Svin modell av Kranieankrene abdominal aorta-blødning
Summary
Denne romanen modellen skaper robuste kranieankrene abdominal aorta aneurismer i svin ved hjelp av en kombinasjon av ballong angioplastikk, elastase/kollagenase, aktuell elastase program, og muntlig sammensatte β-aminopropionitrile administrasjon, som forstyrrer kollagen Cross-Linking.
Abstract
Store dyremodeller for å studere abdominal aorta aneurismer er sparsom. Hensikten med denne modellen er å skape reproduserbar, klinisk signifikant kranieankrene abdominal aorta aneurismer (AAA) i svin. For å oppnå dette, bruker vi en kombinasjon av ballong angioplastikk, elastase og kollagenase, og en lysyl oksidase inhibitor, kalt β-aminopropionitrile (BAPN), for å skape klinisk signifikant kranieankrene aorta aneurismer, analogt til menneskelig sykdom.
Noncastrated mannlige svin er matet BAPN i 7 dager før kirurgi for å oppnå en jevn tilstand i blodet. En midtlinjen laparotomy er utført og kranieankrene aorta er circumferentially dissekert. En innledende måling er registrert før blødning induksjon med en kombinasjon av ballong angioplastikk, elastase (500 enheter)/collagenase (8000 enheter), og aktuell elastase anvendelse. Svin er matet BAPN daglig til Terminal prosedyre på enten postoperativ dag 7, 14, eller 28, da det er i ferd med å måles, og vev anskaffet. BAPN + kirurgi Pigs er sammenlignet med Pigs det gjennomgikk kirurgi alene.
Svin behandlet med BAPN og kirurgi hadde en gjennomsnittlig aorta utvidelse av 89,9% ± 47,4% på dag 7, 105,4% ± 58,1% på dag 14, og 113,5% ± 30,2% på dag 28. Pigs behandlet med kirurgi alene fikk viktig mindre aneurismer sammenlignet med BAPN + kirurgi dyrene for dag 28 (pencen < 0,0003). Den BAPN + kirurgi gruppen hadde makroskopisk og immunhistokjemiske bevis på slutten scenen aneurisme sykdom.
Klinisk signifikant kranieankrene AAA kan bli indusert ved hjelp av ballong angioplastikk, elastase/kollagenase og aktuell anvendelse, supplert med oral BAPN. Denne modellen skaper store, klinisk signifikante AAA med kjennetegn på menneskelig sykdom. Dette har viktige implikasjoner for elucidation av AAA patogenesen og testing av romanen terapier og enheter for behandling av AAA. Begrensninger av modellen inkluderer variasjon i BAPN inntatt av svin, kvalitet av elastase, og kostnadene ved BAPN.
Introduction
Ifølge Center for Disease Control (CDC), aorta aneurismer (AA) er en ledende dødsårsak i USA og representerer en betydelig sykdom byrde1. En aorta er definert som en utvidelse av en diskret del av fartøyet lumen med over 50%2. En undergruppe av AA i magen, referert til som abdominal aorta aneurismer (AAA) er en økende bekymring. AAA forblir klinisk stille inntil forestående brudd eller disseksjon, med akutt utbruddet, alvorlige magesmerter generelt være den eneste presenterer symptom3,4. Brudd på AAA er nesten alltid dødelig med en dødelighet på 90%5. Åpen eller endovaskulær kirurgi er det eneste terapeutiske alternativet for pasienter, og kan være en svært sykelig prosedyre. Viktigere, AAA er en av de få kardiovaskulære sykdommer uten medisinsk terapi for kur.
Hittil har mye av forskningen på AAA patogenesen fokusert på gnager modeller, ved hjelp av elastase, som er et enzym som forringer elastin funnet i aorta Media, for å indusere aneurismer. 6,7 men den kliniske translatability av små dyremodeller til humant aneurisme sykdom er begrenset, ettersom evaluering av strukturelle endringer i aorta, og endrede Hemodynamics er begrenset på grunn av størrelsen. På grunn av anatomiske og størrelse likhet, relaterer svin sirkulasjonssystemet bedre med menneskelig biologi enn gnagere8. Store dyremodeller tillate ytterligere forståelse av cellulære mekanismer av sykdommen prosessen, kan brukes utvikle romanen behandlinger på terapeutiske doser for store pattedyr, og teste mekaniske reparasjons enheter, som ikke ville være gjennomførbart i små dyremodeller. I tillegg, den akutte natur gnager modeller ikke gjenskape kronisitet og patologisk karakteristikker av menneskelig aneurisme sykdom.
Kombinasjonen av elastase og en sammensatt kalt β-aminopropionitrile (BAPN) har revolusjonert murine AAA-modeller, ved å skape aneurismer som er større og inneholder sequela av kronisk aneurisme sykdom, inkludert veggmaleri trombe, disseksjon, og brudd9. BAPN er en hemmer av lysyl oksidase, som er avgjørende for kollagen Cross Linking, en avgjørende del av aorta veggen10,11,12. Lysyl oksidase aktivitet avtar med aldring og gitt foreningen av alder og kronisk natur kompliserte AA, BAPN har stort potensial for å eksperimentelt etterligne virkningene av aldring9,13,14. Bruken av BAPN og dens evne til å gjenskape kronisk sykdom i en subakutt setting tilbyr en ny fordel fremfor alternative store dyremodeller av AAA. Sammenlignet med andre etablerte svin AAA-modeller, skaper denne modellen den største aneurismer med kjennetegn ved end-stadium sykdom, og resultatene har tidligere utgitt8,11,15.
Mens overdragelse visse fordeler, er betydelige ressurser og investeringer som kreves for å kunne fullføre denne modellen som kan avskrekke noen etterforskere. Blant disse ressursene inkluderer tilgang til operasjonssaler, kvalifiserte kirurger og anestesi tilbydere, dyr bolig, og veterinær ansatte for å bistå med postoperativ pleie. I tillegg kan kostnaden for BAPN være uoverkommelig dyrt for noen laboratorier.
Få store dyremodeller eksisterer for å studere den komplekse patofysiologi av AAA formasjon og oversette til menneskelig sykdom. Store dyremodeller av AAA er avgjørende for å bidra til å vurdere levedyktigheten til romanen teknologier og behandlinger for menneskelig sykdom. Derfor formålet med denne studien var å skape en reproduserbar modell av avanserte scenen kranieankrene AAA i svin. Begrunnelsen for bruk av BAPN og elastase svin modellen er å bedre forstå patofysiologi av AAA ved å etterligne den kroniske naturen og sequela av menneskelig aneurisme sykdom i en akutt eller subakutt innstilling, samt å teste romanen terapier og enheter for AAA Behandling.
Protocol
Representative Results
Discussion
En roman modell av kranieankrene AAA i svin ble opprettet ved hjelp av en kombinasjon av ballong angioplastikk, og aktuell elastase, og kosttilskudd som BAPN. Ved hjelp av denne modellen, aorta utvidelse av > 100% ble oppnådd med brutto og histologic karakteristikker av kronisk menneskelig aneurisme sykdom. Denne modellen gir en inngangsport til videre forstå komplekse patofysiologi av AAA og oversette potensielle terapier for menneskelig sykdom.
Tidligere modeller av AAA i svin har blitt op…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Anthony sild og Cindy Dodson for deres kunnskap og teknisk ekspertise.
Kilder til finansiering:
Finansiering for denne studien ble gitt av National Heart, Lung, og Blood Institute av National Institute of Health under Award no. T32HL007849 og Grant NOS. R01HL081629-07 (G.R.U.) og R01HL124131-01 (G.R.U.).
Materials
| Arrow Ergo Pack System | Arrow | CDC-21242-X1A | Just need 7 Fr dilator |
| Atlas PTA Balloon dilation catheter | Bard | AT-120184 | 16 mm x 4 cm x 120 cm |
| Bovie electrocautery | Bovie Medical | A2350 | |
| Collagenase Type 1 (5 gm) | Worthington | LS004196 | |
| Crile Needle drviers | MFI medical | 61-2201 | |
| DeBakey Atraumatic Forceps | MFI medical | 52-4977 | |
| DeBakey Peripheral Vascular Clamp | Medline | MDS1318119 | |
| Glidewire | Terumo Interventional Systems | GS3506 | outer Wire diameter 0.035 mm, Length 150 cm |
| GraphPad Prism 6 | GraphPad Software Inc. La Jolla, Calif) | statistical software | |
| Metzenbaum Scissors | MFI medical | 61-0004 | |
| Mayo-Hegar Needle Holder | tiger medical | N407322 | |
| Micropuncture Introducer Set | Cook | G47946 | |
| Mixter Forceps, Standard Grade, Right angle | Cole-Parmer | UX-10818-16 | |
| Monocryl suture | Ethicon | Y496G-BX | 4-0 monocryl |
| PDS II suture | Ethicon | D8926 | Number 1 looped |
| Porcine Pancreatic Elastase | Sigma-Aldrich | E0258-50 MG | |
| Satinsky Vascular Clamps | Medline | MDs5632515 | |
| Suction canister | Cardinal Health | 65651212 | |
| Schuco Aspirator | MFI medical | S430A | |
| Vicryl suture | Ethicon | J789D-SD | 2-0 vicryl |
| Yankauer Suction tube | Sklarcorp | 07-1801 |
References
- . Leading Causes of Death Reports, National and Regional, 1999 – 2016 Available from: https://webappa.cdc.gov/sasweb/ncipc/leadcause.html (2018)
- Erbel, R., et al. Diagnosis and management of aortic dissection. European Heart Journal. 22 (18), 1642-1681 (2001).
- Cameron, J., Cameron, J. . Current Surgical Therapy 11th edition. 11, 777-783 (2014).
- . Overview of abdominal aortic aneurysm Available from: https://www.uptodate.com/contents/overview-of-abdominal-aortic-aneurysm (2017)
- Pearce, W. H., Zarins, C. K., Bacharach, J. M. Atherosclerotic Peripheral Vascular Disease Symposium II: controversies in abdominal aortic aneurysm repair. Circulation. 118 (25), 2860-2863 (2008).
- Daugherty, A., Cassis, L. A. Mouse models of abdominal aortic aneurysms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 24 (3), 429-434 (2004).
- Anidjar, S., et al. Elastase-induced experimental aneurysms in rats. Circulation. 82 (3), 973-981 (1990).
- Hynecek, R. L., et al. The creation of an infrarenal aneurysm within the native abdominal aorta of swine. Surgery. 142 (2), 143-149 (2007).
- Lu, G., et al. A novel chronic advanced stage abdominal aortic aneurysm murine model. Journal of Vascular Surgery. 66 (1), 232-242 (2017).
- Barrow, M. V., Simpson, C. F., Miller, E. J. Lathyrism: a review. The Quarterly Review of Biology. 49 (2), 101-128 (1974).
- Coulson, W. F., Linker, A., Bottcher, E. Lathyrism in swine. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 87 (4), 411-417 (1969).
- McCallum, H. M. Experimental Lathyrism in Mice. The Journal of Pathology and Bacteriology. 89, 625-636 (1965).
- Behmoaras, J., et al. Differential expression of lysyl oxidases LOXL1 and LOX during growth and aging suggests specific roles in elastin and collagen fiber remodeling in rat aorta. Rejuvenation Research. 11 (5), 883-889 (2008).
- Davies, I., Schofield, J. D. Connective tissue ageing: the influence of a lathyrogen (beta-aminopropionitrile) on the life span of female C57BL/Icrfat mice. Experimental Gerontology. 15 (5), 487-494 (1980).
- Cullen, J. M., et al. A novel swine model of abdominal aortic aneurysm. Journal of Vascular Surgery. , (2018).
- Marinov, G. R., et al. Can the infusion of elastase in the abdominal aorta of the Yucatan miniature swine consistently produce experimental aneurysms. Journal of Investigative Surgery. 10 (3), 129-150 (1997).
- Pope, N. H., et al. Interleukin-6 Receptor Inhibition Prevents Descending Thoracic Aortic Aneurysm Formation. Annals of Thoracic Surgery. 100 (5), 1620-1626 (2015).
- Johnston, W. F., et al. Genetic and pharmacologic disruption of interleukin-1beta signaling inhibits experimental aortic aneurysm formation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33 (2), 294-304 (2013).
- Johnston, W. F., et al. Inhibition of interleukin-1beta decreases aneurysm formation and progression in a novel model of thoracic aortic aneurysms. Circulation. 130 (11), 51-59 (2014).
- Ruddy, J. M., Jones, J. A., Spinale, F. G., Ikonomidis, J. S. Regional heterogeneity within the aorta: relevance to aneurysm disease. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 136 (5), 1123-1130 (2008).
