Summary
Denna roman modell skapar robusta infrarenala bukaortaaneurysm i svin med hjälp av en kombination av ballong angioplastik, elastase/kollagenase perfusion, topikal elastase ansökan, och oral förening β-aminopropionitrile administration, som stör kollagen cross-linking.
Abstract
Stora djurmodeller för att studera bukaortaaneurysm är glesa. Syftet med denna modell är att skapa reproducerbara, kliniskt signifikant infrarenala bukaortaaneurysm (AAA) hos svin. För att uppnå detta, vi använder en kombination av ballong angioplastik, elastase och kollagenase, och en lysyl oxidashämmare, kallas β-aminopropionitril (BAPN), att skapa kliniskt signifikanta infrarenala aortaaneurysm, analogt med mänskliga sjukdomar.
Noncastrated manliga svin matas BAPN för 7 dagar före operationen för att uppnå ett stabilt tillstånd i blodet. En mittlinjen laparotomi utförs och infrarenala aorta är circumferellt dissekeras. En initial mätning registreras före aneurysmet induktion med en kombination av ballong angioplastik, elastase (500 enheter)/kollagenase (8000 enheter) perfusion, och topikal elastase ansökan. Svin matas BAPN dagligen tills terminalen förfarande på antingen postoperativ dag 7, 14, eller 28, vid vilken tid aneurysmet mäts, och vävnad upphandlas. BAPN + kirurgi svin jämförs med svin som genomgick kirurgi ensam.
Svin som behandlats med BAPN och kirurgi hade en genomsnittlig aorta dilatation av 89,9% ± 47,4% vid dag 7, 105,4% ± 58,1% vid dag 14, och 113,5% ± 30,2% vid dag 28. Svin behandlade med kirurgi ensamt hade signifikant mindre aneurysm jämfört med BAPN + kirurgi djur på dag 28 (p < 0,0003). Den bapn + kirurgi gruppen hade makroskopiska och immunohistokemiska bevis för end Stadium aneurysmatisk sjukdom.
Kliniskt signifikanta infrarenala AAA kan induceras med ballong angioplastik, elastase/kollagenase perfusion och topikal applicering, kompletterad med oral BAPN. Denna modell skapar stora, kliniskt signifikanta AAA med kännetecken för mänskliga sjukdomar. Detta har viktiga konsekvenser för klargörande av AAA-patogenes och testning av nya terapier och enheter för behandling av AAA. Begränsningar av modellen inkluderar variation i BAPN intas av svin, kvalitet elastase perfusion, och kostnaden för BAPN.
Introduction
Enligt centrum för sjukdomskontroll (CDC), aortaaneurysm (AA) är en ledande dödsorsak i USA och utgör en betydande sjukdomsbörda1. Ett aortaaneurysm definieras som en dilatation av en diskret del av fartygets lumen med över 50%2. En delmängd av AA i buken, kallad buk aortaaneurysm (AAA) är en växande oro. AAA förblir kliniskt tyst tills hotande bristning eller dissektion, med akut debut, svår buksmärtor i allmänhet är den enda presenterande symptom3,4. Bristning av AAA är nästan alltid dödlig med en dödlighets grad på 90%5. Öppen eller endovaskulär kirurgi är det enda terapeutiska alternativet för patienter, och kan vara en mycket Morbid förfarande. Viktigt, AAA är en av de få kardiovaskulära sjukdomar utan medicinsk behandling för botemedel.
Hittills har mycket av forskningen på AAA patogenes fokuserat på gnagare modeller, med hjälp av elastase, som är ett enzym som försämrar elastin finns inom aorta media, att framkalla aneurysm. 6,7 dock är den kliniska översättbar av små djurmodeller till mänsklig aneurysmsjukdom begränsad, som utvärdering av strukturella förändringar i aorta, och förändrad hemodynamik är begränsade på grund av storlek. På grund av anatomiska och storlek likhet, korrelerar porcin cirkulationssystemet bättre med mänsklig biologi än gnagare8. Stora djurmodeller möjliggöra ytterligare förståelse av cellulära mekanismer i sjukdomsprocessen, kan användas utveckla nya behandlingar vid terapeutiska doser för stora däggdjur, och testa mekaniska reparations anordningar, som inte skulle vara möjligt i små djurmodeller. Dessutom, den akuta karaktären av gnagare modeller replikerar inte chronicitet och patologiska egenskaper hos mänskliga aneurysmsjukdom.
Kombinationen av elastase och en förening som kallas β-aminopropionitril (bapn) har revolutionerat murin AAA-modeller, genom att skapa aneurysm som är större och innehåller följd av kronisk aneurysmsjukdom, inklusive väggmålning tromb, dissektion, och ruptur9. BAPN är en hämmare av lysyl oxidas, vilket är viktigt för kollagen crosslinking, en viktig del av aorta väggen10,11,12. Lysyl oxidas aktivitet minskar med åldrande och med tanke på föreningen av ålder och den kroniska karaktären av komplicerade AA, bapn har stor potential att experimentellt efterlikna effekterna av åldrande9,13,14. Användningen av BAPN och dess förmåga att replikera kronisk sjukdom i en subakut inställning erbjuder en ny fördel jämfört med alternativa stora djurmodeller av AAA. Jämfört med andra etablerade svin AAA-modeller, denna modell skapar den största aneurysmer med kännetecken för slutstadiet sjukdom, och resultaten har tidigare publicerats8,11,15.
Samtidigt som vissa fördelar, betydande resurser och investeringar krävs för att framgångsrikt slutföra denna modell som kan avskräcka vissa utredare. Bland dessa resurser ingår tillgång till operationssalar, kvalificerade kirurger och anestesi leverantörer, djur boende, och veterinärpersonal för att bistå med postoperativ vård. Dessutom kan kostnaden för BAPN vara oöverkomligt dyrt för vissa laboratorier.
Få stora djurmodeller finns för att studera den komplexa patofysiologin av AAA-bildning och översätta till mänskliga sjukdomar. Stora djurmodeller av AAA är avgörande för att hjälpa till att bedöma lönsamheten för ny teknik och behandlingar för mänskliga sjukdomar. Därför syftet med denna studie var att skapa en reproducerbar modell av avancerad fas infrarenala AAA i svin. Den logiska grunden för användning av bapn och elastase svin modell är att bättre förstå patofysiologi av AAA genom att imitera kronisk natur och följd av humant aneurysmsjukdom i en akut eller subakut inställning, samt att testa nya terapier och enheter för AAA Behandling.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Animal protokoll godkändes av University of Virginia institutionella djuromsorg och användning kommitté (nr 3848).
Obs: denna modell har tidigare publicerats av Cullen et al. och är ett modifierat protokoll som beskrivs av hynecek et al.8,15.
1. djur
- Använd icke kastrerade hansvin som väger 20-30 kg för experimenten.
- För att maximera andelen av viktbaserade doser av BAPN intas, ge grisar med delade måltider av standard Chow och 0,15 g/kg BAPN blandat med helmjölk Plain yoghurt eller våt hundmat. Starta administrering av BAPN 7 dagar före index operationen för att uppnå steady state i blodet, och dagligen under postoperativ kurs.
Anmärkning: BAPN har flera biverkningar vid förtäring i stora mängder. Isolering försiktighetsåtgärder för personal inklusive mössa, kappor, handskar, och skoöverdrag bör bäras när interagerar med djur utfodras BAPN eller hantering BAPN. - Gör grisar Nil per OS (NPO) natten före operationen.
2. anestesi
- Inducera generell anestesi (GA) med tiletamin-zolzepam 6 mg/kg, xylazin (2 mg/kg) och atropinsulfat (0,04 mg/kg) administrerat intramuskulärt.
- Intubera grisen med en standard endotrakealtub (ETT) och Miller Blade.
- Få perifer intravenös (IV) åtkomst med en 16 eller 18 gauge IV i en öron ven och säkra på plats med tejp.
- Anslut ETT till anestesi maskinen och underhålla GA med inhalerad isofluran (0,2 mg/kg).
- Applicera elektrokardiogram (EKG) leder och pulsoximetri att övervaka vitala tecken under operationen. Ta oral temperatur i början av ärendet. Placera en elektrocautery pad på beroende delen av grisen.
- Var noga med att en medlem av din personal kontinuerligt övervakar och regelbundet registrerar vitala tecken för att säkerställa att grisen är lämpligt sedate, ventilerad och syrad, samt att identifiera och på lämpligt sätt ingripa mot någon hemodynamisk instabilitet under Kirurgi.
3. kirurgisk teknik
- Utför sterilisering av det kirurgiska området med hjälp av steril gasväv, povidon-jod och 70% isopropylalkohol. Drapera grisen i det vanliga sterila modet. Ta ett blodprov före incision.
Anmärkning: vid denna punkt måste all utrustning, inklusive instrument, ballonger, ledningar etc. vara steril. - Med hjälp av en elva blad eller bovie elektrocautery, utföra en mittlinjen laparotomi att komma in i bukhålan.
- Förflytta buken inälvor cephalad till grisens vänster för att avslöja retroperitoneum. Täck tarmen med en fuktig Blå handduk för att undvika uttorkning. Gör ett skarpt snitt för att komma in i retroperitoneum, ger tillgång till sämre Vena Cava (IVC) och infrarenala bukaorta.
Anmärkning: identifiering och skydd av urinledarna bilateralt är avgörande i denna del av ärendet. Svin retroperitoneal anatomi (inklusive loppet av ureters) speglar grovt att av människor, med subtila variationer beskrivs nedan. - Circumferellt dissekera aorta från njurkärl, inferiorly till aorta trifurcation. Var noga med att undvika IVC och ryggradens artär skada. När hela infrarenala aorta exponeras, använda bromsok för att mäta aorta diametern vid mitten delen av infrarenala aorta.
Anmärkning: till skillnad från människor, svin har en aorta trifurcation, inte bifurcation. - Identifiera caudal mesenterica artär på den främre delen av infrarenala aorta, som vanligtvis ligger några centimeter proximalt till aorta trifurcation. Denna artär finns inte i människor. Dissekera, klämma, och transekt denna artär. Vid denna punkt, administrera 5000 enheter av ofraktionerat heparin sulfat intravenöst.
- Cannulate den caudal mesenterica artär med en 0,018 i rostfrittstål tråd guide från en micropunktering introduktören set. Seriellt vidga artären över tråden med en 5 franska (FR) och sedan en 7 fr introducer.
- Lämnar 7 fr introduktören på plats, ersätta 0,018 i tråd med en 0,035 i Guidewire, och sedan ta bort 7 fr introduktören, säkerställa hemostas med ett finger över kanylering plats som introduktören avlägsnas. Sätt i en 0,035 i styr tråden tills cirka 30 cm av tråd återstår eller motstånd påträffas.
- Sätt en 16 mm perkutan transluminal angioplastik ballong över tråden i infrarenala aorta och placera den vid mittpunkten av dissekerade aorta. Blås upp ballongen medan intermittent mätning av diametern på den vidgade aorta med bromsok tills maximal dilatation är cirka 80% större än din baslinjemätning.
- Efter 10 min av reperfusion, Cross klämma aorta bara distala till njurkärl och proximalt till aorta trifurcation. Identifiera och klämma de tidigare dissekerade ländryggen fartyg att isolera infrarenala aorta från systemisk cirkulation. Detta är viktigt för att undvika systemisk perfusion av elastase, vilket kan orsaka en septisk respons i den akuta postoperativa perioden.
- Återinföra 7 fr introduktören över tråden och ta bort tråden. Spola isolerade aorta segmentet med saltlösning garanterar inget läckage av vätska. Anslut elastase (500 enheter) och kollagenase (8000 enheter) lösning till introduktören och BEGJUTA 30 ml i den isolerade aorta under konstant manuellt tryck i 10 min. Hela 30 mL lösningar bör introduceras till det isolerade segmentet.
Anmärkning: en väl parfymera aorta segmentet bör vara spänd utan läckage från aorta väggen eller från kanylering plats. En kärl slinga kan Lindas bara proximalt till kanylering plats för att säkerställa att ingen elastase flyr. Under loppet av 10 min, elastase/kollagenase lösning kan observeras "gråtande" genom aorta väggen. - Efter 10 min, vattna lösningen från aorta lumen med saltlösning. Ta bort introduktören och ligera den caudal mesenterica artär stubbe. Lossa alla klämmor (ländryggen klämmor först, följt av distala klämma, sedan proximala klämma).
Obs: begränsa klämma tid till inte mer än 10 min för att förhindra ryggmärg ischit. Har en reparation stygn (5-0 polypropen) lastas i händelse av blödning från caudal mesenterica artär stubbe efter korset klämmor släpps. - Blötlägg en 2 cm x 5 cm bit kirurgisk gasväv med 20 mL outspädd elastas (27 enheter/mL) och Linda runt den intervenerade aorta i 10 min. Ta ett mått på aorta efter alla ingrepp med en bromkoper.
- Vattna buken med saltlösning, ersätta tarmen, och stänga buken i tre skikt. Bapn hämmar sårläkning, så för att minimera riskerna för sår nedbrytning och fascian dehiscence, använda sutur med en lång absorberingar tid och se till att ta klokt små bitar av vävnad i varje skikt. Använda en rinnande syntetisk absorberbara monofilament 1 loopas polydioxanone (PDS) sutur för fascian, en rinnande flätad absorberbara 2-0 sutur för djup dermal senare, och en rinnande subcusärskild resorberbara monofilament sutur (4-0) för huden.
4. postoperativ vård
- Använd 0,2 mg/kg subkutan buprenorfin-SR för postoperativ analgesi. Utvärdera varje gris tre gånger dagligen under de första tre postoperativa dagarna för tecken på smärta och obehag och administrera ytterligare analgesi om identifierad.
- Administrera postoperativ antibiotika (1 g cefalexin intramuskulärt) på POD 1-3.
- Socialt husdjur after POD 3.
5. aorta vävnad upphandling
- Utför vävnads anskaffning på antingen POD 7, 14 eller 28.
- Inducera GA enligt beskrivningen i steg 2.1-2.5 ovan.
Anmärkning: Terminal aorta vävnad upphandling behöver inte vara steril. - 5,3. öppna föregående mittlinjen laparotomi incision, att vara medveten om anslutit tarm till främre bukväggen. Reflektera tarmen att exponera retroperitoneum och aorta liknar steg 3,3 ovan.
- Dissekera aorta tills aneurysmen är utsatt och mäta den yttre diametern av aneurysm segmentet med bromsok. Beräkna aorta dilatation (%) med hjälp av följande ekvation: [(Harvest infrarenala diameter-initial operativ infrarenala diameter) x 100%]. När mätningen uppnås, administrera en dödlig dos av pentobarbital-fenytoin (t. ex., Euthasol) via injektion i IVC.
- Dissekera aorta från tredelning till Suprarenal förkroppsligar aorta och explantat aneurysmatisk segmentet med ett kontroll segment av obehandlad aorta. Placera provet i antingen flytande kväve eller formalin för histologisk utvärdering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Alla statistiska analyser utfördes med hjälp av Fisher Exact test eller Chi squared test vid behov. Data värden rapporteras som genomsnittlig aorta dilatation (%) ± standardavvikelse (%). Statistisk signifikans var satt P < 0,05. Kombinationen av BAPN och kirurgi som ger elastase behandling (kirurgi/elastase) skapar mer robust och reproducerbar AAA i svin på dag 28 jämfört med de som behandlas med kirurgi och elastase ensamt (medelvärde aorta dilatation (%) ± standardavvikelse (%): 113,5% ± 30,2% (n = 8) mot 59,7% ± 29,2% (n = 12); P < .01) som visas i figur 1. AAA växte successivt större allteftersom tiden fortskred (genomsnittlig aorta dilatation (%) ± standardavvikelse (%) på 86,9% ± 47,4% (n = 4), 105,4% ± 58,1% (n = 5), och 113,5% ± 30,2% (n = 8) vid 7, 14 och 28 dagars skördetid punkter, respektive, figur 1). Tecken på kronisk aneurysmsjukdom är uppenbar hos djur som behandlats med bapn och kirurgi/elastase, inklusive svalgmanometri tromb och åderförkalkning (figur 2). Histologisk utvärdering visade signifikant ökad elastin fragmentering och kollagen förändring i BAPN-behandlade svin AAA än kirurgi/elastase ensamt (figur 3 och figur 4, respektive).
Figur 1: β-Aminopropionitril (BAPN) behandling ökar svinbukaortaaneurysm (AAA) storlek. (A) bapn + kirurgi/elastase svin hade signifikant högre genomsnittlig aorta dilatation jämfört med icke-bapn-behandlade (kirurgi/elastase ensam) svin vid 28 dagar (113,5% ± 30,2% vs. 59,7% ± 29,2%; P <. 01). B) bapn-behandlade svin visade en genomsnittlig aorta dilatation på 86,9% ± 47,4%, 105,4% ± 58,1% och 113,5% ± 30,2% vid 7, 14 respektive 28 dagars skördetid. Denna siffra publicerades av Cullen et al.15 och återges här med tillstånd. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: prov fotografier av svin buk aorta aneurysm (AAA). (A) kontrollera bukaorta (ingen behandling med bapn eller elastase). (B) infrarenala AAA bildas på postoperativ dag (pod) 28 efter behandling med kirurgi/elastase, och bapn (C) INTRALUMINAL TROMB i AAA på pod 28 i kirurgi/elastase och bapn behandlade djur (D) åderförkalkning i infrarenala AAA på pod 28 i kirurgi/elastase och bapn behandlade djur. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: elastin fragmentering ökas i β-aminopropionitrile (bapn)-behandlade svin BUKAORTAANEURYSM (AAA). Van Gieson färgning i infrarenala aorta och Suprarenal förkroppsligar aorta vid 7 dagar (a), 14 dagar (B), och 28 dagar (C). Längst till höger, elastin (svart) fragmentering mätt med oberoende granskare av infrarenala aorta kontra suprarenalaorta vid 7, 14 och 28 dagar. Skalstapeln motsvarar 500 μm; 4x objektiv mål. * P < 0,05. Denna siffra publicerades av Cullen et al.15 och återges här med tillstånd. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: kollagen ändras i β-aminopropionitril (BAPN)-behandlade svin bukaortaaneurysm (AAA). Masson trikrom och van Gieson färgning i infrarenala aorta och Suprarenal förkroppsligar aorta vid 7 dagar (A), 14 dagar (B), och 28 dagar (C). Längst till höger, kollagen (blå) innehåll inom väggen av infrarenala kontra Suprarenal förkroppsligar aorta mätt med densitometri enheter vid 7, 14, och 28 dagar. Skalstapeln motsvarar 250 mm; 4x objektiv mål. Denna siffra publicerades av Cullen et al.15 och återges med tillstånd. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En ny modell av infrarenala AAA i svin skapades med hjälp av en kombination av ballong angioplastik, perfusion och topikal elastas, och kosten som BAPN. Med hjälp av denna modell, aorta dilatation av > 100% uppnåddes med brutto och histologiska egenskaper av kronisk mänsklig aneurysm sjukdom. Denna modell ger en inkörsport för att ytterligare förstå den komplexa patofysiologin av AAA och översätta potentiella terapier till mänskliga sjukdomar.
Tidigare modeller av AAA i svin har uppnåtts med blygsamma framgång. Marinov et al. används elastase perfusion ensam och såg några histologiska förändringar inklusive elastin störningar, men kunde inte uppnå fenotyp som definierar ett aneurysm (> 50% dilatation)16. Med tanke på hållbarheten hos svin aorta, mer än en intervention behövs för att uppnå kliniskt signifikanta aneurysm, som ursprungligen beskrevs av Hynecek et al. med en kombination av elastase och kollagenase perfusion och ballong angioplastik8. De såg betyda aorta diameter på 73% samt histologiska förändringar av aneurysmatisk sjukdom, inklusive endotelial förlust, neutrofila infiltration, och elastin störningar.
Tidigare modeller behandlar dock inte en grundläggande fråga med alla AAA-modeller: hur man replikerar en kronisk sjukdomsprocess i en akut eller subakut miljö. De flesta elastasmodeller av AAA i möss visar topp dilatation vid cirka 2 veckor följt av regression därefter, medan den mänskliga sjukdomen utvecklas kroniskt under åren. Nyckeln till denna fråga kan vila i användningen av BAPN, en lysyl oxidashämmare förhindrar kollagen crosslinking. BAPN har en "åldrande" effekt, och i kombination med elastase behandling, det har visat sig simulera kronisk aneurysm tillväxt. I en murina modell av Lu et al., möss observerades 100 dagar postoperativt, och visade tecken på slutskedet AAA med tromb formation och spontan ruptur9. Nyheten och betydelsen av vår svin AAA-modellen är i användningen av bapn, som replikerar denna kroniska sjukdomsprocessen i en subakut inställning och en mer översättningsbara djurarter. Svin utfodras en diet av BAPN kombinerat med ballong angioplastik, elastase perfusion, och topikal elastase ansökan visade mer robusta aneurysm med tecken på slutstadiet sjukdom, inklusive väggmålning tromb, åderförkalkning, och bristning jämfört med de som behandlas med kirurgi och elastase ensam (figur 1). Denna modell förstärker och förbättrar på tidigare modell av hynecek et al. genom att skapa större aneurysm med följd av kronisk sjukdom8.
Även om bapn är viktigt att replikera kronicitet av AAA, kirurgiska ingrepp ger den första förolämpningen mot aorta för att framkalla aneurysm bildas. BAPN utan kirurgi eller elastase användning har undersökts, men visade inte någon signifikant aorta dilatation11. För icke-kirurgiskt utbildade utredare, induktion av AAA i svin via laparotomi kan vara skrämmande. Varje steg är förenat med potentiella komplikationer, från tarm och uretär skador på arteriell eller venös blödning som kräver reparation till postoperativa sårinfektioner. Utredaren måste vara beredd på oförutsedda händelser för att överleva grisen till sitt målslutpunkt. En sann lag ansträngning krävs, inklusive en erfaren kirurg väl insatt i bukanatomi, tillhandahållande av exceptionell anestesi inklusive uppmärksamhet på vitala tecken och vätskestatus, och uppmärksam postoperativ vård. Vårt team har upplevt alla ovanstående komplikationer och agerade därmed om med reparation av enterotomy eller Caval skador eller antibiotika för infektioner. Men en oförutsedd komplikation involverade i vilken grad BAPN försämrades incisional sårläkning hos svinen. Cirka 3 veckor post-operativt, vissa grisar uppvisade uppdelning av sina snitt med enstaka fascian sårruptur kräver ta-tillbaka till Operations teatern för revision och debridement. Noggrann övervakning av snitt efter operativt samt stängning i flera skikt rekommenderas att förhindra denna komplikation.
Den kritiska delen av operationen innebär kanylering av aorta via caudal mesenterica artär, som kan vara frustrerande, med tanke på dess ringa storlek. Användningen av en micropunktering ledningar har hjälpt oss i denna kanylering. Detta steg är viktigt eftersom kanylering tråden ger tillgång till aorta för ballong och perfusion kanyl. Ballong angioplastik före perfusion är viktigt i vår erfarenhet, som ballongutvidgning hypotetiskt skapar endoteliala störningar som gör att elastase perfusion att mer lätt komma in i aorta media. Adekvat perfusion definieras som ett spänd segment av aorta utan läckage eller flykt av vätska runt katetern eller från aorta väggen. Uppnå adekvat perfusion av elastase, samtidigt begränsa totala aorta kors klämma tid till inte längre än 10 min, är viktigt för bra aneurysm bildas samtidigt samtidigt undvika ischemiska komplikationer. Begränsa totala aorta Cross Clamp tid till mindre än 20 min för hela förfarandet och ger tillräcklig tid för reperfusion mellan ballong dilatation och elastase fusioner undviker den fruktade spinal ischemi komplikation. Om adekvat perfusion inte erhålls, det finns sannolikt en läcka från någonstans i den parfymera segmentet av aorta, vanligtvis en ouppmärksam aortoktomi från dissektion eller retrograd läcka från kanylering plats. Det är viktigt att reparera eventuella defekter i det parfymerade segmentet för att möjliggöra adekvat perfusion av elastase. En kärl slinga kan Lindas bara proximalt att aorta kanylering plats för att förhindra retrograd flöde av elastase. Alla ryggradens artär bör också tillfälligt spännas fast under perfusion att undvika elastase in i den systemiska cirkulationen, vilket kan orsaka en septisk respons i svin.
Logiska nästa steg för den här modellen är att testa nya terapier för medicinsk behandling av AAA. Som tidigare nämnts, det finns inga kända medicinska terapier för att dämpa eller regrediera aortaaneurysm tillväxt och nuvarande definitiv vård innebär öppna kirurgiska eller endovaskulära metoder. Tidigare studie har definierat rollerna för proinflammatoriska cytokiner, interleukin-1 β (IL-1β) och interleukin-6 (IL-6) i patogenesen av fallande thoraxala aortaaneurysm och AAA, och hämning av dessa receptorer kan ge potentiella terapeutiska vägar för behandling av dessa sjukdomar17,18,19. Dessa studier har endast gjorts i murina modeller så att nästa steg bör omfatta stora djurmodeller. Dessutom, ett stort djur fallande bröst aortaaneurysm är en annan väg för framtida studier. På grund av olika embryologiska ursprung, det finns inneboende skillnader i väggen sammansättningen av bröstkorg och bukaorta, leder till olika patofysiologi av aneurysm i dessa två segment20.
Det finns några begränsningar i den här modellen. Först, eftersom flera ingrepp är anställda, är det svårt att avgöra vilken intervention bidrar mest till aneurysm formation. Den mängd tryck som krävs för att uppnå en adekvat elastase-perfused aorta segmentet är svårt att mäta, och kan variera. Detta kan påverka mängden elastase in i aorta media och efterföljande aneurysm formation från en gris till nästa. Vi undersöker för närvarande en strategi för att ta itu med detta. BAPN blandades med svinens mat och svin intag under den perioperativa perioden kan variera, ändra beloppen av BAPN varje gris intag. Slutligen kräver denna modell många resurser och investeringar för att lyckas. Detta inkluderar operationssalar, kirurger och anestesi leverantörer, djur boende, postoperativ vård och inköp av BAPN, som kan vara oöverkomligt dyra. Varje labb bör noggrant utvärdera sina resurser och finansiering innan du försöker den här modellen.
Sammantaget, trots vissa begränsningar, svin AAA med följd av kronisk sjukdom kan skapas reproducerbart med hjälp av en kombination av bapn, ballong angioplastik, elastase perfusion och topikal elastase ansökan. Detta har viktiga konsekvenser för translationell forskning som gäller mänskliga sjukdomar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Ingen
Acknowledgments
Vi tackar Anthony sill och Cindy Dodson för deras kunskap och tekniska expertis.
Finansieringskällor:
Finansieringen av denna studie tillhandahölls av National Institute of Health under utmärkelse nr. det nationella hjärt-, lung-och blod Institutet. T32HL007849 och Grant nos. R01HL081629-07 (G.R.U.) och 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).
