このプロトコルは、非血栓性、血栓性、および血栓性後の深部静脈における静脈形成バルーン (VB) 介入をテストするための生存げっ歯類モデルを提示します。
このプロトコルは、非血栓性、血栓性、および血栓性後の深部静脈における静脈形成バルーン (VB) 介入をテストするための生存げっ歯類モデルを提示します。
バルーン静脈形成術は、外傷、先天性解剖学的異常、急性深部静脈血栓症(DVT)、またはステント留置術の結果としての深部静脈狭窄症および閉塞を治療するために一般的に使用される臨床技術です。慢性深部静脈閉塞は、組織病理学的に血栓症、線維症、またはその両方によって特徴付けられます。現在、これらの病理学的プロセスを標的とする直接的な治療法はありません。したがって、新しい介入をテストするための信頼性の高い in vivo 動物モデルが必要です。げっ歯類生存率下大静脈 (IVC) 静脈形成術バルーン モデル (VBM) は、複数の時点にわたる非血栓性および血栓後の状態におけるバルーン静脈形成術の研究を可能にします。コーティングされた静脈形成術およびコーティングされていない静脈形成術バルーンの局所的および全身的な影響は、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)、ウェスタンブロット、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、ザイモグラフィー、静脈壁および血栓細胞分析、全血および血漿アッセイ、組織学的分析などの組織、血栓、および血液アッセイによって定量化できます。VBMは再現性があり、外科的なヒト介入を再現し、局所静脈壁血栓タンパク質の変化を特定でき、同じサンプルからの複数の分析を可能にするため、グループごとに必要な動物の数が減少します。
未解決の血栓による深部静脈閉塞は、深部静脈血栓症(DVT)の一般的な結果であり、血栓後症候群(PTS)の原因の1つであり、医療に数十億ドルの費用がかかり、生活の質に大きな影響を与えています1,2,3。PTSは、小動物のDVTモデル5,6,7では完全に捕捉されていない結果として生じる静脈壁線維症4を伴う独特の炎症性病理であり、さらに重要なことに、以前のモデルは治療介入に対する反応を評価できません。血栓性静脈閉塞は、ステント留置術やバルーン静脈形成術によって治療されることがよくあります8,9;このような介入は、再狭窄と閉塞による高い再介入率によって妨げられます 10,11,12。
動脈特異的な狭窄/閉塞に対処するための薬剤コーティングバルーンが利用可能であるにもかかわらず、深部静脈には存在しません。再狭窄の背後にある分子メカニズムは、静脈内ではよく理解されておらず、直接的な治療法はありません4。したがって、私たちの目標は、深部静脈の血栓後閉塞をシミュレートする静脈形成バルーンを介して局所的に送達される治療薬をテストできる動物モデルを提示することです。このモデルは、血栓形成後の状態を再現し、さまざまな種類の静脈形成バルーンが 生体内で静脈壁にどのように影響するかを評価します。
次のプロトコルは、ミシガン大学(UMICH)の施設内動物管理および使用委員会(IACUC)のポリシーとガイドライン、試験、研究、および訓練で使用される脊椎動物の利用とケアに関する米国政府の原則、およびARRIVEガイドライン2.0に従います。UMICH動物福祉保証契約は、OLALおよびUSDAに準拠しており、AAALACインターナショナルによって完全に認定されています。このプロトコルは、ID番号PRO00010841で承認されました。Charles River Laboratoriesの雄の近交系スプレイグ・ドーリーラット(体重450g、生後15週齢)を用いた。
1.ラット麻酔
2.ラット超音波スキャン
3.ラットのマイクロサージェリーと回復

図1:横方向IVC(中部腎下切片)直径の経腹部二重測定の分布。 測定は動物の体重で行われました。重量とIVC直径との間に有意な相関は認められませんでした。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
4. サンプル調製
VBMは、完全な止血制御における静脈形成バルーンの効果を評価するモデルです。まず、 図1に示すように、正しいバルーンサイジングのためにIVC(中低腎部)の直径を定量化しました。次に、開発された段階的なマイクロサージュリー技術を 図2に示し、 図3に重要なステップの例も示しています。鋭利なガイドワイヤーを使用したIVCカニューレレーションに使用される逆行アプローチに注目してください。

図2:ラットの静脈形成バルーンの試験のための顕微手術技術。 ここでは、使用される手法について説明します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3:展開技術の in vivo 画像。 (A)止血コントロール。(B)腎下IVCのUステッチ。(C)3mmシロリムスコーティングバルーンによるUステッチによるワイヤー挿入。(D)バルーン静脈形成術の逆行性展開(シロリムスコーティング)。略語:IVC =下大静脈;AO =大動脈;CBV = コーティングされたバルーン静脈形成術。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
その他の正常な静脈血管の測定値とIVCと大動脈の区別は、 図4で強調表示されています。血栓性超音波所見は 図5に含まれています。最後に、術前の超音波測定と血栓形成後の測定値の直径の比較を 図6で観察できます。 図7に、容器のクリップ配置前後の下大静脈の平均パルス波ドップラー流速(mm/s)を示します。

図4:代表的な経腹部二重画像と横方向IVC直径計算の例。 (A)近位IVC。(B) 中部下腎IVC.(C)遠位IVC。(D)中部腎下IVCおよび(E)腹部大動脈のカラードップラー解析。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図 5.クリップ配置前とクリップ配置後の画像を示す画像。 (A) クリップ留置後の超音波所見でIVC閉塞を確認する。(B)近位および遠位大動脈の流れ。(C)近位IVCの流れ。(D)総腸骨静脈。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図 6.超音波画像。 超音波は15分前、30分後、45分後に変化し、IVC閉塞を確認します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図7:パルス波ドップラーの平均流速。 クリップ配置前後の下大静脈の平均流速(mm/s)(**:P ≤ 0.01、マン・ホイットニー検定実施)エラーバーには標準エラーが表示されます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
新しいコーティングによるさまざまな静脈形成術介入の結果を分析するには、目的の薬物のオンターゲット効果を実証できる効果的なタンパク質の測定をお勧めします。ここで使用したシロリムス被覆静脈形成バルーンでは、ラットIVC溶解物のリン酸化AKT(p-AKT)タンパク質レベルを測定し、p-AKTがシロリムスに応答して減少する下流タンパク質であることから、mTOR経路の阻害を確認しました14,15。図8では、コーティングバルーン静脈形成術(CBV)後、p-AKTが偽のグループと比較して大幅に減少している様子を観察できます。

図8:タンパク質p-AKTレベル。 正常な状態での偽のラットIVC溶解物とコーティングバルーン静脈形成術(CBV)のタンパク質レベルは、シロリムス静脈形成術コーティングバルーンを使用したmTOR経路阻害による標的効果を確認します。(**: P ≤ 0.01、マン・ホイットニー検定実施)エラーバーには標準エラーが表示されます。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
VBMは、2.5〜3.5mmの範囲のバルーンを使用して、250g≥ラットに対して実行できます。750 gを超えるラットの場合、この技術は、IVC直径の変化ではなく、腹腔内の脂肪組織の量と臓器のサイズが多いことによって制限されます。私たちの経験から、静脈壁タンパク質分析または活性アッセイと組織学のためにグループ間の統計的有意性を得るためには、グループごとに10匹以上の動物が必要であることがわかりました。外科的介入中の定期的な温度制御と呼吸数の監視は、手順の成功と入念な術後管理を保証するために非常に重要です。
VBMは安全で(生存率91.2%、83/91回の処置が実施)、平均処置時間は30分で再現性があります。手技関連の罹患率には、麻酔薬合併症(1%、1/91)、オピオイド有害作用(1%、1/91)、出血(2.1%、2/91)、血栓症(4.3%、4/91)などがあります。モデル開発では、挿入点を腎下IVCの隣に配置した逆行性IVCカニューレーションアプローチを使用することで、IVC出血を大幅に減少させました。これにより、腹部臓器による干渉が少なく、ワイヤー挿入角度が広くなりました。また、挿入期と送気期には、正しい投与圧力、膨張時間、シャープなガイドワイヤーの収縮を保証するために、外科助手をお勧めします。収縮時には、挿入点でIVC壁が引き裂かれるのを防ぐために、静脈形成バルーンの正しい回収を確保する必要があります。バルーンの過膨張と破裂を避けるために、メーカーからの圧力測定が行われます。これらの測定は、全体としてより安定したアプローチに貢献し、出血合併症を減らし、動物の生存率を向上させます。
IVC出血は、以下の予防策によっても軽減できます。まず、後枝の完全な焼灼と側枝の結紮を確認します。これにより、以前のげっ歯類のIVC結紮-停滞分析5,16,17に基づく所見の再現性も保証されます。次に、近位クリップと遠位クリップで正しい閉塞を確認して、完全な止血制御を保証します。最後に、IVCクリップを取り外す前に、バルーンを取り外すときにUステッチ縫合糸が完全に閉塞していることを確認します。出血がある場合は、止血制御が達成されるまで、綿の先端のアプリケーターでIVCに穏やかに圧力をかけると、通常は出血が止まります。.出血の場合には、吸収性ゼラチン粉末などの追加の止血制御剤を使用することができます。
バルーンの膨張、収縮、およびUステッチ縫合糸の閉鎖時間が5分未満の場合、血栓性合併症は最小限に抑える必要があります。必要に応じて抗凝固薬を投与することができます。今日まで、現在人間で行われている低侵襲バルーン静脈形成術を模倣する完全な経皮的処置はありません。アクセス血管(ラット大腿静脈)のサイズは、完全な血管内処置に必要な最小の市販の4Fシース(1.61mm)の外径よりも大幅に小さい(平均0.81mm)18 。制限には、熟練した顕微外科医の必要性と特殊な機器の必要性が含まれます。
結論として、VBM モデルは、DVT 後の深部静脈形成術の臨床シナリオを厳密にシミュレートしています。これは、静脈形成バルーンがIVCに及ぼす血管内効果を研究するための貴重なツールであり、複数の時点でさまざまな代替薬があります。この技術の将来の応用には、ステント、血栓摘出カテーテル、バルーンコーティング、新規薬理学的治療薬など、他の医療機器の前臨床試験が含まれます。
利益相反は宣言されていません。
この研究は、American Venous Forum (AVF) 2023 Basic Science research grant と Surmodics, Inc. の支援を受けています。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 3-0 DemeCRYL | DemeTech | G183019F4P | 12 個 |
| 5-0 DemeCRYL | DemeTech | G285017B0P | 12 |
| 7-0 DemeLENE | DemeTech | PM197011F13M | 12 |
| 8-0 DemeLON | DemeTech | NL868007C7P | 12個 12個 |
| 1個 ボックス アングル クリップ アプライヤー | SCANLAN | 3795-01A | 7-1/4″(18.5センチ) |
| Baxter 0.9% 塩化ナトリウム灌漑ボトル | Baxter | SKU: 195-7124 | 1000mL ボトル |
| Bovie Cautery 低温ファインチップ | Surgical Inc | AA00 | 10/bx |
| Buprenorphine | Fidelis アニマルヘルス | SKU- 099114 | 1.3mg/mL、3mL |
| CD (Sprague Dawley) ラット | チャールズ リバー | ストレイン コード 001 | オス、400 gm |
| クリップイット トレーサブル タイマー | トレーサブル製品 | Cat.No. 5046 | |
| コットンチップアプリケーター 3インチ | Dukal Corporation | 922-00037BX100 | 1000/BOX |
| 酵素手術器具 洗剤とプレソーク | メドライン | MDS88000B9 | 1 ガロン |
| アイ ルーブ | オプティクスケア | SKU-065441 | 20gm |
| Gaymar T /ポンプストライカー局所温暖化/冷却療法システム | ストライ | カーTP700 | |
| フェッツマイクロクリップ12mmx2.25mm | SCANLAN | 3795-20 | ストレート |
| ハイフェッツマイクロクリップ12mmx2.25mm | SCANLAN | 3795-28 | 湾曲 |
| ハイフェッツマイクロクリップ8mmx1.75mm | SCANLAN | 3795-14 | ストレート |
| ハイフェッツ マイクロクリップ 8mmx1.75mm | SCANLAN | 3795-18 | 湾曲 |
| 膨張装置 | メリットメディカル | IN4130 | BasixCOMPAK アナログディスプレイ付き |
| イソフルラン | MFR VETONE | SKU-501017 | 100mL、吸入用液体 |
| ピンセットと鉗子を含む マイクロサージェリーキット | カスタマイズされた | ||
| 酸素、E タンク | メドライン | MDM1630 | |
| シャープなガイドワイヤー | カスタマイズされた | ||
| 滅菌 うれしいPress-n-Seal | うれしい | SKU#PSS-140 | ETO露出 |
| 滅菌不織布ガーゼスポンジ2s 4ply 4x4 | Medline | SKU PRM21444H | 100Ct |
| 手術用顕微鏡 | ツァイス | S100 / OPMI ピコ | |
| サージカル スクラブ &手洗い | ベトキノール | NDC:17030-003-16 | 16オン |
| 超音波ジェル | メドライン | CTR001305 | 8.5オンス、12 / CS |
| 超音波システム | シーメン | ACUSON Antares | 3-D、カラー、連続波(CW)、パルス波(PW)、パワーCW / CWスペクトル |
| 静脈形成バルーン | カスタマイズ |