إنشاء وتقييم نموذج مرض الكسب غير المشروع في الوريد الخنزير
Summary
في هذا البروتوكول ، تم إجراء تطعيم مجازة وريد الخنزير الجديد من خلال شق صغير في جدار الصدر الأيسر دون المجازة القلبية الرئوية. تم إجراء دراسة علم الأمراض بعد العملية الجراحية ، والتي أظهرت سماكة intimal.
Abstract
مرض الكسب غير المشروع الوريدي (VGD) هو السبب الرئيسي لفشل ترقيع مجازة الشريان التاجي (CABG). هناك حاجة إلى نماذج حيوانية كبيرة من CABG-VGD للتحقيق في آليات المرض وتطوير الاستراتيجيات العلاجية.
لإجراء الجراحة ، ندخل غرفة القلب من خلال الفضاء الوربي الثالث ونقوم بتشريح الوريد الثديي الداخلي بعناية ونغمره في محلول ملحي طبيعي. ثم يتم علاج الشريان التاجي الرئيسي الأيمن لنقص التروية. يتم شق الوعاء المستهدف ، ويتم وضع سدادة تحويلة ، ويتم مفاغرة الطرف البعيد من الوريد الكسب غير المشروع. يتم حظر الشريان الأورطي الصاعد جزئيا ، ويتم مفاغرة الطرف القريب من الوريد الكسب غير المشروع بعد الانثقاب. يتم فحص الوريد الكسب غير المشروع بحثا عن المباح ، ويتم ربط الشريان التاجي الأيمن القريب.
يتم إجراء جراحة تحويل مسار الشريان التاجي في الخنازير الصغيرة لحصاد الوريد الثديي الداخلي الأيسر لاستخدامه كطعم وعائي. تستخدم اختبارات المصل البيوكيميائية لتقييم الحالة الفسيولوجية للحيوانات بعد الجراحة. يظهر الفحص بالموجات فوق الصوتية أن الطرف القريب والأوسط والبعيد لوعاء الكسب غير المشروع لا يعوقه. في النموذج الجراحي ، لوحظ تدفق الدم المضطرب في الكسب غير المشروع عند الفحص النسيجي بعد جراحة تحويل مسار الشريان التاجي ، ولوحظ تضيق الكسب غير المشروع الوريدي المرتبط بتضخم الدم الداخلي في الكسب غير المشروع. توفر الدراسة هنا إجراءات جراحية مفصلة لإنشاء نموذج VGD الناجم عن تحويل مسار الشريان التاجي القابل للتكرار.
Introduction
على الرغم من انخفاض معدل وفيات أمراض القلب التاجية بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، إلا أن نصف البالغين في منتصف العمر في الولايات المتحدة يصابون بأعراض مرتبطة بالقلب الإقفاري كل عام ، ويموت ثلث كبار السن بسبب أمراض القلب التاجية1. تطعيم مجازة الشريان التاجي (CABG) هو طريقة جراحية فعالة لتحسين نقص تروية عضلة القلب ، والأهم من ذلك ، أنها طريقة جراحية لا يمكن الاستغناء عنها لعلاج مرض الشريان التاجي متعدد الأوعية2. ومع ذلك ، بمرور الوقت ، تتطور الطعوم الوعائية إلى التهاب وتضخم داخلي وتصلب الشرايين التدريجي ، والذي من المعروف أنه يؤدي إلى فشل ترقيع الوريد أو مرض ترقيع الوريد (VGD) 3. في المرضى بعد تحويل مسار الشريان التاجي ، إذا حدث عودة التضيق ، يمكن استبدال الأوعية الدموية المريضة فقط في بعض الحالات2. المرضى الأكبر سنا والأمراض المصاحبة المضافة تجعل إعادة تطعيم مجازة الشريان التاجي أمرا صعبا للغاية. يعد تأخير أو السيطرة على المشاكل المرضية المرتبطة بالأوعية الدموية المطعمة مشكلة ملحة يجب حلها. هناك حاجة إلى نماذج حيوانية كبيرة من CABG-VGD للتحقيق في آليات المرض وتطوير الاستراتيجيات العلاجية. نجح الباحثون في إنشاء نماذج VGD الحيوانية في الحيوانات الصغيرة والكبيرة مثل الفئران4 والجرذان5 والأرانب6 والخنازير7. بالمقارنة مع الحيوانات الصغيرة ، فإن الحيوانات الكبيرة مثل الخنازير لها هياكل تشريحية وخصائص فسيولوجية مشابهة للبشر ولها عمر أطول 8,9. وبالتالي ، فإن الحيوانات الكبيرة أكثر ملاءمة لاستكشاف التغيرات المرضية طويلة الأجل في مرض الكسب غير المشروع الوريدي وللاختبار قبل السريري للأدوية أو الأجهزة. لقد طبقنا نحن وفريقنا المتعاون بنجاح التقنيات الجراحية لإنشاء نموذج قصور القلب الخنازير ووصفنا التغيرات المرضية القلبية في هذا النموذج10.
تم توحيد جراحة تحويل مسار الشريان التاجي في الممارسة السريرية ، ولكن عندما يتم تطبيقها على إنشاء نماذج حيوانية VGD ، فإن الاختلافات بين الأنواع ، واقتناء المعدات والمرافق الحيوانية ، والعمليات الجراحية للحيوانات ، وتغذية الحيوانات والتمريض تشكل تحديات كبيرة للباحثين. كما هو الحال في الممارسة السريرية ، فإن مناهج جراحة تحويل مسار الشريان التاجي المستخدمة لإنشاء نماذج حيوانية VGD تشمل بضع القص في خط الوسط11 وبضع الصدر الجانبي الأيسر12. يستخدم بضع القص في خط الوسط بشكل أكثر شيوعا13,14. ومع ذلك ، فإن هذا النهج ينطوي على مخاطر عالية لكل من البشر والحيوانات. في الدراسة التي أبلغ عنها ثانكام وآخرون ، توفي اثنان من الخنازير الستة المستخدمة في النمذجة أثناء الجراحة15. ارتفاع معدل وفيات النموذج يزيد من تكاليف الدراسة ويؤثر على دقة النتائج. أظهرت دراسة في وقت سابق أن شق جدار الصدر الأيسر كان ممكنا لإنشاء VGD الناجم عن تحويل مسار الشريان التاجي في الخنازير11. هنا ، تهدف هذه الدراسة إلى وصف بروتوكول خطوة بخطوة لإنشاء جراحة قابلة للتكرار لنموذج VGD الناجم عن تحويل مسار الشريان التاجي في الخنازير الصغيرة وتقييم النمط الظاهري لهذا النموذج. تم تصميم البروتوكول التجريبي بشكل مشترك من قبل فرق جراحة القلب والتخدير. تم تحديد النهج الجراحي للمساحة الوربية الثالثة اليسرى وفقا لجثث الخنازير الصغيرة الأخرى في المختبر قبل الجراحة ، وتم إجراء طريقة التخدير وفقا للطريقة المستخدمة في المركز16. تم إجراء اختبارات الكيمياء الحيوية في الدم والفحص بالموجات فوق الصوتية وفحص الأنسجة لتقييم النماذج الحيوانية.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة ، وصفنا بالتفصيل بروتوكول اختيار الحيوانات ، وإعداد الأدوات ، والإجراءات الجراحية ، وتقييم ما بعد الجراحة عند تطوير نموذج VGD الناجم عن تحويل مسار الشريان التاجي. أجرينا فحصا بالموجات فوق الصوتية للطعم الوريدي قبل وبعد جراحة تحويل مسار الشريان التاجي والفحص النسيجي للكسب غ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون معهد مراقبة مختبر قوانغدونغ على الدعم الفني ورعاية الحيوانات وجمع العينات. كما يشكرون شركة Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co.، Ltd ، على الدعم الفني في الفحص بالموجات فوق الصوتية. تم دعم هذا العمل من قبل برنامج قوانغدونغ للعلوم والتكنولوجيا ، الصين ، ومشروع نفقات أعمال البحث العلمي الأساسي بجامعة جينان المركزية (2017A020215076 و 2008A08003 و 21621409).
Materials
| Aortic Punch | Medtronic Inc. , America | 3.0mm, 3.5mm, 4.0mm | Used for proximal coronary bridge anastomosis |
| Automatic biochemical analyzer | IDEXX Laboratories, Inc. America | Catalyst One | |
| Cardiac coronary artery bypass grafting instrument kit | LANDANGER, France | ||
| Cardiogram monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co, Ltd | MEC-1000 | |
| Coronary Shunt | AXIUS | OF-1500, OF-2500, OF-3000 | The product temporarily blocks the coronary artery during arteriotomy to reduce the amount of bleeding in the surgical field and provide blood flow to the distal end during anastomosis. The Axius shunt plug is not an implant and should be removed prior to completion of the anastomosis. |
| Defibrillator | MEDIANA | Mediana D500 | |
| Diazepam | Nanguo pharmaceutical Co. LTD, Guangdong, China | H37023039 | Narcotic inducer |
| Disposable manual electric knife | Covidien, America | E2516H | |
| Electric negative pressure suction machine | Shanghai Baojia Medical Instrument Co, Ltd | YX932D | |
| Esmolol | Guangzhou Wanzheng Pharmaceutical Co. LTD | H20055990 | Emergency drugs |
| Ice machine | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Lidocaine | Chengdu First Pharmaceutical Co. LTD | H51021662 | Emergency drugs |
| Luxtec headlight system | Luxtec, America | AX-1375-BIF | Used for lighting fine parts during operation |
| Medical operation magnifier (glasses) | Germany Lista co, LTD | SuperVu Galilean 3.5× | Used for fine site operation during operation |
| Multi-function high-frequency electrotome | Shanghai Hutong Electronics Co, Ltd | GD350-B | |
| Nitrogen canister | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Nonabsorbable surgical suture (polypropylene suture) | Johnson & Johnson, America | 6-0, 7-0 | Used to suture blood vessels. |
| Nonabsorbable suture (cotton thread) | Covidien, America | 1-0 | Used for skin and muscle tissue tugging |
| Open heart surgery instrument kit | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., LTD | ||
| Propofol injection | Xi 'an Libang Pharmaceutical Co. LTD | H19990282 | Anesthetic sedative |
| Refrigerator | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Respiratory anesthesia machine for animal | Shenzhen Reward Life Technology Co, Ltd, China | R620-S1 | |
| Semi-occlusion clamp | Xinhua Surgical Instrument Co., Ltd. | ZL1701RB | Temporarily cut off the aortic flow |
| vecuronium bromide | Richter, Hungary | JX20090127 | Muscle relaxant |
| Veterinary ultrasound system | Royal Philips, Netherlands | CX50 | |
| Zoletil | Virbac, France | Zoletil 50 | Animal narcotic |
Referenzen
- Lloyd-Jones, D., et al. Executive summary: Heart disease and stroke statistics–2010 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 121 (7), 948-954 (2010).
- Taggart, D. P. Contemporary coronary artery bypass grafting. Frontiers of Medicine. 8, 395-398 (2014).
- Wolny, R., Mintz, G. S., Pregowski, J., Witkowski, A. Mechanisms, prevention and treatment of saphenous vein graft disease. The American Journal of Cardiology. 154, 41-47 (2021).
- Schachner, T., Laufer, G., Bonatti, J. In vivo (animal) models of vein graft disease. European Journal of Cardio-thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery. 30 (3), 451-463 (2006).
- Suggs, W. D., et al. Antisense oligonucleotides to c-fos and c-jun inhibit intimal thickening in a rat vein graft model. Surgery. 126 (2), 443-449 (1999).
- Jiang, Z., et al. A novel vein graft model: Adaptation to differential flow environments. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 286 (1), H240-H245 (2004).
- O’Brien, J. E., et al. Early injury to the media after saphenous vein grafting. The Annals of Thoracic Surgery. 65 (5), 1273-1278 (1998).
- Zou, Y., et al. Mouse model of venous bypass graft arteriosclerosis. The American Journal of Pathology. 153 (4), 1301-1310 (1998).
- Klyachkin, M. L., et al. Postoperative reduction of high serum cholesterol concentrations and experimental vein bypass grafts. Effect on the development of intimal hyperplasia and abnormal vasomotor function. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 108 (3), 556-566 (1994).
- Tan, W., et al. A porcine model of heart failure with preserved ejection fraction induced by chronic pressure overload characterized by cardiac fibrosis and remodeling. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 677727 (2021).
- Hocum Stone, ., L, L., et al. Magnetic resonance imaging assessment of cardiac function in a swine model of hibernating myocardium 3 months following bypass surgery. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (3), 582-590 (2017).
- Gedik, N., et al. Proteomics/phosphoproteomics of left ventricular biopsies from patients with surgical coronary revascularization and pigs with coronary occlusion/reperfusion: Remote ischemic preconditioning. Scientific Reports. 7 (1), 7629 (2017).
- Tsirikos Karapanos, ., N, , et al. The impact of competitive flow on distal coronary flow and on graft flow during coronary artery bypass surgery. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 12 (6), 993-997 (2011).
- Meng, X., et al. Competitive flow arising from varying degrees of coronary artery stenosis affects the blood flow and the production of nitric oxide and endothelin in the internal mammary artery graft. European Journal of Cardio-thoracic Surgery: Official Journal of the. 43 (5), 1022-1027 (2013).
- Thankam, F. G., et al. Association of hypoxia and mitochondrial damage associated molecular patterns in the pathogenesis of vein graft failure: A pilot study. Translational Research: The Journal of Laboratory and Clinical. , 38-52 (2021).
- Li, X., et al. A surgical model of heart failure with preserved ejection fraction in Tibetan minipigs. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 180 (180), 63526 (2022).
- Rueda, A. l. c. a. l. &. #. 2. 2. 5. ;., I, , et al. A live porcine model for surgical training in tracheostomy, neck dissection, and total laryngectomy. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology: Official Journal of the European Federation of Oto-Rhino-Laryngological Societies (EUFOS): Affiliated with the German Society for Oto-Rhino-Laryngology – Head and Neck Surgery. 278 (8), 3081-3090 (2021).
- Proudfit, W. L. Prognostic value of coronary arteriography. Cardiovascular Clinics. 12 (2), 1-8 (1981).
- Clark, R. A. Regulation of fibroplasia in cutaneous wound repair. TheAmerican Journal of the Medical Sciences. 306 (1), 42-48 (1993).
- Darby, I., Skalli, O., Gabbiani, G. Alpha-smooth muscle actin is transiently expressed by myofibroblasts during experimental wound healing. Laboratory Investigation. 63 (1), 21-29 (1990).
- Sterpetti, A. V., et al. Formation of myointimal hyperplasia and cytokine production in experimental vein grafts. Surgery. 123 (4), 461-469 (1998).
- Shannon, A. H., et al. Porcine model of infrarenal abdominal aortic aneurysm. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 153 (153), (2019).
- Langille, B. L., O’Donnell, F. Reductions in arterial diameter produced by chronic decreases in blood flow are endothelium-dependent. Science. 231 (4736), 405-407 (1986).
- Zwolak, R. M., Adams, M. C., Clowes, A. W. Kinetics of vein graft hyperplasia: Association with tangential stress. Journal of Vascular Surgery. 5 (1), 126-136 (1987).
- Kotani, K., et al. A subacute hypoxic model using a pig. Surgery Today. 35 (11), 951-954 (2005).
- Liu, D., et al. Comparison of ketamine-pentobarbital anesthesia and fentanyl-pentobarbital anesthesia for open-heart surgery in minipigs. Lab Animal. 38 (7), 234-240 (2009).
- Geovanini, G. R., Pinna, F. R., Prado, F. A., Tamaki, W. T., Marques, E. Standardization of anesthesia in swine for experimental cardiovascular surgeries. Revista Brasileira de Anestesiologia. 58 (4), 363-370 (2008).
- Alhomary, M., Ramadan, E., Curran, E., Walsh, S. R. Videolaryngoscopy vs. fibreoptic bronchoscopy for awake tracheal intubation: A systematic review and meta-analysis. Anaesthesia. 73 (9), 1151-1161 (2018).
- Parang, P., Arora, R. Coronary vein graft disease: Pathogenesis and prevention. Canadian Journal of Cardiology. 25 (2), e57-e62 (2009).
- Egan, T. D., et al. Fentanyl pharmacokinetics in hemorrhagic shock: a porcine model. Anesthesiology. 91 (1), 156-166 (1999).
