نموذج بينالية أرنب محاكاة جراحة إعادة الأوعية الدموية باستخدام الطعوم الوريد لتقييم فرط التنسج الإيتيمي تحت ضغط الدم الشرياني
Summary
يهدف هذا البروتوكول إلى خلق تضخم تضخم التوعي الوريدي تجريبيًا عن طريق إخضاع الأوردة لضغط الدم الشرياني لتطوير استراتيجيات لتكبير تضخم التوعي الوريدي بعد جراحة إعادة الأوعية الدموية باستخدام طعوم الوريد.
Abstract
على الرغم من أن الطعوم الوريدية كانت شائعة الاستخدام كطعة ذاتية في جراحات إعادة الأوعية الدموية للأمراض الإقفارية ، فإن البزلة على المدى الطويل لا تزال ضعيفة بسبب تسارع تضخم تضخم الحجم بسبب التعرض لضغط الدم الشرياني. تم تصميم هذا البروتوكول لإنشاء تضخم الدمى الوبهي التجريبي عن طريق وضع عروق الوريد الوداجي للشرايين السباتية ipsilateral. البروتوكول لا يتطلب العمليات الجراحية في عمق جذع الجسم ومدى الشق محدود ، وهو أقل الغازية للحيوانات ، مما يسمح بالملاحظة على المدى الطويل بعد الزرع. هذا الإجراء البسيط يتيح للباحثين التحقيق في استراتيجيات للتخفيف من تطور تضخم تضخم الطعوم الإيحاء من الطعوم الوريد المزروعة. باستخدام هذا البروتوكول، أبلغنا عن تأثيرات نقل microRNA-145 (miR-145)، والتي من المعروف أنها تتحكم في النمط الظاهري لخلايا العضلات الملساء الوعائية (VSMCs) من الحالة التكاثرية إلى الحالة العقدية، إلى طعوم الأوردة المحصودة. أكدنا توهين تضخم تضخم الطعوم الأوردة عن طريق نقل miR-145 قبل جراحة الزرع من خلال تغيير النمط الظاهري لVSMCs. هنا نبلغ عن منصة تجريبية أقل الغازية للتحقيق في الاستراتيجيات التي يمكن استخدامها لتخفيف فرط التنسج الإيحاء من الطعوم الوريد في جراحات إعادة الأوعية الدموية.
Introduction
عدد المرضى الذين يعانون من أمراض نقص التروية بسبب تصلب الشرايين يتزايد في جميع أنحاء العالم1. على الرغم من التقدم الحالي في العلاجات الطبية والجراحية لأمراض القلب والأوعية الدموية ، لا تزال أمراض القلب الإقفارية ، مثل احتشاء عضلة القلب ، سببًا رئيسيًا للاعتلال والوفيات2. وعلاوة على ذلك، فإن أمراض الشرايين الطرفية التي تتميز بانخفاض تدفق الدم إلى الأطراف تحفز نقص التروية الحرجة في الأطراف، حيث يفقد ما يقرب من 40٪ من المرضى أرجلهم في غضون 6 أشهر من التشخيص، ومعدل الوفيات يصل إلى 20٪3.
تعتبر جراحات إعادة الأوعية الدموية، مثل تطعيم الشريان التاجي (CABG) وجراحة المجازة للشرايين الطرفية، خيارات علاجية رئيسية للأمراض الإقفارية. الغرض من هذه العمليات الجراحية هو توفير مسار دم جديد لتوفير تدفق دم كافٍ نحو الموقع المنقّف للآفات النسيّة أو المُسدّسة في الشرايين تصلب الشرايين. على الرغم من أن الطعوم الشريانية في الموقع ، مثل الشرايين الصدرية الداخلية لCABG ، مفضلة كترقيع اتجافي بسبب البزة الأطول المتوقعة ، فإن طعوم الأوردة ، مثل الأوردة الموسية الذاتية ، تستخدم عادة بسبب زيادة إمكانية الوصول والتوافر4. نقطة الضعف في الطعوم الوريد هو ضعف معدل البطي مقارنة مع الطعوم الشريان5 بسبب تسارع تضخم تضخم التعامي عند التعرض للضغط الشرياني، مما يؤدي إلى مرض الكسب غير المشروع الوريد6.
يتطور مرض الكسب غير المشروع في الوريد من خلال الخطوات الثلاث التالية: 1) تجلط الدم؛ 2) تضخم تضخم الضخامة؛ و 3) تصلب الشرايين7. من أجل معالجة مرض الكسب غير المشروع الوريد، وقد أجريت الكثير من البحوث الأساسية8. حتى الآن، لا ينصح استراتيجية الدوائية الأخرى من العلاجات المضادة للصفيحات والدهون خفض للوقاية الثانوية بعد جراحات إعادة الأوعية الدموية التاجية أو الطرفية في المبادئ التوجيهية الأخيرة9،10،11،12. وبالتالي ، للتغلب على مرض الكسب غير المشروع الوريد ، وخاصة تضخم تضخم الضخامة ، يلزم إنشاء منصة تجريبية ذات صلة لمزيد من الدراسات.
تضخم تضخم الضخامة هو ظاهرة التكيف التي تحدث استجابة للتغيير في المناطق المحيطة بها، حيث تتكاثر خلايا العضلات الملساء الوعائية (VSMCs) وتتراكم، وتولد مصفوفة خارج الخلية في intima. وبالتالي ، فإنه يقدم أساسا لطعم الروائح7. في intima فرط البلاستيك، VSMCs تحمل الانتشار، والإنتاج بدلا من الانكماش، ودعا “تغيير الفينوتيبيك”8. وهو هدف بحثي رئيسي للسيطرة على النمط الظاهري لVSMCs من الطعوم الوريد للوقاية من مرض الكسب غير المشروع الوريد، وقد أجريت العديد من الدراسات الأساسية حول هذا الموضوع8. ومع ذلك ، أظهرت دراسة سريرية معشاة ذات شواهد تهدف إلى تحقيق السيطرة الدوائية على النمط الظاهري VSMC نتائج محدودة13. وعلاوة على ذلك، لا توجد علاجات موحدة لمنع تضخم تضخم الضخامة. ومن الضروري إجراء المزيد من البحوث الأساسية، بما في ذلك دراسات النموذج الحيواني.
لتعزيز البحوث في هذا المجال، من الأهمية بمكان إنشاء نموذج الحيوان الذي يُحدّد الطعوم الأوردة تحت ضغط الدم الشرياني، مما يسمح بمراقبة طويلة الأمد بعد الجراحة. Carrel وآخرون أنشأت نموذج الكلاب لزرع الوريد الوداجي الخارجي في الشريان السباتي14. ثيراث، وقد استخدمت مجموعة متنوعة من الطعوم الوريد للتحقيق في الآثار الفسيولوجية والمرضية للتغيرات في ضغط الدم الشرياني، بما في ذلك الوريد الوريد السفلي المطعمة في الصدر أو الشريان الأورطا البطني، أو الوريد السفيني المطعمة في الشريان الفخذي15،16،17. تم بناء هذه النماذج في الحيوانات الكبيرة ، مثل الخنازير أو الكلاب ، التي هي مناسبة لمحاكاة مرض الكسب غير المشروع الوريد في حالة سريرية. ومع ذلك ، فإن إنشاء نموذج الحيوان الذي يمكن إعداده دون تقنيات جراحية خاصة وبتكلفة أقل سيكون مثاليًا للباحثين الذين يحاولون تطوير استراتيجية علاجية جديدة لتضخم تضخم التأيمن من خلال التحكم في النمط الظاهري VSMC في الجسم الحي. في البداية ، تم إدخال تداخل الوريد الوداجي في الشريان السباتي في أرنب في مجال جراحة الأعصاب18،19. بعد ذلك، تم تطبيقه على البحوث على فرط التنسج الذتيم20،21. النموذج الأولي يتكون من التشابك والوريد وحده، وبالتالي توفير الوقت. وعلاوة على ذلك، أظهرت دراسة لاحقة أن إعداد الكسب غير المشروع الوريد أثرت أيضا على فرط التنسج الإيحاء22. قام ديفيز وآخرون بتقييم تأثير إصابة القسطرة بالون على تضخم تضخم الضخامة في نموذج التطفل الوريدي للأرنب23,24. على الرغم من أن إصابة القسطرة بالون بالإضافة إلى تطفل الوريد كانت أكثر صلة بالإعداد السريري ، كان من المرغوب أيضًا نموذج أكثر قابلية للتكرار. وهكذا، درس جيانغ وآخرون تأثير بيئات التدفق التفاضلي على تضخم تضخم الضخامة وأسسوا إجراء ربط الفروع القاصي كنموذج قابل للاستنساخ25. ومع ذلك ، استخدموا تقنية الكفة في وقت الترقيع الوريد الكسب غير المشروع الذي يبدو مختلفا عن الأنف سالفي في الإعداد السريري. في هذا البروتوكول، نبلغ عن إجراء قابل للاستنساخ وذي صلة سريرية ومتاح على نطاق واسع لإعداد نموذج تداخل وبوعور ة أرنب لتقييم تضخم تضخم الضخامة تحت ضغط الدم الشرياني.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم تصميم هذا البروتوكول لتوفير منصة تجريبية لاختبار مختلف التدخلات الجزيئية أو الوراثية لVSMCs للسيطرة على النمط الظاهري من الانتشار إلى الحالة العقدية وتاليا ً تخفيف تطور تضخم الدم الإيتيفي وواني في الجسم الحي. باستخدام هذا النموذج، قمنا بإعداد تضخم تضخم يتيمي بنجاح في 2 أسابيع بعد الجراح…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعم هذا العمل منح بحثية من وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان (25462136).
Materials
| 10% Povidone-iodine solution | Nakakita | 872612 | Surgical expendables |
| 2-0 VICRYL Plus | Johnson and Johnson | VCP316H | Surgical expendables |
| 4-0 Silk suture | Alfresa pharma | GA04SB | Surgical expendables |
| 8-0 polypropylene suture | Ethicon | 8741H | Surgical expendables |
| Cefazorin sodium | Nichi-Iko Pharmaceutical | 6132401D3196 | Antibiotics |
| Fogarty Catheter (2Fr) | Edwards Lifesciences LLC | E-060-2F | Surgical expendables |
| Heparin | Nipro | 873334 | Anticoagulant |
| Intravenous catheter (20G) | Terumo | SR-OT2051C | Surgical expendables |
| Isoflurane | Fujifilm | 095-06573 | Anesthesia |
| Lidocaine hydrochloride | MP Biomedicals | 193917 | Anesthesia |
| Pentobarbital sodium | Tokyo Chemical Industry | P0776 | Anesthesia |
References
- Causes of death, 2000-2016, Global Health Estimates (GHE). World Health Organization (WHO) Available from: https://www.who.int/healthinfo/global_burden_disease/estimates/en/ (2019)
- Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2019 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 139 (10), 56 (2019).
- Norgren, L., et al. Inter-Society Consensus for the Management of Peripheral Arterial Disease (TASC II). Journal of Vascular Surgery. 45, 5-67 (2007).
- Caliskan, E., et al. Saphenous vein grafts in contemporary coronary artery bypass graft surgery. Nature Reviews: Cardiology. , (2020).
- 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. Journal of the American College of Cardiology. 44 (11), 2149-2156 (2004).
- Muto, A., Model, L., Ziegler, K., Eghbalieh, S. D., Dardik, A. Mechanisms of vein graft adaptation to the arterial circulation: insights into the neointimal algorithm and management strategies. Circulation Journal. 74 (8), 1501-1512 (2010).
- Motwani, J. G., Topol, E. J. Aortocoronary saphenous vein graft disease: pathogenesis, predisposition, and prevention. Circulation. 97 (9), 916-931 (1998).
- Schachner, T. Pharmacologic inhibition of vein graft neointimal hyperplasia. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (5), 1065-1072 (2006).
- Kulik, A., et al. Secondary prevention after coronary artery graft surgery: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 131 (10), 927-964 (2015).
- Gerhard-Herman, M. D., et al. 2016 AHA/ACC Guideline on the Management of Patients With Lower Extremity Peripheral Artery Disease: Executive Summary: A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines. Circulation. 135 (12), 686-725 (2017).
- Aboyans, V., et al. 2017 ESC Guidelines on the Diagnosis and Treatment of Peripheral Arterial Diseases, in collaboration with the European Society for Vascular Surgery (ESVS): Document covering atherosclerotic disease of extracranial carotid and vertebral, mesenteric, renal, upper and lower extremity arteries Endorsed by: the European Stroke Organization (ESO) The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Peripheral Arterial Diseases of the European Society of Cardiology (ESC) and of the European Society for Vascular Surgery (ESVS). European Heart Journal. 39 (9), 763-816 (2018).
- Neumann, F. J., et al. 2018 ESC/EACTS Guidelines on myocardial revascularization. European Heart Journal. 40 (2), 87-165 (2019).
- Alexander, J. H., et al. Efficacy and safety of edifoligide, an E2F transcription factor decoy, for prevention of vein graft failure following coronary artery bypass graft surgery: PREVENT IV: a randomized controlled trial. Journal of the American Medical Association. 294 (19), 2446-2454 (2005).
- Carrel, A., Guthrie, C. C. Uniterminal and biterminal venous transplantations. Surgery, Gynecology and Obstetrics. 2 (3), 266-286 (1906).
- Nabatoff, R. A., Touroff, A. S. The maximal-size vein graft feasible in the replacement of experimental aortic defects, long term observations concerning the function and ultimate fate of the graft. Bulletin of the New York Academy of Medicine. 28 (9), 616 (1952).
- Kanar, E. A., et al. Experimental vascular grafts. I. The effects of dicetyl phosphate on venous autografts implanted in the thoracic aorta of growing pigs: a preliminary report. Annals of Surgery. 138 (1), 73-81 (1953).
- Jones, T. I., Dale, W. A. Study of peripheral autogenous vein grafts. AMA Archives of Surgery. 76 (2), 294-306 (1958).
- Stehbens, W. E. Experimental production of aneurysms by microvascular surgery in rabbits. Vascular Surgery. 7 (3), 165-175 (1973).
- Bannister, C. M., Mundy, L. A., Mundy, J. E. Fate of small diameter cervical veins grafted into the common carotid arteries of growing rabbits. Journal of Neurosurgery. 46 (1), 72-77 (1977).
- Bergmann, M., Walther, N. Ultrastructural changes of venous autologous bypass grafts in rabbits: correlation of patency and development. Basic Research in Cardiology. 77 (6), 682-694 (1982).
- Murday, A. J., et al. Intimal hyperplasia in arterial autogenous vein grafts: a new animal model. Cardiovascular Research. 17 (8), 446-451 (1983).
- Quist, W. C., LoGerfo, F. W. Prevention of smooth muscle cell phenotypic modulation in vein grafts: a histomorphometric. Journal of Vascular Surgery. 16 (2), 225-231 (1992).
- Davies, M. G., Dalen, H., Svendsen, E., Hagan, P. O. Influence of perioperative catheter injury on the long-term vein graft function and morphology. Journal of Surgical Research. 66 (2), 109-114 (1996).
- Davies, M. G., Dalen, H., Svendsen, E., Hagan, P. O. Balloon catheter injury and vein graft morphology and function. Annals of Vascular Surgery. 10 (5), 429-442 (1996).
- Jiang, Z., et al. A novel vein grat model: adaptation to differential flow environments. American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology. 286 (1), 240-245 (2004).
- Ohnaka, M., et al. Effect of microRNA-145 to prevent vein graft disease in rabbits by regulation of smooth muscle cell phenotype. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (2), 676-682 (2014).
- Nishio, H., et al. MicroRNA-145-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles attenuate venous intimal hyperplasia in a rabbit model. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (6), 2242-2251 (2019).
- Ohno, N., et al. Accelerated reendothelialization with suppressed thrombogenic property and neointimal hyperplasia of rabbit jugular vein grafts by adenovirus-mediated gene transfer of C-type natriuretic peptide. Circulation. 105 (14), 1623-1626 (2002).
- Osgood, M. J., et al. Surgical vein graft preparation promotes cellular dysfunction, oxydative stress, and intimal hyperplasia in human saphenous vein. Journal of Vascular Surgery. 60 (1), 202-211 (2014).
- Shintani, T., et al. Intraoperative transfection of vein grafts with the NFkappaB decoy in a canine aortocoronary bypass model: a strategy to attenuate intimal hyperplasia. Annals of Thoracic Surgery. 74 (4), 1132-1137 (2002).
- Petrofski, J. A., et al. Gene delivery to aortocoronary saphenous vein grafts in a large animal model of intimal hyperplasia. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 127 (1), 27-33 (2004).
- Steger, C. M., et al. Neointimal hyperplasia in a porcine model of vein graft disease: comparison between organ culture and coronary artery bypass grafting. European Surgery. 43 (3), 174-180 (2011).
- Thim, T., et al. Oversized vein grafts develop advanced atherosclerosis in hypercholesterolemic minipigs. BMC Cardiovascular Disorders. 12 (24), (2012).
- Zou, Y., et al. Mouse model of venous bypass graft arteriosclerosis. American Journal of Pathology. 153 (4), 1301-1310 (1998).
- de Vries, M. R., Simons, K. H., Jukema, J. W., Braun, J., Quax, P. H. Vein graft failure: from pathophysiology to clinical outcomes. Nature Reviews Cardiology. 13 (8), 451-470 (2016).
- Dietrich, H., et al. Rapid development of vein graft atheroma in ApoE-deficient mice. American Journal of Pathology. 157 (2), 659-669 (2000).
- Kumar, A., Lindner, V. Remodeling with neointima formation in the mouse carotid artery after cessation of blood flow. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 17 (10), 2238-2244 (1997).
- Lindner, V., Fingerie, J., Reidy, M. A. Mouse model of arterial injury. Circulation Research. 73 (5), 792-796 (1993).
- Moroi, M., et al. Interaction of genetic deficiency of endothelial nitric oxide, gender, and pregnancy in vascular response to injury in mice. Journal of Clinical Investigation. 101 (6), 1225-1232 (1998).
