Summary
Vi udførte en en-punkts, lipofil celle-sporstofinjektion for at spore endotelceller, efterfulgt af en arteriotomi og suturering af sidevægsaneurismer på abdominal rotte aorta. Neointima dannelse syntes afhængig af moderarterien i decellulariserede aneurismer og blev fremmet ved rekruttering fra aneurismevægceller i vitale cellerrige vægge.
Abstract
Mikrokirurgisk klipning skaber en efterfølgende barriere for blodgennemstrømning i intraknale aneurismer, mens endovaskulær behandling er afhængig af neointima og trombosedannelse. Kilden til endotelceller, der dækker det endoluminale lag af neointima, forbliver uklar. Formålet med dette studie var derfor at undersøge oprindelsen af neointimadannende celler efter cellesporingsinjektion i den allerede veletablerede Helsinki-rottemikrokirurgiske sidevægsaneurismemodel.
Sidevægsaneurismer blev skabt ved at suturere decellulariserede eller vitale arterielle poser ende-til-side til aorta hos mandlige Lewis-rotter. Før arteriotomi med aneurismesutur blev der udført en cellesporingsinjektion indeholdende CM-Dil-farvestof i det fastspændte aorta for at mærke endotelceller i det tilstødende kar og spore deres spredning under opfølgning (FU). Behandling efterfulgt af coiling (n = 16) eller stenting (n = 15). Ved FU (7 dage eller 21 dage) gennemgik alle rotter fluorescensangiografi efterfulgt af aneurismehøst og makroskopisk og histologisk evaluering med immunohistologiske celletal for specifikke regioner af interesse.
Ingen af de 31 aneurismer var brudt ved opfølgningen. Fire dyr døde for tidligt. Makroskopisk resterende perfusion blev observeret hos 75,0% oprullede og 7,0% af stented rotter. Mængden af celle-sporstof-positive celler var signifikant forhøjet i decellulariseret stented sammenlignet med oprullede aneurismer med hensyn til trombose på dag 7 (p = 0,01) og neointima på dag 21 (p = 0,04). Der blev ikke fundet signifikante forskelle i trombose eller neointima i vitale aneurismer.
Disse resultater bekræfter værre helbredende mønstre i coiled sammenlignet med stented aneurismer. Neointima dannelse synes særligt afhængig af moderarterien i decellulariserede aneurismer, mens den understøttes af rekruttering fra aneurismevægceller i vitale cellerrige vægge. Med hensyn til oversættelse kan stentbehandling være mere hensigtsmæssig for stærkt degenererede aneurismer, mens coiling alene kan være tilstrækkelig til aneurismer med for det meste sunde karvægge.
Introduction
Subarachnoid blødning forårsaget af brud på en intrakraniel aneurisme (IA) er en ødelæggende neurokirurgisk tilstand forbundet med høj sygelighed og dødelighed 1,2,3,4. Ud over mikrokirurgisk klipning, som giver direkte endotel-til-endotelkontakt, har endovaskulære enheder fået stigende betydning i løbet af de sidste årtier til behandling af bristede og tilfældigt opdagede IA'er. Det helbredende respons i endovaskulært behandlede IA'er afhænger hovedsageligt af neointimadannelse og tromboseorganisation. Begge er synergiske processer, afhængigt af cellemigration fra det tilstødende kar og aneurismevæggen. 5 Hidtil er oprindelsen af endotelceller i neointimadannelse af endovaskulære behandlede aneurismer fortsat uklar. Der er en løbende debat i litteraturen om den kilde, hvorfra neointima-dannende celler rekrutteres.
Ved at anvende en cellesporingsinjektion af CM-Dil-farvestof (se materialetabellen) i rotternes abdominale aorta havde vi til formål at analysere endotelcellernes rolle med oprindelse i moderarterien i neointimadannelse på to forskellige FU-tidspunkter (dag 7 og dag 21) (figur 1). En fordel ved modellen er den direkte lokale cellesporingsinkubation in vivo i en moderarterie før aneurismesutur, hvilket tillader FU på senere tidspunkter. In vivo-injektionsteknikker , såsom cellesporingsinkubation, er ikke beskrevet i litteraturen. En fordel ved denne teknik er den direkte, etpunkts, intraoperative, in vivo-injektion , som gør modellen robust og reproducerbar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Veterinær støtte blev udført i henhold til institutionelle retningslinjer. Eksperimenterne blev godkendt af den lokale etiske komité, Schweiz (BE 60/19). ARRIVE-retningslinjerne og 3R-principperne er blevet nøje fulgt 6,7. 31 mandlige Lewis-rotter, 12 uger gamle og vejer 492 ± 8 g, blev inkluderet. Hus alle rotter ved en stuetemperatur på 23 °C og en 12 timers lys/mørk cyklus. Giv fri adgang til vand og pellets. Statistiske analyser er blevet udført ved hjælp af den ikke-parametriske Wilcoxon-Mann-Whitney U-test. Sandsynlighedsværdier (p) på ≤ 0,05 og/eller ≤ 0,01 blev betragtet som signifikante.
1. Præoperativ fase-generel forberedelse og anæstesiologiske aspekter
- Randomiser rotter i enten spole- eller stentbehandlingsgrupper (figur 2) via et webbaseret randomiseringssystem. Udfør nu en præoperativ klinisk undersøgelse af alle dyr, der er planlagt til operation ved siden af en stille, aseptisk operationsstue, der opretholder en stuetemperatur på 23 ± 3 °C. Analyser dyrenes adfærd og inspicér slimhinderne og turgor som en del af den præoperative kliniske undersøgelse.
- Optag vægten af hvert dyr.
- Før operationen inkuberes arterielle poser fra donorrotter i 0,1% natriumdodecylsulfat i 10 timer ved 37 ° C for at opnå decellulariserede aneurismer8. Saml disse poser fra donordyr et par dage før operationen.
- Forbered den fulde længde af abdominal aorta med mikrosaks og tang og påfør 6-0 ikke-forstyrrelige ligaturer med et interval på 3-4 mm.
- Direkte generere vitale aneurismer intraoperativt af en tidligere ligeret arteriel karpose fra thoraxdelen af et donordyr9. Udfør thoracotomi med saks og kirurgisk tang på det angivne FU-tidspunkt og lig beholderposen i den ønskede længde.
- Implantat posen direkte i modtageren og høst aneurismet fra donordyret til yderligere makroskopisk analyse og histologisk behandling.
- Til anæstesiinduktion skal du placere alle rotter i en ren kasse forsynet med ilt (O2) indtil bevidsthedstab efter 5-10 minutter. Anæstesi rotter med en subkutan (SC) injektion af en blanding af fentanyl 0,005 mg/kg, medetomidin 0,15 mg/kg og midazolam 2 mg/kg.
BEMÆRK: Dette sikrer et kirurgisk plan på mindst 45 min. - Kontroller dybden af anæstesi ved fraværet af pedaludtagningsrefleksen.
- Placer rotterne i liggende stilling og barber den thoracoabdominale del med en elektrisk barbermaskine.
- Fastgør rotternes 4 poter med tape på et bræt, dækket af en varmepude forbundet til en autoregulerende rektal sonde. Indsæt den rektale sonde i rottens anus for at opretholde den ønskede temperatur på 37 ° C ved hjælp af varmepuden.
- Installer nu en sensor på højre bagben, der er tilsluttet et edb-system til kontrol af vitale tegn intraoperativt.
- Dæk rottens næse og mund med en ansigtsmaske. Hvis det kræver langvarig anæstesi, skal du starte isofluran (1,0-2,0% titreret til virkning i 100%O2).
- Desinficere det kirurgiske felt med povidon-jod eller skiftevis desinfektionsmidler og drapere det kirurgiske felt på en steril måde.
- Til perianesthetisk pleje skal du anvende et sterilt oftalmisk smøremiddel på øjnene og dække dem med en uigennemsigtig foliemaske for at forhindre tørring og beskadigelse fra den kirurgiske lampe.
- Under hele operationen skal du levere ilt kontinuerligt via ansigtsmasken, overvåge kropstemperaturen og give varme ved hjælp af en varmepude, der opretholder normotermi.
- Overvåg andre vitale tegn kontinuerligt (puls og åndedrætsudstension, hjerte- og åndedrætshastighed og iltmætning).
2. Operativ fase - celle-sporstofinjektion
BEMÆRK: Den detaljerede kirurgiske fremgangsmåde i Helsinki rotte mikrokirurgisk sidevægsaneurisme model9 og teknikker til spole- og stentimplantation er beskrevet andetsteds 8,10,11.
- Opbevar det fluorescerende lipofile cellesporstof ved ≤ -20 °C hele tiden, beskyttet mod lys.
- Udfør operationen ved at forberede rotten aorta og kavalvenen, efterfulgt af adskillelsen af begge, samt proksimal og distal midlertidig fastspænding af aorta.
BEMÆRK: Denne teknik er tidligere beskrevet9.- Fastgør de proksimale og distale dele af aorta med to midlertidige titanklip.
- Sæt en mikroswab med lilla polstring hver under de proksimale og distale dele af aorta for bedre visualisering af arterien.
- Beskyt nu maven med våd gasbind.
- På operationsdagen opløses 2 μL af cellesporstoffet ved pipettering i 1 ml fosfatbufret saltvand (PBS).
- Blandingen overføres til en 1 ml sprøjte forsynet med en steril kanyle på 27-1/2 G (0,4 x 13 mm).
BEMÆRK: Vær forsigtig med at undgå lyseksponering, mens du udfører trin 2.5 og 2.6. - Sluk lyset på operationsstuen. Mens du ser under et mikroskop, skal du udføre etpunktsinjektionen i den midterste ventrale del af aorta ved hjælp af mikropatsenkel og omhyggeligt injicere 1 ml hepariniseret 0,9% saltopløsning.
- Injicer cellesporstoffet forsigtigt (Video 1), og sluk straks også for betjeningsmikroskopet. Igen skal du beskytte maven med våd gasbind.
- Lad farvestoffet inkubere i mindst 15 minutter. Efter inkubationsperioden skal du tænde mikroskopet og operationsstuens lys.
- Udfør den langsgående arteriotomi og suturering af aneurismet, som beskrevet andetsteds11.
- Brug mikroforceps og mikrosaks til at udføre arteriotomien, så dens længde i gennemsnit er diameteren af den høstede aneurisme (trin 1.3). For at sikre den korrekte længde skal du placere aneurismet ved siden af aorta, før du udfører arteriotomi. Suturer aneurismet med 8-10 enkeltsting ved hjælp af en ikke-forstyrrelig 10-0 sutur, og fjern forsigtigt de midlertidige klemmer- startende distally-under kontinuerlig vanding med hepariniseret saltvand. Luk såret på en lagdelt måde. Bemærk, brug en spolepakningstæthed på 1 cm.
BEMÆRK: Teknikken til spole- eller stentimplantation er beskrevet andetsteds 8,10.
- Brug mikroforceps og mikrosaks til at udføre arteriotomien, så dens længde i gennemsnit er diameteren af den høstede aneurisme (trin 1.3). For at sikre den korrekte længde skal du placere aneurismet ved siden af aorta, før du udfører arteriotomi. Suturer aneurismet med 8-10 enkeltsting ved hjælp af en ikke-forstyrrelig 10-0 sutur, og fjern forsigtigt de midlertidige klemmer- startende distally-under kontinuerlig vanding med hepariniseret saltvand. Luk såret på en lagdelt måde. Bemærk, brug en spolepakningstæthed på 1 cm.
3. Postoperativ faseovervågning og smertestillende pleje
- Ved operationens afslutning vendes anæstesien med en SC-injektionsblanding af buprenorphin 0,05 mg/kg, atipamezol 0,75 mg/kg og flumazenil 0,2 mg/kg. Lad hvert betjent dyr komme sig i et rent bur, indtil det er helt vågent og varmt efter behov med en varmelampe.
- I 3 dage administreres 1 mg/kg meloxicam (en injektion eller oral påføring pr. dag) og buprenorphin (0,05 mg/kg fire gange dagligt) SC. Natten over tilvejebringes buprenorphin kontinuerligt i drikkevandet med samme dosering: 6 ml buprenorphin 0,3 mg/ml, 360 ml drikkevand, 10 ml 5 % glucose.
- I den umiddelbare postoperative fase skal du huse hvert dyr i et enkelt bur til beskyttelse. Omgruppere dyrene efter 24 timer.
- Hvis en rotte udviser nødlidende eller aggressiv adfærd efter SC-injektion, skal du administrere buprenorphin i drikkevandet i løbet af dagen.
- Giv blødt foder på burgulvet for at understøtte fodring og genopretning postoperativt.
- Overhold og pas på alle dyrene i henhold til trivsels- og smertescorearket.
- Administrere redningsanalegesi SC (meloxicam 1 mg/kg og 0,05 mg/kg buprenorphin), når det er nødvendigt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I alt 31 dyr blev inkluderet i laboratorieindstillingen: 27 rotter blev inkluderet i den endelige statistiske analyse; 4 rotter døde for tidligt (12,9% dødelighed). Intraoperativt blev åndedrætsudtømmelse signifikant (p = 0,03) reduceret i stent- (12,9 μm ± 0,7) sammenlignet med spolebehandlede (13,5 μm ± 0,6) rotter. Fluorescensangiografi blev udført for hver rotte i slutningen af den endelige FU. Reperfusion var indiceret hos alle 6 spolebehandlede dyr, mens reperfusion kun blev observeret hos 12,5 % af de 8 stentbehandlede dyr.
Pooled baseline aneurismevolumener for dag 7 og dag 21 afveg ikke signifikant (hverken for decellulariserede (p = 0,9) eller vitale (p = 0,1) aneurismer) mellem coil- eller stentbehandlingsgrupperne (figur 3). Poolede FU-volumener for decellulariserede aneurismer viste en ubetydelig aneurismevækst i oprullet sammenlignet med de stentede aneurismer (p = 0,28), signifikant større i den vitale oprullede end den stentede gruppe (60,1 mm3 ± 31,1 mm3 vs. 20,5 mm3 ± 20,6 mm3; p = 0,002).
Mængderne af cellesporstof-positive celler i neointima af decellulariserede aneurismer afveg ikke signifikant mellem de stent- eller spolebehandlede grupper på dag 7 FU (p = 0,8), men var signifikant højere hos stentede rotter på dag 21 FU (figur 4; p = 0,04). Hos vitale aneurisme-suturerede rotter blev der ikke konstateret signifikante forskelle på hverken 7 dage (p = 1,0) eller 21 dage (figur 5) FU (p = 0,66). I decellulariserede aneurismer efter 7 dages FU forblev signifikant flere cellesporstof-positive celler i trombosen i den stentbehandlede sammenlignet med den spolebehandlede gruppe (p = 0,01). Denne forskel blev ikke observeret i vitale aneurismer ved 7 dages FU. Se tabel 1 for andelen af celle-sporstof-positive celler til decellulariserede samt vitale oprullede og stentede aneurismer for dag 7 og dag 21 FU. Modbefængning for von Willebrand-faktor (F8) blev udført i endotelcellerne i neointima af hver rotte (figur 6).
Den gennemsnitlige varighed af den kirurgiske procedure var 119,1 ± 21,3 min for coiling-gruppen sammenlignet med 154,1 ± 30,2 min for stentgruppen (p = 0,001). Antallet af sting til aneurismesuturer varierede også signifikant (p = 0,000002) for spolen (15,6 ± 2,9 sting) og stentgrupper (11,3 ± 1,1).
Figur 1: Flowdiagram over forsøgsindstillingen. I alt 35 dyr blev opereret og randomiseret til coiling eller stenting grupper. To dyr fra stentgruppen døde i det umiddelbare postoperative forløb. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Intraoperative fotografier af aneurismer under spole- og stentembolisering. (A) viser en sidevæg-aneurisme (#), sutureret på abdominal rotten aorta (*). Bemærk spoleanordningen, der blev introduceret i aneurismet, før du udfører den sidste enkelt søm for at fuldføre aneurismesuturen. Bemærk den lyserøde farvning (pil) på venstre side af arteriotomien, hvilket angiver den korrekte fordeling af cellesporstoffet. B) Den samme indstilling som i A, der viser den stentanordning, der allerede er på stedet. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Makroskopiske obduktionsmålinger hos 31 dyr. Aneurismevolumener (mm3) blev dokumenteret før implantation og ved opfølgning, repræsenteret langs y-aksen. (A) Baseline (decellulariseret), (B) opfølgning (decellulariseret), (C) baseline (vital), (D) opfølgning (vital). Data for dag 7 og dag 21 er samlet. ** p < 0,01. Værdier udtrykkes som medianer med interkvartile intervaller. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Eksemplarisk billede af en stentbehandlet decellulariseret aneurisme på dag 21. Til højre vises en billedoversigt over en monoklonal antia-SMA, celleudtømt aneurisme (2 gange forstørrelse). skalastang = 150 μm. Venstre, modfarvet med DAPI; røde blodlegemer er celle-sporstof-positive (A) i aneurismevæggen, (B) i trombosen, (C) resterende farvede, men falmede cellesporstof-positive celler i neointima og (D) i det tilstødende karkompleks. Skalastænger = 100 μm (A-D). Enkelt pil markerer aneurismevæggen, dobbeltpil moderarterien. Forkortelser: DAPI = 4',6-diamidino-2-phenylindol; α-SMA = α-glat muskel actin. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Eksemplarisk billede af en spolebehandlet vital aneurisme på dag 21. Højre side vises billedoversigt over en monoklonal antia-SMA, cellerig aneurisme (2 gange forstørrelse) skalastang = 150 μm. Venstre side, modfarvet med DAPI; røde blodlegemer er celle-sporstof-positive (A) i aneurismevæggen, (B) i trombosen, (C) flere positive celler i neointima og (D) i det tilstødende karkompleks. Skalastænger = 100 μm (A-D). Enkelt pil markerer aneurismevæggen, dobbeltpil moderarterien. Forkortelser: DAPI = 4',6-diamidino-2-phenylindol; α-SMA = α-glat muskel actin. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: 40 gange forstørrelse fra F8-farvning. # viser trombosedannelsen, * neointimaen og § den endoluminale side under aneurismeåbningen. Bemærk endotellagslaget vist som lilla farvning i det endoluminale lag af neointima. Skalastang = 175 μm. Klik her for at se en større version af denne figur.
| DAPI/CM-Dil farvestof (%) | Spole | Stent | |||
| Dag 7 | Dag 21 | Dag 7 | Dag 21 | ||
| Decellulariserede poser | Neointima | 68.00% | 7.70% | 72.20% | 34.30% |
| Forældre arterie | 75.50% | 10.50% | 76.50% | 35.60% | |
| Blodprop | 7.50% | 5.50% | 25.20% | 8.30% | |
| Aneurisme væg | 12.20% | 8.50% | 11.70% | 9% | |
| Vitale poser | Neointima | 56.70% | 11.50% | 58.20% | 15.00% |
| Forældre arterie | 60.00% | 24.20% | 81.50% | 26.00% | |
| Blodprop | 62.00% | 26.20% | 71.20% | 23.70% | |
| Aneurisme væg | 13.20% | 10.20% | 13.50% | 11.60% |
Tabel 1: Andel af cellesporstofpositive celler i neointima, moderarterie, trombose og aneurismevæg. Værdier er afbildet som procentdele for decellulariserede og vitale poser til spole- og stentbehandling for dag 7 og dag 21. Forkortelse: DAPI = 4',6-diamidino-2-phenylindol.
Video 1: Cellesporstofinjektion i den abdominale del af rotte aorta. Denne teknik udføres ved anvendelse af en etpunktsinjektion i den fastspændte rotte aorta. Klik her for at downloade denne video.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne undersøgelse viser, at neointimadannelse medieres via endotelceller med oprindelse i aneurismekompleksets moderarterie, men understøttes af rekruttering af celler afledt af aneurismevæggen i vitale aneurismer. Ikke desto mindre er rollen som cirkulerende stamceller i aneurismeheling fortsat kontroversiel12,13. Samlet set blev 31 mandlige Lewis-rotter inkluderet i denne undersøgelse; kun 4 døde for tidligt (12,9% dødelighed).
I modsætning til kirurgisk klipning, som fremmer efterfølgende endotel-til-endotelkontakt, er succesen med endovaskulær behandling afhængig af forsinkede biologiske reaktioner. Nyudviklede teknikker, såsom flow-omdirigering, bioaktive endovaskulære enheder eller intraluminale cellebaserede terapier, er bemærkelsesværdige med hensyn til endovaskulære behandlingsanordninger14,15. I denne sammenhæng viser evidens, at behandlingssucces ved vellykket udryddelse af aneurisme er additivt forbundet med det biologiske respons fra selve aneurismevæggen 5,16,17.
Nylige undersøgelser har antydet, at tromboseorganisation og neointimadannelse er samtidige processer i aneurismeheling efter endovaskulære terapier. Begge processer, der er involveret i aneurismeheling, er afhængige af at flytte celler fra det tilstødende kar i aneurismekomplekset og selve aneurismevæggen. Endvidere lettes begge processer ved tilstedeværelsen af endovaskulære anordninger såsom spoler eller stents. Som Grüter et al. demonstrerede,stammer 5 trombosorganiserende celler hovedsageligt fra det tilstødende kar til begge typer endovaskulære behandlingsmetoder. Her er neointimadannelse i spolebehandlede aneurismer hovedsageligt afhængig af cellemigration fra karvæggen, mens det tilstødende kar fungerede som den primære donor i stentbehandlede aneurismer.
En rød tråd i etablering og udvidelse af forskningsspørgsmål ved hjælp af Helsinki rotte mikrokirurgiske sidevæg aneurisme model kunne observeres gennem årene. For det første er decellulariserede og derfor degenererede aneurismer mere tilbøjelige til vækst og brud end cellerige vitale aneurismer9. Endvidere viste spolebehandling mere succes i aneurismebehandling med vitale poser end stærkt degenererede8. Desuden tilvejebragte celletransplantation tilstrækkelig aneurismeheling i selv stærkt degenererede aneurismer14. Ved at sammenligne forskellige endovaskulære enheder i denne aneurismemodel var stentbehandling klart bedre end spolebehandling alene11. Ved at værdsætte de forskellige cellerekrutteringstilstande i oprullede og stentede aneurismer fra moderarterien og aneurismevæggen5 forbliver de største spørgsmål, om neointimadannelse hovedsageligt udløses af endotelceller fra moderarterien, celler fra aneurismevæggen eller endda cirkulerende stamceller. Nylige resultater om cirkulerende stamceller, der udløser neointimadannelse, er kontroversielle 12,13,15,18.
Kun hanrotter blev inkluderet i denne serie for at undgå de forvirrende virkninger af østrogen på aneurismevækst, trombosedannelse og vægbetændelse, som rapporteret tidligere19. Ud over den sofistikerede multimodale overvågning med fluorescensangiografi20 og overvågning af vitale tegn brugte vi et specifikt cellesporstof til at mærke moderarterien for at differentiere celler afledt af cirkulerende celler i blodbanen fra dem, der stammer fra ægte migration af naboceller. Ikke desto mindre kan vi ikke udelukke en lille falmning af endotelcellernes signalintensitet med tid og celledeling, selvom undersøgelser har vist en stærk signalintensitet af myofibroblaster på disse tidspunkter (dag 7 og dag 21)14. Endelig anvendte denne aneurismemodel hæmodynamik og efterfølgende biologiske processer, såsom hastigheden af spontan trombose eller aneurismeheling, som er stærkt påvirket af sidevægskonstellationen af aneurismet21.
Som det fremgår af disse fund, er det stadig indlysende, at det tilstødende kar i aneurismekomplekset tjener som en vigtig kilde til celler til dannelse af en neointima. Disse resultater er stærkt i tråd med de nyligt offentliggjorte resultater fra Kallmes et al., der viser, at stivtykkelse også er en determinant for vægapposition i flowafledningere, hvilket er en vigtig drivkraft for effektiv endotelisering. Her reducerer stigende stivtykkelse sandsynligheden for fejlposition, forbedrer kontakten med moderarterievæggen og optimerer derfor cellulær rekonstruktion via stivere22. Hos rotter med decellulariserede aneurismer blev der observeret en signifikant højere mængde cellesporstof-positive endotelceller i den stentede gruppe på dag 21 end i den oprullede gruppe på samme tidspunkt (tabel 1).
Dette fund kan tilskrives det faktum, at stents, der anvendes i en cellerig region af moderarterien i selv stærkt degenererede aneurismer, tjener som vejledende strukturer for cellebevægelser, hvilket muliggør kontinuerlig endotelforing af det endoluminale lag af neointima og tilvejebringer progressiv aneurismeheling. Tilsætningsstof, der sammenlignede stenting og coiling på dag 7 FU, blev der observeret en signifikant højere mængde cellesporstof-positive celler i trombosen af stentede dyr end i oprullede. Derfor er en rimelig forklaring, at stentstivere let letter cellemigration fra det tilstødende kar i trombosen. I vitale aneurismer, der sammenlignede coiling versus stenting, hverken for neointima efter 21 dage eller for trombosedannelse på dag 7, blev der observeret signifikante forskelle i cellesporstofpositive celler. I tråd med et tidligere fund5 kan dette tilskrives støtten til neointimadannelse via cellerekruttering i sunde karvægge.
Fraværet af signifikante forskelle i mængderne af celle-sporstof-positive celler i trombosen efter 21 dage i decellulariserede eller vitale oprullede og stentede aneurismer skyldes, at neointima var næsten fuldstændigt forseglet23. Derfor, selv via stents, er cellemigration i trombosen ikke længere mulig. Kritiske punkter, der skal overvejes, når der udføres stentimplantation, omfatter en mulig iatrogen karbrud under stentpåføring eller kritisk stenosedannelse i området for arteriotomi med potentiel iskæmiudvikling i underekstremiteterne. For at forhindre iskæmi skal du vælge arteriotomistedet ved siden af karbifurkationen til indsættelse af stenten, der er lille nok til at undgå iatrogen stenose efter stentimplantation og suturering af arteriotomi. Yderligere, før lukning, skyl denne region med hepariniseret saltvand for at minimere den distale transport af enhver potentiel emboli på grund af tilstedeværelsen af en trombogen komponent.
Materialer, der kræves til disse procedurer, er typisk ekstremt omkostningsintensive og sjældne, og deres tilgængelighed er afgørende for unge beboere i neurokirurgi24,25. Ud over det væld af oplysninger, der er opnået fra denne model, vil udøvelse af denne operation imidlertid bidrage til at forbedre kirurgiske færdigheder.
Afslutningsvis afhænger det biologiske helbredende respons af endovaskulært behandlede aneurismer i Helsinki-rottens mikrokirurgiske sidevægsaneurismemodel af cellemigration fra det tilstødende karkompleks. Det understøttes desuden af rekruttering af celler fra en vital, sund aneurismevæg. I decellulariserede og derfor stærkt degenererede aneurismer er den overordnede cellerige arterie imidlertid den vigtigste kilde til celler til dannelse af en neointima, som lettes af endovaskulære anordninger, såsom stents, der forbinder de tilstødende cellerige væv med aneurismeåbningen. For at hjælpe med at oversætte dette fund til kliniske indstillinger kan stærkt degenererede aneurismer behandles via stilladser placeret i cellerige sunde karområder. Spoleembolisering alene kan være tilstrækkelig til aneurismer med for det meste sunde karvægge.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne er eneansvarlige for design og gennemførelse af den præsenterede undersøgelse og erklærer ingen konkurrerende interesser.
Acknowledgments
Forfatterne takker Alessandra Bergadano, DVM, ph.d., for det dedikerede tilsyn med langsigtet dyresundhed. Dette arbejde blev støttet af forskningsmidlerne fra Forskningsrådet, Kantonsspital Aarau, Aarau, Schweiz og den schweiziske nationale videnskabsfond SNF (310030_182450).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP428G | |
| 4-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | G0762563 | |
| 6-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Atipamezol | Arovet AG, Switzerland | ||
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bicycle spotlight | any other | ||
| Board (20 x 10 cm) | any other | ||
| Buprenorphine | Indivior, Switzerland | 1014197 | |
| Camera | Sony NEX-5R, Sony, Tokyo, Japan | ||
| Cannula (27-1/2 G) | any other | ||
| Cell count software | Image-J version 1.52n, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/ | ||
| CellTracker CM-Dil dye | ThermoFisher SCIENTIFIC, USA | C7000 | |
| Coil-Device | Styker, Kalamazoo, MI, USA | 2 cm of Target 360 TM Ultra, 2-mm diameter | |
| Desinfection | any other | ||
| Eye-lubricant | any other | ||
| Fentanyl | Sintetica, S.A., Switzerland | 98683 | any generic |
| Flumazenil | Labatec-Pharma, Switerzland | ||
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | any generic |
| Fluorescence microscope | Olympus BX51, Hamburg, Germany; Cell Sens Dimension Imaging software v1.8 | ||
| Foil mask | any other | ||
| Glucose (5%) | any other | ||
| Heating pad | Homeothermic Control Unit, Harvard, Edenbridge, England | any other | |
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | any generic |
| Isoflurane | any generic | ||
| Longuettes | any other | ||
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | any generic |
| Medetomidine | Virbac, Switzerland | QN05CM91 | |
| Micro needle holder | any other | ||
| Midazolam | Roche, Switzerland | ||
| Monitoring-system | Starr Life Sciences Corp., 333 Allegheny Ave, Oakmont, PA 15139, United States | ||
| Needle holder | any other | ||
| O2-Face mask | any other | ||
| Operation microscope | OPMI, Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany | any other | |
| Oxygen | any other | ||
| Rectal temperature probe | any other | ||
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | any other |
| Small animal shaver | any other | ||
| Smartphone | any other | ||
| Sodium dodecyl sulfate (0.1%) | Sigma-Aldrich | 11667289001 | |
| Soft feed | Emeraid Omnivore | any generic | |
| Soft tissue forceps | any other | ||
| Soft tissue spreader | any other | ||
| Stainless steel sponge bowls | any other | ||
| Stent-Device | Biotroni, Bülach, Switzerland | modified magmaris device, AMS with polymer coating, 6-mm length, 2-mm diameter | |
| Sterile micro swabs | any other | ||
| Straight and curved microforceps | any other | ||
| Straight and curved microscissors | any other | ||
| Straight and curved forceps | any other | ||
| Surgery drape | any other | ||
| Surgical scissors | any other | ||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | any other | ||
| Tape | any other | ||
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T | temporary |
References
- Vergouwen, M. D., et al. Definition of delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid hemorrhage as an outcome event in clinical trials and observational studies: proposal of a multidisciplinary research group. Stroke. 41 (10), 2391-2395 (2010).
- Macdonald, R. L., et al. Preventing vasospasm improves outcome after aneurysmal subarachnoid hemorrhage: rationale and design of CONSCIOUS-2 and CONSCIOUS-3 trials. Neurocritical Care. 13 (3), 416-424 (2010).
- Wanderer, S., et al. Levosimendan as a therapeutic strategy to prevent neuroinflammation after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Journal of Neurointerventional Surgery. , (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of Neurointerventional Surgery. 14 (2), 189-195 (2021).
- Gruter, B. E., et al. Patterns of neointima formation after coil or stent treatment in a rat saccular sidewall aneurysm model. Stroke. 52 (3), 1043-1052 (2021).
- Kilkenny, C., et al. Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines. British Journal of Pharmacology. 160 (7), 1577-1579 (2010).
- Tornqvist, E., et al. Strategic focus on 3R principles reveals major reductions in the use of animals in pharmaceutical toxicity testing. PLoS One. 9 (7), 101638 (2014).
- Nevzati, E., et al. Aneurysm wall cellularity affects healing after coil embolization: assessment in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 12 (6), 621-625 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rt model - introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Kadirvel, R., et al. Cellular mechanisms of aneurysm occlusion after treatment with a flow diverter. Radiology. 270 (2), 394-399 (2014).
- Li, Z. F., et al. Endothelial progenitor cells contribute to neointima formation in rabbit elastase-induced aneurysm after flow diverter treatment. CNS Neuroscience & Therapeutics. 19 (5), 352-357 (2013).
- Marbacher, S., et al. Intraluminal cell transplantation prevents growth and rupture in a model of rupture-prone saccular aneurysms. Stroke. 45 (12), 3684-3690 (2014).
- Frosen, J., et al. Contribution of mural and bone marrow-derived neointimal cells to thrombus organization and wall remodeling in a microsurgical murine saccular aneurysm model. Neurosurgery. 58 (5), 936-944 (2006).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Frosen, J. Smooth muscle cells and the formation, degeneration, and rupture of saccular intracranial aneurysm wall--a review of current pathophysiological knowledge. Translational Stroke Research. 5 (3), 347-356 (2014).
- Fang, X., et al. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells are involved in aneurysm repair in rabbits. Journal of Clinical Neuroscience. 19 (9), 1283-1286 (2012).
- Morel, S., et al. Sex-related differences in wall remodeling and intraluminal thrombus resolution in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurosurgery. , 1-14 (2019).
- Gruter, B. E., et al. Fluorescence video angiography for evaluation of dynamic perfusion status in an aneurysm preclinical experimental setting. Operative Neurosurgery. 17 (4), 432-438 (2019).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (5), 922-938 (2020).
- Ravindran, K., et al. Mechanism of action and biology of flow diverters in the treatment of intracranial aneurysms. Neurosurgery. 86, Suppl 1 13-19 (2020).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Morosanu, C. O., et al. Neurosurgical cadaveric and in vivo large animal training models for cranial and spinal approaches and techniques - systematic review of current literature. Neurologia i Neurochirurgia Polska. 53 (1), 8-17 (2019).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
