ניתוח כמותי מיקרו-CT Aortopathy במודל של עכברים של β-aminopropionitrile-induced מפרצת אבי העורקים, דיסקציה
16 ביולי 2018
מאמר זה מתאר מתודולוגיה מפורט של שימוש של גומי סיליקון עופרת ריתוך perfuse את להערכת מאתר על קוטר אבי העורקים כימות במודל של עכברים של מפרצת אבי העורקים, לנתיחה.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הביולוגיה של כלי הדם, כגון קביעת האופן שבו גודל כלי הדם מושפע במודלים שונים של בעלי חיים של מחלות כלי דם. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שמיקרו-CT מאפשר תמונות מפורטות של כלי דם גדולים וקטנים כאחד, הן in vivo והן ex vivo, הניתנים לכימות מדויק. 24 שעות לפני ניתוח ה-CT, בצע את ההליכים הכירורגיים להכנת הדגימה לשפע תוך לבבי לאחר המוות.
להרדמה, השתמש ב-3% איזופלורן, והקפד להשתמש בנבלות פחם. לאחר מכן, שמרו על ההרדמה עם שניים עד 2.5 אחוז איזופלורן ממסכת פנים, המחוברת גם לנבלות עם ליטר חמצן לדקה. לפני תחילת הניתוח, בצע צביטה בבוהן כדי לבדוק אם אין רפלקס דוושה.
לאחר מכן, הקימו שדה אופרטיבי עם מכשירים וכן הלאה. לאחר מכן, מקם את החיה בשכיבה גבית ואבטח את הגפיים. כעת, בעזרת מספריים, בצע חתך בקו האמצע דרך העור והרקמה הרכה מעל עצם החזה בין סימפיזה הערווה לחריץ החזה.
לאחר מכן, השתמש במספריים כדי ליצור חור בסרעפת בתהליך ה-xiphoid כדי להיכנס לחלל בית החזה. לאחר מכן, המשך להשתמש במספריים כדי לנתח את הסרעפת של דופן בית החזה הגחוני באופן דו צדדי. חותכים את הסחוסים החופיים כדי להפריד את הצלעות מעצם החזה בגבול החזה הימני.
כעת, החל מהדק המוסטטי עדין על קצה עצם החזה ליד תהליך ה-xiphoid והזיז את המוסטט בגולגולת כך שהוא ממוקם מעל ראש העכבר. לאחר מכן, נתח בחדות את כל החיבורים בין הלב לדופן החזה. הגבל את מספר הכלים שנפגעו במהלך הכנת החיה, מכיוון שהדבר יגרום לחומר הניגוד לדלוף החוצה מהכלים החתוכים, מה שישנה את הנפח הנדרש למילוי מלא, ויכניס חפצים להדמיה הסופית.
כעת, חבר מחט קטטר IV בגודל 27 למזרק טעון מראש ב-10 מיליליטר PBS heparinized ומלא את כל הצינורות במאגר, והסר את כל בועות האוויר. הסרת כל הבועות מהקווים היא חיונית. לאחר מכן, חתכו מיד את החדר הימני, או את הווריד הנבוב התחתון, כדי לנקז את תמיסת הפרין והדם.
כדי להמשיך, השתמש בצינורית כדי לנקב את החדר השמאלי, מיוצב על ידי המהדק. הוביל את השפע בקצב קבוע של שני מיליליטר לדקה באמצעות משאבת מזרק. צריכה להיות הלבנה גלויה של האיברים.
תוך מספר דקות, מחזור הווריד הנבוב אמור להיות נקי מדם. לאחר מכן, עצור את המשאבה ונתק את צינור הצנתר מהמזרק, אך אל תזיז את מחט הצנתר. כעת, הפרד את תמיסת חומר הניגוד לחמישה מיליליטר אליקוטים, הוסף את חומר הריפוי וערבב היטב.
לאחר מכן, טען חמישה מיליליטר מהתערובת למזרק של 10 מיליליטר והעשיר את החיה בחומר הניגוד בקצב קבוע של שני מיליליטר לדקה. שמור על העירוי מעבר לנקודה שבה ראה את חומר היציקה יוצא מהחיה. חומר הניגוד יתרפא תוך 20 דקות.
לאחר הריפוי, קצרו את האיברים המעניינים וקבעו אותם בפורמלין ניטרלי של 10%. לאחר מכן, הדגימות אינן משמשות לסריקת מיקרו-CT, מקבעות את כל הפגר. אחרת, הניחו את הפגר על מגש מתכת והכניסו אותו למקרר בטמפרטורה של ארבע מעלות צלזיוס לריפוי למשך הלילה.
למחרת, רכשו תמונות טומוגרפיה ממוחשבת של כל עכבר באמצעות סורק מיקרו-CT. הגדר את פרמטרי הסורק באופן הבא; מתח שיא של צינור רנטגן של 55 קילו-וולט, זרם של 150 מיקרו-אמפר, מקדם הגדלה של המערכת של 2.19 ומקדם שילוב פיקסלים של מצלמת CCD של שניים. גורם binning זה יניב גודל פיקסלים אפקטיבי של 29 מיקרון.
לאחר מכן, נתח את התמונות כדי לזהות מפרצות בגישה סטנדרטית. מדוד את קוטר הציר הקטן בנקודה הרחבה ביותר מבין שלושה מיקומים; של קשת אבי העורקים, אבי העורקים החזי היורד ואבי העורקים הבטני. באופן אידיאלי, שני צופים, שאחד מהם עיוור, צריכים לנתח כל תמונה.
באמצעות המדידות, זהה מפרצות כהתרחבות מקומית או מפוזרת של מקטעי אבי העורקים לקוטר הגדול מ-50% מקוטר הייחוס. 20 עכברים בוגרים זכרים מרקע מעורב ובני 20 עד 30 שבועות נותחו עם או בלי טיפול ב-BAPN. כל אחד מהם היה שופע בגומי סיליקון רדיופאק על בסיס עופרת.
הקוטר הממוצע של אבי העורקים העולה בעכברים שטופלו ב-BAPN היה גדול משמעותית מזה של קבוצת הביקורת שלא טופלה בהתאמה לגיל. נקודות נתונים מעכברים שנקבעו כסובלים ממפרצת מופיעות באדום. לעומת זאת, לעיכוב של ליזיל אוקסידאז עם BAPN לא הייתה השפעה משמעותית על בית החזה היורד הממוצע, וגם טיפול זה לא השפיע על קוטר אבי העורקים הבטני.
מפרצת הוגדרה כמפרצת פי 1.5 מהקוטר הממוצע של הקבוצה שלא טופלה. הטיפול הוביל לעלייה משמעותית במפרצות לפי הגדרה זו. מפרצת בעכברים שטופלו ב-BAPN זוהתה אך ורק באבי העורקים, כאשר רובם זוהו באבי העורקים החזי.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להעשיר את כלי הדם להדמיה רדיוגרפית. לאחר השליטה, ניתן לבצע את ניתוח השפע והתמונה תוך שעתיים אם הוא מבוצע כראוי. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור שניתן להתאים פרוטוקולי הדמיית CT בסיוע צוות רדיולוגי כדי לייעל את רכישת התמונה למטרות הספציפיות של ניסויים בודדים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מתאר מתודולוגיה מפורטת לשימוש בגומי סיליקון מבוסס עופרת רדיואופאקי כדי לבצע פרפוזיה של מערכת כלי הדם בעכברים לצורך כימות קוטר האאורטה במודל של מפרצת ודיסקציה של האאורטה בעכברים. שיטה זו עשויה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום הביולוגיה של כלי הדם, ובמיוחד בנוגע לגודל כלי הדם במודלים שונים של מחלות וסקולריות בבעלי חיים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- ביולוגיה של כלי דם
- מודלים של עכברים
- מפרצת וקרע באבי העורקים
רקע
- הבנת גודל כלי הדם היא קריטית במחקר של מחלות כלי דם.
- Micro-CT מספק דימות מפורט של כלי דם גדולים וקטנים כאחד.
- הטכניקה מאפשרת כימות מדויק של מבני כלי דם.
- ההכנה כוללת הליכים כירורגיים לצורך אנליזה לאחר המוות.
מטרת המחקר
- לכימות קוטר האורטה במודל עכבר.
- להערכת ההשפעה של מחלה וסקולרית על גודל כלי הדם.
- שימוש בטכניקות דימוי מתקדמות לניתוח משופר.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- שימוש בגומי סיליקון מבוסס עופרת רדיואופאקי לפרופוזיה.
- דימות ב-Micro-CT לניתוח כלי דם מפורט.
- פרופוזיה תוך-לבבית לאחר המוות להכנת הדגימה.
- מתן איזופלורן לאלחשוש במהלך הפרוצדורות.
תוצאות עיקריות
- הושגה הדמיה מפורטת של כלי הדם בעכברים.
- בוצע כימות של קוטר האורטה.
- המתודולוגיה תוקפה לשימוש במחקרי ביולוגיה של כלי דם.
- יישומים פוטנציאליים להבנת מחלות וסקולריות.
מסקנות
- הטכניקה משפרת את היכולת לחקור שינויים כליים.
- דימות Micro-CT יעיל עבור כלי דם גדולים וקטנים כאחד.
- מתודולוגיה זו עשויה להנחות מחקרים עתידיים בביולוגיה של כלי הדם.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח כמותי של micro-CT של אאורטופתיה במודלים של עכברים מאפשר מדידה מדויקת וניתנת לשחזור של פתולוגיה וסקולרית, ובכך תומך בתיקוף מטרות בשלבים מוקדמים ובצמצום סיכונים מנגנוניים בגילוי תרופות למערכת לב-דם. זרימת עבודה זו, המונחית על ידי דימות, מגבירה את הביטחון החזוי במחקר תרגומי על ידי אספקת נקודות קצה כמותיות וסטנדרטיות עבור מודלים של מפרצת אאורטלית ודיסקציה. גישה זו נועדה לסייע בתעדוף תיקי פיתוח ובקבלת החלטות על קידום מותאם סיכונים בתוכניות פרה-קליניות של ביולוגיה וסקולרית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר הערכה כמותית של רמודלינג וסקולרי והתקדמות מחלה במודלים המושרים גנטית או כימית.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים (de-risking) על ידי מתאם בין שינויים בגודל כלי הדם לבין התערבויות מולקולריות.
- מספק קריטריונים סטנדרטיים להגדרת ספי סף של מפרצת (aneurysm), ובכך משפר את רמת הדיוק של תיקוף המטרה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מקל על הכנת מודלים כליים עמידים (validated) לצורך סריקה מבוססת דימות בשלבים הבאים.
- מספק מדידות כמותיות הדירות של קוטר כלי הדם לצורך סטנדרטיזציה של הבדיקה.
- מאפשר השוואה בין מחקרים ויכולת הרחבה (scalability) להערכת תרכובות במודלים של מחלות כלי דם.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה נקודות סיום פרה-קליניות עם פתולוגיה וסקולרית רלוונטית מבחינה קלינית, ובכך תומכת באסטרטגיות של ביומרקרים טרנסלציונליים.
- מספקת רצף משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני על ידי מתן פלטים של דימות כמותיים ורובסטיים.
- מפחיתה עמימות ביולוגית בקבלת החלטות פרה-קליניות עבור תוכניות למחלות של אבי העורקים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
פרוטוקול דימות ה-micro-CT הזה משתלב ברצף שבין השלב הגילוי לשלב הפרה-קליני, ומגשר בין מחקרים מכניסטיים מוקדמים לבין תיקוף של מודלים תרגומיים למחקר של מחלות אבי העורקים.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת היפותזות על עיצוב מחדש של כלי דם ומנגנוני מחלה במודלים של עכברים.
- סריקה: מספק מדידות כלי דם כמותיות וניתנות לשחזור לצורך מוכנות הבדיקה והשוואה בין מחקרים.
- אנליטיקה: מאפשר ניתוח סטטיסטי של קטרי האורטה ושכיחות של מפרכיות (aneurysms) בין קבוצות ניסוי.
- מחקר תרגומי: מתאים פלטי דימות פרה-קליניים למשפיעני קצה וסקולריים קליניים לצורך פיתוח סמנים ביולוגיים.
- שימוש חוזר ארגוני: קובע זרימת עבודה סטנדרטית לדימות הניתנת להתאמה למיטות כלי דם ומודלי מחלות אחרים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות כלי דם.
- ערך תפעולי: מספק פרוטוקולי דימוג סטנדרטיים, הדירים וניתנים להרחבה לאימוץ בין צוותים.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go ויעילות הון על ידי אספקת נקודות סוף כמותיות חזקות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכון וקידום של תוכניות למחלות כלי דם.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוחים בבעלי חיים, פרפוזיה וסקולרית ואנליזה של דימויי micro-CT.
- דורש גישה למכשור micro-CT ולחומרי ניגוד רדיואופקיים.
- מחייב סטנדרטיזציה קפדנית של פרוטוקולי דימוי ומדידה בין הצוותים.
- ניתן להתאמה לעמידות וסקולריות שונות ולמודלים של מחלות באמצעות אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- חוסר היכולת של בעל החיים לשרוד את הפרוטוקול מגביל מחקרי אורך באותו בעל חיים.
