Summary
Dit nieuwe model creëert robuuste infrarenal abdominale aneurysmata in varkens met behulp van een combinatie van ballon angioplastiek, elastase/Collagenase perfusie, actuele elastase toepassing, en mondelinge samengestelde β-aminopropionitrile administratie, die interfereert met de cross-linking van collageen.
Abstract
Grote dierlijke modellen om abdominale aorta aneurysmata te bestuderen zijn schaars. Het doel van dit model is het creëren van reproduceerbare, klinisch belangrijke infrarenal Abdominale aneurysma (AAA) in varkens. Om dit te bereiken, gebruiken we een combinatie van ballon angioplastie, elastase en Collagenase, en een lysyl-oxidase remmer, genaamd β-aminopropionitril (BAPN), om klinisch significante infrarenal aorta aneurysmata te maken, analoog aan de ziekte van de mens.
Niet-gecageerde mannelijke varkens worden gedurende 7 dagen voorafgaand aan de operatie gevoederd om een steady-state in het bloed te bereiken. Een middellijn laparotomie wordt uitgevoerd en de infrarenal aorta is circumferentieel ontleed. Een initiële meting wordt opgenomen vóór de aneurysma inductie met een combinatie van ballon angioplastiek, elastase (500 eenheden)/Collagenase (8000 eenheden) perfusie, en actuele elastase toepassing. Varkens worden dagelijks door de BAPN gevoerd tot aan de eind procedure op de postoperatieve dag 7, 14 of 28, waarna het aneurysma wordt gemeten en weefsel wordt aangekocht. BAPN + chirurgie varkens worden vergeleken met varkens die alleen een operatie ondergaan.
Varkens behandeld met BAPN en chirurgie hadden een gemiddelde aorta-verwijding van 89,9% ± 47,4% op dag 7, 105,4% ± 58,1% op dag 14, en 113,5% ± 30,2% op dag 28. Varkens die alleen met een operatie werden behandeld, hadden significant kleinere aneurysmata vergeleken met BAPN + chirurgie dieren op dag 28 (p < 0,0003). De BAPN + chirurgie groep had macroscopisch en immunohistochemisch bewijs van terminale aneurysmale ziekte.
Klinisch significante infrarenal AAA kan worden geïnduceerd met behulp van ballon angioplastiek, elastase/Collagenase perfusie en actuele toepassing, aangevuld met mondelinge BAPN. Dit model creëert grote, klinisch significante AAA met kenmerken van de menselijke ziekte. Dit heeft belangrijke implicaties voor het opheldering van AAA-pathogenese en het testen van nieuwe therapieën en apparaten voor de behandeling van AAA. Beperkingen van het model omvatten variatie in BAPN ingenomen door varkens, kwaliteit van elastase perfusie, en de kosten van BAPN.
Introduction
Volgens het centrum voor Ziektecontrole (CDC), aorta aneurysma (AA) zijn een leidende doodsoorzaak in de Verenigde Staten en vertegenwoordigen een aanzienlijke ziektelast1. Een aorta aneurysma wordt gedefinieerd als een verwijding van een afzonderlijk deel van het vat lumen met meer dan 50%2. Een subset van AA in de buik, aangeduid als abdominale aorta aneurysma (AAA) zijn een groeiende bezorgdheid. AAA blijven klinisch stil totdat dreigende breuk of dissectie, met acuut begin, ernstige buikpijn in het algemeen het enige symptoom3,4. Ruptuur van AAA is bijna altijd dodelijk met een sterftecijfer van 90%5. Open of endovasculaire chirurgie is de enige therapeutische optie voor patiënten, en kan een zeer morbide procedure. Belangrijk, AAA zijn een van de weinige cardiovasculaire ziekten zonder medische therapie voor genezing.
Tot op heden heeft veel van het onderzoek naar AAA-pathogenese zich gericht op knaagdieren modellen, met behulp van elastase, wat een enzym is dat elastine in de aorta-media degradeert, om aneurysmata te induceren. 6,7 echter, de klinische translatabiliteit van kleine diermodellen aan menselijke aneurysmale ziekte is beperkt, als evaluatie van structurele veranderingen in de aorta, en veranderde hemodynamiek zijn beperkt als gevolg van grootte. Vanwege de anatomische en grootte gelijkenis correleert de varkens bloedsomloop beter met de menselijke biologie dan knaagdieren8. Grote diermodellen laten verder inzicht in cellulaire mechanismen van het ziekteproces, kunnen worden gebruikt ontwikkelen van nieuwe behandelingen in therapeutische doses voor grote zoogdieren, en test mechanische reparatie apparaten, die niet haalbaar zou zijn in kleine dierlijke modellen. Bovendien, de acute aard van knaagdieren modellen niet repliceren de kronings-en pathologische kenmerken van menselijke aneurysmale ziekte.
De combinatie van elastase en een samengestelde genaamd β-aminopropionitrile (bapn) heeft de Murine AAA-modellen gereaniseerd, door aneurysmata te creëren die groter zijn en sequela van chronische aneurysmale ziekte bevatten, inclusief de muur trombus, dissectie en breuk9. BAPN is een remmer van lysyl oxidase, die essentieel is voor collageen crosslinking, een cruciaal onderdeel van de aorta muur10,11,12. Lysyl oxidase activiteit afneemt met veroudering en gezien de associatie van leeftijd en de chronische aard van gecompliceerde AA, bapn heeft een groot potentieel om experimenteel nabootsen van de effecten van veroudering9,13,14. Het gebruik van BAPN en zijn vermogen om chronische ziekten te repliceren in een subacute setting biedt een nieuw voordeel ten opzichte van alternatieve grote diermodellen van AAA. In vergelijking met andere gevestigde varkens AAA modellen, dit model creëert de grootste aneurysma met kenmerken van de eindfase ziekte, en de resultaten zijn eerder gepubliceerd8,11,15.
Bij het toekennen van bepaalde voordelen zijn aanzienlijke middelen en investeringen nodig om dit model met succes te voltooien dat sommige onderzoekers kan afschrikken. Tot deze middelen behoren onder meer toegang tot operatiekamers, gekwalificeerde chirurgen en anesthesie providers, huisvesting van dieren en veterinaire personeel om te helpen bij postoperatieve zorg. Bovendien kunnen de kosten van BAPN voor sommige laboratoria buitensporig duur zijn.
Er zijn maar weinig grote diermodellen om de complexe pathofysiologie van de AAA-formatie te bestuderen en te vertalen naar de ziekte van de mens. Grote diermodellen van AAA zijn van cruciaal belang om de levensvatbaarheid van nieuwe technologieën en behandelingen voor menselijke ziekten te helpen beoordelen. Daarom was het doel van deze studie om een reproduceerbaar model van Advanced stage infrarenal AAA in varkens te creëren. De beweegredenen voor het gebruik van BAPN en elastase varkens model is om de pathofysiologie van AAA beter te begrijpen door het nabootsen van de chronische aard en sequela van menselijke aneurysmale ziekte in een acute of subacute setting, evenals voor het testen van nieuwe therapieën en apparaten voor AAA Behandeling.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De dieren protocollen zijn goedgekeurd door de Universiteit van Virginia institutioneel Dierenzorg-en gebruiks Comité (nr. 3848).
Opmerking: dit model is eerder gepubliceerd door Cullen et al. en is een gemodificeerd protocol dat wordt beschreven door hynecek et al.8,15.
1. dieren
- Gebruik niet-gecageerde mannelijke varkens met een gewicht van 20-30 kg voor de experimenten.
- Om het aandeel van op gewicht gebaseerde doses van BAPN ingenomen te maximaliseren, bieden varkens met verdeelde maaltijden van standaard Chow en 0,15 g/kg BAPN vermengd met whole-melk yoghurt of natte hondenvoer. Start BAPN Administration 7 dagen voorafgaand aan de index operatie om steady state in het bloed te bereiken, en dagelijks tijdens postoperatieve kuur.
Opmerking: BAPN heeft talrijke bijwerkingen bij inname in grote hoeveelheden. Isolatiemaatregelen voor het personeel, waaronder de dop, jurken, handschoenen en schoen hoezen, moeten worden gedragen wanneer er met dieren wordt gevoederd of de BAPN worden gehanteerd. - Maak varkens nul per OS (NPO) de nacht voorafgaand aan de operatie.
2. anesthesie
- Induceren van algemene anesthesie (GA) met behulp van tiletamine-zolzepam 6 mg/kg, xylazine (2 mg/kg), en atropine sulfaat (0,04 mg/kg) intramuscularly toegediend.
- Intuberen het varken met behulp van een standaard endotracheale buis (ETT) en Miller Blade.
- Verkrijg perifere intraveneuze (IV) toegang met behulp van een 16 of 18 gauge IV in een oorader en bevestig deze op zijn plaats met tape.
- Verbind de ETT met anesthesie machine en onderhoud GA met geïnhaleerde Isofluraan (0,2 mg/kg).
- Breng elektrocardiogram (EKG) leads en Pulse oximetrie om vitale functies tijdens de operatie te bewaken. Neem de orale temperatuur aan het begin van de zaak. Plaats een elektrocauterie pad op het afhankelijke gedeelte van het varken.
- Zorg ervoor dat één lid van uw medewerkers voortdurend bewaakt en regelmatig vitale functies registreert om ervoor te zorgen dat het varken op de juiste wijze is verdomd, geventileerd en zuurstofrijk is, en om te identificeren en op gepaste wijze te interveniëren op elke hemodynamische instabiliteit tijdens de Chirurgie.
3. chirurgische techniek
- Voer sterilisatie van het chirurgische gebied uit met steriel gaas, Povidon-jodium en 70% isopropylalcohol. Drape het varken op de gebruikelijke steriele manier. Neem voorafgaand aan de incisie een bloedmonster.
Opmerking: op dit punt moeten alle apparatuur, inclusief instrumenten, ballonnen, draden, etc., steriel zijn. - Met behulp van een elf Blade of Bovie elektrocauterie, voer een middellijn laparotomie in de buikholte.
- Verplaats de buik ingewanden cephalad naar links van het varken om het retroperitoneum bloot te leggen. Bedek de darmen met een vochtige blauwe handdoek om uitdroging te voorkomen. Maak een scherpe incisie om het retroperitoneum binnen te gaan, wat toegang geeft tot de inferieure vena cava (IVC) en infrarenal abdominale aorta.
Opmerking: de identificatie en bescherming van de urineleiders is op bilateraal niveau cruciaal in dit deel van de zaak. Een retroperitoneale anatomie van varkens (inclusief het verloop van de urineleiders) is een grove afspiegeling van die van de mens, met subtiele variaties die hieronder worden beschreven. - Circumferentieel ontleden de aorta van de niervaartuigen, ondeugdelijkheid aan de aorta trifurcation. Wees voorzichtig om IVC en lumbale slagader letsel te voorkomen. Zodra de gehele infrarenal aorta wordt blootgesteld, gebruik remklauwen om de aorta diameter te meten aan het middengedeelte van de infrarenal aorta.
Opmerking: in tegenstelling tot mensen hebben varkens een aorta trifurcatie, niet bifurcatie. - Identificeer de caudal mesenteriale slagader op het voorste gedeelte van de infrarenal aorta, die meestal een paar centimeter proximale ligt aan de aorta trifurcation. Deze slagader bestaat niet bij de mens. Ontleden, klem en transect deze slagader. Op dit punt, beheren 5000 eenheden van ongefractioneerde heparine sulfaat intraveneus.
- De caudal mesenterische slagader met een 0,018 in roestvrijstalen Draadgeleider van een micropunctie introducer set. Laat de slagader over de draad met een 5 Franse (FR) en dan een 7 fr introducer.
- Het verlaten van de 7 fr introducer op zijn plaats, vervang de 0,018 in draad met een 0,035 in Guidewire, en verwijder vervolgens de 7 fr introducer, zorgen hemostase met een vinger over de cannulatie site als de introducer wordt verwijderd. Plaats een 0,035 in geleidingsdraad tot ongeveer 30 cm draad resten of weerstand wordt aangetroffen.
- Plaats een 16 mm percutane transluminale angioplastiek ballon over de draad in de infrarenal aorta en plaats deze in het midden van de ontleed aorta. Opblazen van de ballon, terwijl met tussenpozen meten van de diameter van de verwijde aorta met remklauwen totdat maximale verwijding is ongeveer 80% groter dan uw Baseline meting.
- Na 10 minuten van reperfusie, kruis klem de aorta gewoon distale naar de niervaten en proximale naar de aorta trifurcation. Identificeer en klem de eerder ontleed lumbale schepen om de infrarenal aorta te isoleren van de systemische circulatie. Dit is belangrijk om te voorkomen dat de systemische perfusie van elastase, die kan leiden tot een septische reactie in de acute postoperatieve periode.
- Herintroduceer de 7 fr introducer over de draad en verwijder de draad. Spoel het geïsoleerde aorta segment met een zoutoplossing die geen lekkage van vocht garandeert. Sluit de elastase (500 eenheden) en Collagenase (8000 eenheden) oplossing aan op de introducer en parfuseer 30 mL in de geïsoleerde aorta onder constante handmatige druk gedurende 10 min. De volledige 30 mL oplossingen moeten worden geïntroduceerd in het geïsoleerde segment.
Opmerking: een goed geperfectiongebruikt aorta segment moet strak zijn zonder lekkage van de aorta wand of van de cannulatie site. Een bloedvat lus kan slechts proximale op de cannulatie plaats worden gewikkeld om ervoor te zorgen dat er geen elastase ontsnapt. In de loop van 10 min, elastase/Collagenase oplossing kan worden waargenomen "huilende" door de aorta wand. - Na 10 min, irrigeren van de oplossing van de aorta lumen met zout. Verwijder de introducer en ligate de caudal mesenteriale ader stronk. Laat alle klemmen los (lumbale klemmen eerst, gevolgd door distale klem, dan proximale klem).
Opmerking: Beperk de klem tijd tot niet meer dan 10 minuten om ruggenmerg ischemie te voorkomen. Hebben een reparatie steek (5-0 polypropyleen) geladen in geval van bloeden uit de caudal mesenteriale slagader stomp nadat de dwars klemmen worden losgelaten. - Dompel een stukje chirurgisch gaas van 2 cm x 5 cm met 20 mL onverdunde elastase (27 eenheden/mL) en wikkel rond de ingegrepen aorta gedurende 10 minuten. Neem een maat van de aorta na alle interventies met een remklauw.
- Irrigeren de buik met zoutoplossing, vervang de darm, en sluit de buik in drie lagen. Bapn remt wondgenezing, dus om de Risico's van wond afbraak en fasciale dehiscentie te minimaliseren, gebruikt u hechtmiddel met een lange absorpties tijd en zorg ervoor dat u voorzichtig kleine maat beten van weefsel op elke laag neemt. Gebruik een lopend synthetisch absorbabel monofilament 1 lus polydioxanon (PDS) hechtdraad voor de fascia, een lopend gevlochten absorbabel 2-0 hechtdraad voor de diepe huid later, en een lopende subcuculaire absorbabele monofilament hechtdraad (4-0) voor de huid.
4. postoperatieve zorg
- Gebruik 0,2 mg/kg subcutane buprenorfine-SR voor postoperatieve analgesie. Evalueer elk varken driemaal daags gedurende de eerste drie postoperatieve dagen voor tekenen van pijn en ongemak en dien extra analgesie toe indien geïdentificeerd.
- Postoperatieve antibiotica (1 g Cephalexin intramuscularly) toedienen op POD 1-3.
- Sociaal huisdieren na POD 3.
5. aorta weefsel aankoop
- Voer weefsel aankopen uit op POD 7, 14 of 28.
- Induceren GA zoals beschreven in stappen 2.1-2.5 hierboven.
Opmerking: de aanschaf van terminale aorta weefsels hoeft niet steriel te zijn. - 5,3. heropenen van de vorige middellijn laparotomie incisie, zijnde Cognizant van nageleefd darm aan de voorste buikwand. Weerspiegelen de darm om het retroperitoneum en aorta bloot te stellen, vergelijkbaar met stap 3,3 hierboven.
- Ontleden de aorta totdat het aneurysma wordt blootgesteld en meet de uitwendige diameter van het aneurysmale segment met remklauwen. Bereken aorta-verwijding (%) met behulp van de volgende vergelijking: [(oogst infrarenal diameter-initiële operatieve infrarenal diameter) x 100%]. Als de meting eenmaal is bereikt, dien dan een dodelijke dosis pentobarbital-fenytoïne (bijv. Euthasol) toe via injectie in het IVC.
- Dissect de aorta van de trifurcatie naar de suprarenal aorta en explant het aneurysmale segment met een controle segment van onbehandelde aorta. Plaats het monster in vloeibare stikstof of formaline voor histologische evaluatie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Alle statistische analyses werden naar gelang van het geval uitgevoerd met behulp van de Fisher exact-test of de Chi-kwadraat test. Gegevenswaarden worden gerapporteerd als gemiddelde aorta-verwijding (%) ± standaarddeviatie (%). De statistische significantie werd vastgesteld op P < 0,05. De combinatie van BAPN en chirurgie biedt elastase behandeling (chirurgie/elastase) creëert robuustere en reproduceerbare AAA in varkens op dag 28 in vergelijking met die behandeld met chirurgie en elastase alleen (gemiddelde aorta-verwijding (%) ± standaarddeviatie (%): 113,5% ± 30,2% (n = 8) versus 59,7% ± 29,2% (n = 12); P < .01) zoals weergegeven in Figuur 1. AAA groeide progressief naarmate de tijd vorderde (gemiddelde aorta-verwijding (%) ± standaarddeviatie (%) van 86,9% ± 47,4% (n = 4), 105,4% ± 58,1% (n = 5), en 113,5% ± 30,2% (n = 8) bij respectievelijk 7, 14 en 28 dagen oogsttijd punten, Figuur 1). Bewijs van chronische aneurysmale ziekte is duidelijk bij dieren behandeld met bapn en chirurgie/elastase, met inbegrip van intraluminale trombus en atherosclerose (Figuur 2). Histologische evaluatie toonde significant verhoogde elastine fragmentatie en collageen verandering in BAPN behandelde varkens AAA dan chirurgie/elastase alleen (Figuur 3 en Figuur 4, respectievelijk).
Figuur 1: β-Aminopropionitril (BAPN) behandeling verhoogt varkens abdominale aorta aneurysma (AAA) grootte. (A) bapn + chirurgie/elastase varkens had significant hogere gemiddelde aorta dilatatie vergeleken met niet-bapn-behandelde (chirurgie/elastase alleen) varkens op 28 dagen (113,5% ± 30,2% vs. 59,7% ± 29,2%; P <. 01). B) de bapn-behandelde varkens vertoonden een gemiddelde aorta-dilatatie van 86,9% ± 47,4%, 105,4% ± 58,1%, en 113,5% ± 30,2% op respectievelijk 7, 14 en 28-daagse oogsttijd punten. Dit cijfer werd gepubliceerd door Cullen et al.15 en hier gereproduceerd met toestemming. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2: voorbeeld foto's van varkens abdominale aneurysmata (AAA). A) controle van abdominale aorta (geen behandeling met bapn of elastase). B) infrarenal AAA gevormd op de postoperatieve dag (POD) 28 na behandeling met chirurgie/elastase, en bapn (C) intraluminal trombus in AAA op pod 28 in chirurgie/elastase en bapn behandelde dieren (D) atherosclerose in infrarenal AAA op pod 28 in chirurgie/elastase en bapn behandelde dieren. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: elastine fragmentatie wordt verhoogd in β-aminopropionitril (bapn)-behandelde varkens abdominaal ANEURYSMA (AAA). van Gieson kleuring in infrarenal aorta en Suprarenal aorta op 7 dagen (A), 14 dagen (B), en 28 dagen (C). Uiterst rechts, Elastin (zwart) fragmentatie zoals gemeten door onafhankelijke reviewers van infrarenal aorta versus suprarenalaorta op 7, 14, en 28 dagen. Schaalbalk vertegenwoordigt 500 μm; 4x objectief objectief. * P < 0,05. Dit cijfer werd gepubliceerd door Cullen et al.15 en hier gereproduceerd met toestemming. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4: collageen wordt gewijzigd in β-aminopropionitril (BAPN)-behandeld varkens abdominaal aneurysma (AAA). Masson trichrome en van Gieson kleuring in infrarenal aorta en Suprarenal aorta op 7 dagen (A), 14 dagen (B) en 28 dagen (C). Uiterst rechts, collageen (blauw) inhoud binnen de muur van infrarenal versus Suprarenal aorta zoals gemeten door densitometrie eenheden op 7, 14, en 28 dagen. Schaalbalk vertegenwoordigt 250 mm; 4x objectief objectief. Dit cijfer werd gepubliceerd door Cullen et al.15 en gereproduceerd met toestemming. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Een nieuw model van infrarenal AAA in varkens werd gemaakt met behulp van een combinatie van ballon angioplastiek, perfusie en actuele elastase, en dieet als BAPN. Met behulp van dit model, aorta dilatatie van > 100% werd bereikt met bruto en histologische kenmerken van chronische menselijke aneurysmale ziekte. Dit model biedt een toegangspoort om de complexe pathofysiologie van AAA verder te begrijpen en potentiële therapieën voor menselijke ziekten te vertalen.
Eerdere modellen van AAA in varkens zijn bereikt met bescheiden succes. Marinov et al. gebruikte elastase perfusie alleen en zag sommige histologische veranderingen met inbegrip van elastine verstoring, maar waren niet in staat om het fenotype dat definieert een aneurysma (> 50% verwijding)16. Gezien de duurzaamheid van de varkens aorta, is meer dan één interventie nodig om klinisch significante aneurysma te bereiken, die oorspronkelijk werd beschreven door hynecek et al. met behulp van een combinatie van elastase en Collagenase perfusie en ballon angioplastiek8. Zij zagen gemiddelde aorta diameter van 73% evenals histologische veranderingen van aneurysmale ziekte, waaronder endotheliale verlies, neutrofiele infiltratie, en elastineverstoring.
Echter, eerdere modellen niet een fundamenteel probleem met alle AAA-modellen aanpakken: hoe een chronische ziekteproces te repliceren in een acute of subacute setting. De meeste elastase-modellen van AAA in muizen vertonen piek verwijding op ongeveer 2 weken, gevolgd door regressie, terwijl de menselijke ziekte chronisch in de loop der jaren evolueert. De sleutel tot deze vraag kan rusten in het gebruik van BAPN, een lysyl-oxidase remmer waardoor collageen crosslinking wordt voorkomen. BAPN heeft een "verouderings" effect, en in combinatie met elastase behandeling, het is aangetoond dat het simuleren van chronische aneurysma groei. In een Murine model door Lu et al. werden muizen 100 dagen na het operatief waargenomen en toonden ze bewijs van de eindfase AAA met trombusvorming en spontane ruptuur9. De nieuwheid en betekenis van ons varkens AAA-model is het gebruik van bapn, dat dit chronische ziekteproces repliceert in een subacute setting en een meer vertaalbare diersoort. Varkens gevoed met een dieet van BAPN in combinatie met ballon angioplastiek, elastase perfusie, en actuele elastase toepassing toonde robuustere aneurysma met bewijs van de eindfase ziekte, met inbegrip van de muurschildering thrombus, atherosclerose, en ruptuur in vergelijking met die behandeld met chirurgie en elastase alleen (Figuur 1). Dit model vergroot en verbetert het eerdere model van Hynecek et al. door het creëren van grotere aneurysmata met sequela van chronische ziekte8.
Hoewel BAPN essentieel is om de chroniteit van AAA te repliceren, biedt chirurgische interventie de eerste belediging aan de aorta om aneurysma vorming te induceren. BAPN zonder chirurgie of elastase gebruik is onderzocht, maar geen significante aorta dilatatie aangetoond11. Voor niet-chirurgisch opgeleide onderzoekers kan de inductie van AAA in varkens via laparotomie ontmoedigend zijn. Elke stap is beladen met mogelijke complicaties, van darm-en ureterale verwondingen aan arteriële of veneuze bloeden vereisen reparatie aan postoperatieve wondinfecties. De onderzoeker moet voorbereid zijn op onvoorziene omstandigheden om het varken te overleven tot het eindpunt van zijn doel. Een echte teaminspanning is vereist, waaronder een ervaren chirurg goed bedreven in abdominale anatomie, verstrekking van uitzonderlijke anesthesie inclusief aandacht voor vitale functies en vloeistof status, en attente post-operatieve zorg. Ons team heeft al de bovengenoemde complicaties ervaren en dienovereenkomstig gehandeld of met reparatie van enterotomie of caval verwondingen of antibiotica voor infecties. Een onvoorziene complicatie betrof echter de mate waarin BAPN de incisionele wondgenezing bij de varkens verstoorde. Ongeveer 3 weken post-operatief, sommige varkens tentoongesteld uitsplitsing van hun incisies met occasionele fasciale dehiscentie vereisen terugnemen naar het operatie theater voor revisie en debridement. Zorgvuldige controle van incisies post-operatief evenals sluiting in meerdere lagen wordt geadviseerd om te voorkomen dat deze complicatie.
Het kritieke gedeelte van de operatie omvat de cannulatie van aorta via de caudal mesenterische slagader, wat frustrerend kan zijn, gezien zijn geringe omvang. Het gebruik van een micro punctie heeft ons geholpen bij deze cannulatie. Deze stap is essentieel omdat de infusen Wire toegang geeft tot de aorta voor de ballon en perfusie canule. Ballon angioplastie voorafgaand aan perfusie is essentieel in onze ervaring, als de ballon verwijding hypothetisch creëert endotheliale verstoring waardoor elastase perfusie om gemakkelijker de aorta media in te voeren. Adequate perfusie wordt gedefinieerd als een strak segment van aorta zonder lekkage of ontsnappen van vocht rond de katheter of van de aorta wand. Het bereiken van adequate perfusie van elastase, terwijl het beperken van de totale aorta Kruis klem tijd tot niet langer dan 10 min, is essentieel voor goede aneurysma vorming terwijl tegelijkertijd het vermijden van ischemische complicaties. Het beperken van de totale aorta Kruis klem tijd tot minder dan 20 min voor de gehele procedure en het toestaan van voldoende tijd voor reperfusie tussen ballon verwijding en elastase Parfumerende voorkomt de gevreesde spinale ischemie complicatie. Als er geen adequate perfusie wordt verkregen, is er waarschijnlijk een lek van ergens in het geperfundeerd-segment van de aorta, meestal een onbedoelde aortotomie uit de dissectie of retrograde lekkage van de cannulatie site. Het is cruciaal om een defect in het geperfundeerd segment te repareren om een adequate perfusie van elastase mogelijk te maken. Een lus van het vat kan worden verpakt slechts proximale naar aorta cannulatie site om te voorkomen dat retrograde stroom van elastase. Elke lumbale slagader moet ook tijdelijk worden geklemd tijdens perfusie om te voorkomen dat elastase in de systemische circulatie terechtkomt, wat een septische reactie in het varkens kan veroorzaken.
Logische volgende stappen voor dit model zijn het testen van nieuwe therapieën voor de medische behandeling van AAA. Zoals eerder vermeld, er zijn geen bekende medische therapieën te verzachten of te regeren aorta aneurysma groei en huidige definitieve zorg omvat open chirurgische of endovasculaire benaderingen. Eerdere studie heeft de rollen van proinflammatoire cytokines gedefinieerd, interleukine-1β (Il-1 β) en Interleukine-6 (Il-6) in de pathogenese van dalende thoracische aorta aneurysma en AAA, en remming van deze receptoren kunnen potentiële therapeutische mogelijkheden voor de behandeling van deze ziekten te bieden17,18,19. Deze studies zijn alleen gedaan in Murine modellen, zodat de volgende stappen moeten grote dierlijke modellen betrekken. Bovendien is een grote dierlijke afdalende thoracale aorta aneurysma is een andere laan voor toekomstige studie. Vanwege de verschillende embryologische oorsprong zijn er inherente verschillen in de wand samenstelling van de thoracale en abdominale aorta, wat leidt tot verschillende pathofysiologie van aneurysmata in deze twee segmenten20.
Er zijn enkele beperkingen van dit model. Ten eerste, omdat er meerdere interventies in dienst zijn, is het moeilijk om te bepalen welke interventie het meest bijdraagt aan de vorming van aneurysma. De hoeveelheid druk die nodig is om een adequaat elastase-perfused aorta-segment te bereiken, is moeilijk te meten en kan variëren. Dit kan invloed hebben op de hoeveelheid elastase invoeren van de aorta media en daaropvolgende aneurysma vorming van het ene varken naar de volgende. We zijn momenteel bezig met het verkennen van een strategie om dit aan te pakken. BAPN werd vermengd met de voedsel-en varkens inname van het varken in de perioperatieve periode kan variëren, waardoor de hoeveelheid BAPN die elk varken ingenomen verandert. Tot slot vereist dit model veel middelen en investeringen om succesvol te zijn. Dit omvat operatiekamers, chirurgen en anesthesie providers, huisvesting van de dieren, post-operatieve zorg, en aankoop van BAPN, die buitensporig duur kan zijn. Elk lab moet zorgvuldig evalueren van hun resources en financiering voordat u dit model probeert.
Over het algemeen kan, ondanks bepaalde beperkingen, varkens AAA met sequela van chronische ziekte reproducbaar worden gemaakt met behulp van een combinatie van bapn, Balloon angioplastiek, elastase perfusie en actuele elastase-toepassing. Dit heeft belangrijke implicaties voor translationeel onderzoek dat van toepassing is op de ziekte van de mens.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen
Acknowledgments
We bedanken Anthony Herring en Cindy Dodson voor hun kennis en technische expertise.
Financieringsbronnen:
De financiering voor deze studie werd verzorgd door het National Heart, Lung en Blood Institute van het National Institute of Health onder het nummer Award No. T32HL007849 en Grant NOS. R01HL081629-07 (G.R.U.) en R01HL124131-01 (G.R.U.).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Arrow Ergo Pack System | Arrow | CDC-21242-X1A | Just need 7 Fr dilator |
| Atlas PTA Balloon dilation catheter | Bard | AT-120184 | 16 mm x 4 cm x 120 cm |
| Bovie electrocautery | Bovie Medical | A2350 | |
| Collagenase Type 1 (5 gm) | Worthington | LS004196 | |
| Crile Needle drviers | MFI medical | 61-2201 | |
| DeBakey Atraumatic Forceps | MFI medical | 52-4977 | |
| DeBakey Peripheral Vascular Clamp | Medline | MDS1318119 | |
| Glidewire | Terumo Interventional Systems | GS3506 | outer Wire diameter 0.035 mm, Length 150 cm |
| GraphPad Prism 6 | GraphPad Software Inc. La Jolla, Calif) | statistical software | |
| Metzenbaum Scissors | MFI medical | 61-0004 | |
| Mayo-Hegar Needle Holder | tiger medical | N407322 | |
| Micropuncture Introducer Set | Cook | G47946 | |
| Mixter Forceps, Standard Grade, Right angle | Cole-Parmer | UX-10818-16 | |
| Monocryl suture | Ethicon | Y496G-BX | 4-0 monocryl |
| PDS II suture | Ethicon | D8926 | Number 1 looped |
| Porcine Pancreatic Elastase | Sigma-Aldrich | E0258-50 MG | |
| Satinsky Vascular Clamps | Medline | MDs5632515 | |
| Suction canister | Cardinal Health | 65651212 | |
| Schuco Aspirator | MFI medical | S430A | |
| Vicryl suture | Ethicon | J789D-SD | 2-0 vicryl |
| Yankauer Suction tube | Sklarcorp | 07-1801 |
References
- WISQARS. Leading Causes of Death Reports, National and Regional, 1999 - 2016. , Available from: https://webappa.cdc.gov/sasweb/ncipc/leadcause.html (2018).
- Erbel, R., et al. Diagnosis and management of aortic dissection. European Heart Journal. 22 (18), 1642-1681 (2001).
- Cameron, J. Current Surgical Therapy 11th edition. Cameron, J. 11, Elsevier Saunders. 777-783 (2014).
- Dalman, R. L., Mell, M. Overview of abdominal aortic aneurysm. , Available from: https://www.uptodate.com/contents/overview-of-abdominal-aortic-aneurysm (2017).
- Pearce, W. H., Zarins, C. K., Bacharach, J. M. Atherosclerotic Peripheral Vascular Disease Symposium II: controversies in abdominal aortic aneurysm repair. Circulation. 118 (25), 2860-2863 (2008).
- Daugherty, A., Cassis, L. A. Mouse models of abdominal aortic aneurysms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 24 (3), 429-434 (2004).
- Anidjar, S., et al. Elastase-induced experimental aneurysms in rats. Circulation. 82 (3), 973-981 (1990).
- Hynecek, R. L., et al. The creation of an infrarenal aneurysm within the native abdominal aorta of swine. Surgery. 142 (2), 143-149 (2007).
- Lu, G., et al. A novel chronic advanced stage abdominal aortic aneurysm murine model. Journal of Vascular Surgery. 66 (1), 232-242 (2017).
- Barrow, M. V., Simpson, C. F., Miller, E. J. Lathyrism: a review. The Quarterly Review of Biology. 49 (2), 101-128 (1974).
- Coulson, W. F., Linker, A., Bottcher, E. Lathyrism in swine. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 87 (4), 411-417 (1969).
- McCallum, H. M. Experimental Lathyrism in Mice. The Journal of Pathology and Bacteriology. 89, 625-636 (1965).
- Behmoaras, J., et al. Differential expression of lysyl oxidases LOXL1 and LOX during growth and aging suggests specific roles in elastin and collagen fiber remodeling in rat aorta. Rejuvenation Research. 11 (5), 883-889 (2008).
- Davies, I., Schofield, J. D. Connective tissue ageing: the influence of a lathyrogen (beta-aminopropionitrile) on the life span of female C57BL/Icrfat mice. Experimental Gerontology. 15 (5), 487-494 (1980).
- Cullen, J. M., et al. A novel swine model of abdominal aortic aneurysm. Journal of Vascular Surgery. , (2018).
- Marinov, G. R., et al. Can the infusion of elastase in the abdominal aorta of the Yucatan miniature swine consistently produce experimental aneurysms. Journal of Investigative Surgery. 10 (3), 129-150 (1997).
- Pope, N. H., et al. Interleukin-6 Receptor Inhibition Prevents Descending Thoracic Aortic Aneurysm Formation. Annals of Thoracic Surgery. 100 (5), 1620-1626 (2015).
- Johnston, W. F., et al. Genetic and pharmacologic disruption of interleukin-1beta signaling inhibits experimental aortic aneurysm formation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33 (2), 294-304 (2013).
- Johnston, W. F., et al. Inhibition of interleukin-1beta decreases aneurysm formation and progression in a novel model of thoracic aortic aneurysms. Circulation. 130 (11), Suppl 1 51-59 (2014).
- Ruddy, J. M., Jones, J. A., Spinale, F. G., Ikonomidis, J. S. Regional heterogeneity within the aorta: relevance to aneurysm disease. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 136 (5), 1123-1130 (2008).
