Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Przeszczep tętnic wieńcowych na modelu świń z podwójnym naczyniem z żył piersiowych wewnętrznych pobrane z organizmu samego pacjenta

76 wyświetleń

DOI:

10.3791/72141

4 sierpnia 2026

W tym artykule

Podsumowanie

To badanie z powodzeniem stworzyło trzy świńskie modele pojedynczego przeszczepu tętnic wieńcowych (CABG) z zastosowaniem autologous żył sutkowo-brzusznych (IMVs). Ponieważ natywne LAD i LCX nie zostały związane, ten model teoretycznie zachowuje natywny przepływ wieńcowy i może zapewnić techniczną platformę dla przyszłych badań nad zmianami w przeszczepach żylnych związanych z przepływem konkurencyjnym.

Streszczenie

Żyła pobocznica jest jedną z najczęściej stosowanych dróg przewodzących w operacji obejścia tętnic wieńcowych (CABG). Jednak wysoka długoterminowa stopa niepowodzeń ogranicza jej skuteczność kliniczną. Chociaż powszechnie uważa się, że czynniki hemodynamiczne są głównymi sprawcami niepowodzenia przeszczepów żył (VGF), dokładne mechanizmy leżące u ich podstawy pozostają niejasne. Obecnie model przeszczepu żyły pobocznicy na wspólnej tętnicy szyjnej szczura służy jako główny model zwierzęcy do badania VGF. Jednak znaczne różnice w fizjologii układu krążenia i hemodynamice między szczurami a ludźmi ograniczają kliniczne zastosowanie wyników badań. Świnie stanowią idealny model zwierzęcy do badań nad układem krążenia, ponieważ ich anatomia i fizjologia układu krążenia są bardzo podobne do ludzkiego. W niniejszym badaniu ustanowiono trzy modele operacji obejścia tętnic wieńcowych z podwójnym naczyniem u świń, z wykorzystaniem żył wewnętrznych piersiowych lewej i prawej (IMV), przy czym jedno przeszczepione naczynie złączono z aorty do przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej lewej (LAD), a drugie z aorty do okalającej tętnicy wieńcowej lewej (LCX). Ultrasonografia operacyjna potwierdziła przepływ w obu przeszczepionych żyłach IMV u reprezentatywnego zwierzęcia, podczas gdy pooperacyjne tomograficzne angiograficzne badanie (CTA) wyraźnie wykazało przepuszczalność przeszczepu żyły IMV z aorty do LAD. Dlatego niniejsze badanie opisuje technicznie możliwe podejście do ustanowienia modelu operacji obejścia tętnic wieńcowych na dużych zwierzętach dla przyszłych badań nad VGF.

Wprowadzenie

Żyła podudzna pozostaje jednym z najważniejszych źródeł przewodów do przeszczepów tętnic wieńcowych (CABG) ze względu na jej dostępność, długość i techniczną wszechstronność1. Jednak przeszczepy żyły podudznej wykazują wskaźnik awarii do 61% w ciągu 10 lat po CABG2. Zwiększa to potrzebę ponownej rewaskularyzacji i jest związane z wyższym ryzykiem zgonu w szpitalu. W ostatnich latach rosnące dowody sugerują, że czynniki hemodynamiczne, szczególnie konkurencyjny przepływ i nieprawidłowe naprężenie ścianki, są głównymi czynnikami opóźnionej awarii przeszczepu3,4,5. Jednak brak odpowiednich modeli zwierzęcych stworzył zwężenie dla powiązanych badań. Obecnie większość przedklinicznych badań nad awarią przeszczepu żyły (VGF) opiera się głównie na małych zwierzętach, szczególnie szczurach, myszach i królikach, ponieważ te modele są tanie i łatwo dostępne, podczas gdy modele przeszczepów na dużych zwierzętach pozostają stosunkowo ograniczone6. Najczęściej stosowaną metodą ustanawiania modeli przeszczepów żył u małych zwierząt jest przecięcie wspólnej tętnicy szyjnej i połączenie dwóch końców z autologiczną dolną żyłą główną7,8,9. Jednak z powodu znacznych różnic w częstości akcji serca i ciśnieniu krwi między małymi zwierzętami a ludźmi10, wyniki uzyskane z modeli na małych zwierzętach mogą nie w pełni odzwierciedlać mechanizmów patofizjologicznych u ludzi.

Świnie są idealnymi modelami do chirurgii układu krążenia, ponieważ ich serca bardzo przypominają ludzkie serca pod względem wielkości serca, anatomii tętnic wieńcowych i prowadzenia operacji11,12. Ponadto świńskie i ludzkie tętnice wieńcowe są bardzo podobne zarówno pod względem anatomicznym, jak i hemodynamicznym, a świnie wykazują zdolność do odzwierciedlenia patologicznego fenotypu choroby przeszczepów żył13,14. Dlatego wykonanie CABG z przeszczepami żył w świńskim modelu może zapewnić lepszy model zwierzęcy do badania VGF.

W niniejszym badaniu trzy modele CABG z podwójnymi naczyniami z zastosowaniem pompy u miniaturowych świń Bama zostały ustanowione z użyciem dwustronnych autologicznych żył piersiowych wewnętrznych (IMV). Jeden przeszczep IMV został zbudowany od aorty do lewej przedniej stępiącej tętnicy wieńcowej (LAD), a drugi od aorty do lewej obwodowej tętnicy wieńcowej (LCX). W jednym reprezentatywnym modelu, wewnątrzopearcyjne badanie ultrasonograficzne potwierdziło drożność obu przeszczepów żył, a pooperacyjna angiografia komputerowa (CTA) wykazała drożność przeszczepu IMV od aorty do LAD. Warto zauważyć, że docelowe natywne tętnice wieńcowe nie zostały zwięzłe w tym modelu. Dlatego ten model jest najbardziej odpowiedni do badania wpływu konkurencyjnego przepływu w docelowych tętnicach wieńcowych na hemodynamiczność przeszczepu i jego awarię. Jednak konkurencyjny przepływ w docelowych tętnicach wieńcowych nie został bezpośrednio zmierzony w niniejszym badaniu. Dlatego niniejsze badanie pokazuje głównie techniczną wykonalność ustanowienia modelu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Eksperymenty na zwierzętach w niniejszym badaniu zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i ich Użytkowania (IACUC) Szpitala Fuwai, Chińskiej Akademii Nauk Medycznych (Numer zgody 0110-1-10-ZX(X)-07). Wszystkie procedury zostały przeprowadzone z należytą starannością, zgodnie z przepisami dotyczącymi dobrostanu zwierząt i wytycznymi etycznymi, aby zapewnić przestrzeganie odpowiednich standardów. Reagenty i użyte sprzęty są wymienione w Tabeli Materiałów. Celem utworzenia tego modelu było zapewnienie potencjalnej platformy do badania wpływu konkurencyjnego przepływu na VGF. Dlatego po zakończeniu pomostowania tętnic wieńcowych nie podwiązano natywnych tętnic wieńcowych tuż powyżej miejsca pomostowania.

Przeprowadź wszystkie procedury zgodnie z instytucjonalnymi przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa biologicznego i dobrostanu zwierząt. Obsługuj ostre przedmioty, urządzenia elektrochirurgiczne, krew przeciwkrzepliwą, obwody CPB i materiały biologiczne przy użyciu odpowiedniego sprzętu ochronnego dla osoby prowadzącej. Przed użyciem urządzenia elektrochirurgicznego potwierdź odpowiednie uziemienie. Monitoruj ACT uważnie po systemowej heparynizacji i przed rozpoczęciem CPB. Upewnij się, że wszystkie cewniki i linie pozaustrojowe zostały całkowicie odgazowniane przed rozpoczęciem CPB, aby zmniejszyć ryzyko zatoru powietrza.

1. Przygotowanie zwierząt do CABG

  1. Użyj zdrowych, samców miniaturowych świń Bama, zwykle o masie 35–40 kg i wieku 10–12 miesięcy i pozwól im przyzwyczaić się do środowiska 1 tydzień przed operacją.
  2. Przeprowadź badanie wyjściowe, w tym rejestrację masy ciała, pełne badanie krwi, biochemię surowicy, echokardiografię i CTA.

2. Znieczulenie i monitorowanie

  1. Wstrzymaj karmienie na 8–12 godzin i podawanie wody na 2–4 godziny przed znieczuleniem.
  2. Wprowadź znieczulenie poprzez wstrzyknięcie domięśniowe ketaminy (10 mg/kg) i midazolam (1 mg/kg) (zgodnie z protokołem zatwierdzonym przez instytucję).
  3. Utrzymuj znieczulenie za pomocą izofluranu wziewnego (2%–3%) wraz z infuzją deksomedetomidyny (1 µg/kg/h) i propofolu (1–2 mg/kg/h).
  4. Potwierdź wystarczające znieczulenie, sprawdzając sztywność szczęk i brak reakcji na ból po szczypaniu palca.
  5. Wykonaj nacięcie o długości 4–6 cm na szyi, aby odsłonić żyłę szyjną i tętnicę szyjną.
  6. Ustaw dostęp żylny przez żyłę szyjną za pomocą 5 F potrójno-świetlnego centralnego katetru żylnego do monitorowania centralnego ciśnienia żylnego (CVP) i podawania leków.
  7. Ustaw dostęp do tętnicy szyjnej za pomocą 20 G katetru tętniczego do monitorowania ciśnienia krwi i parametrów hemodynamicznych w czasie rzeczywistym.
  8. Ustaw dostęp do tętnicy udowej za pomocą 20 G katetru tętniczego do monitorowania ciśnienia krwi i nasycenia tlenem w kończynach dolnych.
  9. Przeprowadź intubację przez jamę ustną za pomocą 6,5–8 mm endotrachealnego rurki. Upewnij się, że przepływ powietrza jest niezakłócony i podawaj 100% tlenu.
  10. Wykonaj nacięcie o długości 2–3 cm w dolnej części brzucha, aby odsłonić ścianę pęcherza moczowego. Zabezpiecz pęcherz na krawędziach nacięcia za pomocą drobnych szwów, a następnie stwórz przetokę pęcherzową. Wsuń 10 F cewnik Foley do pęcherza, napełnij pęcherzyk 5 ml sterylnej wody i delikatnie pociągnij cewnik, aż pęcherzyk oprze się o ścianę pęcherza. Podłącz cewnik moczowy do torby do odprowadzania moczu i monitorowania.
    UWAGA: Ponieważ cewka moczową samców świń jest długa i zakrzywiona, włożenie cewnika moczowego jest trudne. Dlatego konieczne jest stworzenie przetoki pęcherzowej w celu drenażu moczu dla wczesnego monitorowania wydalanego moczu po operacji. Kateter należy usunąć tak wcześnie, jak to możliwe, najlepiej w ciągu 24–48 godzin po operacji, gdy świnia jest budna, hemodinamicznie stabilna i nie wymaga już ciągłego monitorowania moczu.
  11. Ciągle monitoruj elektrokardiogram, ciśnienie tętnicze, SpO2, CO2 końcowo-wydechowe, temperaturę i wydalanie moczu.

3. Ekspozycja chirurgiczna

  1. Umieść świnię w pozycji na plecach.
  2. Ogol i zdezynfekuj całą przednią część klatki piersiowej i górną część brzucha jodopowidem. Następnie przykryj sterylnym prześcieradłem obszar operacyjny.
  3. Wykonaj nacięcie środkowe od połowy szyi do dołu poniżej wyrostka mieczykowatego za pomocą urządzenia elektrochirurgicznego (ESU).
  4. Przeprowadź median sternotomię wzdłuż linii środkowej od wyrostka mieczykowatego w górę za pomocą piły sternotome. Zkauteryzuj krawędzie cięcia mostka za pomocą ESU i nałó

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Trzy miniaturowe świnie rasy Bama, P1, P2 i P3, zostały poddane procedurze dwunaczyniowego CABG. Wszystkie trzy zwierzęta przeżyły ponad 7 dni. Rysunek 1 ilustruje kluczowe etapy chirurgiczne, w tym medianową sternotomię, pobranie obustronnych autologicznych IMV, perikardiotomię w celu odsłonięcia głównych naczyń, ustanowienie CPB, podanie roztworu kardioplegicznego przez aortę, chłodzenie serca za pomocą lodowej zawiesiny, zespolenia dystalne i proksymalne dla dwunaczyniowego CABG, odłączenie od CPB, ultrasonograficzną ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W niniejszym badaniu trzy modele przeszczepów wieńcowych u świń z wykorzystaniem podwójnego naczynia zostały stworzone przy użyciu dwustronnych autogenicznych przewodów żylnych IMV. Z dwóch przeszczepów IMV, jeden został użyty do stworzenia objazdu od aorty do LCX, a drugi do stworzenia objazdu od aorty do LAD. Chociaż żyła udową jest standardowym klinicznym przewodem żylnym do CABG, przewody IMV zostały wybrane, ponieważ żyły udowe miniaturowych świń Bama były za krótkie, aby zapewnić dwa wolne przeszczepy bez napięcia ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Podziękowania

To dzieło było sponsorowane przez Narodowy Program Badań i Rozwoju Kluczowych Obszarów Chin (2023YFF0724701), Kluczowy Projekt Biotechnologii Przełomowej Narodowego Programu Kluczowych Badań i Rozwoju Ministerstwa Nauki i Technologii Chin (2023YFC3404300; dla Jiangping Song), Fundusze na Badania Kliniczne dla Centralnych Szpitali Wysokiego Poziomu Szpitala Fuwai, Chińskiej Akademii Nauk Medycznych, Badania Prekliniczne nad Obcymi Sercami Edytowanymi Pod Względem Wielu Genów U Dających Serca dla Ortotopicznej Transplantacji Serca u Dzieci z Niewydolnością Serca (2025-GSP-ZD-4), oraz Projekt Państwowego Kluczowego Laboratorium Chorób Sercowo-Naczyniowych, Szpitala Fuwai, Chińskiej Akademii Nauk Medycznych, Selekcja i Rozwój Celów Leków dla Długotrwałego Przeżycia Ortotopicznej Ksenoplastykacji Serca (2025-GSP-GG-42).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
10-degree aortic cross-clampSinoviewCP40431-19CABG Surgery
45-degree aortic cross-clampSinoviewCP40044-18CABG Surgery
Affinity Fusion Oxygenation SystemMedtronicBB841Cardiopulmonary bypass
Anesthesia machineMindrayA9Anesthesia and others
Arterial cannulaMedtronic18FrCardiopulmonary bypass
AtracuriumHengrui Pharmaceutical-Anesthesia and others
Atraumatic flat forcepsSureMedGF04021-25CABG Surgery
Atraumatic flat forcepsSureMedGF04016-25CABG Surgery
Balanced handle pen-stylemicrosurgical forcepsSinoviewFC12010-21CABG Surgery
Bama miniature pigsInstitute of Zoology, ChineseAcademy of Sciences, NorthernLarge Animal Research Facility-Experimental animals
Belzer UW Cold Storage SolutionBridge to Life Ltd.1000 ml/bagCABG Surgery
Black-handle extreme-sharp scissorsSinoviewSC35101-23UCCABG Surgery
Blood gas analyzerEdiagnosisPT1000Anesthesia and others
Blunt Fill NeedleBD305180Flush and distend IMV grafts
Bone WaxEthiconW31GHemostasis
Cardiopulmonary bypass circuitMedtronicB-HL-159Cardiopulmonary bypass
Central venous catheterBaihe Medical-Anesthesia and others
Curved forcepsSureMedGC01002-12CABG Surgery
Curved forcepsSureMedGC01002-16CABG Surgery
Disposable blood microembolus filterSansinFAF-2Cardiopulmonary bypass
Disposable blood reservoir filterSansinFCR300KCardiopulmonary bypass
Disposable cardioplegia delivery systemMedtronicXP41Cardiopulmonary bypass
DopamineJiuan Pharmaceutical-Anesthesia and others
Electrosurgical unitMedtronicVLFT10FXGENCABG Surgery
Endotracheal tubeYaxin MedicineYS-0000Anesthesia and others
EpinephrineJinyao Pharmaceutical-Anesthesia and others
Fine dissecting forcepsSureMedGC01090-20CABG Surgery
Gold-handle ultra-sharp scissorsSinoviewSC35001-23SCCABG Surgery
Heart-lung machineLivaNovaS5Cardiopulmonary bypass
HeparinNorth China Pharmaceutical-Anesthesia and others
Ice bucketSureMedGQ13018-00DCABG Surgery
Infusion pumpSino MDTSN-C8Anesthesia and others
Intraluminal shuntMedtronic31200CABG Surgery
Intravenous catheterKDL16G-26GAnesthesia and others
IsofluraneLunan Pharmaceutical-Anesthesia and others
IsoproterenolHarvest Pharmaceutical-Anesthesia and others
KetamineHikma Pharmaceuticals0143-9509-10Anesthesia and others
Lactated Ringer's SolutionKelun Pharmaceutical-Anesthesia and others
Large basinSureMedGQ13033-00DCABG Surgery
LaryngoscopeHanfeiylTD-C-IIIAnesthesia and others
Lidocaine hydrochloride injectionKelun Pharmaceutical co.,LtdH20057816CABG Surgery
Magnesium sulfate for injectionZdjt Pharmaceutical co.,LtdH20051792CABG Surgery
Medical electric sternum sawJingdong xijiHF-X01CABG Surgery
Medium basinSureMed-CABG Surgery
Medium-sized sternum retractorSureMedGR04130-00CABG Surgery
MidazolamHikma Pharmaceuticals0641-6220-10Anesthesia and others
Modified St. Thomas SolutionSelf-made-Anesthesia and others
Multiparameter monitorMindrayBenoversion N17Anesthesia and others
Needle passer for purse-string suturesSureMedGR04074-00CABG Surgery
NorepinephrineHarvest Pharmaceutical-Anesthesia and others
Papaverine hydrochlorideSigma-AldrichP3510Store IMV conduits
Pediatric sternum retractorSureMedGR04114-00CABG Surgery
Pen-style microsurgical needle holderSinoviewNH11300-21CABG Surgery
Potassium chloride injectionKelun Pharmaceutical co.,LtdH42021164CABG Surgery
PropofolHikma Pharmaceuticals0641-6194-10Anesthesia and others
Protamine SulfateYoucare Pharmaceutical-Anesthesia and others
Purse-string suture introducerSureMedGR04074-00CABG Surgery
Resano atraumatic magic forcepsSinoviewFC25501-23SCABG Surgery
Right-angle forcepsSureMedGC01110-14CABG Surgery
Right-angle forcepsSureMedGC01089-18CABG Surgery
Small basinSureMed-CABG Surgery
Sodium acetate Ringer's injectionDuo Rui Pharmaceutical co.,LtdH20163331CABG Surgery
Sodium bicarbonate injectionKelun Pharmaceutical co.,LtdH20043739CABG Surgery
St. Thomas SolutionPfizer Hospital US00409-7969-05Cardioplegia
Sternal retractor (medium size)SureMedGR04130-00CABG Surgery
Straight forcepsSureMedGC01001-12CABG Surgery
Straight forcepsSureMedGC01001-16CABG Surgery
Suture 5-0 Prolene BBEthicon-CABG Surgery
Suture 8-0 ProleneEthicon-CABG Surgery
Suture Prolene Blum 4-0 SH 36Ethicon-CABG Surgery
Sutures 2-0 Prolene Blu M SHEthicon-CABG Surgery
Sutures BB 4-0 ProleneEthicon-CABG Surgery
Temperature probe3M

Bibliografia

  1. Emmert MY, et al. Consensus statement-graft treatment in cardiovascular bypass graft surgery. Front Cardiovasc Med. 2024;11:1285685.
  2. Back L, Ladwiniec A. Saphenous vein graft failure: current challenges and a review of the contemporary percutaneous options for management. J Clin Med. 2023;12(22):7118.
  3. Hwang HY, et al. Association between angiography-derived Murray law-based quantitative flow ratio and 1-year coronary artery bypass graft patency. JACC Cardiovasc Interv. 2025;18(19):2326-2334.
  4. Szafron JM, Heng EE, Boyd J, Humphrey JD, Marsden AL. Hemodynamics and wall mechanics of vascular graft failure. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2024;44(5):1065-1085.
  5. Spadaccio C, et al. Fractional flow reserve-based coronary artery bypass surgery: current evidence and future directions. JACC Cardiovasc Interv. 2020;13(9):1086-1096.
  6. Koch SE, et al. Animal studies for the evaluation of in situ tissue-engineered vascular grafts: a systematic review, evidence map, and meta-analysis. NPJ Regen Med. 2022;7(1):17.
  7. Zou Y, Dietrich H, Hu Y, Metzler B, Wick G, Xu Q. Mouse model of venous bypass graft arteriosclerosis. Am J Pathol. 1998;153(4):1301-1310.
  8. Zou Y, Hu Y, Mayr M, Dietrich H, Wick G, Xu Q. Reduced neointima hyperplasia of vein bypass grafts in intercellular adhesion molecule-1-deficient mice. Circ Res. 2000;86(4):434-440.
  9. Hu Y, et al. Abundant progenitor cells in the adventitia contribute to atherosclerosis of vein grafts in ApoE-deficient mice. J Clin Invest. 2004;113(9):1258-1265.
  10. Milani-Nejad N, Janssen PM. Small and large animal models in cardiac contraction research: advantages and disadvantages. Pharmacol Ther. 2014;141(3):235-249.
  11. Fashina O, et al. Large animal model of vein graft intimal hyperplasia: a systematic review. Perfusion. 2023;38(5):894-930.
  12. Jia H, Chang Y, Song J. The pig as an optimal animal model for cardiovascular research. Lab Anim (NY). 2024;53(6):136-147.
  13. De Nisco G, et al. Comparison of swine and human computational hemodynamics models for the study of coronary atherosclerosis. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:731924.
  14. Li X, et al. Establishment and evaluation of a porcine vein graft disease model. J Vis Exp. 2022;(185):63896.
  15. Lee MY, et al. Comparative analysis of heart functions in micropigs and conventional pigs using echocardiography and radiography. J Vet Sci. 2007;8(1):7-14.
  16. Mo J, et al. Blood metabolic and physiological profiles of Bama miniature pigs at different growth stages. Porcine Health Manag. 2022;8(1):35.
  17. George TJ, et al. Hemoglobin drift after cardiac surgery. Ann Thorac Surg. 2012;94(3):703-709.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

MedycynaNumer 234Numer 234Wartość pustaNumerżyła piersiowa wewnętrznaprzeszczep autologiczny

Ten artykuł został opublikowany

Film wkrótce dostępny