Een Rat Carotid Artery Pressure-Controlled Segmental Balloon Injury met Periadventitial Therapeutic Application
9 juli 2020
De rat carotis slagader ballon letsel bootst de klinische angioplastiek procedure uitgevoerd om de bloedstroom in atherosclerotische vaten te herstellen. Dit model induceert de arteriële letselrespons door de arteriële wand te verwijderen en de intimale laag endotheelcellen te ontnuderen, wat uiteindelijk remodellering en een intimale hyperplastische respons veroorzaakt.
De op druk gecontroleerde segmentale carotisballonverwonding. Is een experimentele procedure die in het lab wordt gebruikt en die de ballon angioplastiek revascularisatieprocedure nabootst die wordt uitgevoerd bij menselijke patiënten met ernstige atherosclerotische ziekte. Het wordt in het lab gebruikt om verschillende aspecten van de arteriële verwondingsreactie te bestuderen.
Dit re-stenosemodel wordt op een vergelijkbare manier uitgevoerd als ballonangioplastiek in de klinische setting, waardoor een gedefinieerd gebied van vasculaire verwonding en volledige re-endothelisering binnen twee weken na de verwonding kan worden bereikt. Na het uitvoeren van alle preoperatieve procedures, volgens de universitaire IACUC-normen, bevestig een gebrek aan respons op peesreflex bij een geanesthetiseerde volwassen rat. Plaats de rat onder een dissectief microscoop en gebruik schaar om een rechte longitudinale oppervlakkige huidsnede van 1,5 tot twee centimeter te maken langs de lijn van de nek tussen de kaakbeenderen.
Maak een tweede snede door het bindweefsel onder de huid totdat de spierlaag zichtbaar is. En verplaats de speekselklieren onder de huid om toegang te krijgen tot het spierweefsel. Plaats gesloten schaarpunten tussen de spierlaag en het bindweefsel en open de schaar voorzichtig terwijl je de huid omhoog trekt om het bindweefsel van de spier te scheiden.
Dissecteer de sternohyoid- en sternomastoid-spieren longitudinaal langs de linkerkant van de luchtpijp totdat de omohyoid-spier, die loodrecht op de twee oppervlakkige spieren loopt, wordt waargenomen. Gebruik pincetten om voorzichtig een venster te maken dat de loodrechte omohyoid-spier scheidt van de longitudinale sternohyoid-spier die over de luchtpijp loopt. En bereik de pincetten onder de omohyoid-spier om de sternohyoid- en sternomastoid-spieren te scheiden om de gemeenschappelijke carotisslagader bloot te leggen.
Om de gemeenschappelijke carotisslagader te isoleren, dissecteer de slagader nabij de bifurcatie totdat de interne en externe carotisslagaders worden blootgelegd. Gebruik voorgesneden Proline-draden om de superieure schildklier en externe carotisslagaders te binden nabij hun respectieve bifurcaties. Laat het grootste deel van de draad aan één kant van de knoop en pak elke draad met een gebogen hemostaat.
Voltooi het dissecteren rond de interne carotisslagader en bereik de pincetten onder en rond de slagader. Gebruik een niet-verpletterende vasculaire klem om voorzichtig rond de occipitale slagader met de interne carotisslagader te klemmen om distale controle te bereiken zonder de vaten te kronkelen. Dissecteer de gemeenschappelijke carotisslagader proximaal van de bifurcatie, zorg ervoor dat de nervus vagus van de slagader wordt gescheiden.
En bereik de pincetten onder en rond de gemeenschappelijke carotisslagader. Gebruik vervolgens een niet-verpletterende vasculaire klem om proximale controle te bereiken, plaats de klem minstens vijf millimeter van de bifurcatie. Om de ballonverwonding te induceren, manoeuvreer de gebogen hemostata die elke gelitteerde slagadertak vasthouden om de bifurcatie tussen de externe carotisslagader en de superieure tak bloot te leggen.
Dissecteer voorzichtig het weefsel bij de bifurcatie om de arteriotomieplaats zo veel mogelijk te zuiveren. En gebruik microdissectiescharen om een arteriotomie-incisie te maken tussen de externe carotisslagader en de superieure tak. Zorg ervoor dat u de plaats eerst zuivert voordat u de microschaar inbrengt en zorg ervoor dat één mesblad van de microschaar volledig in de slagader zit voordat u de incisie maakt.
Gebruik een wattenstaafje om al het bloed uit de gemeenschappelijke carotisslagader te duwen en om de arteriotomieplaats op te schonen. Breng de niet-opgeblazen ballonkatheter door de arteriotomie in door de arteriotomie met pincetten op te tillen. En breng de ballon in de slagader totdat het proximale uiteinde van de ballon voorbij de bifurcatie is.
Als de ballon niet gemakkelijk in de gemeenschappelijke carotis doordringt, herpositioneer de hoek van de ballon voordat u het opnieuw probeert. Plak de katheter op de anesthesie neuskoker zodat de ballon niet uit de slagader glijdt tijdens het opblazen. En vul de ballon langzaam op tot vijf atmosfeer druk.
Laat de ballon vijf minuten in de slagader om de arteriële verwonding te induceren voordat u de ballon deflat en voorzichtig door de arteriotomie verwijdert. Knijp voorzichtig in de klem om de slagader uit te spoelen. En bind de externe carotisslagader proximaal van de arteriotomie.
Verwijder de klemmen van de gemeenschappelijke en interne carotisslagader om de bloedstroom te herstellen. En breng 50 microliter therapeutische gel periadventiatief aan langs de linker- en rechterkant van de verwonde slagader. Gebruik vervolgens onderbroken 4-0 of 6-0 Vicryl-draden om het bindweefsel te sluiten.
En sluit de huid met een doorlopende 4-0 nylonnaad. Hier worden representatieve beelden van H en E gekleurde arteriële dwarsdoorsneden van gezonde, verwonde en behandelde slagaders getoond. Met behulp van Image J kan de omtrek van de neo-intima evenals de interne en externe elastische lamina worden getraceerd om hun respectieve gebieden te kwantificeren.
Lichtbladfluorescentiemicroscopie kan ook worden gebruikt om het hele gebied van de verwonding langs de lengte van de slagader te visualiseren. De afbeeldingen kunnen vervolgens worden weergegeven met behulp van software voor het kwantificeren van de intima-media-verhouding. Zorg ervoor dat u de interne carotisklemmen zo plaatst dat de gemeenschappelijke carotis niet wordt gedraaid en dat de arteriotomieplaats volledig wordt gezuiverd voordat u de microdissectiescharen inbrengt.
Veel therapeutische benaderingen kunnen aan het einde van de operatie worden gebruikt om te proberen de pathologische reactie die zich in de carotisslagader voordoet te verminderen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Het ratten model voor ballonverwonding van de halsslagader simuleert klinische angioplastiek om reacties op arteriële verwondingen te bestuderen. Deze procedure induceert intimaal hyperplasie en remodellering door beschadiging van de arteriële wand.
Belangrijkste onderzoekscomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Vasculaire biologie
- Cardiovasculair onderzoek
Achtergrond
- Het model bootst ballon angioplastiek bij mensen na.
- Het maakt de studie van arteriële genezing en re-stenose mogelijk.
- Verwonding wordt geïnduceerd om de biologische respons te analyseren.
- Denudatering van endotheelcellen is een belangrijk kenmerk van het model.
Doel van het onderzoek
- Om de arteriële verwondingsrespons te onderzoeken.
- Om therapeutische interventies na de verwonding te evalueren.
- Om neointimale vorming en remodellering te kwantificeren.
Gebruikte methoden
- Drukgestuurde ballonverwonding in de halsslagader.
- Dissectie en blootstelling van de gewone halsslagader.
- Gebruik van microdissectiescharen voor arteriotomie.
- Histologische analyse van arteriële dwarsdoorsneden.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle inductie van arteriële verwonding en remodellering.
- Kwantificering van het neointimale gebied met behulp van ImageJ.
- Visualisatie van verwonding met behulp van lichtbladfluorescentiemicroscopie.
- Beoordeling van therapeutische benaderingen om de verwondingsrespons te verminderen.
Conclusies
- Het model simuleert effectief klinische angioplastiek.
- Het biedt inzichten in de mechanismen van arteriële verwonding en genezing.
- Toekomstige studies kunnen verschillende therapeutische strategieën verkennen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This pressure-controlled rat carotid artery balloon injury model provides a preclinical platform to study restenosis mechanisms following angioplasty, enabling evaluation of periadventitial therapeutic strategies. By mimicking clinical vascular injury and supporting quantitative histological and 3D imaging analysis, the model aids in target validation and mechanistic de-risking for cardiovascular drug development. It supports predictive confidence in lead identification by allowing assessment of neointimal hyperplasia inhibition in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to arterial healing and restenosis pathways.
- Operational Value: Supports functional target validation through localized periadventitial drug delivery assessment.
- Predictive Value: Facilitates biological de-risking by modeling human angioplasty-induced injury response.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a reproducible injury model for standardized compound testing in vascular biology.
- Operational Value: Enables quantitative outcome measurement via ImageJ-based neointima area tracing and light sheet fluorescence imaging.
- Assay Readiness: Supports scalability and platform reuse for downstream screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects discovery findings to preclinical validation through disease-relevant arterial injury modeling.
- Biomarker Alignment: Supports evaluation of therapeutic impact on intima-media ratio as a translational biomarker.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by quantifying neointimal hyperplasia inhibition.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for cardiovascular indications involving vascular injury response.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of molecular pathways driving restenosis and arterial remodeling.
- Screening: Enables assay development with standardized injury induction and quantitative histological readouts.
- Analytics: Delivers measurable outputs including neointimal area, intima-media ratio, and 3D injury visualization for comparative analysis.
- Translational Research: Bridges in vitro findings to in vivo disease models via clinically relevant injury mechanics.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable vascular injury platform for iterative therapeutic screening across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances target confidence by modeling human-relevant arterial injury and healing dynamics.
- Operational Value: Ensures reproducibility through pressure-controlled balloon inflation and standardized surgical technique.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of cardiovascular candidates.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of therapeutics based on neointimal hyperplasia suppression.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical vascular dissection and rodent anatomy.
- Dependent on precision instrumentation including vascular clamps, microdissection scissors, and balloon catheters.
- Necessitates histological processing infrastructure and image analysis tools like ImageJ and light sheet microscopy software.
- Involves cross-team standardization between surgery, histology, and imaging groups for consistent data generation.
- Limited to rodent-scale applications; not directly translatable to large animal or human procedural scaling.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:47
Common Carotid Artery (CCA) Identification
2:16
CCA Dissection
3:29
Carotid Artery Pressure-Controlled Segmental Balloon Injury
5:36
Results: Representative Hematoxylin & Eosin (H&E) and Light Sheet Fluorescence Microscopy Imaging
6:19
Conclusion
