテーテルを挿入し、バルーンカテーテルに加圧することで内皮を傷害することができる。このとき、バルーンカテーテルの大きさは、傷害する部位の大きさを考慮して、適宜決定すればよい。バルーンカテーテルへの加圧は、用いるバルーンカテーテルの仕様にもよるが、例えば、1~4atm、より好ましくは、1~2atmである。
この他、内皮の傷害は、動脈の内皮に対して一定の物理的な負荷を加える手段を適宜選択できる。例えば、縫合糸を用いて動脈を結搾する方法等がある。
次に、上記非ヒト動物に昇圧剤を持続投与する工程について説明する。昇圧剤は、血圧を上昇させる作用を有する限り、化合物、抗体、ペプチド、DNAアプタマー、RNAアプタマー、siRNA、miRNA、アンチセンス核酸等のいずれでもよい。具体的には、例えば、昇圧剤としては、ノルエピネフリン、ドブタミン等が好ましく、アンギオテンシンIIがより好ましい。アンギオテンシンIIは、昇圧作用を有するポリペプチドである。昇圧剤を持続投与する方法は、特に限定されない。例えば、昇圧剤としてアンギオテンシンIIを用いる場合、アンギオテンシンII溶液を充填した浸透圧ポンプを、上記非ヒト動物の皮下に埋め込むことでアンギオテンシンIIを持続投与することができる。持続投与するアンギオテンシンIIの濃度は、用いる非ヒト動物の種類に応じて、適宜決定される。例えば、非ヒト動物としてウサギを用いた場合、アンギオテンシンIIを毎分10~100ng/kg、好ましくは毎分30~70ng/kg、より好ましくは毎分40~60ng/kg、特に好ましくは毎分45~55ng/kgで投与すればよい。
なお、上記非ヒト動物の静脈等にアンギオテンシンII溶液を定期的に静脈等に注射することにより、アンギオテンシンIIを持続投与してもよい。
次に、上記非ヒトモデル動物の使用方法を説明する。例えば、上記非ヒトモデル動物を用いて、抗血栓症薬のスクリーニングが可能である。例えば、当該抗血栓症薬のスクリーニング方法は、上記非ヒトモデル動物に被験物質を投与する工程と、被験物質を投与された上記非ヒトモデル動物と被験物質を投与されなかった上記非ヒトモデル動物との間で、血栓症に関連するマーカーを比較する工程とを含む。
上記非ヒトモデル動物への被験物質の投与では、化合物、抗体、ペプチド、DNAアプタマー、RNAアプタマー、siRNA、miRNA、アンチセンス核酸等の被験物質を、上記非ヒトモデル動物に投与する。投与の方法は、特に限定されないが、被験物質に適切な方法を選択するのが好ましい。例えば、被験物質が化合物の場合には、経口投与であってもよいし、腹腔内投与であってもよい。また、被験物質が抗体、ペプチド、DNAアプタマー、RNAアプタマー、siRNA、miRNA、アンチセンス核酸等の場合は、静脈注射、皮下注射等であってもよい。被験物質の投与は、単回でもよいし、複数回であってもよい。被験物質の濃度は、被験物質の種類によって適宜決定すればよい。また、被験物質の濃度を数段階希釈した複数の濃度の被験物質を投与してもよい。
血栓症に関連するマーカーは、例えば、血管内腔に形成された血栓の有無であってもよいし、形成された血栓の大きさ等の値であってもよい。血栓の有無は、血管造影、体表管エコー、組織染色等の病理学的解析等を用いて判断できる。また、血栓の大きさ等の値は、血管造影、体表管エコー、組織染色等の病理学的解析において、画像内の血栓に相当する領域の大きさ等から算出できる。この他、血栓症に関連するマーカーは、組織中酸素分圧から得られる組織中酸素飽和度、第X因子等の凝固系に関連する因子の活性、プラスミン等の線溶系に関連する因子の活性等であってもよい。
この他、上記非ヒトモデル動物の使用方法としては、血栓症、特にプラークびらんに起因する血栓症の病態観察、血栓症の診断用の各種マーカーの探索等が挙げられる。なお、上記抗血栓症薬は、血栓症を治療する薬剤、血栓症を予防する薬剤等を含む。
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る非ヒトモデル動物では、下記実施例に示すように、明らかな脂質コアや薄い線維性被膜の所見がなく、血小板血栓が生じて、それに続いてフィブリン血栓が形成される。このように、上記非ヒトモデル動物は、プラークびらんに特徴的な病変を呈する血栓症を発症しており、プラークびらんにおける血栓の形成機序を再現する。このため、本実施の形態に係る非ヒトモデル動物は、プラークびらんに起因する血栓症のモデルとして有用である。
また、本実施の形態に係る非ヒトモデル動物が発症する血栓症は、血管内腔を閉塞する閉塞性であってもよい。冠動脈の不安定プラークに形成される閉塞性血栓症は、動脈硬化性疾患の中でも生命予後を脅かす最も重篤な疾患である急性心筋梗塞症の原因である。このため、本実施の形態に係る非ヒトモデル動物は、急性心筋梗塞症の発症機序の解明、治療薬及び予防薬の探索、予防法の開発に有用である。
また、本実施の形態に係る非ヒトモデル動物が発症する血栓症は、血小板血栓及びフィブリン血栓の少なくとも一方が血管内腔に形成される。これにより、血小板血栓が先行して形成され、フィブリン血栓が続いて形成されるヒトでの閉塞性血栓症と極めて類似した病態を、当該非ヒトモデル動物において再現できる。このため、ヒトでの自然発生に近い閉塞性血栓のモデルが得られる。
また、本実施の形態では、非ヒトモデル動物は、ウサギであってもよいこととした。ウサギは、脂質代謝系及び凝固線溶系がヒトに近いため、遺伝子改変等を加えなくてもプラークびらんに起因する血栓症のモデルが得られる。また、ウサギは、サル等に比べて安価で、かつ飼育が容易なので、被験物質のスクリーニング等に非ヒトモデル動物を利用しやすい。
なお、本実施の形態における非ヒトモデル動物の作製方法によれば、下記実施例に示すように、高い確率で非ヒト動物にプラークびらんに起因する血栓症を発症させることができる。
また、本実施の形態では、昇圧剤としてアンギオテンシンIIを用いるようにした。アンギオテンシンIIは、生体由来の生理活性物質であって生体との適合性が高いため、副作用を回避しつつ、プラークびらんに起因する血栓症を発症させることができる。
また、本実施の形態における非ヒトモデル動物の作製方法では、非ヒト動物は、ウサギであってもよいとした。ウサギは、上述のように脂質代謝系及び凝固線溶系がヒトに近いため、遺伝子改変等を行わずに、プラークびらんに起因する血栓症を発症させることができる。このようにすることで、プラークびらんに起因する血栓症を発症する非ヒトモデル動物を容易に早く確立することができる。
また、本実施の形態における抗血栓薬のスクリーニング方法によれば、プラークびらんに起因する血栓症に対する被験物質の治療効果を確かめられるので、ヒトの血栓症に対して高い治療効果を有する被験物質をより確実に選択することができる。
以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
(実施例1:閉塞性血栓症モデルの作製1)
体重2.5~3.0kgの雄の9匹の日本白色種ウサギに、92gのLRC4粉末と、2gのコレステロールと、6gの落花生油とを配合した高コレステロール食(LRC4+2%コレステロール+6%ピーナッツ油添加飼料、オリエンタル酵母工業株式会社)を8週間に渡って投与した。高コレステロール食の投与開始2週間後に、拡張時の直径が3×15mmのバルーンカテーテルを用いて、1~2atmの加圧によって両側大腿動脈末端から総腸骨動脈起始部に対して内皮傷害を実施した。これと同時にアンギオテンシンIIの投与を開始した。アンギオテンシンII(Angiotensin II human;シグマ‐アルドリッチ社製)は、ウサギ背面皮下に埋め込んだ浸透圧ポンプ(Alzet(登録商標) osmotic mini pump)によって50ng/kg/minの濃度で投与した。アンギオテンシンIIの溶媒には、0.9%生理食塩水を用いた。アンギオテンシンIIの投与は、バルーンカテーテルによる内皮傷害から4週間継続した。
バルーンカテーテルによる内皮傷害の6週間後、ウサギにヘパリンを静脈注射した後にウサギを安楽死させた。安楽死させたウサギの両側腸骨動脈から大腿動脈までの血管サンプルを採取した。血管サンプルを3mm間隔で輪状に切断し、病理学的解析(ヘナトキシリン‐エオジン染色;HE染色及びエラスチカ‐ワンギーソン染色;EVG染色)を行った。
体重2.5~3.0kgの雄の9匹の日本白色種ウサギに、92gのLRC4粉末と、2gのコレステロールと、6gの落花生油とを配合した高コレステロール食(LRC4+2%コレステロール+6%ピーナッツ油添加飼料、オリエンタル酵母工業株式会社)を8週間に渡って投与した。高コレステロール食の投与開始2週間後に、拡張時の直径が3×15mmのバルーンカテーテルを用いて、1~2atmの加圧によって両側大腿動脈末端から総腸骨動脈起始部に対して内皮傷害を実施した。これと同時にアンギオテンシンIIの投与を開始した。アンギオテンシンII(Angiotensin II human;シグマ‐アルドリッチ社製)は、ウサギ背面皮下に埋め込んだ浸透圧ポンプ(Alzet(登録商標) osmotic mini pump)によって50ng/kg/minの濃度で投与した。アンギオテンシンIIの溶媒には、0.9%生理食塩水を用いた。アンギオテンシンIIの投与は、バルーンカテーテルによる内皮傷害から4週間継続した。
バルーンカテーテルによる内皮傷害の6週間後、ウサギにヘパリンを静脈注射した後にウサギを安楽死させた。安楽死させたウサギの両側腸骨動脈から大腿動脈までの血管サンプルを採取した。血管サンプルを3mm間隔で輪状に切断し、病理学的解析(ヘナトキシリン‐エオジン染色;HE染色及びエラスチカ‐ワンギーソン染色;EVG染色)を行った。
(結果)
安楽死前の血管造影において、実験に用いた9匹のウサギのうち7匹、のべ下肢18本中9本に大腿動脈の閉塞を認めた。図1は、安楽死前のウサギの血管造影画像の図である。図中の矢印Aから末端側(矢印B)に向かって、本来造影される血管が造影されていない。このことから、この部位における血管の閉塞を確認した。
安楽死前の血管造影において、実験に用いた9匹のウサギのうち7匹、のべ下肢18本中9本に大腿動脈の閉塞を認めた。図1は、安楽死前のウサギの血管造影画像の図である。図中の矢印Aから末端側(矢印B)に向かって、本来造影される血管が造影されていない。このことから、この部位における血管の閉塞を確認した。
図2は、閉塞を有する大腿動脈を輪状に切断した血管サンプルの写真である。図2中の矢印A及び矢印Bは、図1中の矢印A及び矢印Bにそれぞれ対応する。血管造影によって造影されなかった部位が実際に黒っぽい血栓で閉塞されていることを確認した。
図3は、前記切断した血管サンプルに対するHE染色及びEVG染色の結果を示す。図3では、上から下に向かって中枢端側から末端側の血管の染色画像が配置されている。HE染色では、鮮明に血管内が赤色に染まった。また、EVG染色では、鮮明に血管内が黄色に染まった。これにより、病理所見としてフィブリン血栓による血管閉塞を確認した。このような結果は、大腿動脈の閉塞を認めた7匹のうち2匹において得られた。
図4は、図1と異なるウサギの安楽死前の血管造影図である。このウサギにおいても、図中の矢印Aから末端側(矢印B)に向かって、血管の一部における閉塞を確認した。図4のウサギから採取した血管サンプルを輪状に切断した写真を図5に示す。図5中の矢印A及び矢印Bは、図4中の矢印A及び矢印Bにそれぞれ対応する。血管造影によって造影されなかった部位が実際に白っぽい血栓で閉塞されていることを確認した。
図6は、前記切断した血管サンプルに対するHE染色及びEVG染色の結果を示す。HE染色では、血管内が赤色に染まり、青紫色に染まった領域が散見された。また、EVG染色においても、血管内が赤色に染まり、青紫色に染まった領域が散見された。これにより、病理所見として器質化した血小板血栓による血管閉塞を確認した。このような結果は、大腿動脈の閉塞を認めた7匹のうち5匹において得られた。
本実験において閉塞した血管の病理所見では、血管壁の新生内膜が著明に肥厚していた。また、炎症細胞の浸潤が新生内膜、中膜に認められた。さらに、外弾性板の変性が認められた。一方、一部に脂質の沈着やコレステロールクリスタルの沈着を認めたが、プラークの破綻の特徴である明らかな脂質コア及び薄い線維性被膜は認められなかった。このことから、本実験で得られたウサギの血管に形成された閉塞性血栓は、プラークの破綻に起因するものではなく、プラークびらんに起因するものであると考えられる。
(実施例2:実行可能性試験)
血栓性閉塞の発生率を評価するために、上記実施例1と同様の実験をウサギの匹数n=8(16本の大腿動脈を採取)で行った。なお、本実験では、アンギオテンシンIIを投与しない点のみが異なるアンギオテンシンII非投与群(n=4、8本の大腿動脈を採取)をさらに加えた。
血栓性閉塞の発生率を評価するために、上記実施例1と同様の実験をウサギの匹数n=8(16本の大腿動脈を採取)で行った。なお、本実験では、アンギオテンシンIIを投与しない点のみが異なるアンギオテンシンII非投与群(n=4、8本の大腿動脈を採取)をさらに加えた。
(結果)
図7は、ウサギの大腿動脈における血栓性閉塞の発生率を示す。アンギオテンシンII非投与群のウサギでは、血栓性閉塞が発生した大腿動脈はなかった。一方、アンギオテンシンII投与群のウサギでは、31%の大腿動脈(n=5)でフィブリン血栓(赤色血栓)と血小板血栓(白色血栓)が混在した新鮮な血栓がみられた。また、アンギオテンシンII投与群のウサギでは、31%の大腿動脈(n=5)で器質化した血栓がみられた。すなわち、アンギオテンシンII投与群のウサギでは、62%の大腿動脈で血栓性閉塞が発生していた。両群の間には、有意な差が認められた(p=0.0029)。
この結果から、昇圧剤アンギオテンシンIIを持続投与することで、プラークびらんに起因する血栓性閉塞の発生が促されることが示された。
図7は、ウサギの大腿動脈における血栓性閉塞の発生率を示す。アンギオテンシンII非投与群のウサギでは、血栓性閉塞が発生した大腿動脈はなかった。一方、アンギオテンシンII投与群のウサギでは、31%の大腿動脈(n=5)でフィブリン血栓(赤色血栓)と血小板血栓(白色血栓)が混在した新鮮な血栓がみられた。また、アンギオテンシンII投与群のウサギでは、31%の大腿動脈(n=5)で器質化した血栓がみられた。すなわち、アンギオテンシンII投与群のウサギでは、62%の大腿動脈で血栓性閉塞が発生していた。両群の間には、有意な差が認められた(p=0.0029)。
この結果から、昇圧剤アンギオテンシンIIを持続投与することで、プラークびらんに起因する血栓性閉塞の発生が促されることが示された。
(実施例3:閉塞性血栓症モデルの作製2)
体重2.5~3.0kgの雄の4匹の日本白色種ウサギに高コレステロール食(LRC4+2%コレステロール+6%ピーナッツ油添加飼料、オリエンタル酵母工業株式会社)を10週間に渡って投与した。以下、上記実施例1と同様に、内皮傷害を実施し、アンギオテンシンIIの投与を開始した。アンギオテンシンIIの投与は8週間継続した。なお、アンギオテンシンIIの投与においては、バルーンカテーテルによる内皮傷害から4週間後に浸透圧ポンプを入れ替えた。
バルーンカテーテルによる内皮傷害後より、体表管エコーを用いて大腿動脈における血管の閉塞を週に3回観察した。体表管エコーは、Visual sonics社のVevo2100を使用した。体表管エコーにおけるプローブはMS550Dで、40mHzを条件とした。
また、パルスドップラー法(25Mhz)を用いて大腿動脈末梢側、大腿動脈狭窄部、伏在動脈、膝下動脈の収縮期最高血流速度(PSV)及び波形変化を観察した。パルスドップラー法における観察において、血流の消失を認めた場合、0.1mg/mlの濃度で2mlの硝酸イソソルビドを静脈に注射することによって血管攣縮を抑制した。さらに、最初に観察された血流の消失後24時間以内に再度、同じ部位において血流の消失を認めた場合、血管閉塞と判断した。血管閉塞を発症したウサギについては、Oxylab pO2(登録商標、Oxford Optronix社)を用いて、両下肢の組織中酸素分圧を測定した。さらに血管閉塞を発症したウサギについては、0.1mg/ml硝酸イソソルビド添加生理食塩水100ml及び固定液(95%エタノールと5%酢酸)100mlを100mmHgで還流し、腸骨動脈から大腿動脈までの血管サンプルを採取した。採取した血管サンプルに対して、長軸像の病理学的解析を行った。
体重2.5~3.0kgの雄の4匹の日本白色種ウサギに高コレステロール食(LRC4+2%コレステロール+6%ピーナッツ油添加飼料、オリエンタル酵母工業株式会社)を10週間に渡って投与した。以下、上記実施例1と同様に、内皮傷害を実施し、アンギオテンシンIIの投与を開始した。アンギオテンシンIIの投与は8週間継続した。なお、アンギオテンシンIIの投与においては、バルーンカテーテルによる内皮傷害から4週間後に浸透圧ポンプを入れ替えた。
バルーンカテーテルによる内皮傷害後より、体表管エコーを用いて大腿動脈における血管の閉塞を週に3回観察した。体表管エコーは、Visual sonics社のVevo2100を使用した。体表管エコーにおけるプローブはMS550Dで、40mHzを条件とした。
また、パルスドップラー法(25Mhz)を用いて大腿動脈末梢側、大腿動脈狭窄部、伏在動脈、膝下動脈の収縮期最高血流速度(PSV)及び波形変化を観察した。パルスドップラー法における観察において、血流の消失を認めた場合、0.1mg/mlの濃度で2mlの硝酸イソソルビドを静脈に注射することによって血管攣縮を抑制した。さらに、最初に観察された血流の消失後24時間以内に再度、同じ部位において血流の消失を認めた場合、血管閉塞と判断した。血管閉塞を発症したウサギについては、Oxylab pO2(登録商標、Oxford Optronix社)を用いて、両下肢の組織中酸素分圧を測定した。さらに血管閉塞を発症したウサギについては、0.1mg/ml硝酸イソソルビド添加生理食塩水100ml及び固定液(95%エタノールと5%酢酸)100mlを100mmHgで還流し、腸骨動脈から大腿動脈までの血管サンプルを採取した。採取した血管サンプルに対して、長軸像の病理学的解析を行った。
(結果)
バルーンカテーテルによる内皮傷害後、実験に用いた4匹のウサギ全てについて、7週目までに体表管エコーによる観察において大腿動脈末梢部付近で血管の閉塞を認めた。図8は、体表管エコーにより得られた大腿動脈末梢部付近の血管内腔の画像を示す。画像中の波線で示す動脈において、血管内腔の閉塞を認めた。
バルーンカテーテルによる内皮傷害後、実験に用いた4匹のウサギ全てについて、7週目までに体表管エコーによる観察において大腿動脈末梢部付近で血管の閉塞を認めた。図8は、体表管エコーにより得られた大腿動脈末梢部付近の血管内腔の画像を示す。画像中の波線で示す動脈において、血管内腔の閉塞を認めた。
図9は、体表管エコーにより血管内腔の閉塞を認めたウサギの血管造影図である。図中の矢印Aから矢印Bまでの間に、本来造影される血管が造影されていない。このことから、この部位における血管の閉塞を確認した。
図10は、血管サンプルに対するHE染色及びEVG染色の結果を示す。HE染色では、血管内の大部分が赤色に染まったが、青紫色に染まった領域の散在を認めた。また、EVG染色では、血管内の大部分が黄色に染まったが、赤色に染まった領域の散在を認めた。病理所見としては、新生内膜の肥厚、散在性の炎症細胞の浸潤を認めた。コレステロールクリスタルの沈着はなく、脂質コア及び薄い線維性被膜は認められなかった。また、外弾性板の変性はほとんど認められなかった。血管の閉塞部分は、中枢端から末梢端まで血栓により閉塞していたが、血栓と血管壁の脂質との連続性は認められなかった。このことから、本実験で得られたウサギの血管に形成された閉塞性血栓は、プラークの破綻に起因するものではなく、プラークびらんに起因するものであると考えられる。
上記実施例1及び実施例3において、病理学的解析における病理所見では、いずれの血管サンプルにおいても明らかな脂質コア及び薄い線維性被膜は認められなかった。明らかな脂質コア及び薄い線維性被膜は、プラークの破綻による閉塞性血栓の特徴であって、プラークびらんでは、ほとんどみられない。また、内皮傷害の6週間後にほとんどのウサギにおいて血小板血栓による血管閉塞を確認した。さらに、内皮傷害の7~8週間後に全てのウサギにおいてフィブリン血栓による血管閉塞を確認した。このように、上記各実施例で得られた非ヒトモデル動物は、ヒトで報告されている閉塞性血栓症のプロセスである血小板血栓が最初に形成され、引き続いてフィブリン血栓が形成される病態を再現している。これらのことは、上記各実施例で得られた非ヒトモデル動物がプラークびらんに起因する血栓症のモデルとして妥当であることを示唆している。
(実施例4:アテローム血栓性閉塞の発生率の評価)
アテローム血栓性閉塞の発生について評価するために、上記実施例3と同様の実験をウサギの匹数n=6で行った。本実験では、アンギオテンシンIIを投与しない点のみが異なるアンギオテンシンII非投与群(n=5)をさらに加えた。また、バルーンカテーテルによる内皮傷害そのものによる血栓の形成を抑制するために、内皮傷害の前後2週間に渡って、アセチルサリチル酸を20mg/日で経口投与した。
アテローム血栓性閉塞の発生について評価するために、上記実施例3と同様の実験をウサギの匹数n=6で行った。本実験では、アンギオテンシンIIを投与しない点のみが異なるアンギオテンシンII非投与群(n=5)をさらに加えた。また、バルーンカテーテルによる内皮傷害そのものによる血栓の形成を抑制するために、内皮傷害の前後2週間に渡って、アセチルサリチル酸を20mg/日で経口投与した。
(結果)
図11は、閉塞が発生せずに生存したウサギの割合の経時変化を示す。アンギオテンシンII非投与群のウサギでは、10週間に渡って1匹を除いて閉塞を認めなかった。一方、アンギオテンシンII投与群では、4週目から閉塞を認めるウサギが現れ、9週までにすべてのウサギで閉塞が認められた。
図11は、閉塞が発生せずに生存したウサギの割合の経時変化を示す。アンギオテンシンII非投与群のウサギでは、10週間に渡って1匹を除いて閉塞を認めなかった。一方、アンギオテンシンII投与群では、4週目から閉塞を認めるウサギが現れ、9週までにすべてのウサギで閉塞が認められた。
図12は、採取した血管サンプルに対するHE染色の結果を示す。血管内腔が閉塞していないアンギオテンシンII非投与群に対して、アンギオテンシンII投与群では、血管内腔が血栓で閉塞していた。なお、血圧及び心拍数に関して両群に有意な差はなかったため、アテローム血栓性閉塞の形成は、血圧又は心拍数の変化に起因するものではない。
この結果から、昇圧剤アンギオテンシンIIを持続投与することで、アテローム血栓性閉塞を自然発生させることができることが示された。
この結果から、昇圧剤アンギオテンシンIIを持続投与することで、アテローム血栓性閉塞を自然発生させることができることが示された。
図13は、アンギオテンシンII投与群から採取したアテローム血栓性閉塞を伴う大腿動脈に対するHE染色及びEVG染色の結果を示す。血管内には、白色血栓の領域と赤色血栓の領域が観察された。
図14乃至図16は、上記アテローム血栓性閉塞を伴う大腿動脈に対する免疫組織化学解析の結果を示す。免疫組織化学解析は、PECAM-1、α-smooth muscle actin(αSMA)、Rabbit smooth muscle myosin heavy chain(SM1)、smooth muscle myosin heavy chain(SM2)、Rabbit tissue factor(組織因子)、nonmuscle myosin heavy chain(SMemb)、Human calponin(カルポニン)、及びrabbit macrophage(RAM-11)について行った。免疫組織化学解析では、固定した腸骨大腿動脈をパラフィンで包埋し、5mm毎に5μmの厚さの連続切片サンプルを作製した。サンプルは抗原賦活化のため、クエン酸バッファーで20分間煮沸し、3%スキムミルクでブロッキングした後、一次抗体を4℃で一晩かけて付着させた。使用した一次抗体は、PECAM-1(サンタクルズ社、sc-1506、希釈倍率は1:50)、αSMA(シグマ社、A2547、希釈倍率は1:100)、SM1(ヤマサ醤油社、7600、希釈倍率は1:100)、SM2(ヤマサ醤油社、7601、希釈倍率は1:100)、組織因子(アメリカンダイアグノスティカ社、4513、希釈倍率は1:100)、SMemb(ヤマサ醤油社、7602、希釈倍率は1:200)、カルポニン(ダコ社、M3556、希釈倍率は1:50)、及びRAM-11(ダコ社、M0633、希釈倍率は1:100)である。
上記一次抗体に対する陰性対照として、ノーマルマウスIgG(サンタクルズ社、sc-2025)及びノーマルヒツジIgG(サンタクルズ社、sc-2717)を使用した。二次抗体としてヒストファインSAB-PO(M)キット(ニチレイバイオサイエンス社、424022)及びウサギ抗ヒツジIgG(Zymed(商標)、インビトロジェン社、61-8640)を使用した。なお、発色にはDABバッファータブレット(メルク社、102924)を使用した。
図14を参照して、アテローム血栓性閉塞を伴う大腿動脈には、(1)プラークの破綻及び脂質コアはみられず、(2)PECAM-1陽性の内皮層はみられず、(3)内膜/血栓の界面に未成熟な平滑筋様の細胞(αSMA陽性、SM1陰性、SM2陰性)が多く存在した。
図15は、閉塞のある動脈及び閉塞のない動脈に対する免疫組織化学解析の結果を比較したものである。αSMA陽性、SM1陰性、SM2陰性の平滑筋様の細胞は、閉塞のある動脈に特異的にみられた。
また、内膜/血栓の界面に見られるαSMA陽性、SM1陰性、SM2陰性の平滑筋様の細胞では、脱分化型平滑筋細胞の分化マーカーであるSMemb及びカルポニンは発現していなかった(図16)。
上記のように、内皮層が見られず、血管内膜/血栓の界面にαSMA陽性、SM1陰性、SM2陰性の平滑筋様の細胞が見られるため、当該モデル動物におけるアテローム血栓性閉塞は、プラークびらんに起因して形成されたものであることが示唆された。
また、内膜/血栓の界面に見られるαSMA陽性、SM1陰性、SM2陰性の平滑筋様の細胞では、脱分化型平滑筋細胞の分化マーカーであるSMemb及びカルポニンは発現していなかった(図16)。
上記のように、内皮層が見られず、血管内膜/血栓の界面にαSMA陽性、SM1陰性、SM2陰性の平滑筋様の細胞が見られるため、当該モデル動物におけるアテローム血栓性閉塞は、プラークびらんに起因して形成されたものであることが示唆された。
(実施例5:閉塞性血栓症モデルでの薬効評価)
上記実施例3で作製した閉塞性血栓症モデルを用いて、薬物の抗血栓作用を評価した。上記実施例3と同じ処理を行ったウサギに対して、薬物投与群として内皮傷害の1週前からアセチルサリチル酸を20mg/日で経口投与し、内皮傷害時からダビガトランを10mg/kg/日で経口投与した。
上記実施例3で作製した閉塞性血栓症モデルを用いて、薬物の抗血栓作用を評価した。上記実施例3と同じ処理を行ったウサギに対して、薬物投与群として内皮傷害の1週前からアセチルサリチル酸を20mg/日で経口投与し、内皮傷害時からダビガトランを10mg/kg/日で経口投与した。
(結果)
図17は、閉塞が発生せずに生存したウサギの割合の経時変化を示す。薬物投与群のウサギでは、10週間に渡って閉塞を認めなかった。一方、薬物非投与群では、3週目から閉塞を認めるウサギが現れ、9週までにすべてのウサギで閉塞が認められ、生存しなかった。両群の間には、有意な差が認められた(p=0.0039)。組織染色でも、アセチルサリチル酸とダビガトランの投与によって、アテローム血栓性閉塞の発生が抑制されたことが示された(図18)。
図17は、閉塞が発生せずに生存したウサギの割合の経時変化を示す。薬物投与群のウサギでは、10週間に渡って閉塞を認めなかった。一方、薬物非投与群では、3週目から閉塞を認めるウサギが現れ、9週までにすべてのウサギで閉塞が認められ、生存しなかった。両群の間には、有意な差が認められた(p=0.0039)。組織染色でも、アセチルサリチル酸とダビガトランの投与によって、アテローム血栓性閉塞の発生が抑制されたことが示された(図18)。
これまで、非ヒトモデル動物として汎用されるマウス、ラット等では、プラークびらんに起因する血栓症を発症する非ヒトモデル動物は、全く得られなかった。上記実施例では、ヒトと脂質代謝系及び凝固線溶系が近いウサギを採用することによって、遺伝子改変等を行わずにプラークびらんに起因する血栓症を発症させることができた。上記実施例で得られたウサギは、遺伝子改変等を加えておらず、内皮傷害をきっかけとして発生するプラークびらん及び閉塞性血栓の病態を再現するため、自然発症に近いプラークびらんに起因する血栓症のモデルとして特に有用である。
上記のように、自然発症に近いプラークびらんに起因する血栓症のモデルを用いて、血栓症及びこれに関連する心筋梗塞、脳卒中、末梢動脈疾患等の動脈硬化性疾患の治療又は予防のための薬物のスクリーニングが可能になる。上記モデル動物を用いた薬物のスクリーニングは、当該モデルがプラークびらん及び閉塞性血栓の病態を再現するため、有効性の高い薬物の探索に好適である。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
本出願は、2012年6月6日に出願された日本国特許出願特願2012-129340号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2012-129340号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
本発明は、プラークびらんに起因する血栓症の非ヒトモデル動物に好適である。本発明を適用することにより、プラークびらんに起因する血栓症の病態の解明及び血栓症の治療薬等の研究開発が促進される。
Claims (9)
- プラークびらんに起因する血栓症を発症する、
非ヒトモデル動物。 - 前記血栓症は、
血管内腔を閉塞する閉塞性である、
ことを特徴とする請求項1に記載の非ヒトモデル動物。 - 前記血栓症は、
血小板血栓及びフィブリン血栓の少なくとも一方が血管内腔に形成される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の非ヒトモデル動物。 - 前記非ヒトモデル動物は、
ウサギである、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の非ヒトモデル動物。 - 高コレステロール食を摂餌した非ヒト動物の動脈の内皮の一部を傷害する工程と、
前記非ヒト動物に昇圧剤を持続投与する工程と、
を含む、
プラークびらんに起因する血栓症を発症する非ヒトモデル動物の作製方法。 - 前記昇圧剤は、
アンギオテンシンIIである、
ことを特徴とする請求項5に記載の非ヒトモデル動物の作製方法。 - 前記非ヒト動物は、
ウサギである、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の非ヒトモデル動物の作製方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の非ヒトモデル動物を用いる、
抗血栓症薬のスクリーニング方法。 - 前記非ヒトモデル動物に被験物質を投与する工程と、
前記被験物質を投与された前記非ヒトモデル動物と前記被験物質を投与されなかった前記非ヒトモデル動物との間で、血栓症に関連するマーカーを比較する工程と、
を含む、
ことを特徴とする請求項8に記載の抗血栓症薬のスクリーニング方法。
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Cited By (2)
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| CN115362987A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-22 | 首都医科大学宣武医院 | 血栓制备方法及其应用 |
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2013
- 2013-06-06 WO PCT/JP2013/065741 patent/WO2013183725A1/ja not_active Ceased
- 2013-06-06 JP JP2014520051A patent/JPWO2013183725A1/ja active Pending
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