방법 논문

재 협착의 연구에 대한 경동맥 스텐트 시술의 쥐과 모형

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DOI:

10.3791/50233

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2013년 5월 14일

 ,  ,  ,  ,  , 
1Institute for Molecular Cardiovascular Research, RWTH Aachen University, 2Institute for Textile Technology and Mechanical Engineering, RWTH Aachen University, 3Institute for Applied Medical Engineering, Helmholtz-Institute of RWTH Aachen University, 4Department of Experimental Molecular Imaging, RWTH Aachen University, 5Department of Oral and Maxillofacila Surgery, RWTH Aachen University

이 논문에서

요약

마우스 경동맥 동맥 스텐트 시술의 모델이 설명되어 있습니다. 다른 유사한 방법에 비해,이 절차를 편리하게 다른 약물 용출 스텐트 재 협착의 분자 메커니즘 혈관 벽의 반응에서 공부 할 수있는 가능성을 제공, 매우 빠른, 간단하고 액세스 할 수 있습니다.

초록

지난 수십 년 동안 스텐트 개발 한 상당한 진전에도 불구하고, 심혈관 질환은 서구 국가에서 사망의 주요 원인이 남아 있습니다. 다른 약물 용출 스텐트의 개발에 의해 제공되는 혜택을 옆에, 관상 동맥 재관류도에서 스텐트 혈전증 및 재 협착의 생명을 위협하는 위험을 부담. 새로운 치료 전략에 대한 연구는 스텐트 재 협착 과정을 연구하는 적절한 방법의 부족에 의해 손상된다. 여기, 우리는 선박 개조 및 다른 약물 코팅의 효과의 분자 메커니즘 편리한 방법으로 공부를 할 수있는 가능성을 제공합니다 쥐 경동맥에 스텐트의 신속하고 접근 절차를 설명합니다.

서론

죽상 경화증의 진행으로 인한 심혈관 질환은 선진국에서 사망의 주요 원인입니다. 죽상 경화증은 관상 동맥을 통해 혈액의 흐름에 영향을 미치는 혈관의 루멘으로 확장 플라크의 형성의 결과로 혈관 내피 손상 1 혈관 벽의 초점, 염증 석면 증식 반응이다. 염증 플라크 2의 얇은 섬유 캡의 파열 심근 경색 결과의 75 % 이상. 이 합병증은 치명적일 수 있기 때문에, 스텐트 시술과 경피적 (관상 동맥) 성형술 (PTCA) 현재의 의료 관행의 첫 번째 선택 치료되었다. 이 방법은 좁아진 관상 동맥의 팽창하므로 ​​혈액의 흐름을 복원 할 수 있습니다. 동시에, 그것은 내피 세포와 혈관 벽의 3 정도 부상의 원인이됩니다. 그러나,이 치료의 장기적인 효과는 과도한 동맥 remode에 의해 제한됩니다링 및 재 협착 4.

스텐트의 고용에 의해, PTCA는 급성 혈관 폐쇄 후 5 시술을 허용하는 복잡한 병변의 치료에 더 효과적이되었다. 이 방법은 10 % 미만 6 스텐트 내 재 협착의 발생을 감소시킨다. 이러한 혜택 옆에, 관상 동맥 재관류 술이 첫 번째 선택 치료도에서 스텐트 혈전증 및 재 협착의 생명을 위협하는 위험을 부담.

에서 스텐트 혈전증은 혈소판 부상 사이트에 섬유소의 다량 부착 한 다음 용기의 드 endothelialization에 의해 발생합니다. 환자의 26 %는 스텐트 내 혈전증과 심근 경색 7의 63 % 다이로부터 고통. 재 협착은 내막 증식 (마이그레이션 및 증식 혈관 평활근 세포 (VSMC), 세포 외 기질 (ECM)의 증착 및 리모델링 관련, 혈관 벽에 기계적 손상 후 상처 치유의 과정을 말합니다용기. 자주 침략 재 개입의 스텐트 혈전증 및 재 협착으로 인해 심각하게 좁혀 동맥 경화성 혈관을 dilatate 할 필요가됩니다.

에서 스텐트 혈전증을 방지하기 위해 항 혈전 약물의 장기 치료가 필요하다 8. 재 협착을 방지하기 위해 약물 용출 스텐트의 새로운 세대는 몇 달 9,10을위한 폴리머 코팅에서 면역 억제제 (예 :시 롤리 무스, 에베로 리무스, 조타 롤리 무스) 및 안티 - 암 약물 (예 : 파클리탁셀)과 항 증식 성 에이전트를 용출. 이 약은 평활근의 형성과 재 협착을 감소하지만, 그들은 억제 다시 endothelialization로에서 스텐트 혈전증의 위험을 유지합니다.

동맥 손상 후 내피 세포 구획의 유지 보수 혈전 합병증을 예방하는 것이 필수적입니다. 생리적 조건, 인간의 내피 세포는 작은 회전율 11를 보여줍니다. 회지 이하ogical 조건은, 그러나, 내피 무결성이 성숙 내피 세포를 둘러싼 내피 전구 세포 (EPCs) 순환하여 신속한 복구가 12,13 필요합니다, 그래서 손상된다.

큰 동물 14-16 또는 마우스 대동맥 동맥에 이러한 복잡한 분자 메커니즘의 연구는 제한된 데이터에게 17-19를 제공하는 매우 어려운 절차입니다. 에서 스텐트 혈전증 및 재 협착 새로운 모델을 줄이기 위해 새로운 스텐트 코팅의 효율성을 테스트하려면 필수적입니다.

니티놀 때문에 성공적으로 임상 사용의 베어 메탈 (bare-metal) 스텐트로 사용되는 자사의 높은 탄성, 형상 기억 효과와 환자의 좋은 내성의 스텐트을위한 이상적인 플랫폼을 나타냅니다. 이 합금은 20 코팅 쥐의 경동맥에 이식 할 수있는 500 μM의 외부 직경을 가진 소형 스텐트를 생성하는 것이 가능했다. 마우스 C는 소형 니티놀 스텐트의 개발arotid의 동맥 스텐트 삽입술에 의한 정확한 분자 메커니즘 연구를 허용하고 재 협착을 방지하기 위해 신속하고 효율적으로 다른 약물 코팅의 효과를 테스트 할 수있는 가능성을 제공합니다. 또한, 다른 녹아웃 쥐의 변종의 존재는 평활근의 성장과 스텐트 혈전증에 관련된 다른 분자의 역할을 명확히에 큰 이점을 나타냅니다.

프로토콜

1. 스텐트 준비 및 주입

  1. 스텐트 스트럿 (포트 웨인 금속, 캐슬, 아일랜드) 꼰 있었다 그리고 섬유 기술과 기계 공학, 독일에있는 RWTH 아헨 대학 (그림 1A)를위한 연구소에서 원하는 크기로 자른다.
  2. 주입 전에 스텐트는 집게를 사용하여 2 센티미터의 실리콘 튜브로 전송해야하며, (그림 1A) 프런트 엔드를 언급 한 터미널 끝에서 2mm를 두었다.
  3. 프런트 엔드는 이식에 대한 날카로운 팁을 보장하기 위해 비스듬히 절단해야합니다.
  4. 주입하기 전에, 스텐트 미끄러짐을 보장하기 위해 충분 급수해야한다.

2. 스텐트 시술

  1. 10-12주 세 남성 C57BL / 6 야생형 마우스, 25~27g 100 ㎎ / kg 케타민을 10 ㎎ / kg xylazine의 복강 내 주입하여 마취 있습니다. 적절한 anesthetization는 반사의 부족에 의해 수술을하기 전에 확인되고수염의 움직임. 마취, 마우스 눈 bepanthene 크림의 필름으로 덮여있는 동안 건조를 방지합니다.
  2. 면도 복부 목 부분의 적절한 소독 후에 1 cm의 작은 중간 절개는 가위를 사용하여 입체 현미경 하에서 수행됩니다. 멸균 곡선 포셉 2 지방 기관을 분리 한 후, 왼쪽 경동맥은 기관과 함께 펄스 볼 수 있습니다.
  3. 1 왼쪽 경동맥의 CM 및 분기는 무료로 준비해야합니다. 5 / 0 실크 실을 사용하여 1 매듭 좌측 경동맥 주위에 바인딩 될, 7 / 0 실크 스레드를 사용하여 2 매듭은 왼쪽 외부 경동맥 주위에 바인딩되며, 7 / 0 실크 실을 사용하여 1 매듭 바인딩됩니다 내부 경동맥 동맥의 주위에 (그림 1B).
  4. 혈액의 흐름은 다음 단단히뿐만 아니라, 매듭 서라운드을 잡아 당겨 내 경동맥과 근위부 경동맥 동맥에 매듭을 바인딩하여 중단경동맥 동맥 ING. 배는 일반적으로 외부 경동맥 동맥 직선에하는 방식으로 수정되어야합니다.
  5. 외 경동맥에 작은 절개 Vannas 가위를 사용하여, 근위 매듭 근처에 수행됩니다. 스텐트를 포함하는 실리콘 튜브는 가이드 와이어를 사용하여 앞의 날카로운 끝, 외 경동맥으로 도입된다. 스텐트가 원하는 위치에 도달 한 후 실리콘 관은 가이드 와이어를 통해 다시 뽑아 스텐트 (그림 1B)의 형상 메모리 확장을 할 수 있습니다.
  6. 외 경동맥의 원위부 매듭하여 혈액의 흐름을 복원, 절개 및 내부 경동맥의 매듭 사이트를 제거 닫으려면 단단히 결합되어 있습니다.
  7. 피부 절개는 3-4 미셸 봉합 클립과 미셸 forcep을 사용하여 종료됩니다. 마우스가 완전히 회복 될 때까지 붉은 빛 아래에 배치됩니다. 진통 치료가 필요하지 않습니다.
  8. 플라크는 1-3 주 후에 분석 할 수 있습니다. 다시 endothelialization을 연구하기 이전에 종료 시점이 필요합니다 (3-4 일)이다. 우리는 4 주이 외과 적 수술 후, 특히 소형 스텐트를 biofunctionalize 특정 코팅의 사용에 의해, neoangiogenesis는 표본의 약 30 %에서 발생하는 스텐트 우리의 모델에서 관찰했다. 이 서로 다른 메커니즘과 다른 병적 인 문제를 나타내는 함께, 개조 및 재생 공정의 뒷다리이다. 스텐트 시술 후 3 주 종료 시점이 neoangiogenesis의 발병에 의한 재생 효과와 혼합하지 도움이 될 것입니다 이러한 부작용을 기본 메커니즘 평활근 형성, 스텐트 내 협착 및 / 또는 분석에 집중합니다.

3. 플라크 형성 분석

  1. 최종 시점에서, 동물은 100 ㎎ / kg 케타민을 10 ㎎ / kg xylazine의 복강 내 주입하여 마취 있습니다.적절한 anesthetization는 반사와 수염 운동의 부족으로 수술을하기 전에 확인됩니다.
  2. 동물 intracardial 과다 출혈로 사망. 혈청은 추가 분석을 위해 수집됩니다.
  3. 흉강을 열고 PBS는 4 % 파라 포름 알데히드 (PFA) 솔루션 intracardial punction, 몸 살포를 통해 세척 후 5 분 동안 수행됩니다. 스텐트를 포함하는 왼쪽 경동맥은 해부 직접 4 % PFA 용액에 넣고 적어도 16 시간 나중에 플라스틱 embbeded 있습니다.
  4. 50 μm의 두께 섹션은 보았다 다이아몬드 밴드를 사용하여 플라스틱 내장 샘플에서 수행됩니다.
  5. 플라크의 크기를 측정하기 위해, Giemsa 염색이 수행됩니다.
  6. 혈관의 스텐트 영역 내에 재 endothelialization의 비율을 분석, 폰 빌레 브란트 인자 (vWF가)에 대한 면역이 수행됩니다.

결과

  1. 마우스의 왼쪽 경동맥에 소형 니티놀 스텐트 시술은 25 ~ 30 분을 소요하고 개입하는 동안 용기의 손상으로 주로 인해 10 %의 사망률을 보여줍니다. 더 나은 생존율 스텐트의 시간 (5 %의 사망률)에서 무게보다 25g을 가진 생쥐에서 관찰된다. 그러므로, 우리는 25~27g 사이 무게 이식 마우스에 대한 선택했다. 수술 후, 마우스, 2-5 분, 예를 들어 마비와 같은 육체적 인 장애, 내 마취에서 회복 관찰된다. 스텐트는 스텐트가 혈액의 흐름 (그림 1C)에 의해 탈구되지 않은 것으로 나타났다 후 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (마이크로 CT)은 영상 주일간 실시. 불행히도, 이러한 이미지의 평활근 형성의 분석은 금속 파생 된 유물 (그림 1D, 1E)로 인해 불가능합니다.
  2. 우리는 즉시 스텐트 아래 용기의 unstented 영역의 혈관이나 혈관 손상이 관찰되지 않았다(그림 2A) 조직 학적으로하고 내피 세포의 특정 염색 (그림 2B, 반대로 마우스 CD31 항체)에 의해 감지. 더 나은 개요 섹션은 두 광자 레이저 스캐닝 현미경 (그림 2B, 2C)를 사용하여 검사 하였다.
  3. 25-27g 사이의 무게 마우스로 : 스텐트 혈관에서 15 %의 영구적 인 팽창은 (동맥, 1,15:1 비 스텐트) 감지됩니다. 평활근 형성과 혈전 형성은 고전 학적 시약 염색 (예 : Hematoxilin - 에오신, Giemsa, Movat, Toluidin 파랑, 메이슨 - Trichrom - 골 트너, 그림 3A, 3B)에 의해 분석 할 수 있습니다. 얇은 및 실외 및 국제적가 더 이상 표시되지 않습니다 때문에, 플라크의 크기는 외부의 차이 내강 영역 (: 234566 ± 3315 μm의 2 내강 지역을 의미 : 12,036 ± 2,662 μm의 2 플라크 지역을 의미)로 계산 하였다. 외부 둘레는 (: 1799 ± 14 μm의 평균)를 측정 하였다. 의 분석세포의 구성, 단원에서는 특정 마커 deplastified과 스테인드해야합니다. 다시 endothelialization를 위해, 우리는 CY3 - 복합 항 CD31 항체를 사용 평활근 세포 증식 FITC가 결합 된 항-SMA 항체 (그림 3C)에 대한. 스텐트 시술 후 1 주간 : 다시 endothelialization은 총 내강면 (23.07 ± 3.14 % 평균)에 CD-31 양성 염색의 비율로 계산되었다.

물론, 특정 염색 무제한 각 실험실의 경험에 따라 가능합니다. myosin 중 SMCS의 더 나은 특성화 체인뿐만 아니라, 침투 세포의 분석 (단핵구, 림프구) 또는 다른 염증성 사이토 카인을위한 시약 염색의 분석은 연구의 목적에 따라 수행 할 수 있습니다.

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수술 그림 1. 도식 개요 (A). 혈액의 흐름은 확실히뿐만 아니라 경동맥을 둘러싼 매듭을 당겨 내 경동맥과 근위부 경동맥 동맥에 매듭을 바인딩하여 중단됩니다. 스텐트를 포함하는 실리콘 관은 외부 경동맥에 작은 절개를 통해 외부 경동맥에 도입된다. 스텐트가 원하는 위치에 도달 한 후 실리콘 관은 가이드 와이어를 통해 다시 뽑아 스텐트의 형상 메모리 확장을 할 수 있습니다. 외과 이식 (B) 후 1 주일 스텐트의 위치를 보여주는 마이크로 CT 이미지. 물질에서 파생 된 유물로 인해 평활근 성장의 분석 (C, D) 할 수 없습니다.

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그림 2. 선박의 Unstented 지역은 Toluidin 블루 (A)와 내피 특정 CD31 염색 (B, C)에서와 같이, 수술에 의해 영향을받지 않습니다.

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그림 3. 플라크의 분석은 고전 학적 시약 염색 (예 : 메이슨 - Trichrom - 골 트너) (A)에 의해 수행 할 수 있습니다. 조직 혈전은 어떤 경우에는 혈관의 완전한 폐색이 (B) 관찰, 평활근 내부에 검은 얼룩이 섬유소 증착 의해 감지 할 수 있습니다. 다시 endothelialization (CY3, 빨강) 나 평활근 세포의 증식 (FITC, 녹색) 특정 마커를 사용하여 이중 면역 형광 염색으로 검출되었다.Counterstaining는 4 ',6-diamidino-2-페닐 인돌 (DAPI, 파랑) (C)로 수행 하였다. 우리는 (오른쪽, 단일 화살표) 다시 endothelialization 완료되지 않은 내강에 비해 스텐트 스트럿의 완성 재 endothelialization (왼쪽, 이중 화살표)를 발견했습니다.

토론

에서 스텐트 혈전증 및 재 협착의 위험을 줄이기 위해 약물 용출 스텐트, 동물 모델에서 스텐트의 쉬운 간단하고 접근 방법에 대한 새로운 코팅의 개발을 유지하기 위해 필요합니다. 마우스는 스텐트 시술과 같은 약물의 효율성 후 동맥 리모델링의 복잡한 메커니즘을 연구하는 이상적인 시스템을 제공합니다. 마우스의 스텐트 재 협착에 대한 기존의 모델은 어려운 높은 수술 기술을 필요로하고 출혈이나 마비 17-19로 합병증의 높은 위험을 의미한다. 예를 들어, 혈관 풍선 확장술 후받는 쥐 17의 경동맥에 스텐트 세그먼트의 이식 후 기증자 마우스의 흉부 대동맥에 스텐트 이식 모델에서, 병리 메커니즘의 연구는하지 않습니다 만 공여 물질에받는 반응에 의해,뿐만 아니라 바사 vasorum 및 외막의 대규모 손상에 의해 영향을. 스테인레스 강철 받침대의 주입풍선 확장술 후에 19 직접 복부 대동맥에 L 스텐트 때문에 arteriotomy의 사이트에서 복부 대동맥에서 혈전이나 출혈 후 뒷다리 마비의 높은 사망률 (35 %)가옵니다. 나선형 모양의 대퇴 동맥 18을 통해 복부 대동맥에 니티놀 스텐트 자기 확장의 주입은 맹목적으로 올바른 위치에 스텐트를 배치 대동맥 대퇴 동맥 분기를 따라 스텐트를 연출에 주로 인해 높은 수술 기술을 필요로한다. 이 절차는 뒷다리의 높은 대퇴 신경 손상의 위험 때문에 마비가옵니다. 이러한 절차와 비교할 때, 마우스 스텐트 우리의 모델은 높은 수술 기술이 필요하지 않습니다.

우리의 모델은 동맥 리모델링에 다른 약물 코팅의 효과를 분석하는 간단하고 쉽고 효율적인 방법을 제공, 스텐트의 게재는 광경에서 만들어, 손상 신경이나 다른 구조의 아무 리스크도 없습니다. COM복잡한 분자 메커니즘은 선박의 직접 접근에 의해뿐만 아니라, 마우스 경동맥 동맥 스텐트 우리의 모델에서 쉽게 조사뿐만 아니라 다른 녹아웃 쥐의 변종의 존재로 인해 수 있습니다.

한 가지 제한으로, 임상 절차와 비교, 우리의 모델은 건강한 쥐 / 동맥을 사용하고 (안 스텐트 내 재 협착 그러나 스텐트 내 협착) 기존의 플라크에 스텐트 수행하지 않습니다. 우리는 또한 스텐트 시술에 앞서 풍선 확장술을 수행하지 마십시오. 그러나 두 모델에서 혈관 벽의 대규모 피해로 인해, 수선 프로세스와 비슷합니다. 불행히도, 때문에 금속 파생 된 유물로, 내막 성장의 생체 모니터링은 초음파 나 컴퓨터 단층 촬영 등 기존의 영상 방법으로 할 수 없습니다. 또 다른 제한 요소는 금속 가공에 약간의 전문 지식을 필요로 금속 기반 스텐트의 얇은 절편입니다.

이 방법을 사용하여, 우리는 있었다호중구 지시가 LL-37 중재 치료 21 일 후 혈관 치유를 촉진하는 새로운 개념을 제공하는 재 협착 스텐트의 감소로 코팅 니티놀-스텐트를 소형화 biofunctionalized 것을 보여줄 수.

이러한 한계에도 불구하고,이 모델은, 지금까지, 가장 적합한 시스템으로하여 돈과 시간 절약, 동맥 리모델링하는 동안 분자 이벤트에 대한 스텐트 및 그 효과에 대한 새로운 약물 코팅을 조사하는 것 같다. 또한,이 모델은 쉽게 모든 치료적인 가설이 큰 동물이나 불쾌한 예상치 못한 효과를 방지하기 위해 인체에 적용하기 전에 검증 할 수 있도록, 인체에 더 유사한 햄스터에 적용 할 수 있습니다.

공개 사항

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

감사의 글

우리는 플라스틱 내장 된 스텐트를 단면에서 우수한 기술 지원을 부인 안젤라 인트 감사합니다. 우리는 면역 염색에 전문적인 도움도 부인 로야 솔탄과 부인 안젤라 인트 감사합니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
니티놀 스텐트 (니티놀 스트럿으로 자체 제작)Fort Wayne Metals, Castlebar, Ireland NiTi # 1, 초 탄성, 직선 어닐링, 광 산화물, 직경 500 &# 956; m맞춤형 제품섬유 기술 및 기계 공학 연구소
실리콘 튜브IFK Isofluor, 독일맞춤형 제품직경 500 μ m, 단면 두께 100 μ m, 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 카테터
실체 현미경올림푸스SZ / X9
겸FST, 독일91197-00표준 팁 곡선 0.17 mm
케타민 10 %CEVA, 독일
자일라진 2 %Medistar, 독일
BepantheneBayer, 독일
가위FST, 독일91460-11스트레이트
Vannas 가위Aesculap, 독일OC 498 R
5/0 실크SeraflexIC 108000
7/0 실크SeraflexIC 1005171Z
가이드 와이어Abbott Vascular1001782-HC0.014 인치 혈관 성형술 가이드 와이어
Michel 봉합사 클립Aesculap, 독일BN507R7.5 x 1.75 밀리미터
Michel ForcepAesculap, 독일BN730R
자

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