Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Murin modell av central venös stenos med aortocaval fistel med ett utflöde stenos

Published: July 11, 2019 doi: 10.3791/59540
Automatic Translation
1,2,3, 1,2,4,5, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3, 1,2, 1,2, 4, 5, 3, 1,2,6
1Department of Surgery, Yale University, 2Vascular Biology and Therapeutics Program, Yale University, 3Department of Vascular Surgery, University of Tokyo, 4Department of Diagnostic Radiology, Tokai University School of Medicine, 5Department of Cardiovascular Surgery, Tokyo Medical University, 6Department of Vascular Surgery, VA Connecticut Healthcare Systems

Summary

En aortocaval fistel skapades genom att punktera murina Infra-renal aorta genom båda väggarna i sämre Vena Cava och följdes av skapandet av en stenos i dess utflöde via partiell ligering av sämre Vena Cava. Denna reproducerbara modell kan användas för att studera central venös stenos.

Abstract

Central venös stenos är en viktig enhet som bidrar till arteriovenös fistel (AVF) misslyckande. En murina AVF modell ändrades för att skapa en partiell ligering av sämre Vena Cava (IVC) i utflödet av fistel, imitera central venös stenos. Tekniska aspekterna av denna modell introduceras. Aorta och IVC exponeras, efter ett buk snitt. Den Infra-renal aorta och IVC är dissekeras för proximala fastspänning, och distala aorta exponeras för punktering. Den IVC vid mittpunkten mellan vänster njur ven och aorta bifurkation är noggrant dissekeras att placera en 8-0 suturen under IVC. Efter fastsättning av aorta och IVC, en AVF skapas genom att punktera Infra-renal aorta genom båda väggarna i IVC med en 25 G nål, följt av ligating en 22 G intravenös (IV) kateter och IVC tillsammans. Katetern avlägsnas sedan, skapa en reproducerbar ven stenos utan ocklusion. Aorta och IVC är unclamped efter bekräftar primära hemostas. Denna nya modell av central Vein stenos är lätt att utföra, reproducerbara, och kommer att underlätta studier på AVF misslyckande.

Introduction

Arteriovenösa fistlar (AVF) är de vanligaste åtkomster för hemodialys, med överlägsen patency och minskad infektion jämfört med andra åtkomster såsom ympor eller centrala venkatetrar. Dock, upp till 60% av AVF inte mogna1,2,3; en nyligen systematisk genomgång rapporterade att primär patency priser på 1 år var endast 60%4. Stenos längs det venösa utflöde orsakar huvudsakligen fel av AVF mognad5,6. Det finns vissa karakteristiska platser benägna att stenos proximalt till fistel: den juxtaanastomotic Swing segmentet för radiocephalic fistel, den cefaliska Arch regionen för brachiocephalic fistel och Central ven för fistel med tidigare placerade ipsilaterala subclavia eller inre halsvenen katetrar7,8.

Central venös stenos är ofta asymtomatiska hos patienter utan en AVF, men kan orsaka ipsilaterala extremiteten ödem av venös hypertoni samt misslyckande fistel mognad när utmanas av fistel Flow9. Patofysiologin för central venös stenos är troligen relaterad till inflammation och den aktiverade koagulationskaskaden efter anordningens placering. Dessutom, konstant förflyttning av kateterspetsen samt ökat flöde från fistel kan förändra skjuvning stress, vilket resulterar i blodplättar deposition och venös vägg förtjockning10. För att förstå de grundläggande mekanismerna bakom AVF misslyckande orsakad av central venös stenos, en djurmodell imitera central venös stenos med en AVF krävs.

Vi har etablerat en murina aortocaval fistel modell som är lätt att utföra och behärska och recapitulates kliniska loppet av mänskliga AVF. 11 vi tillämpade begreppen och tekniken i flera tidigare etablerade murina modeller för att skapa en roman murina AVF modell med venös stenos. Vi introducerar en murina aortocaval fistel modell med en IVC stenos i utflödet fistel som kan användas för studiet av central venös stenos.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla experiment utfördes med godkännande från Yale University institutionella djuromsorg och användning kommittén (IACUC).

1. anestesi och preoperativa procedurer

  1. Sterilisera alla kirurgiska instrument och material genom autoklavering. Slå på den termiska stöd enheten för att vara säker på att den är varm (40 – 42 ° c).
  2. Placera en 9-11-veckors gamla C57BL/6 mus i en akryl induktion kammare och söva det med förånad 2,5% isofluran och 0,8 L/min syre. Anestesi induktion tar ca 3 min.
  3. Ta bort musen från kammaren. Bekräfta ett djupt plan av anestesi med en tå nypa, ett öra nypa och en svans nypa. Placera musen i liggande läge på operationsområdet och leverera 2,5% isofluran med hjälp av silikon mask. Ge buprenorfin på 0,1 mg/kg smärtstillande och tillämpa oftalmisk salva till ögonen.
  4. Ta bort päls från den ventrala sidan av halsen till nedre delen av magen med Nair, en hårborttagare.
  5. Rengör och desinficera operationsområdet med hjälp av en tvåstegs skrubb med 10% povidon-jod och 70% isopropanol. Applicera en kirurgisk drapera.

2. operativa förfaranden

  1. Exponering av kläm-och punkteringssajter
    1. Förbered sterila instrument och bära sterila handskar för att bibehålla sterilitet under hela operationen.
    2. Gör en hud-Deep mittlinjen buken snitt med en skalpell från nivån på den nedre levern kanten till strax ovanför pubis. Skär genom muskulaturn med sax för att öppna bukhålan.
    3. Sätt in en upprullningsdon i buken och dra ut tarmarna till höger sida. Håll dem fuktiga genom att Linda i en saltlösning-indränkt gasväv. Retreive blåsan och sädesblåsor (hos hanmöss) och dra ut dem till caudal sidan. Dissekera mesenteri mellan ändtarmen och retroperitoneum med en mikro-nål hållare för att få en fullständig bild av aorta och IVC.
    4. Dissekera Infra-renal aorta och IVC en Bloc från laterala och dorsala omgivande retroperitoneala vävnader med en mikro-nål hållare för att korsa klämma ihop dem.
    5. Dissekera de omgivande vävnaderna för att exponera aorta punktionsstället på cirka tre fjärdedelar av avståndet från vänster njur ven till aorta bifurcation.
  2. IVC dissektion
    1. Dissekera mellan Infra-renal IVC och aorta omedelbart distalt till vänster njurven. Utvidga dissektion distalt till halvvägs mellan vänster njur ven och aorta bifurkation, så att Infra-renal IVC, både uppströms och nedströms till stenos, kan observeras postoperativt.
      Anmärkning: Blunt dissektion mellan IVC och aorta bör utföras från omedelbart distalt till vänster njur ven där bindväv mellan IVC och aorta är relativt lös.
    2. Gör ett fönster för att separera IVC från aorta på den nivån och dissekera den IVC från den omgivande vävnaden. Placera en 8-0 polyamid monofilament sutur först under IVC och aorta (figur 1a), sedan placera suturen under endast IVC (figur 1b) genom att dra suturen slutet genom fönstret.
      Obs: eftersom IVC är bräcklig, dissekera längs aorta adventitia är bra att göra ett fönster för att förhindra IVC samt små IVC eller aorta grenar från att skadas. Om blödning uppstår, det är sannolikt att vara okontrollerbar. Om IVC har distinkta sidogrenar, placera en 8-0 suturen distalt till grenarna.
  3. AVF Creation
    1. Böj en 25 G nål till en 45 – 60 ° vinkel vid en punkt ~ 4 mm från nålspetsen.
    2. Kläm fast den infraröda aorta och IVC genom att tillämpa en mikrokirurgisk Clip.
    3. Rotera aorta medialt och caudally genom att greppa den bindväv som omger bifurkation att exponera punktering platsen för aorta sträckte sig något till den ventrala sidan.
    4. Håll aorta i ett lämpligt läge, punktera genom aorta i IVC med hjälp av den beredda 25 G nål (figur 1c).
    5. Släpp aorta och täck punkteringsstället med omgivande vävnad dra upp från vänster sida av aorta. Ta ut nålen och tryck försiktigt på punkteringsstället med en bomullspinne för hemostas.
  4. Skapandet av IVC stenos
    1. Placera en spets på en 22 G IV kateter (se tabellen av material) på IVC längsled. Ligate IV-katetern och IVC tillsammans med en 8-0 suturen (figur 1d) och ta sedan bort IV-katetern.
    2. Bekräfta primär hemostas (figur 1e) och sedan spänn aorta och IVC. Täck punktionsstället 1 min mer för att säkerställa hemostas.
      Anmärkning: Kläm inte för länge för att undvika IVC trombos distalt till stenos.
    3. Returnera organ till sina ursprungliga positioner och Stäng buken med 6-0 suturer.

3. postoperativa förfaranden

  1. Efter stängning av buk såret, Avbryt isofluran inandning. Sätt musen i en individuell säng-fri bur och placera buren på en termisk stödanordning för att förhindra hypotermi.
    Obs: musen observeras tills de uppnår och bibehålla sternala recumbency. Applicera postoperativ vård inklusive analgesi och sårvård i enlighet med rekommendationerna från den lokala IACUC. För analgesi använder vi buprenorfin på 0,1 mg/kg intrasmuscularly varje 12 h för 48 h efter kirurgiska ingrepp och därefter efter behov.
  2. Bekräfta AVF patency postoperativt med Doppler ultraljud (se tabellen av material). Mät dessutom andra fartygs-och flödesegenskaper efter behov.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Hanmöss genomgick operationen som nämns ovan för att skapa både en AVF och en IVC stenos. Kontroll möss genomgick endast laparotomi och dissektion av vävnaderna som omger IVC, t. ex., en bluff förfarande, eller bara skapandet av en IVC stenos utan samtidig skapandet av en AVF.

Den IVC observerades med Doppler ultraljud på dag 7 efter det kirurgiska ingreppet (figur 2). Den fistel och stenos områden av IVC var lätt detekteras i longitudinella vyn (figur 2C, E). Den IVC mellan fistel och stenos var dilaterad i möss som har en AVF med stenos. Ultraljud vågformer undersöktes i IVC vid tidpunkten för stenos (figur 2D, F). Hos möss med enbart stenos, utan AVF, visade stenos-segmentet en venös vågform med mer spektralbreddning än simulerad mus men utan mycket pulsatilitet. Men hos möss som har en AVF samt en stenos, stenos segmentet visade en pulserande vågform förutom spektralbreddning. Den tidsgenomsnittliga maximala hastigheten för flödet vid stenos hos möss med en AVF med stenos var signifikant högre än möss som enbart hade stenos (tabell 1).

Doppler ultraljud B-läget användes i tvärgående vyer för att bedöma IVC på dag sju efter operationen (tabell 1). Den genomsnittliga IVC-diametern vid stenos hos möss som enbart hade stenos liknade de möss som hade en AVF och stenos (tabell 1). Den procentuella stenos i IVC beräknades enligt NASCET-metoden12. Med hjälp av antingen uppströms segmentet eller nedströms segmentet som referens, var procentstenos signifikant större hos möss med en AVF utöver stenos (tabell 1).

Figure 1
Figur 1. Operativa bilder av murina AVF modell med venös stenos. (A) placera en 8-0 suturen under IVC (blå pilspetsar) och aorta (röda pilspetsar) halvvägs mellan vänster njur ven (gula pilspetsar) och aorta bifurkation, distalt till någon stor IVC grenar om närvarande. (B) Placera suturen under IVC endast. (C) efter proximala fastspänning, punktera aorta genom båda väggarna och in i IVC. (D) knyt en spets på en 22 G IV kateter och IVC tillsammans med den placerade suturen. (E) ta bort katetern och lossa. Arteriellt blodflöde genom IVC stenos kan observeras. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2. Ultraljud fynd på dag 7 efter det kirurgiska ingreppet. Överst: representativa bilder av möss med en simulerad procedur. (A) bild i B-läge visar IVC i longitudinell vy. Den vänstra sidan är den kraniala sidan. Bvågform av INFRARENAIVC. Mitten: representativa bilder av möss med enbart stenos. (C) bild i B-läge visar IVC inklusive stenos (gul asterisk) i longitudinella vyn. Den vänstra sidan är den kraniala sidan. Dvågform i området stenos. Botten: representativa bilder av möss som har AVF med stenos. (E) B-mode bild visar IVC inklusive fistel (vit asterisk) och stenos. Den vänstra sidan är den kraniala sidan. Fvågform i området stenos. Vit Skale listen representerar 1 mm. gult skala bar representerar 100 MS. vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Stenos Ja Ja P-värde
AVF Nej Ja
Tid-genomsnittlig maximal hastighet (mm/s) 180 878 0,0023
Stenos diameter (mm) 0,62 ± 0,01 0,63 ± 0,01 0,3558
% stenos (upsteam) 43% 66% 0,0159
% stenos (downsteam) 42% 56% 0,0006

Tabell 1. Ultraljudsmätning vid IVC-stenos-området i varje grupp. Ultraljud härledda mätningar vid IVC stenos området av möss som har stenos ensam och möss som har AVF med stenos på dag 7 efter operationen. % stenos (uppströms) = (1-[diameter vid stenos/diameter vid uppströms referens segment]) x 100%. % stenos (nedströms) = (1-[diameter vid stenos/diameter vid nedströms referens segment]) x 100%. % dilatation = (diameter på postoperativ dag 7/preoperativ diameter vid samma segment) x 100%. P -värden är baserade på Students t-test, n = 4-6.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den murina AVF modellen har använts för att studera de grundläggande mekanismerna och molekylära händelser som leder till AVF mognad13,14. I denna studie, vi modifierade en etablerad murina AVF modell för att skapa en roman murina aortocaval fistel modell med en IVC stenos i utflödet av fistel. Vår ligationsmodell liknar flera tidigare beskrivna murina modeller som använder vaskulär ligering. En murin modell av djup ventrombos skapades med partiell IVC ligering med en 30 G nål spacer15; Vi använde en större 22 G IV kateter spacer för att skapa en mindre stenos och därmed undvika trombotisk ocklusion. En murin modell av partiell halspulsådern ligering användes för att inducera stört flöde, leder till åderförkalkning16; vår modell används på samma sätt en partiell venös ligering och därmed visat stört flöde i IVC på området för partiell ligering.

Underliggande mekanismerna bakom AVF-mogningen orsakad av fistel venös stenos har studerats. Hemodynamiska förändringar inklusive störd frekvens av skjuvning stress visade sig vara viktiga faktorer17,18. En beräkningsmässig Fluid Dynamics simulering visade stört flöde vid venös stenos19, även om djurmodeller av AVF med venös stenos har inte tidigare rapporterats. Denna modifierade murina aortocaval fistel modell kan användas för att studera en AVF med central venös stenos. Den IVC diameter vid stenos har mindre variation och mer konsekvens i denna modell; partiell IVC ligering med hjälp av en IV-kateter ökar reproducerbarheten av denna modell. Kliniska symtom och tecken på Central ven stenos utvecklas ofta först efter fistel skapande i ipsilaterala extremiteten9. I denna modell har möss med partiell IVC-stenos (< 50%) hade normalt flöde och var asymtomatiska, medan tillägg av en AVF ökade graden av stenos till en grad som kan orsaka symtom (> 50%) (Figur 2, tabell 1). Dessa resultat efterlikna fenotyp av central venstenos; ökad venös flöde på grund av närvaron av fistel kan avslöja förekomsten av asymtomatiska Central ven stenos, orsakar venös hypertoni och misslyckande av fistel mognad.

Det finns några kritiska steg och punkter för att förbättra framgången och konsekvensen i förfarandet. Om IVC har distinkta sidogrenar, en 8-0 suturen placeras distalt (caudally) till förgrena sig (figurera 1). I den ursprungliga murina AVF modell, sidan grenar av IVC är vanligtvis ignoreras eftersom den högre vaskulära motståndet av grenarna håller fistel flödet från att komma in i grenarna. Men om IVC stenos skapas proximalt till distinkta sidan grenar i denna modell, fistel flödet kan fly in i grenarna på grund av vaskulär resistens av den nyligen placerade suturen. För att undvika massiva blödningar, den IVC dissektion startas omedelbart inferiorly till vänster njur ven och förlängs ytterligare inferiorly till den punkt där IVC är att vara ligated. Detta steg är den mest kritiska delen av denna operation; blödning från skadade IVC eller grenar är sannolikt okontrollerbar. Dessutom, för att undvika att vidröra IVC när du placerar suturen runt den, och potentiellt riva den, 8-0 suturen är initialt placerad runt både IVC och aorta, och sedan flyttas under endast IVC. Avslutnings, Knut av 8-0 sutur placeras på sidan av IVC, inte direkt anteriorly, för att förhindra någon artefakt som kan påverka den postoperativa ultraljudsundersökning.

En potentiell begränsning av denna studie är att IVC stenos i denna modell är skapad av extern mekanisk kompression; adventitial inflammation orsakad av suturen och IVC dissektion kan potentiellt påverka venös remodeling vid stenos området. Dessutom fistel i denna modell görs mellan aorta och IVC så att alla fistel flödet riktas in i IVC stenos, medan fistel skapas i den mänskliga övre extremiteten ofta tillåter säkerheter vener att utveckla, hålla stenos asymtomatiska. Fysiska tecken på central venös stenos såsom distala ödem och säkerheter bildas inte visas i denna modell.

Sammanfattnings, introducerar vi ett protokoll för en roman murina aortocaval fistel modell med en IVC utflöde stenos som är lätt att utföra och reproducerbara. Vi förväntar oss att denna modell kommer att vara användbar för att studera hemodynamiska förändringar av en central venös stenos som kan påverka AVF mognad.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av US National Institute of Health (NIH) Grant R01-HL128406; Förenta staterna Department of Veterans Affairs biomedicinska laboratoriet forskning och utvecklingsprogram merit Review Award i01-BX002336; samt med resurser och användning av anläggningar på VA Connecticut Healthcare system, West Haven, CT.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
20-60 Mhz scan head VisualSonics Inc. RMV-704
8-0 Sterile Micro Suture, 6mm (140 µ), 3/8 Circle, TAP Point Needle AROSuture T06A08N14-13 polyamide monofilament sutures
Induction Chamber, 2 Liter
3.75"W x 9.00"D x 3.75"H		 VetEquip 941444
Isoflo, Isoflurane liquid Zoetis 26675-46-7
Mice, C57BL/6J The Jackson Laboratory 664
Pet Bed Microwave Heating Pad Snuggle Safe 6250
PrecisionGlide Needle 25G BD 305122
Surflo I.V. Catheter 22G Terumo SR-OX2225CA 0.85mm outer diameter
Vascular clamp Roboz Surgical Instrument RS-5424
Vevo770 High Resolution Imaging System VisualSonics Inc. 770

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dember, L. M., et al. Effect of clopidogrel on early failure of arteriovenous fistulas for hemodialysis: a randomized controlled trial. JAMA. 299 (18), 2164-2171 (2008).
  2. Dixon, B. S. Why don't fistulas mature? Kidney International. 70 (8), 1413-1422 (2006).
  3. Wilmink, T., Hollingworth, L., Powers, S., Allen, C., Dasgupta, I. Natural History of Common Autologous Arteriovenous Fistulae: Consequences for Planning of Dialysis. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 51 (1), 134-140 (2016).
  4. Al-Jaishi, A. A., et al. Patency rates of the arteriovenous fistula for hemodialysis: a systematic review and meta-analysis. American Journal of Kidney Diseases. 63 (3), 464-478 (2014).
  5. Rocco, M. V., Bleyer, A. J., Burkart, J. M. Utilization of inpatient and outpatient resources for the management of hemodialysis access complications. American Journal of Kidney Diseases. 28 (2), 250-256 (1996).
  6. Roy-Chaudhury, P., Sukhatme, V. P., Cheung, A. K. Hemodialysis vascular access dysfunction: a cellular and molecular viewpoint. Journal of the American Society of Nephrology. 17 (4), 1112-1127 (2006).
  7. Quencer, K. B., Arici, M. Arteriovenous Fistulas and Their Characteristic Sites of Stenosis. AJR: American Journal of Roentgenology. 205 (4), 726-734 (2015).
  8. Kian, K., Asif, A. Cephalic arch stenosis. Semin Dial. 21 (1), 78-82 (2008).
  9. Agarwal, A. K. Central vein stenosis. American Journal of Kidney Diseases. 61 (6), 1001-1015 (2013).
  10. Glanz, S., et al. Axillary and subclavian vein stenosis: percutaneous angioplasty. Radiology. 168 (2), 371-373 (1988).
  11. Yamamoto, K., et al. The mouse aortocaval fistula recapitulates human arteriovenous fistula maturation. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 305 (12), H1718-H1725 (2013).
  12. North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial. Methods, patient characteristics, and progress. Stroke. 22 (6), 711-720 (1991).
  13. Kuwahara, G., et al. CD44 Promotes Inflammation and Extracellular Matrix Production During Arteriovenous Fistula Maturation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (6), 1147-1156 (2017).
  14. Protack, C. D., et al. Eph-B4 regulates adaptive venous remodeling to improve arteriovenous fistula patency. Scientific Reports. 7 (1), 15386 (2017).
  15. Payne, H., Brill, A. Stenosis of the Inferior Vena Cava: A Murine Model of Deep Vein Thrombosis. J Vis Exp. (130), (2017).
  16. Nam, D., et al. Partial carotid ligation is a model of acutely induced disturbed flow, leading to rapid endothelial dysfunction and atherosclerosis. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 297 (4), H1535-H1543 (2009).
  17. Ene-Iordache, B., Remuzzi, A. Disturbed flow in radial-cephalic arteriovenous fistulae for haemodialysis: low and oscillating shear stress locates the sites of stenosis. Nephrology, Dialysis, Transplantation. 27 (1), 358-368 (2012).
  18. Yamamoto, K., et al. Disturbed shear stress reduces Klf2 expression in arterial-venous fistulae in vivo. Physiological reports. 3, (2015).
  19. Remuzzi, A., Ene-Iordache, B. Novel paradigms for dialysis vascular access: upstream hemodynamics and vascular remodeling in dialysis access stenosis. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 8 (12), 2186-2193 (2013).

Tags

Medicin vaskulär biologi anatomi fysiologi kirurgi aorta sämre Vena Cava arteriovenös fistel aortocaval fistel Central venstenos mus ligering djurmodell
Murin modell av central venös stenos med aortocaval fistel med ett utflöde stenos
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Isaji, T., Ono, S., Hashimoto, T.,… More

Isaji, T., Ono, S., Hashimoto, T., Yamamoto, K., Taniguchi, R., Hu, H., Wang, T., Koizumi, J., Nishibe, T., Hoshina, K., Dardik, A. Murine Model of Central Venous Stenosis using Aortocaval Fistula with an Outflow Stenosis. J. Vis. Exp. (149), e59540, doi:10.3791/59540 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter