Method Article
* These authors contributed equally
זה מודל הרומן יוצר מאוד חזק הבטן התחתית בבית האבי העורקים בתוך החזיר באמצעות שילוב של אנגיופלסטיקה בלון, elastase/קוליזיה perfusion, יישום מקומי elastase, ומתחם אוראלי β-aminopropionitrile המינהל, אשר מפריעה עם קולגן חוצה קישור.
מודלים גדולים של בעלי חיים כדי ללמוד מפרצות בבטן אבי העורקים הם דלילים. המטרה של מודל זה היא ליצור משמעותית, משמעותי קלינית הבטן בעלי העורקים הבטני (AAA) בחזירים. כדי להשיג זאת, אנו משתמשים בשילוב של אנגיופלסטיקה בלון, elastase ו-קולגן, ו מעכבי אוקסידאז lysyl, הנקרא β-aminopropionitrile (באפו), כדי ליצור משמעותי קלינית האדם משמעותית מחלת האבי העורקים, מקבילה למחלה אנושית.
חזיר זכר לא מסורס ניזונים בפסן במשך 7 ימים לפני הניתוח כדי להשיג מצב יציב בדם. הניתוח מבוצע והוא הביא לידי ברירת העורקים. מדידה ראשונית נרשם לפני האינדוקציה מפרצת עם שילוב של אנגיופלסטיקה בלון, elastase (500 יחידות)/קוליואז (8000 יחידות) perfusion, ויישום elastase אקטואלי. החזירים מוזנים בפסן מדי יום עד להליך מסוף ביום השני 7, 14, או 28, בזמן שהמפרצת נמדדת, והרקמה הושגו. באפנ + שרקנים מושווים לחזירים שעברו ניתוח בלבד.
חזיר מטופלים עם בפסן וניתוח היה התרחבות האבי העורקים הרשע של 89.9% ± 47.4% ביום 7, 105.4% ± 58.1% ביום 14, ו 113.5% ± 30.2% ביום 28. חזירים שטופלו בניתוח בלבד היו באופן משמעותי בהשוואה לבעלי חיים הניתוח ביום 28 (p < 0.0003). בפסן + קבוצת כירורגיה היו הראיות מאקרוסקופי ואימונוהיסטובכימיקלים של מחלת הסוף אנאורילי.
משמעותית מבחינה קלינית הידרוארנאל AAA יכול להיגרם באמצעות אנגיופלסטיקה בלון, elastase/קולגראז זלוף ויישום אקטואלי, שיושלם עם באפרן אוראלי. מודל זה יוצר AAA גדול, משמעותי קלינית עם הסימנים ההיכר של המחלה האנושית. לדבר זה יש השלכות חשובות להסבר הפתוגנזה של AAA ובדיקות של טיפולים והתקנים חדשניים לטיפול ב-AAA. המגבלות של המודל כוללות וריאציה ב-באפאן שבלע על ידי חזיר, איכות של אלסטסה פרזיה, ועלות של באפאן.
על פי המרכז לבקרת מחלות (CDC), אניוציה של אבי העורקים (AA) הם הגורם המוביל למוות בארצות הברית ומייצג נטל מחלות משמעותי1. מפרצת אב העורקים מוגדרת כתרחבות של חלק נפרד של הספינה לומן על ידי מעל 50%2. קבוצת משנה של AA בבטן, המכונה אניואמים הבטן התחתית (AAA) הם דאגה גוברת. AAA להישאר מבחינה קלינית עד קרע או קרע הממשמש ובא, עם התפרצות חריפה, כאב בטן חמור בדרך כלל להיות הסימפטום המציג רק3,4. הקרע של AAA הוא כמעט תמיד קטלני עם שיעור תמותה של 90%5. ניתוח פתוח או אנדוכלי הוא האופציה הטיפולית היחידה למטופלים, ויכול להיות הליך מאוד חולני. וחשוב מכך, AAA הם אחת ממחלות לב וכלי הדם הבודדות ללא טיפול רפואי לריפוי.
עד כה, הרבה מחקר על הפתוגנזה AAA התמקדו מודלים מכרסמים, באמצעות elastase, אשר הוא אנזים המכיל אלסטין שנמצאו בתוך מדיה האבי העורקים, כדי לגרום לאניואמים. 6,7 עם זאת, היכולת הקלינית של מודלים בעלי חיים קטנים למחלת האדם האנושי מוגבלת, כהערכה של שינויים מבניים של העורקים, ו-הומודינמיקה משתנה מוגבלים בשל גודל. בגלל הדמיון האנטומי והגודל, מערכת המחזור הפורצין מתואם טוב יותר לביולוגיה אנושית מאשר למכרסמים8. דגמים גדולים של בעלי חיים לאפשר הבנה נוספת של מנגנונים סלולריים של תהליך המחלה, ניתן להשתמש בפיתוח טיפולים חדשניים במינונים טיפוליים עבור יונקים גדולים, ולבדוק התקנים מכניים לתיקון, אשר לא יהיה ריאלי במודלים בעלי חיים קטנים. בנוסף, האופי החריף של מודלים מכרסמים אינו משכפל את המאפיינים התככרותיים והפתולוגית של מחלת האדם האנאורילי.
השילוב של elastase ו מתחם בשם β-aminopropionitrile (באפו) יש מהפכה מודלים AAA מורן, על ידי יצירת מחלות שאינן גדולות יותר להכיל הסקוויה של מחלת אנאוריזמלי כרונית, כולל הטרובוס הקיר, קרע, ו קרע9. באפו הוא מעכב של lysyl אוקסידאז, אשר חיונית עבור קולגן מקשר, מרכיב מכריע של קיר אבי העורקים10,11,12. Lysyl אוקסידאז פעילות פוחתת עם הזדקנות ובהינתן האגודה של הגיל ואת האופי הכרוני של AA מסובך, באפו יש פוטנציאל רב לניסויים לחקות את ההשפעות של הזדקנות9,13,14. השימוש בפסן ויכולתה לשכפל מחלה כרונית בסביבה תת-חריפה, מציעה יתרון מספר על פני מודלים בעלי חיים גדולים וחלופיים של AAA. בהשוואה לדגמים אחרים של חזירי AAA, מודל זה יוצר את האניואמים הגדולים ביותר עם הסימנים של מחלת הבמה הסופית, והתוצאות פורסמו בעבר8,11,15.
בעוד הענקת יתרונות מסוימים, משאבים משמעותיים והשקעה נדרשים בהצלחה להשלים את המודל הזה שעלול להרתיע כמה חוקרים. בין משאבים אלה יש גישה לחדרי הניתוח, מנתחים מוסמכים וספקי הרדמה, דיור בעלי חיים, צוות וטרינרי לסייע עם טיפול שלאחר הניתוח. בנוסף, העלות של באפאן עשויה להיות יקרה מאוד עבור מעבדות מסוימות.
מספר דגמים גדולים של בעלי חיים קיימים כדי ללמוד את הפתופסולוגיה מורכבים של היווצרות AAA ולתרגם למחלה אנושית. מודלים של בעלי חיים גדולים של AAA הם קריטיים כדי לעזור להעריך את הכדאיות של טכנולוגיות הרומן וטיפולים למחלות אנושיות. לפיכך, מטרת מחקר זה הייתה ליצור מודל שאינו מהווה מדגם מתקדם של השלב המתקדם AAA בחזירים. הרציונל לשימוש מודל החזיר באפארן ו elastase הוא להבין טוב יותר את הפתופסיולוגיה של AAA על ידי חיקוי של הטבע כרונית ואת הסקוויה של מחלת האדם האנושי בהגדרה חריפה או תנוונות שולבת, כמו גם כדי לבדוק טיפולים חדשניים והתקנים עבור AAA טיפול.
פרוטוקולי בעלי חיים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים באוניברסיטת וירג (No. 3848).
הערה: מודל זה פורסם בעבר על ידי קולין et al. והוא פרוטוקול שונה המתואר על ידי hynecek et al.8,15.
1. בעלי חיים
2. הרדמה
3. טכניקה כירורגית
4. טיפול פוסט-פעיל
5. רכישת רקמת אבי העורקים
כל הניתוחים הסטטיסטיים בוצעו באמצעות בדיקה מדויקת של פישר או צ'י בריבוע לפי הצורך. ערכי נתונים מדווחים כהתארכות העורקים הממוצע (%) משמעות סטטיסטית הוגדרה P < 0.05. השילוב של בפסן וניתוח אספקת הטיפול elastase (ניתוח/elastase) יוצר חזק יותר, הנוזנים AAA ב החזיר ביום 28 לעומת אלה שטופלו ניתוח elastase לבדו (מתכוון התרחבות אבי העורקים (%) (% ± רגיל (30.2 113.5%)) לעומת 59.7% ± 29.2% (n = 12); P < .01) כמוצג באיור 1. AAA גדל בהדרגתיות יותר כאשר הזמן התקדם (מתכוון התרחבות אבי העורקים (%) של 86.9% ± 47.4% (n = 4), 105.4% ± 58.1% (n = 5) ו-113.5% ± 30.2% (n = 8) בשעה 7, 14, ו -28 ימי הקציר ביום, בהתאמה, איור 1). הוכחות של מחלת אנאוריפרי כרונית ניכרת בבעלי חיים שטופלו בפספ וניתוח/אלסטסה, כולל הטרולומינאל וטרשת עורקים (איור 2). הערכה היסטולוגית הוכיחה באופן משמעותי את פיצול אלסטין ושינוי קולגן בתוך החזיר מטופלים באפו AAA מאשר ניתוח/elastase בלבד (איור 3 ואיור 4, בהתאמה).
איור 1: β-Aminopropionitrile (באפנ) הטיפול מגביר את החזירים הבטן מפרצת אבי העורקים (AAA) גודל. (א) באפו ו ניתוח/elastase חזיר היה גבוה באופן משמעותי התארכות אבי העורקים לעומת לא באפאן מטופל (ניתוח/elastase לבד) חזיר ב 28 ימים (113.5% ± 30.2% לעומת 59.7% ± 29.2%; P < 01). (ב) החזיר מטופל באפו הראה התרחבות האבי העורקים של 86.9% ± 47.4%, 105.4% ± 58.1%, ו 113.5% ± 30.2% ב -7, 14, ו-28-יום הקציר נקודות זמן, בהתאמה. דמות זו פורסמה על ידי קולן et al.15 והועתק לכאן באישור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: תמונות לדוגמה של המוני העורקים הבטני של פורצין (AAA). (א) שליטה אבי העורקים הבטן (אין טיפול עם באפאן או elastase). (ב) לאחר טיפול בכירורגיה/elastase, ו-באפנ (ג ) אינטרולומינאל, בעלי חיים מטופלים ב-aaa על פוד 28 בחדר ניתוח/אלסטדאז ובעלי הטיפול בחיות (D) טרשת עורקים ב-aaa ב-pod 28 בחדר ניתוח/אלסטסה ובעלי חיים שטופלו בעלי אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: הפיצול אלסטין גדל ב-β-aminopropionitrile (באפנ)-מטופל החזירים בבטן החזיר מפרצת אבי העורקים (AAA). ואן גיסון מכתים את אב העורקים והאב-העורקים ב -7 ימים (א), 14 ימים (ב)ו -28 ימים (ג). הזכות הרחוקה, אלסטין (שחור) פיצול כפי שנמדד על ידי הסוקרים העצמאיים של העורקים הבין לעומת suprרנקה אלאורטה ב 7, 14, ו 28 ימים. סרגל קנה מידה מייצג 500 μm; 4x המטרה עדשה. * P < 0.05. דמות זו פורסמה על ידי קולן et al.15 והועתק לכאן באישור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: הקולגן הוא שונה ב-β-aminopropionitrile (באפנ)-מטופל החזיר מפרצת אבי העורקים (AAA). מסון טריכרום וואן גיסון מכתים את אב העורקים והאב-העורקים ב -7 ימים (א), 14 ימים (ב) ו -28 ימים (ג). בדיוק הרחק, קולגן (כחול) תוכן בתוך הקיר של הספר לעומת העורקים יותרת כפי שנמדד על ידי יחידות densi, לנסות ב 7, 14, ו 28 ימים. סרגל קנה מידה מייצג 250 מ"מ; 4x המטרה עדשה. דמות זו פורסמה על ידי קולן et al.15 והועתק באישור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
מודל הרומן של הידרוארנאל AAA בחזירים נוצר באמצעות שילוב של אנגיופלסטיקה בלון, פרזיה ו-elastase אקטואלי, ותזונה כמו באפארן. באמצעות מודל זה, התרחבות אבי העורקים של > 100% הושגה עם מאפיינים ברוטו היסטולוגיים של מחלת המין האנושי כרונית. מודל זה מספק שער כדי להבין עוד יותר את הפתופסיולוגיה מורכבים של AAA ולתרגם טיפולים פוטנציאליים למחלות אנושיות.
מודלים קודמים של AAA בחזירים הושגו בהצלחה צנועה. מרינוב ואח ' השתמשו בפרסטסה בלבד וראו כמה שינויים היסטולוגיים, כולל אלסטין שיבושים, אך לא הצליחו להשיג את הפנוטיפ המגדיר מפרצת (> 50% התרחבות)16. בהינתן עמידות של העורקים חזירי, יותר מאשר התערבות אחת נדרשת כדי להשיג משמעותי קלינית משמעותית, אשר תוארה במקור על ידי hynecek ואח '. באמצעות שילוב של elastase ו-קולגן הפרטואז ובלון אנגיופלסטיה8. הם ראו קוטר אבי העורקים של 73% כמו גם שינויים היסטולוגיים של מחלת אנאוריפרי, כולל אובדן אנדותל, הסתננות נויטרופילים, ואלסטין הפרעה.
עם זאת, מודלים קודמים אינם מטפלים בבעיה יסודית עם כל הדגמים AAA: כיצד לשכפל תהליך מחלה כרונית בהגדרה חריפה או תנוונות שולבת. רוב הדגמים elastase של AAA בעכברים להראות התרחבות השיא בערך 2 שבועות ואחריו רגרסיה לאחר מכן, בעוד מחלת האדם מתפתחת באופן כרוני לאורך שנים. המפתח לשאלה זו עשוי לנוח בשימוש בפסן, מעכב אוקסידאז ליסיל מניעת הקשר קולגן. בפסן יש אפקט "הזדקנות", ובשילוב עם הטיפול elastase, הוא הוכח לדמות צמיחה מפרצת כרונית. במודל murine על ידי Lu ואח ', עכברים נצפו 100 ימים לאחר הניתוח, והפגינו ראיות לשלב הסופי AAA עם היווצרות הטרובוס וקרע ספונטני9. החידוש והמשמעות של המודל הAAA שלנו הוא בשימוש בפסן, אשר משכפל את תהליך המחלה הכרוני הזה בסביבה תת-חריפה ומינים יותר של בעלי חיים לתרגום. חזירים האכילו דיאטה של באפארן בשילוב עם אנגיופלסטיקה בלונים, אלסטסה perfusion, ויישום elastase אקטואלי הראה פרצות חזקה יותר עם ראיות של מחלת השלב הסופי, כולל הטרובוס הקיר, טרשת עורקים, וקרע בהשוואה לאלה שטופלו ניתוח ו elastase לבד (איור 1). מודל זה מרחיב ומשתפר על ידי המודל הקודם של Hynecek ואח '. על ידי יצירת מפרצות גדול יותר עם הסקוויה של מחלה כרונית8.
למרות באפו חיוני לשכפל את המתעד של AAA, התערבות כירורגית מספק את העלבון הראשוני של העורקים כדי לגרום להיווצרות מפרצת. בפסן ללא ניתוח או להשתמש elastase נבדק, אבל לא הראה כל התרחבות האבי העורקים משמעותי11. עבור חוקרים שאינם מאומנים בניתוח, אינדוקציה של AAA בחזירים באמצעות לפרוטומיה יכול להיות מרתיע. כל צעד הוא כרוך עם סיבוכים פוטנציאליים, מפני פציעות המעיים ו ureteral כדי דימום עורקים או ורידים הדורשים תיקון לאחר הניתוח זיהומים הפצע. על החוקר להיות מוכן לאפשרויות כדי לשרוד את החזיר לנקודת הסיום של המטרה. מאמץ צוות אמיתי נדרש, כולל מנתח מנוסה בקיאים באנטומיה הבטן, אספקת הרדמה יוצאת דופן כולל תשומת לב סימנים חיוניים ומצב נוזלים, וטיפול קשוב לאחר הניתוח. הצוות שלנו חווה את כל הסיבוכים הנ ל ופעל בהתאם אם עם תיקון של בידור או פציעות כניסה או אנטיביוטיקה עבור זיהומים. עם זאת, סיבוך בלתי צפוי מעורב במידה שבה באפארן לקויי ריפוי הפצע בתוך החזירים. בסביבות 3 שבועות לאחר הניתוח, כמה חזירים הציגו התמוטטות של חתכים שלהם עם פעירת מזדמנים הדורשים לקחת-בחזרה לתיאטרון ההפעלה לתיקון ו debridement. ניטור זהיר של חתכים אחרי הניתוח, כמו גם סגירה בשכבות מרובות מומלץ למנוע סיבוך זה.
החלק הקריטי של הניתוח כרוך בצינורית של העורקים באמצעות העורק הזעיר של caudal, שיכול להיות מתסכל, בהתחשב בגודל הקטן שלה. השימוש בחוטים מיקרוניקוב סייע לנו בצינורית זו. שלב זה חיוני כמו חוט הצינורית מאפשר גישה לאבות העורקים עבור הבלון וצינורית ההיתוך. אנגיופלסטיקה בלון לפני זלוף חיוני הניסיון שלנו, כמו התארכות בלון באופן היפותטי יוצר שיבוש אנדותל ומאפשר להתיר את הפרזיה כדי להיכנס בקלות רבה יותר את התקשורת של אבי העורקים. זלוף נאותה מוגדר קטע מתוח של אבי העורקים ללא דליפה או בריחה של נוזל סביב הקטטר או מהקיר של אבי העורקים. השגת זלוף הולם של elastase, תוך הגבלת הזמן הכולל של אבי העורקים הצלב כדי לא יותר מ 10 דקות, הוא חיוני היווצרות מפרצת טובה במקביל הימנעות סיבוכים איסכמי. הגבלת הסכום הכולל של אבי העורקים לחצות את הזמן כדי פחות מ 20 דקות עבור ההליך כולו ומאפשר זמן מספיק עבור reperfusion בין התרחבות בלון ומבשם elastase מונע את הסיבוך הנורא של איסכמיה השדרה. אם הפרזיה נאותה אינה מושגת, סביר להניח שדליפה ממקום כלשהו בחלק האחר של העורקים, בדרך כלל בלתי מתקבל על הaortotomy מפני דליפה או דליפת נסיגה מאתר הצינורית. חשוב לתקן פגם כלשהו במקטע הקיים כדי לאפשר התמזגות מספקת של אלסטסה. ניתן לעטוף לולאה של כלי קיבול רק במקום לאתר הצינורית של אבי העורקים כדי למנוע זרימה של אלסטסה. כל עורק מותני צריך גם להיות מהודק זמנית במהלך הפרזיה כדי למנוע אלסטסה הזנת מחזור מערכתי, אשר עלול לגרום לתגובה זיהומית בחזירים.
הצעדים הלוגיים הבאים עבור מודל זה כוללים בדיקת טיפולים חדשניים לטיפול רפואי של AAA. כפי שהוזכר קודם לכן, אין טיפולים רפואיים ידועים כדי להחליש או להסיג את הצמיחה מפרצת אבי העורקים הנוכחית טיפול סופי כרוך גישות כירורגית או אנדונימי. המחקר הקודם הגדיר את התפקידים של ציטוקינים proinflammatory, interleukin-1β (il-1 β) ו interleukin-6 (il-6) בפתוגנזה של בירידה הראשונה של אבי העורקים החזי ו AAA, עיכוב של קולטנים אלה עשוי לספק שדרות טיפוליות פוטנציאליים לטיפול במחלות אלה17,18,19. מחקרים אלה נעשו רק במודלים murine כך השלבים הבאים צריכים לכלול מודלים בעלי חיים גדולים. בנוסף, חיה גדולה יורדת מפרצת אבי העורקים החזה היא שדרה נוספת למחקר עתידי. בשל המקורות embryologic שונים, ישנם הבדלים הטבועות בהרכב הקיר של אבי החזה והבטן, המוביל פתופסולוגיה שונות של מונים בשני מקטעים אלה20.
. יש כמה מגבלות של הדגם הזה ראשית, מאז התערבויות מרובות מועסקים, קשה לקבוע איזו התערבות תורמת ביותר להיווצרות מפרצת. כמות הלחץ הדרושה כדי להשיג קטע אבי העורקים מספקת מאוד קשה למדוד, והוא עשוי להשתנות. זה יכול להשפיע על כמות elastase הזנת מדיה אבי העורקים והיווצרות מפרצת מתוך חזיר אחד למשנהו. אנחנו כרגע חוקרים. אסטרטגיה להתמודדות עם זה באפאן היה מעורב עם המזון של חזיר וצריכת חזירים בתקופה הפריפאנית עשוי להשתנות, שינוי כמויות של באפארן כל חזיר. לבסוף, מודל זה דורש משאבים רבים והשקעות כדי להצליח. זה כולל חדרי ניתוח, מנתחים וספקי הרדמה, דיור בעלי חיים, טיפול שלאחר הניתוח, ורכישה של באפאן, אשר יכול להיות יקר מאוד. כל מעבדה צריכה להעריך בקפידה את המשאבים והמימון שלהם לפני שינסו את הדגם הזה.
בסך הכל, למרות מגבלות מסוימות, חזיר AAA עם סקוויה של מחלה כרונית ניתן ליצור באמצעות שילוב של באפרן, אנגיופלסטיקה בלון, אלסטסה זלוף ו היישום elastase אקטואלי. יש לזה השלכות חשובות למחקרים טרנסלבותית החלים על מחלות אנושיות.
לא
אנו מודים לאנתוני הרינג וסינדי דודסון על הידע שלהם ועל מומחיותם הטכנית.
מקורות המימון:
המימון למחקר זה סופק על ידי הלב הלאומי, ריאות, ובדם המכון הלאומי לבריאות תחת הפרס לא. T32HL007849 ו גרנט Nos. R01HL081629 (G.R.U.) ו-R01HL124131-01 (G.R.U.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Arrow Ergo Pack System | Arrow | CDC-21242-X1A | Just need 7 Fr dilator |
Atlas PTA Balloon dilation catheter | Bard | AT-120184 | 16 mm x 4 cm x 120 cm |
Bovie electrocautery | Bovie Medical | A2350 | |
Collagenase Type 1 (5 gm) | Worthington | LS004196 | |
Crile Needle drviers | MFI medical | 61-2201 | |
DeBakey Atraumatic Forceps | MFI medical | 52-4977 | |
DeBakey Peripheral Vascular Clamp | Medline | MDS1318119 | |
Glidewire | Terumo Interventional Systems | GS3506 | outer Wire diameter 0.035 mm, Length 150 cm |
GraphPad Prism 6 | GraphPad Software Inc. La Jolla, Calif) | statistical software | |
Metzenbaum Scissors | MFI medical | 61-0004 | |
Mayo-Hegar Needle Holder | tiger medical | N407322 | |
Micropuncture Introducer Set | Cook | G47946 | |
Mixter Forceps, Standard Grade, Right angle | Cole-Parmer | UX-10818-16 | |
Monocryl suture | Ethicon | Y496G-BX | 4-0 monocryl |
PDS II suture | Ethicon | D8926 | Number 1 looped |
Porcine Pancreatic Elastase | Sigma-Aldrich | E1250 | |
Satinsky Vascular Clamps | Medline | MDs5632515 | |
Suction canister | Cardinal Health | 65651212 | |
Schuco Aspirator | MFI medical | S430A | |
Vicryl suture | Ethicon | J789D-SD | 2-0 vicryl |
Yankauer Suction tube | Sklarcorp | 07-1801 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved