Segmentowe uszkodzenie balonu tętnicy szyjnej szczura z kontrolowanym ciśnieniem z okołoprzybytkowym zastosowaniem terapeutycznym
July 9th, 2020
Uszkodzenie balonu tętnicy szyjnej szczura naśladuje zabieg angioplastyki klinicznej wykonywany w celu przywrócenia przepływu krwi w naczyniach miażdżycowych. Model ten indukuje reakcję na uszkodzenie tętnicy poprzez rozdęcie ściany tętnicy i obnażenie warstwy wewnętrznej komórek śródbłonka, ostatecznie powodując przebudowę i reakcję hiperplastyczną błony wewnętrznej.
Kontrolowane ciśnieniem odcinkowe uszkodzenie balonika tętnicy szyjnej. Jest to eksperymentalna procedura stosowana w laboratorium, która naśladuje procedurę rewaskularyzacji angioplastyki balonowej, która jest wykonywana u ludzi z ciężką chorobą miażdżycową. Jest używany w laboratorium do badania różnych aspektów reakcji na uszkodzenie tętnic.
Ten model ponownego zwężenia jest wykonywany w podobny sposób jak angioplastyka balonowa w warunkach klinicznych, co pozwala na osiągnięcie określonego obszaru uszkodzenia naczyniowego i całkowitej reendotelializacji w ciągu dwóch tygodni od urazu. Po wykonaniu wszystkich procedur przedoperacyjnych, zgodnie z uniwersyteckimi standardami IACUC, potwierdź brak reakcji na odruch pedałowania u znieczulonego dorosłego szczura. Umieść szczura pod mikroskopem preparacyjnym i użyj nożyczek, aby wykonać proste, powierzchowne podłużne nacięcie skóry o długości od 1,5 do dwóch centymetrów wzdłuż linii szyi między kośćmi szczęki.
Wykonaj drugie nacięcie przez tkankę łączną pod skórą, aż warstwa mięśniowa zostanie odsłonięta. I przemieszcz gruczoły ślinowe pod skórą, aby uzyskać dostęp do tkanki mięśniowej. Włóż zamknięte końcówki nożyczek między warstwę mięśniową a tkankę łączną i delikatnie otwórz nożyczki, jednocześnie ciągnąc skórę do góry, aby tępo oddzielić tkankę łączną od mięśnia.
Rozetnij mięśnie mostkowo-gnykowe i mostkowo-sutkowe wzdłuż lewej strony tchawicy, aż do zaobserwowania mięśnia omohyoidalnego, który biegnie prostopadle do dwóch mięśni powierzchownych. Użyj kleszczy, aby delikatnie stworzyć okno oddzielające prostopadły mięsień omohyoidalny od podłużnego mięśnia mostkowo-gnykowego biegnącego nad tchawicą. I dotrzyj do kleszczy pod mięśniem omohyoidalnym, aby oddzielić mięśnie mostkowo-gnykowe i mostkowo-sutkowe, aby odsłonić wspólną tętnicę szyjną.
Aby wyizolować wspólną tętnicę szyjną, należy rozciąć tętnicę w pobliżu rozwidlenia, aż do odsłonięcia tętnic szyjnych wewnętrznych i zewnętrznych. Za pomocą wstępnie przyciętych szwów Proline podwiązaj górne tętnice tarczycowe i tętnice szyjne zewnętrzne w pobliżu ich odpowiednich rozwidleń. Pozostawiając większość szwu po jednej stronie skinienia i chwytając każdy szew zakrzywionym hemostatem.
Zakończ preparację wokół tętnicy szyjnej wewnętrznej i dotrzyj do kleszczy pod tętnicą i wokół niej. Użyj niezgniatającego zacisku naczyniowego, aby ostrożnie zacisnąć wokół tętnicy potylicznej z tętnicą szyjną wewnętrzną, aby uzyskać kontrolę dystalną bez załamywania naczyń. Rozetnij tętnicę szyjną wspólną proksymalnie do rozwidlenia, uważając, aby oddzielić nerw błędny od tętnicy.
I sięgnij kleszczy pod i wokół wspólnej tętnicy szyjnej. Następnie użyj niezgniatającego zacisku naczyniowego, aby uzyskać kontrolę proksymalną, umieszczając zacisk w odległości co najmniej pięciu milimetrów od rozwidlenia. Aby wywołać uszkodzenie balonu, manewruj zakrzywionymi hemostatami przytrzymującymi każdą sporną gałąź tętnicy, aby odsłonić rozwidlenie między tętnicą szyjną zewnętrzną a gałęzią górną.
Delikatnie wypreparuj tkankę w miejscu rozwidlenia, aby w jak największym stopniu oczyścić miejsce arteriotomii. I użyj nożyczek do mikrodysekcji, aby wykonać nacięcie arteriotomii między zewnętrzną tętnicą szyjną a gałęzią górną. Uważaj, aby oczyścić miejsce przed włożeniem mikronożyczek i upewnić się, że jedno ostrze mikronożyczek znajduje się całkowicie w tętnicy przed wykonaniem nacięcia.
Użyj bawełnianego wacika, aby wypchnąć całą krew ze wspólnej tętnicy szyjnej i oczyścić miejsce arteriotomii. Wprowadzić nienapompowany cewnik balonowy przez arteriotomię, podnosząc arteriotomię za pomocą kleszczy. I wsuń balon do tętnicy, aż bliższy koniec balonu znajdzie się poza rozwidleniem.
Jeśli balon nie przesuwa się łatwo do wspólnej tętnicy szyjnej, zmień kąt balonu przed ponowną próbą. Przyklej cewnik do stożka nosowego do znieczulenia, aby balon nie wysunął się z tętnicy podczas napełniania. I powoli napełnij balon do pięciu atmosfer ciśnienia.
Pozostaw balon w tętnicy na pięć minut, aby wywołać uszkodzenie tętnicy, a następnie opróżnij i delikatnie wyjmij balon przez arteriotomię. Delikatnie ściśnij zacisk, aby wypłukać tętnicę. I podwiązać tętnicę szyjną zewnętrzną proksymalnie do arterionomii.
Usuń zaciski ze wspólnych i wewnętrznych tętnic szyjnych, aby przywrócić przepływ krwi. I nałóż 50 mikrolitrów żelu terapeutycznego okołoprzystawowo wzdłuż lewej i prawej strony uszkodzonej tętnicy. Następnie użyj przerywanych szwów Vicryl 4-0 lub 6-0, aby zamknąć tkankę łączną.
I zamknij skórę za pomocą biegnącego nylonowego szwu 4-0. Pokazano tu reprezentatywne obrazy barwionych H i E przekrojów tętnic zdrowych, uszkodzonych i leczonych. Korzystając z obrazu J, można prześledzić obwód neointimy, a także wewnętrzną i zewnętrzną elastyczną blaszkę, aby określić ilościowo ich odpowiednie obszary.
Mikroskopia fluorescencyjna z arkuszem świetlnym może być również wykorzystana do wizualizacji całego obszaru urazu na całej długości tętnicy. Obrazy można następnie renderować za pomocą oprogramowania do ilościowego określania stosunku błony wewnętrznej do środkowej. Pamiętaj, aby umieścić wewnętrzne zaciski tętnicy szyjnej tak, aby nie załamać wspólnej tętnicy szyjnej i całkowicie oczyścić miejsce arteriotomii przed włożeniem nożyczek do mikrodysekcji.
Pod koniec operacji można zastosować wiele podejść terapeutycznych, aby spróbować złagodzić patologiczną reakcję występującą w tętnicy szyjnej.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Model urazu tętnicy szyjnej szczura symuluje kliniczną angioplastykę w celu badania reakcji na uraz tętniczy. Ta procedura wywołuje hiperplazję intymalną i remodelację poprzez uszkodzenie ściany tętniczej.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biologia naczyń
- Badania nad układem krążenia
Tło
- Model naśladuje angioplastykę balonową u ludzi.
- Umożliwia badanie gojenia tętnic i re-zwężenia.
- Uraz jest wywoływany, aby przeanalizować odpowiedź biologiczną.
- Denudacja komórek śródbłonka jest kluczową cechą modelu.
Cel badania
- Zbadanie odpowiedzi na uraz tętniczy.
- Ocena interwencji terapeutycznych po urazie.
- Ilościowa ocena tworzenia się nowego intymu i remodelacji.
Stosowane metody
- Kontrola ciśnienia podczas urazu tętnicy szyjnej balonową.
- Zsekcjonowanie i ekspozycja wspólnej tętnicy szyjnej.
- Zastosowanie nożyczek do mikrodyssekcji w czasie arteriotomii.
- Analiza histologiczna przekrojów tętniczych.
Główne wyniki
- Skuteczna indukcja urazu tętniczego i remodelacji.
- Ilościowa ocena obszaru nowego intymu za pomocą ImageJ.
- Wizualizacja urazu za pomocą mikroskopi fluorescencyjnej wiązką świetlną.
- Ocena podejść terapeutycznych w celu złagodzenia reakcji na uraz.
Wnioski
- Model skutecznie symuluje kliniczną angioplastykę.
- Zapewnia wgląd w mechanizmy urazu i gojenia tętniczego.
- Przyszłe badania mogą eksplorować różne strategie terapeutyczne.
Często zadawane pytania
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
