赫尔辛基鼠显微旁瘤模型

1Neurosurgery Research Group, University of Helsinki, Helsinki, Finland
Published 10/12/2014
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Medicine

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Summary

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Marbacher, S., Marjamaa, J., Abdelhameed, E., Hernesniemi, J., Niemelä, M., Frösen, J. The Helsinki Rat Microsurgical Sidewall Aneurysm Model. J. Vis. Exp. (92), e51071, doi:10.3791/51071 (2014).

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Abstract

实验囊状动脉瘤模型所必需的试验新型手术和腔内治疗方案和设备之前,它们被引入到临床实践。此外,需要实验模型以阐明复杂动脉瘤生物学导致破裂囊状动脉瘤的。

几种不同类型的实验模型的囊状动脉瘤都建立了不同的物种。他们中的许多,但是,需要特殊的技能,昂贵的设备,或特殊的环境中,这限制了它们的广泛使用。一个简单的,强大的,廉价的实验模型是需要的,可以在各种机构的标准化方式使用标准化的工具。

显微大鼠腹主动脉旁瘤模型结合来研究这两个新的腔内治疗策略和动脉瘤生物学在一个标准化的和廉价的分子基础的可能性的方式。标准化的移植物由形状,大小和几何形状的装置被从供体大鼠的胸降主动脉收获,然后移植到同系受体鼠。动脉瘤是缝合的端至端具有连续或间断的9-0尼龙缝线的下腹主动脉。

我们目前对必要的设备一步一步的程序指令,信息,讨论重要的解剖和手术细节在大鼠腹主动脉旁瘤的显微外科成功创建。

Introduction

囊状动脉瘤破裂引起危及生命的出血导致中风,永久性的神经损伤,甚至死亡。破裂可以通过显微外科夹闭或血管内动脉瘤栓塞预防。一种医疗治疗,以防止动脉瘤的生长和破裂尚未确立。

需要为囊状动脉瘤的实验模型,研究动脉瘤并为新的治疗设备和策略,测试生物。为了这些目的,在不同物种的几个不同的模型已经开发和发布1。在猪,狗,兔较大动脉瘤模型,优选使用在复杂的动脉瘤架构1,2测试腔内的创新。鼠动脉瘤模型,另一方面,允许在转基因物种3,4测试研究问题,并促进澄清瘤生物学中的细胞和分子水平远远大于1种更好。虽然血管内反式颈动脉和反式髂设备部署仅限于大鼠(> 400-500克)和支架小于2.0毫米和1.5毫米的直径5,6,支架也可以通过直接插入置于腹主动脉段窝藏实验动脉瘤。使用大鼠显微腹主动脉侧壁动脉瘤模型先前的工作证明了其在测试新的栓塞装置的可行性和其在研究动脉瘤生物学3,7的分子基础使用。

很多目前公布的实验囊状动脉瘤模型需要昂贵的设备,特殊环境( 无菌手术室用透视功能),介入放射学的能力,或使用昂贵的品种。这些要求限制的广泛使用这些模式,并且导致在不同的实验室,这米使用不同的模型碟刹的数据比较和汇总分析困难的,如果不是不可能的。一个简单的,坚固的,并且便宜的实验模型是必要的,可用于在各种实验室标准化的方式,以获得来自不同机构的比较的结果,一个标准化的工具。为此,我们建立了大鼠主动脉壁囊状动脉瘤模型。

本报告的目的是介绍一步一步的过程说明,关于必要的设备,并讨论了在大鼠腹主动脉旁瘤显微外科成功创造重要的解剖及手术特点。

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Protocol

注:雄性Wistar大鼠(平均体重:356±44克; 10-14周龄)被安置在动物房在22-24°C和12小时光/暗周期可免费使用颗粒饲料,普通自来水并且还获得了人文关怀,符合机构的指导方针。实验进行了审查和批准委员会动物福利在芬兰赫尔辛基大学。

注意:在下面的演示我们的手术方法如下:麻醉大鼠重量适应皮下注射盐酸美托咪定(0.5毫克/千克)和腹腔注射盐酸氯胺酮(50毫克/千克)。试验缺乏脚趾捏反射的,以确认该鼠被完全麻醉。申请眼膏,夹在外科手术部位,并用干净的合适的消毒剂的皮肤,例如氯己定,无论是在醇或水。洗净双手,穿上防护服,头罩和面掩模,并无菌手术手套。有手术助手助剂在保持无菌手术条件,并记录在手术特性(如表1所列)。通过呼吸频率,心脏速率和反应后对伤害性刺激(脚趾捏试验)监测麻醉每15分钟的手术过程中的深度。皮下注射丁丙诺啡(0.03毫克/千克)的混合物中对术后镇痛,必要时,每12小时重复。

1,硬件,耗材和定位

  1. 养小动物手术室安静,无菌,保持室内温度在23 +/- 3℃。为了进行实验性动脉瘤手术以下最少的设备是必要的:
    1. 使用桌面手术显微镜最好配备一个助手范围和数码显微镜摄像头。使用无孔可重复使用的工作表面和清洗的工具表面保护实验台。
    2. 使用下列标准的手术器械:手术剪,组织钳,软组织扩张器或自保持牵开器,以及两个蚊子手术钳。
    3. 使用碱性显微外科手术器械组,其包括:弯曲的微针夹持器,一个弯曲和两个直的microforceps和一个直的或弯曲microscissor。
    4. 请将显微器械的肾菜充满了无菌生理盐水,以保持仪器在手术过程中不粘性和清洁。肾脏菜被填充有橡胶垫或外科手套,以防止损坏的微型仪器的尖端。确保所有物资都是无菌的过程无菌操作,根据对实验动物的生存术目前执行的建议
    5. 此外,使用血管夹敷贴三无创伤临时血管夹。重要的是所用的夹具具有低的收功率,以防止损伤非常薄的壁的大鼠主动脉。还准备了半毫米比例尺,彩色小橡胶垫,和短钝针一把尺子。
    6. 将大鼠在仰卧位,固定两前和后脚爪与外科胶带不施加拉伸或压缩到皮肤上,并通过将其背部的腰部区域下弯曲其背部用粗标记或烧灼笔。重要的是要获得尽可能多的腰椎前凸尽可能以改善腹膜后曝光并获得下腹主动脉便于显微外科吻合术。这种定位推荐腹主动脉瘤的创建,但不是必需的胸部移植收获。

2,嫁接收获

  1. ü根据一般麻醉,打开胸腔(开始移植缺血时间)。适用于有毒脚趾捏,以确认鼠是在进行以下步骤之前,反应迟钝。通过midventral腹壁切开,确定膜片只是肝上,并切断了结缔组织,在振动板的底部,以允许访问的左肋。随着大剪刀,钝面朝下,通过排骨切成只是1厘米左肋骨中线的右侧,并打开胸腔。肺是动员右侧的心脏。牺牲大鼠心内注射氯胺酮hydrochloride.Pulmonary躯干,左锁骨下静脉,左颅腔静脉过量,和奇静脉干预近端主动脉的收获。
  2. 尾椎突出的静脉有一个很好的切入点,开始使用微型剪刀和microforceps胸降主动脉的夹层。
  3. 跟踪胸主动脉b从胸部的背墙向上的ack对主动脉弓轻轻钝性回缩和解剖与手术蚊子夹。
  4. 钳,然后用剪刀剪的静脉。保持对静脉的夹子和使用的牵开,露出底层的主动脉弓。
  5. 放置一个非吸收性6-0丝线结扎只是第一肋间动脉离开主动脉以上。
  6. 切略低于左锁骨下动脉,然后在下面的绑带降主动脉。微调可以为了得到一个垂直标准化动脉瘤几何来完成,或如果需要的话,得到的动脉瘤和主动脉的轴线之间的特定角度。测量其宽度和长度的接枝。
    注:收获移植物可以立刻移植到受体鼠或进一步加工以达到接枝壁的脱细胞。脱细胞的移植物可以被存储在-4摄氏度,直到重新植入在稍后的日期( 图1)。日动脉瘤壁电子脱细胞已被证明易患动脉瘤放大11。

3,移植脱细胞

  1. 冷冻供体移植物在磷酸盐缓冲盐水中,在-4℃。
  2. 第二天,解冻的移植物,漂洗用纯化和去离子水在室温下,并在0.1%十二烷基硫酸钠孵育10小时,在37℃。
  3. 最后,轻轻摇动洗十二烷基硫酸钠处理的移植物三次,重新冻结在磷酸盐缓冲盐水中,并保持在-4℃下直到使用。

4,创建瘤

  1. 腹主动脉夹层
    1. 后的动物已经被麻醉,夹在手术部位的毛发和清洁用合适的消毒皮肤。测试缺乏前皮肤切口脚趾捏响应。启动切口1厘米靠近生殖器íÑ​​midventral位置(开始运作时)。小心地从下面的肌肉分离的皮肤。解剖完一到两厘米胸骨下方。
    2. 仔细用力拉起下面的腹部肌肉,以避免损坏底层器官。向上延伸沿白线的长度切至剑突和在膀胱的水平结束于尾方向。
    3. 轻轻施加压力,膀胱清空,以便于进入腹膜后间隙。
    4. 移动小肠和盲肠突出到右侧或左侧。鉴定大肠即降结肠的腹腔的左下角。
    5. 切在小肠和颅方向下行结肠之间的韧带,使背侧体壁的更宽的曝光。放置一个自保持牵开器,以保持大便分离。
    6. 中端 - 侧吻合动脉瘤í的理想地点■在肾脏和髂腰静脉之间的水平找到。腹主动脉位于腹膜后嵌在脂肪组织中。解剖过程中要特别注意的配对几乎是透明的输尿管和睾丸的血管。
    7. 如果需要的肠子进一步回缩,使用更大的纱布掉。腰椎前凸通过将烧灼笔或类似物件下的大鼠的下背部中的定位感应,显著降低肠收缩的必要性。
    8. 背侧体壁的腹侧表面覆盖有薄的壁层腹膜。一旦这个被打开时,可视化的主动脉的正下方。在从相邻的大静脉,​​腹主动脉的小心尖锐和钝器解剖把握仅外膜,以避免损坏血管壁。
    9. 偶尔,小腰动脉出现如从腹主动脉的背侧表面节段性容器和干扰制剂。结扎血管和切割东东DED以避免在缝合动脉逆行渗出。使用弯曲的微镊子可以便于在深度结扎位置。
  2. 端 - 端吻合术
    1. 把彩色的橡胶垫腹主动脉下方,用小纱布拭装潢吧。在计划的吻合部位的水平删除疏松结缔组织和外膜。
    2. 夹紧腹主动脉远端吻合,再近端(开始主动脉阻断时间)。这将确保该船只的坚定填充,便于后续的动脉切开术。
    3. 执行使用是直的或弯曲的微型剪刀动脉切开术。的微型镊子举起一小块血管壁上切出一个椭圆形的。
    4. 用生理盐水用钝尖的针两个方向彻底冲洗动脉。
    5. 将此端 - 侧吻合术的前两个缝线在动脉切开术的近端和远端(启动吻合时间)。避免与微型镊子抓住血管壁只要有可能。确保每个缝线放置穿过容器壁的所有层。
    6. 进行缝合无论是作为连续或间断缝合。如果中断缝合选择那么首先将背面9点钟缝合。随后的缝线可以被间隔开起相邻的第一缝合线。认真把握外膜。避免内膜任何压缩/抓。
    7. 当后墙完成后,检查吻合术缝合错位的腔内一部分。在位于前侧的相同顺序执行相同的程序。保证在第一共三节每缝合牢固,但不要太紧。
  3. 止血和封闭
    1. 之后,端侧吻合术完成(结束时间吻合),冲洗的部位用生理盐水和先移除远端夹,以便回流(完主动脉阻断时间和结束移植缺血TI我)。
    2. 如果发生从回流的额外线圈,可能需要显着的出血(开始止血的时间)。如遇轻微渗出,达到止血用在出血部位用一小块纱布棉签轻轻按压。
    3. 去掉近端血管钳,冲洗吻合部位一次以上,并切断绑带的剩余端部处的动脉瘤的圆顶。
    4. 在高峰动脉脉搏波,确认动脉瘤被观察动脉瘤体积增大通畅。通过直接“挤奶测试”评估远端腹主动脉通畅。
    5. 取出塑料片和下面的小纱布拭。所创建的动脉瘤内的脉动血液洄清晰可见。
    6. 盖周围的小块脂肪组织或Spongostan的额外的止血吻合缝合线,如果小渗出仍然存在(止血的结束时间)。
    7. 取下软组织扩张器和纱布棉签。将小肠,盲肠,而脂肪量早在他们的正确位置。
    8. 关闭使用5-0,4-0,3-0,或可吸收或不可吸收缝合线,接着用连续缝合技术,用3-0可吸收缝线polyfilament(结束工作时间)皮肤伤口闭合中线腹部肌肉。注意:根据我们的经验耐受大鼠皮肤可吸收缝合线比非吸收性缝合线单丝更好。

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Representative Results

飞行员系列包括14只。随后,共84动物根据协议提出的三月和九月之间的几个研究项目2012年增加29个动物作为供体的囊状动脉移植手术了。剩余的实验使用收获并从用大鼠同性别,应变,体重和年龄的先前实验中存储经预处理的移植物进行的。

体重,总体运行时间,主动脉阻断时间,时间吻合的创作,时间以止血吻合的创建,接枝缺血时间后,与动脉瘤的尺寸,在创建时(动脉瘤的宽度和长度)的记录,并且从写病例报告表中提取。所有特征总结和可视化在表1图1。

除了一个动物在接受了第二次手术,由于阿卜杜血栓minal主动脉远端吻合口部位没有围手术期死亡率或发病率。平均动作时间小于52分钟(52±12分钟)。在动物同系动脉瘤移植组(n = 21)的意思是移植缺血时间为29±7分钟。总体平均主动脉阻断时间为25±7分钟。发现是恒定大小的低偏差瘤尺寸(平均宽度2.5±0.2毫米,平均长度3.8±0.2毫米)。

所收集的数据进行描述性分析和可视化应用统计软件。值表示为平均值±标准偏差(SD)和95%置信区间(CI)。

图1
图1:非脱细胞或脱细胞移植从胸主动脉未处理的原生供体移植物被立即重新植入到受体鼠(1)。移植物是脱细胞进行处理以十二烷基硫酸钠(SDS),并储存于-4摄氏度,直到重新注入(2)。组织学面板通过未处理的(左)和脱细胞(右)的接枝壁描绘了纵向剖视图。苏木精 - 曙红染色。

图2
图2:手术特点 。图形可视化单一数据值的分布(黑色小点),平均数据(粗体长条),标准差(误差条)。 请点击这里查看该图的放大版本。

特点 意思 ±标准差 95%CI为上-下
平均体重(克) 363 47 350 - 373
平均运行时间(分钟) 50 11 48 - 53
平均主动脉阻断时间(分钟) 25 7 23 - 27
平均吻合时间(分钟) 18 6 16 - 19
止血的平均时间(分钟) 2 2 2 - 3
意思是接枝缺血时间(分钟) 29 7 26 - 32
动脉瘤的平均宽度(毫米) 2.5 0.2 2.4 - 2.5
动脉瘤的平均长度(毫米) 3.7 0.5 3.5 - 3.8

表1:手术特点 。 SD =标准差; CI =置信区间

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Discussion

在我们的囊状动脉瘤的复杂生物学的理解进展取决于流行病学和临床资料,在动物模型3,12,13辅以实验室检查对患者样本和实验工作分析。

小的动物,如大鼠本质上是与实验和壳体较低的成本相关联,并且减少需要专门的设备。的时间少于60分钟的大鼠的侧壁动脉瘤的显微创建的平均总操作时间比用于创建在兔子和狗2,14,15更复杂的显微静脉袋动脉分叉部动脉瘤的时间要短得多。低的成本和动脉瘤建立的更快方法的优点可以便于研究传导具有较大数目的实验和随后增加的统计效力。此外,目前的小鼠模型已经成功实施回答researc ħ问题,需要更复杂的实验方法,包括转基因动物3,4。当用小鼠为创建侧壁动脉瘤,一要记住,在需要中断11-0缝线需要额外的显微外科技术。在小鼠中所呈现的动脉瘤模型的性能也有较高的死亡率相关(30%;主要是由于在流体平衡和麻醉的小鼠主动脉的直径较小(0.5-1毫米)的并发症)3。

大鼠动脉瘤模型的基本原理可以掌握在一个短的时间周期。入门课程在啮齿动物显微建议那些雏的研究人员在手术显微镜下进行解剖和缝合技术。在所提出的协议强调了关键步骤将会进一步简化该过程。尤其应该谨慎,从相邻的大静脉,​​腹主动脉夹层期间行使。

ntent“>一个中等大小的大鼠的外周小血管直径,使反式颈动脉和反式髂血管内装置部署难以5,6,然而,设备也可以通过直接的腹主动脉插入或直接放置放入实验瘤结束之前-至现场吻合颈部残余7,16。体积变化和动脉瘤形状可以跟进,具备串行和非侵入性的高频超声,显微CT或高分辨磁共振血管造影16。以前的实验显示,高顺92.5%,中位随访创造六周后无围或程序内抗凝和抗凝集3,7,16,除了单一的情况下显著生长实验动脉瘤或扩张血管通畅率没有观察其中没有破裂3。

然而,如果所收获的移植物脱细胞处理的动脉瘤马克onstrate血栓形成,血管再通,成长,并最终破裂11的异构模式。在后者的研究日益显示出动脉瘤明显外膜纤维化和炎症,完整的墙体破坏,而在无组织腔内血栓增加中性粒细胞聚集。在这样的模型允许以研究动脉瘤的生长和破裂,并可以潜在地用于评估在生长和破裂倾向的动脉瘤引起的栓塞装置的生物反应。没有人能理想地栓塞的动脉瘤可用型号表示一个人的囊状动脉瘤或转载后面动脉瘤形成或破裂的确切病理生物学。

它仍然是一个有争议的问题在什么程度上移植(静脉或动脉袋),并选择血管构筑(侧壁或分叉结构)中的选择影响结果翻译成临床实践。当然,不同的模式是最优的不同的目的,并且可以被优化,以非常高的水平在一定的机构。该模型不会让其他车型过时。这将保持必要的调查,从范围广泛的不同的技术模型和动物一个最适合的实验目标,实际的考虑,以及实验室环境进行选择。

然而,一些实验中最好应在各种机构和实验室相同的标准化模型进行的,以允许更好的比较数据和设备或理疗。迄今为止,临床应用是血管内装置的标准化测试没有指引之前,和动物模型仍然未得到充分利用1。标准化的模式将变得越来越重要,一旦多中心随机临床试验也出现在这一领域的研究。

显微瘤创建允许接枝原点,卷到孔率和父容器的标准化动脉瘤长轴角度。所提出的技术的目的在于,以产生标准化的动脉瘤的变化最小,在动脉瘤的尺寸,位置和关系到母体动脉。此高标准化和相对低的成本的程度使模型的良好工具来测试栓塞材料和设备,然后在其它更复杂的和昂贵的模型进行测试。

在结束了提出的显微侧壁动脉瘤鼠模型是一种快速,廉价,和一致的方法,以创建由大小,形状,以及在动脉瘤相对于母体血管几何结构的装置的标准化实验动脉瘤。

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Disclosures

作者没有财务或商业利益的任何药物,材料或使用的设备。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Medetomidine Any genericon
Ketamin Any genericon
Buprenorphine Any genericon
Phosphate buffered saline
Sodium dodecyl sulfate (0.1%)
3-0 resorbable suture Ethicon Inc., USA VCP824G
5-0 non absorbable suture Ethicon Inc., USA 8618G
6-0 non absorbable silk suture B. Braun, Germany C0761060
9-0 nylon micro suture B. Braun, Germany G1118471
Spongostan Ethicon Inc., USA MS0002
Operation microscope Leica , Germany M651
Digital microscope camera Sony, Japan SSC-DC58AP
Standard surgical instruments B. Braun, Germany Multiple See protocol 1.4
Microsurgical instruments B. Braun, Germany Multiple See protocol 1.5
Vascular clip applicator B. Braun, Germany FT495T
Temporary vascular clamps B. Braun, Germany FT250T
Graph Pad Prism statistical software  GraphPad Software, San Diego, California, USA V 6.02 for Windows

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