Erzeugung von zwei sackförmigen Elastase-verdauten Aneurysmen mit unterschiedlicher Hämodynamik bei einem Kaninchen
15. April 2021
Dieses Protokoll beschreibt die Schritte zur Erstellung eines Kaninchenmodells mit zwei Elastase-verdauten Aneurysmen mit unterschiedlicher Hämodynamik (Stumpf- und Bifurkationskonstellation). Dies ermöglicht die Erprobung neuartiger endovaskulärer Geräte in Aneurysmen mit unterschiedlicher Angioarchitektur und hämodynamischen Bedingungen innerhalb eines einzelnen Tieres.
Unser Protokoll beschreibt eine reproduzierbare Technik zur Erstellung eines Kaninchen-Aneurysmenmodells mit Stumpf- und Bifurkationshämodynamik und degeneriertem Wandzustand in einem einzelnen Tier und während eines einzigen chirurgischen Ansatzes mit niedrigen Morbiditäts- und Mortalitätsraten und hohen Durchgängigkeitsraten. Das Modell ermöglicht einen direkten Vergleich des natürlichen Verlaufs von sackförmigen Aneurysmen in Bezug auf die Rolle der Hämodynamik sowie die Prüfung endovaskulärer Geräte in zwei verschiedenen Aneurysmakonfigurationen und Strömungsbedingungen. Der Hauptnachteil dieser Methode bleibt derselbe wie bei der Erstellung des klassischen Bifurkations- und Stumpfaneurysmenmodells, der Notwendigkeit anspruchsvoller Laborgeräte und spezifischer mikrochirurgischer Fähigkeiten.
Verwenden Sie ein Skalpell, um einen mittleren Hautschnitt vom Zungenbein bis 1,5 Zentimeter kaudal zum Manubrium sterni zu machen. Bereiten Sie das Unterhaut- und Fettgewebe aus dem medialen Schnitt vor, während Sie eine sorgfältige Hämostase durchführen. Befreien Sie den Musculus sternocephalicus vom adhärenten Bindegewebe und wenden Sie Lidocain topisch an, um Myoklonus zu vermeiden.
Legen Sie die rechte Arteria carotis communis oder CCA medial des Musculus sternocephalicus frei und halten Sie sie mit feuchten Tupfern nass. Bereiten Sie die lateralen und proximalen Teile des Musculus sternocephalicus vor und ziehen Sie ihn medial mit einer Gefäßschleife zurück, um den CCA freizulegen. Identifizieren Sie die äußere Halsvene und schützen Sie sie mit einem feuchten Mikrotupfer.
Sezieren Sie das Bindegewebe vorsichtig entlang der CCA bis zur Gabelung des brachiozephalen Rumpfes, um die Arterie freizulegen. Wenn kleine Äste aus der Arterie austreten, koagulieren Sie sie mit dem Kauterisierer. Tragen Sie zwei temporäre Clips auf, wobei sich der erste am Ursprung des CCA und der zweite zwei Zentimeter distal davon befindet.
Legen Sie ein Gummipolster unter das Gefäß und spülen Sie es mit Papaverinhydrochlorid zur Vasodilatation ab. Entfernen Sie die Adventitia vorsichtig mit einer Mikroschere. Führen Sie eine Arteriotomie unterhalb des distalen Clips mit einem 22-Gauge-Vierkatheter durch und führen Sie den Katheter kaudal bis zum proximalen Clip ein.
Spülen Sie das Segment intraluminal mit heparinisiertem Natriumchlorid, bis kein Blut mehr sichtbar ist. Dann fixieren Sie den Katheter mit einer 4-0-Ligatur. Durch den Katheter 0,1 bis 0,2 Milliliter Elastase in das Arteriensegment injizieren und 20 Minuten lang inkubieren.
Nach 20 Minuten Inkubationszeit mit Elastase reinigen Sie die Elastaselösung und wechseln Sie die Spritze, um das Arteriensegment etwa 10 Mal mit 0,9% Kochsalzlösung zu spülen. Wenden Sie zwei Ligaturen an, wobei die erste fünf Millimeter distal des proximalen Clips und die zweite nur proximal unter der Arteriotomie liegt. Schneiden Sie das Gefäß etwa drei Millimeter über der ersten Ligatur und noch einmal zwischen der zweiten Ligatur und dem distalen Clip.
Bewahren Sie dieses autologe Transplantat in einer heparinisierten Lösung auf, bis das Bifurkationsaneurysma entsteht. Öffnen Sie vorsichtig den ersten proximalen Clip und messen Sie das Aneurysma. Um ein Bifurkationsaneurysma zu erzeugen, entfernen Sie die Adventitia vorsichtig und machen Sie einen etwa zwei Millimeter langen Längsschnitt seitlich im Stumpf des rechten CCA.
Tragen Sie zwei temporäre Clips auf der linken CCA auf, um das Segment von etwa einem Zentimeter abzugrenzen, und entfernen Sie die Adventitia dazwischen. Führen Sie eine Arteriotomie mit einer 23-Gauge-Nadel durch. Dann spülen Sie das Segment mit heparinisiertem Natriumchlorid.
Vergrößern Sie die Arteriotomie mit einer Mikroschere auf etwa vier bis fünf Millimeter, um das Vernähen des rechten CCA und des Aneurysmabeutels zu ermöglichen. Um die Anastomose durchzuführen, nähen Sie die proximale Rückwand der rechten Halsschlagader mit fünf Stichen, beginnend am proximalen Rand der Arteriotomie auf der linken CCA. Vernähen Sie dann die Rückseite des Aneurysmabeutels mit vier bis fünf Stichen, beginnend am distalen Rand der Arterriotomie auf der linken CCA.
Fahren Sie mit der distalen Rückseite auf Höhe des Fischmaulschnitts fort, um mit der vertikalen Rückseite des Aneurysmatransplantats mit drei Stichen zu nähen. Vernähen Sie die Vorderseite des Fischmaulschnitts mit drei Stichen, die nach oben beginnen und sich nach unten bewegen. Beenden Sie mit der vorderen Naht zwischen der linken CCA und der Vorderseite des Aneurysmatransplantats und der rechten CCA mit etwa sechs Stichen.
Bevor Sie die Anastomose beenden, spülen Sie die Gefäße intraluminal mit heparinisierter 0,9% Kochsalzlösung. Entfernen Sie den Clip am rechten CCA, während Sie mit den Mikrotupfern etwas Druck auf die Anastomose ausüben. Fahren Sie dann fort, indem Sie den distalen Clip aus dem linken CCA entfernen.
Wenn keine größeren Blutungen auftreten, nehmen Sie den proximalen Clip auf der linken CCA heraus, um den Blutfluss zu ermöglichen. Bei der Nachuntersuchung wurde die Durchgängigkeit des Aneurysmas durch Magnetresonanzangiographie bestätigt. Eine dreidimensionale TOF-Sequenz, die mit einem Drei-Tesla-MRT aufgenommen wurde, das sich auf die Halsarterien konzentrierte, wird gezeigt.
Das Stumpfaneurysma wird an der Arteria subclavia rechts beobachtet, und das Bifurkationsaneurysma wird an der Bifurkation beobachtet, die durch Anastomierung der rechten CCA an der linken Arteria subclavia entsteht. Die Durchgängigkeit des Aneurysmas wurde auch durch makroskopische Inspektion nach der Gewebeextraktion bestätigt. Hauptrillen auf dem Clip zeigen einen Millimeter und kleinere Rillen 0,5 Millimeter an.
Die mikroskopische Analyse der Stumpf- und Bifurkationsaneurysmen wurde nach Färbung der Proben mit Hämatoxylin-Eosin durchgeführt. Zwei Schritte sind während der Operation kritisch, erstens die Freilegung und Dissektion der rechten Halsschlagader bis zum brachiozephalen Stamm und zweitens der Schutz lebenswichtiger Strukturen wie Luftröhre, Jugularvene und Kehlkopfnerv.
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Überblick
Dieses Protokoll beschreibt eine reproduzierbare Technik zur Erstellung eines Kaninchenmodells mit zwei durch Elastase verdauteten Aneurysmen mit unterschiedlicher Hämodynamik. Dieses Modell ermöglicht das Testen neuartiger endovaskulärer Geräte in Aneurysmen mit unterschiedlicher Angioarchitektur und Strömungsverhältnissen.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Gefäßbiologie
- Endovaskuläre Chirurgie
Hintergrund
- Das Modell ermöglicht die Untersuchung von sakkalen Aneurysmen in einer kontrollierten Umgebung.
- Es bietet Einblicke in die Rolle der Hämodynamik bei der Aneurysmenentwicklung.
- Niedrige Morbiditäts- und Mortalitätsraten sind mit diesem chirurgischen Ansatz verbunden.
- Hohe Offenheitsraten erhöhen die Zuverlässigkeit des Modells für das Testen von Geräten.
Zweck der Studie
- Ein duales Aneurysmamodell bei Kaninchen für vergleichende Studien zu erstellen.
- Die Auswirkungen unterschiedlicher hämodynamischer Bedingungen auf das Aneurysmaverhalten zu bewerten.
- Die Wirksamkeit neuer endovaskulärer Geräte in einem einzigen chirurgischen Umfeld zu testen.
Verwendete Methoden
- Erstellung eines medianen Hautschnitts vom Zungenbein bis zum Sternummanubrium.
- Präparation des subkutanen und Fettgewebes mit sorgfältiger Hämostase.
- Isolierung des Musculus sternocephalicus vom Bindegewebe.
- Topische Anwendung von Lidocain zur Minimierung von Muskelkontraktionen.
Hauptergebnisse
- Das Modell zeigte erfolgreich unterschiedliche hämodynamische Bedingungen.
- Es ermöglichte den direkten Vergleich des Aneurysmaverhaltens unter verschiedenen Strömungsverhältnissen.
- Endovaskuläre Geräte wurden in beiden Konfigurationen effektiv getestet.
- Gesamthaft zeigte die Technik niedrige Komplikationsraten.
Schlussfolgerungen
- Das Kaninchenmodell ist ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung von Aneurysmen.
- Es bietet Einblicke in die Auswirkungen der Hämodynamik auf die Aneurysmaprogression.
- Die Methode ist reproduzierbar und eignet sich zum Testen neuer Geräte.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Robust preclinical models that recapitulate human aneurysm hemodynamics are essential for translational device development and mechanistic de-risking in neurovascular R&D. This dual-aneurysm rabbit model enables direct, within-animal comparison of distinct flow conditions, supporting predictive confidence in device screening and biological hypothesis testing. The approach addresses a critical inflection point for validating therapeutic strategies targeting aneurysm biology under variable hemodynamic stress.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of hemodynamic contributions to aneurysm pathophysiology in a controlled, reproducible system.
- Supports functional validation of biological targets influenced by flow dynamics and wall degeneration.
- Facilitates mechanistic de-risking by allowing side-by-side evaluation of two aneurysm types in one animal.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo platform for quantitative assessment of endovascular device performance across distinct aneurysm architectures.
- Standardizes biological variability by enabling intra-animal comparison, improving assay reproducibility and screening reliability.
- Supports scalability for iterative device or therapeutic candidate evaluation under diverse hemodynamic conditions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical testing with disease-relevant hemodynamic and morphological features observed in human aneurysms.
- Enables continuity from discovery-stage mechanistic studies to preclinical device validation in a single workflow.
- Reduces translational risk by modeling both stump and bifurcation aneurysm biology within the same subject.
Pipeline & Workflow Integration
This model bridges early discovery, device screening, and preclinical validation by providing a unified platform for hypothesis testing and comparative analytics.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven investigation of flow-mediated aneurysm progression and target engagement.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative readouts for device efficacy and biological response in two hemodynamic contexts.
- Analytics: Enables direct statistical comparison of dependent variables such as patency, thrombosis, and wall degeneration between aneurysm types.
- Translational Research: Models clinically relevant aneurysm diversity, supporting biomarker alignment and risk-adjusted advancement.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, standardized animal model for cross-program device and therapeutic evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device and target validation by controlling for hemodynamic variables.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization through intra-animal comparison and protocol consistency.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by reducing biological ambiguity early in the pipeline.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on robust, comparative preclinical data.
Implementation Considerations
- Requires advanced microsurgical expertise and specialized laboratory infrastructure for model creation and maintenance.
- Demands rigorous cross-team standardization to ensure reproducibility and data comparability.
- Necessitates adaptation for use with different device types or therapeutic modalities as supported by the model's design.
- Patency and complication rates must be monitored to maintain model integrity and experimental validity.
- Model scalability may be limited by technical complexity and resource requirements.
