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方法文章

小鼠主动脉下腔静脉瘘的技术要点

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DOI:

10.3791/50449

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2013年7月11日

本文内容

摘要

目标是建立一种简单且可重复的动静脉瘘。该方法不使用缝线或胶粘剂,因此可用于分析的样本所含外来材料最少。

摘要

本文讨论了在小鼠体内建立动静脉瘘的技术细节。在全身麻醉下,进行腹部切口,暴露主动脉和下腔静脉(IVC)。分别游离近端肾下主动脉和远端主动脉,用于血管夹放置和针刺穿刺。需特别注意避免在主动脉与下腔静脉之间进行过度解剖。在夹闭主动脉后,使用25 G针头穿刺主动脉的前后壁,使其进入下腔静脉。利用周围结缔组织进行止血压迫。成功的动静脉瘘建立后,可在下腔静脉中观察到搏动性动脉血流。术后可通过多普勒超声进一步确认动静脉瘘是否成功建立。

引言

终末期肾病患者进行肾脏替代治疗时最常选择的方式是血液透析。血液透析通路可通过动静脉瘘(AVF)、动静脉移植物或临时导管置入来建立。尽管动静脉瘘(AVF)是首选的通路方式,但其仍远非理想。AVF的一年原发性通畅率仅为60-65%,许多失败病例是由于新生内膜增生所致。目前对正常AVF形成与病理性重塑的分子生物学和生理学机制仍缺乏充分认识。因此,深入理解瘘管形成的调控机制,将有助于显著改善AVF的临床结局。1-3

静脉暴露于动脉血流的情况通常在静脉移植物的背景下进行研究,静脉移植物是外科旁路手术的直接模型4, 5。尽管动静脉瘘(AVF)与静脉移植物均使静脉暴露于动脉环境中,但两者之间存在若干关键差异。首先,AVF远端流出道床的阻力显著低于静脉移植物,因为AVF直接引流至右心房,而静脉移植物则引流至常已发生病变的远端小动脉,导致AVF中的血流量和剪切应力更高。其次,AVF静脉段内的血液可能是静脉血与动脉血的混合,因此其氧合程度低于静脉移植物中完全来自动脉的血液。第三,AVF中的静脉未从其原有解剖位置剥离,因此其营养血管(vaso venorum)和神经支配得以保留;而静脉移植物则被完全移植至动脉床中,失去原有支持结构。最后,静脉移植物通常具有两个吻合口,而AVF通常仅有一个。在本研究中,我们介绍了一种可用于研究AVF的鼠源性主动脉-下腔静脉瘘(aortocaval fistula)模型。

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方案

1. 麻醉与术前操作

  1. 诱导全身麻醉
    获得相应的机构动物护理和使用委员会批准。取10周龄雄性C57/black小鼠,进行麻醉。通过异氟烷挥发罐向亚克力玻璃箱中输送4%异氟烷和0.8 L/min氧气,并将小鼠放入箱内。或者,若手术操作者更倾向,也可采用腹腔注射麻醉。
  2. 维持麻醉
    确认小鼠对足趾夹捏无反应后,将其仰卧位固定于手术台上,并佩戴硅胶面罩。将异氟烷浓度下调至2%,以维持适当的麻醉深度。
  3. 脱毛处理
    使用脱毛剂去除颈部至下腹部的腹侧毛发。推荐使用脱毛剂,因为剃刀脱毛后残留的毛发可能干扰多普勒超声成像。

2. 术前超声检查

  1. 超声检查的目的
    在动静脉瘘(AVF)手术前进行多普勒超声检查,旨在记录术前基线数据,以便与术后结果进行比较,从而观察解剖结构和生理学上的变化。
  2. 观察部位
    使用脉冲多普勒和B型超声对颈静脉、肾上及肾下段下腔静脉(IVC)以及腹主动脉进行检查。
  3. 测量指标
    采用B型超声测量各血管的直径。此外,记录上述各测量部位的最大流速(动脉中的峰值收缩期流速)及血流波形。

3. 手术操作步骤

  1. 小鼠准备
    使用局部消毒剂处理切口部位,并在手术过程中保持无菌操作技术,包括使用手术巾、无菌手套和无菌器械等。
  2. 剖腹术
    从肝脏下缘至耻骨上方做腹正中切口。
  3. 暴露腹主动脉和下腔静脉(IVC)
    插入牵开器,将所有肠管从腹腔中移出并置于右侧,用生理盐水浸湿的纱布包裹保存。解剖连接后腹膜与降结肠的膜性结构,以充分暴露腹主动脉和下腔静脉。若膀胱扩张并妨碍操作,可适当加压。
  4. 暴露穿刺部位
    穿刺部位位于左肾静脉至腹主动脉分叉处距离的1/2至3/4之间。(图1)解剖腹主动脉左侧边缘,以便进行穿刺。需注意腹主动脉位于下腔静脉后方约45度位置,因此除向左解剖外,还需向后方进行解剖。(图2)本手术最关键的一点是切勿在腹主动脉与下腔静脉之间进行解剖,应远离两者。
  5. 暴露主动脉夹闭部位
    将肾下腹主动脉从周围组织中游离出来。注意避免损伤左侧的下腔静脉以及右侧带有属支的左肾静脉。
  6. 夹闭腹主动脉
    使用显微外科夹夹闭近端腹主动脉。
  7. 旋转腹主动脉
    抓住腹主动脉周围的结缔组织,旋转腹主动脉,使穿刺可从腹主动脉略偏背侧的位置进行(图2)。
  8. 经腹主动脉穿刺至下腔静脉
    保持腹主动脉处于旋转状态,使用25 G针头从腹主动脉穿刺至下腔静脉(图2)。若穿刺成功,可通过薄的下腔静脉壁观察到针头。
  9. 止血
    通过牵拉包括肌肉在内的后腹膜组织,包裹腹主动脉穿刺部位。切勿将腹主动脉压向静脉,以免导致动静脉瘘(AVF)血栓形成(图3)。
  10. 解除腹主动脉夹闭
    确认初步止血完成后,松开腹主动脉夹。可能再次出现少量出血,但可通过上述进一步压迫控制。解除夹闭后,可见动脉血流入下腔静脉,而非暗色的静脉血流动。
  11. 关闭腹腔
    将肠管复位至正常解剖位置,并逐层关闭腹腔。

4. 术后操作步骤

  1. 术后护理
    腹部关闭后,停止使用异氟烷。根据机构动物护理和使用委员会推荐的指导原则,实施包括镇痛和伤口护理在内的术后护理。对于镇痛,我们在手术后24小时内每12小时按0.1 mg/kg剂量肌内注射布托啡诺。
  2. 术后超声检查
    手术后第一天进行多普勒超声检查,以确认动静脉瘘(AVF)的建立情况。此外,还测量其他变量,以评估其相对于术前数值的变化。

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结果

经过练习后,术后第一天的存活率通常超过95%;术后第7天的存活率为91.3%。图1和图2展示了冠状面和横截面上理想的穿刺部位;穿刺部位的准确定位对于在无明显出血的情况下获得良好存活率至关重要。术中死亡和术后早期死亡通常由出血引起,这往往发生在主动脉与下腔静脉(IVC)之间过度解剖,或止血压力不足的情况下。图3示意图说明了在施加压力止血前,用结缔组织包裹穿刺部位的重要性,这样可在不压迫动静脉瘘(AVF)的情况下实现有效止血。根据我们的经验,所有技术上成功的动静脉瘘(AVF)均可在术后第3天通过超声检查确认;一旦通过双功能超声确认AVF已形成,AVF通常至少可稳定维持至第28天。图4展示了成功形成AVF时典型的多普勒超声检查结果。在AVF部位的下腔静脉(IVC)以及向心脏方向的血流波形中均观察到波形变化。术后第3天AVF的总体确认率为71.4%。

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讨论

已有若干研究报告描述了大鼠中的动静脉瘘(AVF)模型,包括股动静脉瘘6, 7、颈动脉-颈外静脉瘘8以及主动脉-下腔静脉瘘9, 10。大鼠体型数倍于小鼠,因此相比小鼠更易于进行手术操作。然而,为了充分利用小鼠的遗传品系和基因变异模型,该手术技术必须扩展至小鼠模型。此前已有数篇文献报道建立了小鼠AVF模型,但这些研究通常旨在构建右心衰竭模型,并使用了较大尺寸的穿刺针11-13。Guzman报道了一种与我们类似的技术,但在该研究中作者使用缝线关闭动脉切口13。我们不采用缝线,以避免对后续蛋白质和RNA提取造成潜在干扰,从而影响分子分析。此外,使用缝线关闭动脉切口可能在瘘管上施加过度张力,导致急性或迟发性出血。在其他研究中,AVF通过套管法在颈动脉与颈外静脉之间建立14。本研究中,我们描述了一种简单且可重复的方法,可用于AVF本身的研究,且无需依赖吻合口周围套管结构。

我们通过使用25 G针头穿刺小鼠肾下主动脉,并将穿刺孔延伸至主动脉侧壁以贯通肾下腔静脉,从...

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致谢

本工作部分得到了美国国立卫生研究院资助项目 R01-HL095498 以及康涅狄格州西黑文退伍军人事务医疗系统的资源和设施使用支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Vevo 770 超声成像系统Visualsonics20-60 MHz 扫描探头;RMV-704
血管夹Roboz Surgical Instrument Co.RS-5424
持夹钳Roboz Surgical Instrument Co.RS-5410
25 号针头Becton DickinsonBD PrecisionGlide 针头 25G x 7/8 #305124

参考文献

  1. Allon, M. Current management of vascular access. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 2 (4), 786-800 (2007).
  2. Dixon, B. S. Why don't fistulas mature? Kidney International. 70 (8), 1413-1422 (2006).
  3. Roy-Chaudhury, P., Spergel, L. M., Besarab, A., Asif, A., Ravani, P. Biology of arteriovenous fistula failure. Journal of Nephrology. 20 (2), 150-163 (2007).
  4. Kudo, F. A., Muto, A., et al. Venous identity is lost but arterial identity is not gained during vein graft adaptation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 27 (7), 1562-1571 (2007).
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