Summary

Vein Interposisjon Modell: En passende modell for å studere Bypass Graft åpenhet

Published: January 15, 2017
doi:

Summary

This video demonstrates a model to study the development of myointimal hyperplasia after venous interposition surgery in rats.

Abstract

Bypass grafting is an established treatment method for coronary artery disease. Graft patency continues to be the Achilles heel of saphenous vein grafts. Research models for bypass graft failure are essential for a better understanding of pathobiological and pathophysiological processes during graft patency loss. Large animal models, such as pigs or sheep, resemble human anatomical structures but require special facilities and equipment. This video describes a rat vein interposition model to investigate vein graft patency loss. Rats are inexpensive and easy to handle. Compared to mouse models, the convenient size of rats permits better operability and enables a sufficient amount of material to be obtained for further diverse analysis. In brief, the inferior epigastric vein of a donor rat is harvested and used to replace a segment of the femoral artery. Anastomosis is conducted via single stitches and sealed with fibrin glue. Graft patency can be monitored non-invasively using duplex sonography. Myointimal hyperplasia, which is the main cause for graft patency loss, develops progressively over time and can be calculated from histological cross sections.

Introduction

Koronar sykdommer og deres komplikasjoner er blant de viktigste årsakene til dødsfall på verdensbasis. Nåværende terapeutiske strategier fokusere på å reetablere blodstrømmen, enten ved å utvide det innsnevrede kar eller ved å lage en bypass. Koronar bypass pode (CABG) ved hjelp vene autografts ble først beskrevet i 1968 og har blitt videreutviklet gjennom årene. Bortsett fra revaskularisering av den venstre fremre nedstigende koronararterie, blir saphenous vein ledninger som brukes mest en. Men pode patency forblir akilleshæl av saphenous vene grafts (SVG). Ett år etter operasjonen, er pode patency 85%, slippe til 61% etter ti år 2,3. Avsløring de patofysiologiske mekanismer og årsaker til SVG patency tap er derfor en viktig oppgave.

Denne videoen viser en rotte vene inter modell for å undersøke blodåre graft tap. De overordnede målene for denne metoden er å utforske den underliggende pathobiologicalog fysiologisk prosesser i løpet av sykdomsprogresjon og å utvikle en egnet modell for medikament eller terapeutisk alternativ testing. Ved å transplantere den overfladiske magesekkens blodåre i den arterielle systemet, denne modellen etterligner klinisk setting av koronar bypass pode. Kirurgisk traume, ischemi, og veggen stress er viktige triggere for patologiske vaskulære endringer og blir etterlignet i modellen beskrevet.

Ulike modeller og arter er tilgjengelige for å undersøke blodåre graft blodtapet. Store dyremodeller, for eksempel griser 4, sauer 5, hunder 6, og aper 7, ligner menneskelige fartøy og anatomiske strukturer og dermed muliggjøre komplekse terapeutiske strategier, for eksempel bypass stenting eller nye kirurgiske teknikker, for å bli testet åtte. Imidlertid er spesiell bolig, utstyr og personale nødvendig. I tillegg er høye kostnader og behovet for en ekstra anestesi under operasjonen hemme deres bredere anvendelse. Smalle dyr, inkludert rotter, er lette å håndtere, ikke krever spesiell bolig, og har håndterbare kostnader. Sammenlignet med musemodeller 9,10, rottemodeller har fordelen av bedre brukbarhet og derfor mindre variabilitet i utfallet. Rotter er fysiologisk og genetisk mer lik mennesker enn mus 11,12. I tillegg er de fleste villtype mus bare utvikle begrenset myointima 13, som gjør musemodeller utsatt for type II feil. Den histologi av hovedmuse årer, som vena cava inferior, bare består av noen få cellelag og gjengir tidlig evaluering vanskelig 13. En ytterligere ulempe er den lille mengden av vev tilgjengelige for etterfølgende analyse etter pode utvinning.

Modellen som er beskrevet i denne video er reproduserbar, billig og lett å utføre, og det kan etableres raskt og pålitelig. Det er spesielt egnet for evaluering av dyre eksperimentelle terapeutiske midler, så som virale vektorerfor genterapi, på en økonomisk måte.

Protocol

Dyr mottatt human behandling i samsvar med Guide for prinsippene for forsøksdyr, utarbeidet av Institutt for laboratorie Animal Resources og publisert av National Institutes of Health. Alle dyr protokoller ble godkjent av den ansvarlige kommunen ( "Amt für Gesundheit und Verbraucherschutz, Hansestadt (Kontor for helse og forbrukervern) Hamburg"). 1. Animal Care Skaff Lewis rotter (LEW / CRL) rotter og Rosa / luciferase-LEW transgene rotter som veide 300-350 g fra Insti…

Representative Results

Rotte vene inter modellen er egnet for å studere utviklingen av myointima hyperplasi og vene pode svikt. Dyr komme godt fra operasjonen og viser utmerket fysisk form etter operasjonen. Figur 1 viser de viktigste operasjonstrinn. Etter at huden snitt langs LINEA inguinalis er magesekkens overfladiske venen og lårarterie identifisert (figur 1A). Høsting av graftet bør utføres omhyggelig, uten å skade implantatet (figur 1B), da dette kan føre til tidlig svikt pode o…

Discussion

Denne videoen viser en rotte vene inter modell for å undersøke blodåre graft tap og å tillate for utforskning av de underliggende patologiske prosesser og utprøving av nye medikamenter eller terapeutiske muligheter.

Anestesi er en viktig del av kirurgiske prosedyrer. En kontinuerlig inhalative anestesi system anbefales, da dette er en trygg og enkel metode, spesielt under langvarig drift. Dette kan være av stor betydning under treningsfasen, når operasjonen tar mer enn en time.

<p…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takker Christiane Pahrmann for henne teknisk assistanse. Denne studien ble finansiert av Deutsche Stiftung fuer Herzforschung (F / 28/14). DW ble støttet av Travel Award fra International Society for hjerte- og lungetransplantasjon. TD fikk Else Kröner Excellence Stipend fra Else-Kröner-Fresenius-Stiftung (2012_EKES.04). SS mottatt forskningsmidler fra Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, DE2133 / 2-1, TD og SCHR992 / 3- 1, SCHR992 / 4-1, SS).

Materials

Rat LEW/Crl Charles River Stock number 004
Rat LEW-Tg(Gt(ROSA)26Sor- 1
luc)11Jmsk
Institute of laboratory animals, Kyoto University, Japan NBPR rat number 0299 http://www.anim.med.kyoto-u.ac.jp/NBR/
PFA 4% Electron Microscopy Sciences #157135S 20%
hair clipper WAHL 8786-451A ARCO SE
Forene AbbVie PZN 10182054 Art.Nr.: B506 Isoflurane
microsurgical clamp Fine Science Tools 18055-04 Micro-Serrefine – 4mm
clamp applicator Fine Science Tools 18056-14
hair removal creme Rufin cosmetic 27618
Povidone-Iodine Betadine Purdue Pharma NDC:67618-152
10-0 Ethilon suture Ethicon 2814G
5-0 prolene suture Ethicon EH7229H
Rimadyl Pfizer 400684.00.00 Carprofen
Novaminsulfon Ratiopharm PZN 03530402 Metamizole
Heparin Rotexmedica PZN: 3862340 25.000 I.E./mL
Xylocain 1% AstraZeneca PZN: 1137907 Lidocain
EVICEL J&J Med.Ethicon Biosur PZN 7349697 Art. Nr.:EVK01DE fibrin glue
NaCl 0,9% B.Braun PZN 06063042 Art. Nr.: 3570160
Vevo 770 high-resolution in vivo micro-imaging system VisualSonics duplex sonography
Ecogel 100 ultrasound gel Eco-med 30GB
D-Luciferin Firefly, potassium salt Biosynth L-8220
PBS pH 7,4 Gibco 10010023
Xenogen Ivis 200 Perkin Elmer bioluminescence imaging
Weigerts iron hematoxylin Kit Merck 1.15973.0002 Trichrome staining
Resorcine-Fuchsine Weigert Waldeck 2.00E-30 Trichrome staining
Acid Fuchsin Sigma-Aldrich F8129-25G Trichrome staining
Ponceau S solution Serva Electrophoresis 33427 Trichrome staining
Azophloxin Waldeck 1B-103 Trichrome staining
Molybdatophosphoric acid hydrate Merck 1.00532.0100 Trichrome staining
Orange G Waldeck 1B-221 Trichrome staining
Light Green SF Waldeck 1B-211 Trichrome staining
Vitro-Clud Langenbrinck 04-0001
Glacial Acetic Acid Sigma-Aldrich 537020
37% HCl Sigma-Aldrich H1758
Xylene Th. Geyer 3410
Paraffin Leica biosystems REF 39602004
Ethanol absolute Th. Geyer 2246
Ethanol 96% Th. Geyer 2295
Ethanol 70% Th. Geyer 2270
Slide Rack Ted Pella 21057
Staining dish Ted Pella 21075
Bepanthen Eye and Nose ointment Bayer 1578675 Eye ointment

References

  1. Sabik, J. F., 3rd, Understanding saphenous vein graft patency. Circulation. 124, 273-275 (2011).
  2. Goldman, S., et al. Long-term patency of saphenous vein and left internal mammary artery grafts after coronary artery bypass surgery: results from a Department of Veterans Affairs Cooperative Study. J Am Coll Cardiol. 44, 2149-2156 (2004).
  3. Fitzgibbon, G. M., et al. Coronary bypass graft fate and patient outcome: angiographic follow-up of 5,065 grafts related to survival and reoperation in 1,388 patients during 25 years. J Am Coll Cardiol. 28, 616-626 (1996).
  4. O’Brien, J. E., et al. Wound healing around and within saphenous vein bypass grafts. J Thorac Cardiovasc Surg. 114, 38-45 (1997).
  5. El-Kurdi, M. S., et al. Ovine femoral artery bypass grafting using saphenous vein: a new model. J Surg Res. 193, 458-469 (2015).
  6. Yuda, A., et al. Angiotensin II receptor antagonist, L-158,809, prevents intimal hyperplasia in dog grafted veins. Life Sci. 68, 41-48 (2000).
  7. McCann, R. L., Hagen, P. O., Fuchs, J. C. Aspirin and dipyridamole decrease intimal hyperplasia in experimental vein grafts. Ann Surg. 191, 238-243 (1980).
  8. Thomas, A. C. Animal models for studying vein graft failure and therapeutic interventions. Curr Opin Pharmacol. 12, 121-126 (2012).
  9. Hu, Y., Xu, Q. New mouse model of vein bypass graft atherosclerosis. Heart Lung Circ. 11, 182-188 (2002).
  10. Salzberg, S. P., et al. Increased neointimal formation after surgical vein grafting in a murine model of type 2 diabetes. Circulation. 114, I302-I307 (2006).
  11. Abbott, A. Laboratory animals: the Renaissance rat. Nature. 428, 464-466 (2004).
  12. Lindblad-Toh, K. Genome sequencing: three’s company. Nature. 428, 475-476 (2004).
  13. Yu, P., Nguyen, B. T., Tao, M., Campagna, C., Ozaki, C. K. Rationale and practical techniques for mouse models of early vein graft adaptations. Journal of vascular surgery. 52, 444-452 (2010).
  14. Olver, D. T., Lacefield, J. C., Shoemaker, K. J. Evidence of bidirectional flow in the sciatic vasa nervorum. Microvascular research. 94, 103-105 (2014).
  15. Stubbendorff, M., et al. Inducing myointimal hyperplasia versus atherosclerosis in mice: an introduction of two valid models. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2014).
  16. Conradi, L., et al. Immunobiology of fibrin-based engineered heart tissue. Stem cells translational medicine. 4, 625-631 (2015).
  17. Dashwood, M. R., Tsui, J. C. ‘No-touch’ saphenous vein harvesting improves graft performance in patients undergoing coronary artery bypass surgery: A journey from bedside to bench. Vascular Pharmacology. 58, 240-250 (2013).
  18. Bekler, H. I., Rosenwasser, M. P., Akilina, Y., Bulut, G. The use of an absorbable collagen cover (NeuraWrap) improves patency of interpositional vein grafts. Acta orthopaedica et traumatologica turcica. 44, 157-161 (2010).
  19. Geurts, A. M., et al. Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases. Science. 325, 433 (2009).
  20. Moreno, C., et al. Creation and characterization of a renin knockout rat. Hypertension. 57, 614-619 (2011).

Play Video

Cite This Article
Wang, D., Tediashvili, G., Pecha, S., Reichenspurner, H., Deuse, T., Schrepfer, S. Vein Interposition Model: A Suitable Model to Study Bypass Graft Patency. J. Vis. Exp. (119), e54839, doi:10.3791/54839 (2017).

View Video