Oprichting van een knaagdier Model van abdominale aorta aneurysma door het blokkeren van Adventitial Vasa Vasorum perfusie
8 november 2017
Polyurethaan katheter inbrengen in de aorta lumen en hechtdraad Afbinding van de aorta induceren chronische hypoxie als gevolg van hypoperfusie van de adventitial Wasa vasorum. Dit artikel beschrijft een roman diermodel van abdominale aorta aneurysma (AAA) met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van AAA bij de mens.
Het algemene doel van deze procedure is om aortische weefselhypoxie te induceren voor de initiatie van een abdomineel aortisch aneurysma of AAA met progressieve aortische dilatatie bij de rat. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen te beantwoorden in de onderzoeksperiode van aortische aneurysmata over de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling en ruptuur van abdominele aortische aneurysmata. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de morfologische en pathologische kenmerken van die tussen het rattenmodel vergelijkbaar zijn met die gezien in humane abdominele aortische aneurysmata.
We hadden voor het eerst het idee voor deze methode toen we een andere mogelijkheid van een humaan AAA onderzochten. Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, aangezien de hypoxie-inductiechirurgie moeilijk te leren is door middel van alleen tekst-instructie. Het demonstreren van de procedure zal worden gedaan door Tatsuro Yata, onze vaatchirurg, en Hirona Kugo, beide voormalige artsen uit ons laboratorium.
Na bevestiging van het juiste niveau van sedatie door het knijpen in de teen, gebruik een elektrische scheerder om de buikharen van een rat van 300 tot 400 milligram te scheren, gevolgd door een sequentiële desinfectie van de blootgestelde huid met alcohol en povidine-jodiumoplossing. Plaats de rat op de operatietafel in rugligging en breng zalf aan op de ogen van het dier. Gebruik vervolgens een schaar om een ventraal midline buiksnede te maken en gebruik steriele gaas en een wondretractor om de buikinhoud in de buikholte te plaatsen.
Om de aorta los te maken van het perivasculaire weefsel, gebruik pincetten om voorzichtig het retroperitoneum op te pakken en te scheuren, waarbij de aortawand wordt blootgelegd. Vervolgens moet de infrarenale aorta binnen de retroperitoneale ruimte van de linker nierslagader tot de bifurcatie van het perivasculaire weefsel worden exfolieerd. Gebruik een 5-0 zijden hechtdraad om de vaten die van de abdominale aorta afbuigen te binden om de bloedtoevoer op een punt weg van de aorta te blokkeren dat het aortalumen niet vernauwt.
Om de aortale bloedstroom te blokkeren, plaats vasculaire clips net onder de nierslagader en net boven de bifurcatie van de aorta. Vergelijkbaar met het creëren van een puntbloeding op het oppervlak van de aortawand, steek het microschaar 5 mm distaal van de aortaclip naast de takken van de nierslagader in om de voorste aortawand te snijden en gebruik een 24-gauge ingebrachte naald om een polyurethaan katheter oppervlakkig door de incisie te steken. Bevestig een 1-mL spuit gevuld met water aan de polyurethaan en spoel het resterende bloed uit de aorta.
Snij vervolgens een nieuwe polyurethaan katheter tot 10 mm lang en steek deze katheter volledig in de aorta lumen incisie. Herpositioneer het middenpunt van de katheter om de locatie van de incisie te matchen en gebruik een 8-0 monofilament hechtdraad om de incisie te sluiten met een onderbroken hechting. Bind de abdominale aorta af met een chirurgische knoop met behulp van 5-0 zijden hechtdraad en de polyurethaan katheter.
Wanneer de katheter vastzit, verwijder de vasculaire clips bij de aorta bifurcatie en onder de nierslagader om de anterograde bloedstroom te herstellen en bevestig de aanwezigheid van grove aorta pulsatie. Nadat het gaas is verwijderd, sluit de buikincisie strak in twee lagen met behulp van een 4-0 polypropyleen hechtdraad om een uitpuilend orgaan te voorkomen. Breng vervolgens topische lidocaïne aan op de buikincisie en plaats de rat op een verwarmingskussen met bewaking tot volledige herstel.
Postoperatief observeer je de tijdsafhankelijke ontwikkeling van de vergrote aorta op een echografie, waarbij je de maximale diameter van de binnenrand tot de buitenrand van de abdominale aorta meet volgens standaardprotocollen. 28 dagen na de operatie open je de buik met een nieuwe ventrale incisie en gebruik je een schaar om het aneurysma te verzamelen. Plaats de geoogste aorta's in 10% neutraal gebufferd formaline gedurende 24 tot 48 uur.
Nadat de aorta's zijn ingebed in paraffine en secties van het aortaweefsel zijn verkregen, hydrateer je de gefixeerde paraffine secties volgens standaardprotocollen gedurende 10 minuten in gedistilleerd water, gevolgd door incubatie in Verhoeff's hematoxylinen. Roest en corrosie kunnen worden geïdentificeerd met Verhoeff's hematoxylinen en van Gieson's oplossing labactiviteit. Daarom zijn de versheid en incubatietijden van deze weefselkleuren belangrijk voor archivering en optionele kleuring.
Na 25 minuten spoel je de secties met drie 1-minuut wasbeurten in water, gevolgd door 10 tot 30 duiken in differentieeroplossing. Spoel de secties nogmaals drie keer in water en plaats de monsters gedurende één minuut in 5% natriumthiosulfaat. Na nog een waterwas dompel je de monsters gedurende vijf minuten in van Gieson oplossing.
Vervolgens dehydrateer je de weefsels in 30-seconden oplopende ethanol-immerges, gevolgd door opruiming met twee 5-minuten xyleen incubatie. Gebruik vervolgens resonantie montage medium om de secties te bedekken met speciaal gemaakte dekglasjes. In deze afbeeldingen wordt een representatief abdomineel aortisch aneurysma getoond, 28 dagen na katheterinbrenging.
Meting van de boven- en onderkant van de aorta door transabdominale echografie onthult een normale diameter zonder dilatatie onmiddellijk na katheterplaatsing, die toeneemt tot een maximale grootte op ongeveer 14 dagen na plaatsing en onveranderd of lichtjes toeneemt tot het einde van de experimentele periode. Histopathologische analyse van het aneurysma op dag 28 onthult een prominente afbraak van elastische vezels in vergelijking met die waargenomen op dag nul. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in ongeveer een uur worden voltooid als deze correct wordt uitgevoerd.
Na dit proces kunnen andere methoden zoals in vitro-analyse worden uitgevoerd om aanvullende vragen over de individuele seriële functies te beantwoorden. Na de ontwikkeling heeft deze techniek de weg gebaand voor onderzoekers op het gebied van abdominele aortische aneurysmata om de ziekte in specifieke patiëntenpopulaties te onderzoeken. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u aortische weefselhypoxie kunt induceren voor
Overzicht
Dit artikel presenteert een nieuw diermodel voor het bestuderen van abdominale aortaaneurysma's (AAA) bij ratten, dat de kenmerken van humane AAA nabootst. Het model wordt tot stand gebracht door middel van de insertie van een polyurethaankatheter en sutuurligatie, wat leidt tot chronische hypoxie en aortadilatatie.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Vasculaire biologie
- Diermodellen
Achtergrond
- Abdominale aortaeurysma's vormen een aanzienlijk gezondheidsprobleem.
- Bestaande modellen bootsen de menselijke AAA-condities onvoldoende na.
- Deze studie beoogt een relevanter diermodel te ontwikkelen.
- Inzicht in de AAA-mechanismen kan helpen bij de ontwikkeling van therapeutische strategieën.
Doel van de studie
- Om aortaweefselhypoxie bij ratten te induceren.
- Om een model te creëren dat de progressie van menselijke AAA weerspiegelt.
- Om de mechanismen van AAA-ontwikkeling en ruptuur te onderzoeken.
Gebruikte methoden
- Inbrengen van een polyurethaankatheter in de aorta.
- Hechting-ligatie van de abdominale aorta om hypoperfusie te induceren.
- Monitoring van aortadilatatie via echografie.
- Histopathologische analyse van aortaweefsel na de chirurgische ingreep.
Belangrijkste resultaten
- Het model induceerde succesvol chronische hypoxie en aortadilatatie.
- Histopathologische analyse toonde degradatie van elastische vezels aan.
- Metingen van de aortadiameter wezen op progressieve dilatatie in de loop van de tijd.
- De techniek kan in ongeveer één uur worden beheerst.
Conclusies
- Dit model biedt inzichten in AAA-mechanismen.
- Het kan onderzoek naar AAA bij specifieke patiëntengroepen faciliteren.
- Toekomstige studies kunnen op deze techniek voortbouwen voor verdere exploratie.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Managers
Dit knaagdiermodel vult een kritische leemte in preklinisch AAA-onderzoek door mensachtige hypoxische schade in de aortawand te reproduceren, waardoor mechanistische risicoreductie van vasculaire pathologie mogelijk wordt. Het model ondersteunt targetvalidatie en fenotypische screening door een ziekterellevant systeem te bieden met progressieve aortadilatatie en degradatie van elastische vezels. De bruikbaarheid ligt in het verbeteren van het voorspellende vertrouwen voor therapeutische interventies die gericht zijn op hypoxie-gedreven aneurysmavorming.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om hypoxia-gemedieerde paden bij de remodellering van de aortawand en het ontstaan van aneurysma's te onderzoeken.
- Operationele waarde: Biedt een reproduceerbaar systeem om de doelgerichtheid van vasoactieve of antifibrotische verbindingen te beoordelen.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de functionele validatie van de perfusie van de adventitiale vasa vasorum als een modificeerbare knoop in de pathogenese van AAA.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantificeerbare eindpunten, waaronder aortadiameter via echografie en histopathologische scoring van de integriteit van elastische vezels.
- Operationele waarde: Een gestandaardiseerd chirurgisch protocol maakt een consistente inductie van het model mogelijk over verschillende laboratoria en tijdstippen.
- Wetenschappelijke waarde: Maakt longitudinale monitoring van aneurysmaprogressie mogelijk, wat het ontwerp van dosis-respons- en tijdverlooponderzoeken ondersteunt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Recapituleert belangrijke morfologische en pathologische kenmerken van menselijke AAA, waardoor de translationele relevantie wordt vergroot.
- Operationele waarde: Faciliteert de preklinische evaluatie van kandidaat-therapeutica in een model met chronische, door hypoxie gedreven dilatatie.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de ontdekking van biomarkers gerelateerd aan degradatie van de extracellulaire matrix en inflammatoire signalering in de aortawand.
Integratie van pipeline en workflow
Het model past binnen het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie via lead-identificatie tot preklinische efficiëntietests, met name voor hypoxia-modulerende of matrix-stabiliserende middelen.
- Ontdekkingsbiologie: Maakt hypothesetoetsing mogelijk van hypoxicestressresponsen in vasculaire gladde spiercellen en fibroblastactivatie.
- Screening: Biedt een gestandaardiseerd platform voor de evaluatie van verbindingen met meetbare anatomische en histologische resultaten.
- Analytica: Levert kwantitatieve beeldvorming (ultrasone diameter) en semi-kwantitatieve histologie (degradatie van elastische vezels) voor comparatieve analyse.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen mechanistische bevindingen en preklinische validatie via mens-relevante AAA-fenotypes.
- Bedrijfsmatige hergebruikbaarheid: Vestigt een herbruikbaar chirurgisch model voor iteratieve risicoreductie van targets binnen vasculaire biologieprogramma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door adventitiale hypoxie te koppelen aan pathologie van de aortawand.
- Operationele waarde: Biedt een gestandaardiseerde, reproduceerbare procedure met gedefinieerde postoperatieve monitoring en eindpuntbeoordeling.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door targets te valideren in een pathofysiologisch relevant AAA-model.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van vasculaire therapeutica mogelijk op basis van targetmodulatie in hypoxie-geïnduceerde aneurysmamodellen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in vasculaire chirurgie bij knaagdieren en microsurgische technieken.
- Afhankelijk van toegang tot echografie-systemen voor de longitudinale meting van de aortadiameter.
- Vereist een histologische infrastructuur voor Verhoeff-kleuring en analyse van elastische vezels.
- De toepasbaarheid van het model kan variëren tussen rattenstammen en vereist validatie in verouderde of comorbide cohorten.
- Postoperatieve zorg en analgesieprotocollen zijn essentieel voor het dierenwelzijn en de consistentie van de gegevens.
