Arteriyel Kan Basıncı Altında İntimal Hiperplazi değerlendirmek için Ven Greftleri kullanarak Revaskülarizasyon Cerrahisi Taklit Bir Tavşan Venöz Interposition Modeli
Summary
Bu protokol, ven greftleri kullanılarak revaskülarizasyon cerrahisi sonrası venöz intimal hiperplaziyi zayıflatmak için stratejiler geliştirmek için damarları arteriyel kan basıncına maruz kalarak deneysel olarak venöz intimal hiperplazi yaratmayı amaçlamaktadır.
Abstract
İnsiyatif hiperplazinin arteriyel kan basıncına maruz kalmasına bağlı olarak hızlanması nedeniyle damar greftleri iskemik hastalıklarda revaskülarizasyon ameliyatlarında yaygın olarak otolog greft olarak kullanılsa da, uzun süreli açıklık zayıfktadır. Bu protokol, tavşan juguler damarlarıipsilateral karotis arterlere çarparak deneysel venöz intimal hiperplazinin kurulması için tasarlanmıştır. Protokol, vücut gövdesinin derinliklerinde cerrahi prosedürler gerektirmez ve kesinin kapsamı sınırlıdır, bu da hayvanlar için daha az invazivdir ve implantasyon sonrası uzun süreli gözlem erebilmektedir. Bu basit prosedür, araştırmacıların implante edilen ven greftlerinin intimal hiperplazisinin ilerlemesini zayıflatma stratejilerini araştırmalarına olanak sağlar. Bu protokolü kullanarak, vasküler düz kas hücrelerinin fenotipini (VSMCs) proliferatiften kontraktil duruma kadar kontrol ettiği bilinen mikroRNA-145’in (miR-145) hasat edilen damar greftlerine etkilerini bildirdik. VsMC’lerin fenotip değişimi ile implantasyon ameliyatından önce miR-145 transducing tarafından ven greftlerinin intimal hiperplazisinin zayıflatılması doğrulandı. Burada revaskülarizasyon ameliyatlarında damar greftlerinin intimal hiperplazisini zayıflatmak için kullanılabilecek stratejileri araştırmak için daha az invaziv bir deneysel platform rapor ediyoruz.
Introduction
Ateroskleroz nedeniyle iskemik hastalık yaşayan hastaların sayısıdünyaçapında 1 artmaktadır. Kardiyovasküler hastalıklar için tıbbi ve cerrahi tedavilerdeki mevcut gelişmelere rağmen, miyokard infarktüsü gibi iskemik kalp hastalıkları, morbidite ve mortalitenin önemli bir nedeni olmaya devam etmektedir2. Ayrıca, ekstremitelere kan akışının azalması ile karakterize periferik arter hastalıkları kritik ekstremite iskemisine neden olur, hastaların yaklaşık %40’ı tanıdan sonraki 6 ay içinde bacaklarını kaybeder ve mortalite oranı %20’ye kadar dır3.
Koroner arter bypass greftleme (KABG) ve periferik arterler için bypass cerrahisi gibi revaskülarizasyon ameliyatları iskemik hastalıklar için önemli tedavi seçenekleridir. Bu ameliyatların amacı aterosklerotik arterlerin stenotik veya tıkanmış lezyonların distal bölgeye doğru yeterli kan akımı sağlamak için yeni bir kan yolu sağlamaktır. KaBG için iç torasik arterler gibi yerinde arteriyel greftler, beklenen uzun açıklık nedeniyle bypass greftleri olarak tercih edilse de, otolog safenöz venler gibi damar greftleri, yüksek erişilebilirlik ve kullanılabilirlik nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır4. Ven greftlerinin zayıf noktası arteriyel basınca maruz kaldığında hızlandırılmış intimal hiperplazi nedeniyle arter greftleri5 göre zayıf paten oranıdır, hangi damar grefti hastalığına yol açar6.
Ven grefti hastalığı aşağıdaki üç adımda gelişir: 1) tromboz; 2) intimal hiperplazi; ve 3) ateroskleroz7. Damar grefti hastalığını ele almak için birçok temel araştırma yapılmıştır8. Şimdiye kadar, antiplatelet ve lipid düşürücü tedaviler dışında hiçbir farmakolojik strateji koroner veya periferik revaskülarizasyon ameliyatları sonkılavuzlarındasonra ikincil önleme için tavsiye edilir 9,10,11,12. Bu nedenle, damar grefti hastalığının, özellikle intimal hiperplazinin üstesinden gelmek için ileri çalışmalar için ilgili bir deneysel platformun oluşturulması gerekmektedir.
İntimal hiperplazi, vasküler düz kas hücrelerinin (VSMC’ ler) çoğaldığı, biriktiği ve intimada hücre dışı matriks ürettiği çevredeki değişime yanıt olarak ortaya çıkan adaptif bir olgudur. Sonuç olarak, greft ateroma7için bir temel sunar. Hiperplastik intima, VSMCs proliferasyon ayı ve üretim yerine daralma, “fenotipik değişim”8denir. Bu ven grefthastalığı önlemek için ven greftvsmlerinin FEnotip kontrol etmek için önemli bir araştırma hedefi, ve çok sayıda temel çalışmalar bu konuda yapılmıştır8. Ancak VSMC fenotipinin farmakolojik kontrolünü sağlamayı amaçlayan randomize kontrollü klinik çalışmada sınırlı sonuçlar13olarak saptanmadı. Ayrıca, intimal hiperplazi önlemek için standart tedaviler vardır. Hayvan modeli çalışmaları da dahil olmak üzere daha temel araştırmalar gereklidir.
Bu alanda araştırma teşvik etmek için, arteriyel kan basıncı altında damar greftleri recapitulates bir hayvan modeli kurmak için çok önemlidir, uzun vadeli izin, postoperatif gözlem. Carrel ve ark. karotis arter içine dış juguler ven implantasyonu bir can modeli kurdu14. Therafter, damar greftleri çeşitli arteriyel kan basıncıdeğişiklikleri fizyolojik ve patolojik etkilerini araştırmak için istihdam edilmiştir, torasik veya abdominal aort içine engrafted inferior vena kava da dahil olmak üzere, ya da femoral arter içine engrafted safenöz ven15,16,17. Bu modeller, domuz veya köpek gibi, klinik bir durumda bir damar grefthastalığı taklit etmek için uygundur büyük hayvanlar, inşa edilmiştir. Ancak, özel cerrahi teknikler olmadan ve daha düşük bir maliyetle hazırlanabilir bir hayvan modeli kurulması in vivo VSMC fenotip kontrolü ile intimal hiperplazi zayıflatmak için yeni bir tedavi stratejisi geliştirmeye çalışan araştırmacılar için ideal olacaktır. Başlangıçta, bir tavşan karotis arter içine juguler ven interposition nöroşirürji alanında tanıtıldı18,19. Bundan sonra, intimal hiperplazi20,,21araştırma için uygulanmıştır. İlk model venöz interposition tek başına oluşur, böylece zaman tasarrufu. Ayrıca, daha sonraki bir çalışmada bir ven grefti hazırlanması da intimal hiperplazi22etkilediğini göstermiştir. Davies ve ark. bir tavşan venöz interpozisyonmodelindeintimal hiperplazi balon kateter yaralanması etkisini değerlendirdi23 ,24. Balon kateter yaralanması ven interpozisyonuna ek olarak klinik ayarı daha uygun olmasına rağmen, daha tekrarlanabilir bir model de istendi. Böylece, Jiang ve ark. diferansiyel akış ortamlarının intimal hiperplazi üzerindeki etkisini inceledi ve tekrarlanabilir bir model olarak distal dal ligasyon prosedürü kurdu25. Ancak, klinik ortamda el dikilmiş anastomoz farklı görünüyor ven greft interposition sırasında bir manşet tekniği istihdam. Bu protokolde, arteriyel kan basıncı altında intimal hiperplazi değerlendirmek için bir tavşan venöz interpozisyon modeli nin hazırlanması için tekrarlanabilir, klinik olarak ilgili ve geniş kapsamlı bir prosedür rapor ediyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol, VSMC’ler için çeşitli moleküler veya genetik müdahaleleri test etmek için deneysel bir platform sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bu modeli kullanarak, ameliyattan 2 hafta sonra intimal hiperplazi(Şekil 1A)başarıyla hazırlandı ve mikroRNA-145’in tedavi potansiyelini gösterdive VSMC fenotip26,27, intimal venöz hiperplazinin zayıflatılması için bir model olarak mevcut protokolü doğruladık.
<p clas…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Japonya Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’nın (25462136) araştırma hibeleri ile desteklenmiştir.
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).
