본 프로토콜은 단일 수술을 통해 쥐 모델에서 경동맥류 유도를 위한 표준화된 수술 방법을 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
뇌동맥류는 인구의 약 2%-5%에 존재하며 파열 시 높은 사망률과 이환율로 인해 심각한 공중 보건 문제를 나타냅니다. 연구의 발전에도 불구하고 효과적이고 재현 가능한 동물 모델을 개발하는 것은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다. 사용 가능한 모델 중에서 외과적으로 유도된 동맥류가 널리 활용됩니다. 그러나 이러한 절차의 기술적 복잡성으로 인해 접근성이 제한되는 경우가 많습니다. 이러한 방법에는 광범위한 수술 전문 지식이 필요하며 수술 중 사망률이 높거나 동맥류 형성이 일관되지 않아 실험 결과의 신뢰성이 저하될 수 있습니다. 이러한 한계를 해결하기 위해 이 비디오 기사에서는 단일 세션으로 수행되는 마우스의 경동맥류 유도를 위한 단순화된 수술 절차를 소개합니다. 이 간소화된 접근 방식은 암컷 마우스에서 경동맥류 유도에 있어 인상적인 87%의 성공률을 입증했습니다. 기술적 문제를 줄이고 재현성을 향상시킴으로써 이 방법은 뇌동맥류 연구를 위한 실용적이고 신뢰할 수 있는 대안을 제공합니다. 널리 채택되면 표준화된 연구를 촉진하고 치료 전략 개발을 가속화하며 궁극적으로 동맥류 병태생리학에 대한 이해를 높일 수 있습니다.
서론
뇌동맥류는 뇌혈관벽의 국소 확장으로 일반 인구의 약 2%-5%에 영향을 미칩니다. 이러한 동맥류의 파열은 지주막하 출혈을 유발할 수 있으며, 이는 높은 사망률과 이환율을 수반합니다 1,2. 뇌동맥류의 병인을 이해하고 잠재적인 치료 표적을 식별하려면 인간 질병을 모방하는 신뢰할 수 있고 재현 가능한 동물 모델이 필요합니다. 이 기사에서는 마우스에서 경동맥류를 유도하기 위한 표준화된 수술 방법을 소개하여 기술적으로 더 까다로운 두개내 모델에 대한 실용적이고 효율적인 대안을 제공합니다3.
이 기술의 개발은 기존 뇌동맥류 모델과 관련된 과제에 의해 동기가 부여되었습니다. 두개내 동맥류 모델은 널리 사용되지만 복잡한 수술 절차가 필요하고 두개내 혈관의 구경이 작기 때문에 제한되어 혈관내 장치 및 기타 개입을 테스트하기 위한 유용성을 방해합니다 4,5. 또한 엘라스타제 농도 및 노출 시간의 차이와 같이 연구 전반에 걸쳐 사용되는 방법의 차이는 재현성을 감소시키고 연구 간 비교를 방해합니다. 절차를 표준화함으로써 이 기술은 이러한 한계를 해결하고 수술 위험을 최소화하면서 높은 동맥류 유도 성공률을 제공합니다.
대체 방법과 비교하여 경동맥류 모델은 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다. 첫째, 단순화된 수술 절차는 기술적 장벽을 줄여 더 넓은 범위의 실험실에서 더 쉽게 접근할 수 있도록 합니다. 둘째, 두개내 혈관에 비해 경동맥의 구경이 더 커서 혈관내 장치를 포함한 치료 접근법의 테스트를 용이하게 합니다. 이전 연구에서는 유망한 결과와 함께 이 모델의 변형을 입증했지만 일관되지 않은 프로토콜은 재현성이 제한되었습니다 6,7. 우리의 접근 방식은 이러한 방법을 개선하여 암컷 마우스에서 87%의 성공률을 달성하고 실험 전반에 걸쳐 일관성을 보장합니다.
문헌의 더 넓은 맥락에서 뇌동맥류에 대한 동물 모델은 질병 메커니즘을 이해하고 치료 표적을 평가하며 개입 전략을 개발하는 데 중요합니다. 제브라피쉬, 쥐, 토끼, 개 등 다양한 종에서 모델이 개발되었으며 각각 고유한 장점과 한계가 있습니다 3,8. 이 경동맥류 모델은 기술적 타당성과 인간 질병과의 관련성의 균형을 제공함으로써 기존 레퍼토리를 보완하므로 전임상 연구를 위한 신뢰할 수 있고 재현 가능한 모델을 찾는 연구자에게 이상적인 옵션이 됩니다.
이 방법은 동맥류 형성의 분자 및 생체역학적 토대를 조사하고, 약리학적 제제를 테스트하거나, 혈관내 장치를 평가하는 것을 목표로 하는 실험실에 특히 적합합니다. 연구자들은 이 모델의 해부학적, 생리학적 특징이 특정 실험 목표와 일치하는지 고려해야 합니다. 표준화되고 재현 가능한 프로토콜을 제공함으로써 이 기술은 뇌동맥류 연구를 발전시키고 해당 분야의 연구 전반에 걸쳐 더 큰 일관성을 조성하는 것을 목표로 합니다.
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프로토콜
동물 프로토콜은 피츠버그 대학교 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IS00022015)의 승인을 받았습니다. 6-8주령의 암컷 C57BL/6J 야생형(WT) 마우스를 실험에 사용했습니다. 사용된 시약과 장비는 재료표에 나와 있습니다.
1. 동물 준비
- 마취를 유도합니다.
- 마우스를 유도 챔버에 놓고 마취 기화기 시스템을 사용하여 유도를 위해 3%-4% 농도의 이소플루란 가스를 투여합니다(기관에서 승인된 프로토콜에 따름). 유량을 1.0-1.5L/min의 산소로 조정합니다.
- 완전한 마취의 징후(예: 외부 자극에 대한 반응 부족 및 호흡수 감소)가 있는지 동물을 모니터링합니다.
- 수술 부위로 이송합니다.
- 마우스가 완전히 마취되면 1-3%의 유지 농도와 0.8-1.0L/min의 산소 유속으로 이소플루란 마취를 유지하면서 수술 스테이션으로 옮깁니다. 마우스가 노즈콘 을 통해 마취 전달 시스템에 연결되어 있는지 확인하십시오.
- 온도 유지.
- 36°C로 미리 설정된 보온 패드 위에 마우스를 놓습니다. 온도 프로브를 부착하여 시술 내내 체온을 지속적으로 모니터링합니다. 안정적인 온도를 유지하기 위해 필요한 경우 보온 패드 설정을 조정하십시오.
2. 수술 준비
- 동물을 고정시키십시오.
- 마우스를 바로 누운 자세로 놓습니다. 수술용 테이프 스트립을 사용하여 각 팔다리를 수술 플랫폼에 부드럽게 고정하여 과도한 긴장 없이 신체가 안정되도록 합니다.
- 목 부분을 면도하십시오.
- 작은 수술용 이발기를 사용하여 목 부분(약 2cm x 2cm 면적)의 털을 면도합니다. 멸균 수술용 거즈로 느슨한 모발을 제거하십시오.
- 수술 부위를 소독합니다.
- 끝이 면으로 된 어플리케이터를 사용하여 목 부위에 포비돈-요오드 용액을 두 번 바른 다음 70% 에탄올을 두 번 바릅니다. 적절한 멸균을 위해 적용 사이에 해당 부위를 자연 건조시키십시오.
3. I기: 총경동맥 결찰술
- 마취를 확인하십시오.
- 무딘 겸자를 사용하여 발가락 꼬집기 테스트를 수행합니다. 철수 또는 반사 운동의 부족은 적절한 마취를 확인합니다.
- 정중선 절개를 수행합니다.
- 수술용 가위를 사용하여 턱선 바로 아래에서 시작하여 목의 정중선을 따라 1cm 수직 절개를 합니다. 진피와 밑에 있는 근막을 절단합니다.
- 턱밑샘을 노출시킵니다.
- 무딘 겸자를 사용하여 턱밑샘을 옆으로 동원하고 주변 조직이 손상되지 않도록 주의하십시오. 샘을 부드럽게 들어 올려 둔기 해부로 흉골에서 분리합니다.
- 깨끗한 수술 영역을 유지하기 위해 작은 멸균 견인기 또는 클립으로 샘을 고정하십시오.
- 흉쇄유돌근(SCM) 근육을 노출시킵니다.
- 동측 흉쇄유돌근(SCM) 근육을 육안으로 식별합니다. 뭉툭한 집게를 사용하여 근육을 부드럽게 들어 올리고 그 아래에 5-0 땋은 실크 봉합사를 끼웁니다. 봉합사를 부드럽게 당겨 경동맥초를 노출시켜 근육을 옆으로 반사합니다.
- 경동맥을 분리합니다.
- 날카로운 겸자를 사용하여 경동맥초를 엽니다. 경동맥을 인접한 경정맥 및 미주 신경에서 조심스럽게 분리합니다.
- 가시성을 높이려면 경동맥 아래에 멸균 실리콘 커프 또는 견인기를 삽입하십시오. 동맥이나 주변 구조에 외상을 입히지 마십시오.
- 경동맥을 결찰합니다.
- 날카로운 집게를 사용하여 경동맥을 퍼내고 그 아래에 9-0 봉합사를 꿰습니다. 안전한 이중 매듭을 묶어 동맥을 결찰하여 혈관을 손상시키지 않고 혈류를 차단할 수 있도록 적절한 장력을 보장합니다. 조직 자극을 최소화하기 위해 봉합사 끝을 다듬습니다.
- 절개 부위를 닫습니다.
- 멸균 나일론 봉합사(5-0) 또는 수술용 스테이플을 사용하여 피부 가장자리를 근사화합니다. 지혈을 위해 멸균 거즈로 부드럽게 압력을 가하십시오.
4. 수술 후 관리
- 동물을 모니터링하십시오.
- 조기 동맥류 파열(갑작스러운 무기력 또는 혈종으로 입증됨), 뇌졸중, 발작 또는 상당한 체중 감소(기준 체중의 >10%)와 같은 합병증의 임상 징후에 대해 동물을 매일 관찰합니다.
- 통증과 고통을 최소화하기 위해 심각한 증상을 보이는 동물을 즉시 안락사시키십시오(기관에서 승인된 프로토콜에 따라).
- 상처 치료
- 수술 직후 절개 부위에 4% 리도카인 젤을 도포하여 국소 통증 완화를 합니다. 감염을 예방하기 위해 항생제 연고(예: 바시트라신)를 얇게 바르십시오. 최소 3일 동안 또는 상처가 치유 징후를 보일 때까지 매일 상처 관리를 반복하십시오.
- 복구 환경
- 부드러운 침구가 있는 깨끗한 회복 케이지에 동물을 넣으십시오. 회복을 돕기 위해 따뜻한 수분이나 수화 젤에 접근할 수 있도록 하십시오. 동물이 완전히 깨어나 움직일 수 있을 때까지 모니터링한 다음 표준 사육장으로 돌려보냅니다.
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결과
총 15마리의 암컷 야생형(WT) 마우스가 설명된 표준화된 프로토콜에 따라 동맥류 유도 절차를 거쳤습니다(그림 1). 수술 후 2주 후, 육안적 형태학적 검사로 확인된 바와 같이 마우스의 약 87%에서 동맥류 형성이 성공적으로 달성되었습니다(그림 2 및 그림 3). 이러한 결과는 이 기술의 견고성과 재현성을 강조하여 동맥류 병태생리학 및 치료 개입에 대한 전임상 연구에 대한 유용성을 입증합니다.
대표적인 결과에는 그림 1과 같이 경동맥이 명확하게 확장된 잘 형성된 동맥류가 포함됩니다. 대조적으...
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토론
경동맥 결찰에 의해 유도된 경동맥류 모델은 1970년대에 정맥 이식편을 활용하여 동맥류 발달을 유도한 Yasargil과 Matsuda에 의해 처음 기술되었습니다 9,10. 엘라스타제 치료 및 경동맥 결찰의 추가를 포함하여 이 기술에 대한 후속 수정을 통해 보다 효율적이고 신속한 방식으로 더 큰 경동맥류를 생성할 수 있게 되었습니다 6,11. 이러한 발전에도 불구하고 엘라스타제 치료 시기, 투여량 및 적용 방법과 같은 연구 그룹 간의 동맥류 유도 프로토콜의 불일치로 인해 다양한 연구의 결과를 비교하는 것이 어려워졌습니다. 이러한 변화는 동맥류 형성 속도와 크기에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이는 전임상 연구에서 일관되고 재현 가능한 결과를 얻기 위한 표준화된 동맥...
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 5-0 흡수성 꼬임 봉합사 | 에티콘 / 에틸론 | J463G | |
| 5-0 비흡수성 단섬유 봉합사 | 에티콘 / 에틸론 | 8698G | |
| 9-0 비흡수성 단섬유 봉합사 | 에티콘 / 에틸론 | 2829G | |
| 알코올 준비 패드 | 메드라인 | CUR45585RB | |
| 애니엄 포켓 프로 셰이버 | 발 | 9861-900 | |
| 듀몽 #5 겸자 | 로보즈 | RS-5058 | |
| 듀몽 티타늄 핀셋; 패턴 #5 | 로보즈 | RS-5050 | |
| 그라페 겸자 | 로보즈 | RS-5138 | |
| 그라페 조직 겸자 | 로보즈 | RS-5155 | |
| 리도카인 4%, 국소 | 메드라인 | 52565-009-50 | |
| 마이크로 클립 직선, 5mm | 로보즈 | RS-5420 | |
| 미세 해부 가위 | 로보즈 | RS-5610 | |
| 마이크로 스클립 스트레이트, 8mm | 로보즈 | RS-5424 | |
| 모기 겸자, 4" | 로보즈 | RS-7100 | |
| 니트릴 장갑 | 피셔브랜드 | 19-130-1597 | |
| 페니실린-스트렙토마이신 | 써모피셔 | 15140122 | |
| 돼지 췌장 엘라스타제 | 워딩턴 | LS002274 | |
| 포비돈-요오드 | 메드라인 | MDS093943 | |
| 가위, 아주 파인 | 로보즈 | RS-5880 | |
| 가위, 좋아 | 로보즈 | RS-5840 | |
| 멸균 0.9% 식염수 용액 | 백스터 | 2B1324X | |
| 멸균 면 어플리케이터 | 다이나렉스 | 4303 | |
| 멸균 일회용 수술용 수건, 파란색 | 메드라인 | MDT2168202H | |
| 테가덤 투명 필름 드레싱 | 3M | 1624W |
참고문헌
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