Summary

돼지 대동맥 협착증의 최소 침습 모델

Published: October 20, 2023
doi:

Summary

이 프로토콜은 돼지의 상행 대동맥 밴딩에 대한 최소 침습 수술 절차를 설명합니다.

Abstract

심부전의 대형 동물 모델은 크기와 인간과의 생리학적 유사성으로 인해 새로운 치료 중재 개발에 필수적인 역할을 합니다. 압력 과부하로 인한 심부전, 상향 대동맥 밴딩의 모델을 만들기 위해 노력해 왔으며 여전히 관상 동맥 상부 상태이며 인간의 대동맥 협착증을 완벽하게 모방하지 않고 인간의 상태와 매우 유사합니다.

이 연구의 목적은 경피적으로 도입된 고충실도 압력 센서로 정밀하게 보정된 대동맥 밴드를 배치하여 좌심실 압력 과부하를 유도하는 최소 침습적 접근 방식을 입증하는 것입니다. 이 방법은 수술 절차(3R)를 개선하여 균질한 횡단 협착 구배와 그룹 내 변동성 감소를 나타냅니다. 또한 신속하고 사건 없이 동물을 회복할 수 있어 폐사율을 최소화할 수 있습니다. 연구 기간 동안 동물은 수술 후 최대 2개월 동안 경흉부 심초음파와 압력-부피 루프 분석을 사용하여 추적되었습니다. 그러나 원하는 경우 더 긴 후속 조치를 취할 수 있습니다. 이 대형 동물 모델은 신약, 특히 비대와 좌심실 압력 과부하와 관련된 구조적 및 기능적 변화를 표적으로 하는 약물을 테스트하는 데 유용한 것으로 입증되었습니다.

Introduction

심부전(HF)은 전 세계 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치는 생명을 위협하는 질병으로, 사회적, 경제적으로 큰 영향을 미칩니다1. 중요한 병인 중 하나는 대동맥 판막 질환 또는 대동맥 협착증(AS)입니다. 대동맥 협착증은 고령기에 더 많이 발생하며 미국에서 두 번째로 흔한 판막 병변으로 꼽힙니다. AS 관련 사망률은 유럽에서도 증가했으며, 특히 최근 중재적 시술을 받을 수 없는 국가에서 증가했다2. 심방세공의 복잡성과 치료 혁신의 부족을 감안할 때, 인간의 상태를 재현하고 새로운 중재의 테스트를 용이하게 할 수 있는 신뢰할 수 있는 동물 모델이 절실히 필요하다3. 설치류 모델이 대형 동물 모델보다 많지만 후자는 크기와 생리적 유사성으로 인해 몇 가지 이점을 제공하여 인간이 사용할 수 있는 약물 용량 및 의료 기기를 테스트할 수 있습니다.

이 방법의 목적은 생물의학 연구에 사용되는 대부분의 대형 동물 종에 적용할 수 있는 상행 대동맥 밴딩(AAB)의 재현 가능한 모델을 확립하는 것입니다. 이 연구에서 절차는 3R 원칙(교체, 감소 및 정제4)을 준수하는 최소 침습적 접근 방식을 사용하여 돼지에서 입증되었습니다. 이 접근 방식은 정확한 압력 구배를 생성하여 높은 재현성을 제공합니다(잠재적으로 필요한 동물의 수를 줄일 수 있음). 또한, 작은 수술 절개(2-3cm)는 수술적 모욕을 최소화하여 흉골 절개술 및 더 큰 개흉술5 (정제)과 같은 보다 공격적인 접근법에 비해 동물의 웰빙을 개선한다. 또한, 문헌의 자세한 설명과 함께 방법의 비디오 데모를 제공하면 잠재적으로 훈련 목적으로만 사용되는 동물의 필요성을 줄여 동물 사용을 더욱 줄일 수 있습니다. 이 모델은 뚜렷한 성장률을 가진 다양한 돼지 균주/품종에 적용할 수 있으며 지속적인 압력 과부하를 유도하여 1개월 또는 2개월의 추적 관찰 후 상당한 비대를 유발합니다.

현재의 방법은 동물의 크기 변동성을 무시하고 고정 협착증6을 사용하거나, 고충실도 압력 센서보다 신뢰성이 떨어지고 신호 감쇠8에 취약한 유체 충전 압력 판독값7을 사용하여 기울기를 계산한다. 또 다른 접근법은 협착증 원위부(stenosis 5)에 대한 단일 압력 측정을 사용한다. 그러나 경피적으로 전달된 고충실도 압력 센서를 사용하여 동시 근위 및 원위 압력 신호를 통해 협착을 교정하면 프로토콜이 크게 최적화되어 그룹 균질성이 향상됩니다. 이 방법을 시각적으로 시연함으로써 다른 연구자들은 큰 장애물 없이 이를 복제할 수 있어야 하며, 3R 원칙의 적용을 촉진하는 동시에 이 모델의 가용성을 높일 수 있습니다.

Protocol

동물 실험은 포르토 대학의 심혈관 연구 개발 센터(UnIC, Porto, Portugal)의 실험 수술 실험실에서 수행되었습니다. 기관 동물 윤리 위원회는 국가 동물 보건 당국(Direcção-Geral de Alimentação e Veterinária, DGAV, Ref: 2021-07-30 011706 0421/000/000/2021)에 따라 연구를 승인했습니다. 실험자들은 면허를 받았거나(FELASA와 동등한 실험실 동물 과학 승인) 흉부외과 의사 또는 마취과 의사였습니다. 이 작업에 사용된 동물?…

Representative Results

이 모델의 초기 개발 당시 사망률은 약 30%였으며, 동물들은 밴드링 후 급성 심부전과 수술 합병증으로 사망했습니다. 그러나 모델이 확립된 후 수술 합병증이 덜 흔해졌고 사망률은 약 15%로 떨어졌습니다. 발생한 2건의 사망은 박리 중 대동맥 파열로 인한 것이었다. 고충실도 압력 센서를 사용하면 고품질 압력 신호를 얻을 수 있으므로(그림 2) 협착을 실…

Discussion

최근 몇 년 동안 여러 연구에서 외과적 대동맥 밴딩을 좌심실 압력 과부하 및 심부전(하행9 에서상행 대동맥 10)에 대한 모델로 활용하여 연구자들이 특정 요구에 맞는 다양한 표현형을 얻을 수 있도록 했습니다. 이러한 모델을 사용하려면 값비싼 장비와 전문 지식이 필요하지만 이러한 모델이 제공하는 정보는 매우 중요합니다. 돼지는 크기와 인간의 심장과 유…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작업은 QREN 프로젝트 2013/30196, “la Caixa” Banking Foundation, Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) 프로젝트, LCF/PR/HP17/52190002에 따라 지원 및 자금 지원을 받았습니다. JS와 EB는 Marie Sklodowska-Curie 보조금 계약 번호 813716에 따라 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램의 지원을 받았습니다. PdCM은 Stichting Life Sciences Health(LSH)-TKI 프로젝트 MEDIATOR(LSHM 21016)의 지원을 받았습니다.

Materials

3-0 PDS II suture Ethicon Z683G Aorta banding
5-0 prolene Ethicon 7472H Aorta banding
ACUSON NX2 Ultrasound System Siemens (240)11284381 Vascular Access and Echocardiography
Arterial Extension 200 cm PMH 303.0666 Anesthesia Maintenance
Atlan A300 Ventilator Draeger 8621300 Ventilation
Bone cutters Fehling AMP 367.00 Aorta banding
Cefazolin 1000 mg Labesfal 100063 Antibiotic
Chlorhexidine 4% Wash Solution AGA 19110008 Cleaning
Doyen Intestinal Forceps Aesculap EA121R Intubation
Echogenic Introducer Needle Teleflex AN-04318 Vascular Access
Endotracheal tube Intersurgical 8040070 Intubation
ePTFE vascular graft (5 mm x 40 cm) GORE-TEX S0504 Aorta banding
Extension line 100 cm PMH 303.0394 Anesthesia Induction
F.O. Laryngoscope Luxamed E1.317.012 Intubation
F.O. Miller Blade 4 204 x 17 mm Luxamed 3 Intubation
Fenestrated Sterile Drape Bastos Viegas 4882-256 Aseptic Technique
Fentanyl 0.5 mg/10 mL B.Braun 5758883 Anesthesia / Analgesia
Guidewire 260 cm J-tip B.Braun J3 FC-FS 260-035 Left Ventricle catheterization
Infusomat Space Infusion Pump B.Braun 24101800 Fluids / Drug administration
Intercostal retractor Fehling Surgical MRP-1 Thoracotomy
Introcan Certo IV Catheter 20G B.Braun 4251326 Fluids / Drug administration
Isotonic Saline Solution 0.9% B.Braun 5/44929/1/0918 Fluids / Drug administration
Ketamidor 100 mg/mL Richter pharma 1121908AB Anesthesia Induction
L10-5v Linear Transducer Siemens 11284481 Vascular Access
Midazolam 15 mg/3 mL Labesfal PLB762-POR/2 Anesthesia Induction
Mikro-cath Millar 63405(1) Pressure recording
MP1 guide catheter 6 Fr Cordis 67027000 Left Ventricle catheterization
Needle Holder Fehling Surgical ZYY-5 Aorta banding
Non-woven adhesive Bastos Viegas 442-002 Fluids / Drug administration
P4-2 Phased Array Transducer Siemens 11284467 Echocardiography
Perfusor Compact Syringe Perfusion Pump B.Braun 8717030 Fluids / Drug administration
Pressure Signal Conditioner ADinstruments PCU-2000 Pressure recording
Propofol Lipuro 2% B.Braun 357410  Anesthesia Maintenance
Radifocus Introducer II Standard Kit B – Introducer Sheath Terumo RS+B60K10MQ Vascular Access
Radiopaque marker Scanlan 1001-83 Aorta banding
Scissors Fehling Surgical Thoracotomy
Skinprep (Chlorhexidine 2% / 70% Isopropyl alcohol) Vygon SKPC015ES Disinfection
Stopcock manifold (3 ports) PMH 310.0489 Fluids / Drug administration
Straight forceps Fehling Surgical ZYY-1 Thoracotomy
Stresnil 40 mg/mL ecuphar 572184.2 Anesthesia Induction
Syringe Luer Lock 20 cc Omnifix B.Braun 4617207V Anesthesia Induction
Syringe Luer Lock 50 cc Omnifix B.Braun 4617509F Anesthesia Maintenance
Transdermal fentanyl Patch 50 mcg/h Mylan 5022153 Analgesia
Ultravist Bayer KT0B019 Angiography
Universal Hemostasis Valve Adapter Merit Medical UHVA08 Left Ventricle catheterization
Velcro Limb Immobilizer PMH SU-211 Animal stabilization
Venofix A, 21 G B.Braun 4056337 Anesthesia Induction
Vista 120S Patient Monitor Draeger MS32997 Monitoring
Weck titanium clip Teleflex 523760 Aorta banding
Weck titanium clip applier Teleflex 523166 Aorta banding
Zhiem Vision Iberdata N/A Fluoroscopy

References

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Cite This Article
Cerqueira, R., Moreira-Costa, L., Beslika, E., Leite-Moreira, A., Silva, J., da Costa Martins, P. A., Leite-Moreira, A., Lourenço, A., Mendes-Ferreira, P. A Minimally Invasive Model of Aortic Stenosis in Swine. J. Vis. Exp. (200), e65780, doi:10.3791/65780 (2023).

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