Svine model af Infrarenal abdominal aorta aneurisme
Summary
Denne roman model skaber robust infrarenal abdominal aorta aneurismer i svin ved hjælp af en kombination af ballon angioplastik, elastase/collagenase perfusion, aktuel elastase ansøgning, og oral sammensatte β-aminopropionitril administration, som forstyrrer kollagen Cross-Linking.
Abstract
Store dyremodeller til at studere abdominale aorta aneurismer er sparsom. Formålet med denne model er at skabe reproducerbare, klinisk signifikant infrarenal abdominale aorta aneurismer (AAA) i svin. For at opnå dette, bruger vi en kombination af ballon angioplastik, elastase og collagenase, og en lysyl oxidase hæmmer, kaldet β-aminopropionitril (BAPN), at skabe klinisk signifikant infrarenal aorta aneurismer, svarende til menneskelig sygdom.
Ikke-kastrerede mandlige svin fodres med BAPN i 7 dage før operationen for at opnå en stabil tilstand i blodet. En midterlinje laparotomi udføres, og infrarenal aorta er omferentielt dissekeret. En indledende måling registreres før aneurisme induktion med en kombination af ballon angioplasty, elastase (500 enheder)/collagenase (8000 enheder) perfusion, og aktuel elastase applikation. Svin fodres BAPN dagligt indtil Terminal procedure på enten postoperative dag 7, 14, eller 28, på hvilket tidspunkt aneurisme måles, og væv indkøbes. BAPN + kirurgi grise sammenlignes med svin, der gennemgik kirurgi alene.
Svin, der blev behandlet med BAPN og kirurgi, havde en gennemsnitlig aorta dilatation på 89,9% ± 47,4% på dag 7, 105,4% ± 58,1% på dag 14 og 113,5% ± 30,2% på dag 28. Svin behandlet med kirurgi alene havde signifikant mindre aneurismer sammenlignet med BAPN + kirurgi dyr på dag 28 (p < 0,0003). BAPN + kirurgi gruppen havde makroskopisk og immunhistokemisk evidens for end Stage aneutranssygdom.
Klinisk signifikant infrarenal AAA kan induceres ved hjælp af ballon angioplasty, elastase/collagenase perfusion og topikal applikation, suppleret med oral BAPN. Denne model skaber store, klinisk signifikant AAA med kendetegn af menneskelig sygdom. Dette har vigtige konsekvenser for belysning af AAA patogenesen og afprøvning af nye terapier og udstyr til behandling af AAA. Begrænsninger af modellen omfatter variation i DØBE indtagelse af svin, kvaliteten af elastase perfusion og omkostningerne ved BAPN.
Introduction
Ifølge Center for Disease Control (CDC), aorta aneurismer (AA) er en førende dødsårsag i USA og repræsentere en betydelig sygdomsbyrde1. En aorta aneurisme er defineret som en dilatation af en diskret del af fartøjets lumen med over 50%2. En delmængde af AA i maven, benævnt abdominale aorta aneurismer (AAA) er en voksende bekymring. AAA forbliver klinisk tavs indtil forestående ruptur eller dissektion, med akut debut, svære mavesmerter generelt er den eneste præsenterer symptom3,4. Ruptur af AAA er næsten altid dødelig med en dødelighed på 90%5. Åben eller endovaskulær kirurgi er den eneste terapeutiske mulighed for patienter, og kan være en meget morbid procedure. Vigtigere er, AAA er en af de få hjerte-kar-sygdomme uden medicinsk behandling for helbredelse.
Til dato, meget af forskningen på AAA patogenesen har fokuseret på gnaver modeller, ved hjælp af elastase, som er et enzym, der nedbryder elastin fundet inden for aorta medierne, at fremkalde aneurismer. 6,7 men, den kliniske translatability af små dyremodeller til human Aneurismal sygdom er begrænset, som evaluering af strukturelle ændringer i aorta, og ændret hæodynamik er begrænset på grund af størrelse. På grund af anatomisk og størrelses lighed, korrelerer svine cirkulerende system bedre med menneskelig biologi end gnavere8. Store dyremodeller giver mulighed for yderligere forståelse af cellulære mekanismer i sygdomsprocessen, kan bruges udvikle nye behandlinger på terapeutiske doser for store pattedyr, og test mekaniske reparationsudstyr, som ikke ville være muligt i små dyremodeller. Desuden, den akutte karakter af gnaver modeller ikke replikerer den kronicitet og patologiske egenskaber af menneskelig aneusmal sygdom.
Kombinationen af elastase og en forbindelse kaldet β-aminopropionitril (bapn) har revolutioneret murine AAA-modeller, ved at skabe aneurismer, der er større og indeholder overdreven af kronisk Aneurysmal sygdom, herunder vægmaleri trombus, Dissection, og ruptur9. BAPN er en hæmmer af lysyl oxidase, som er afgørende for kollagen crosslinking, en afgørende del af aorta væggen10,11,12. Lysyl oxidase aktivitet falder med aldring og givet sammenslutningen af alder og den kroniske karakter af komplicerede AA, bapn har stort potentiale til at eksperimentelt efterligne virkningerne af aldring9,13,14. Brugen af BAPN og dens evne til at replikere kronisk sygdom i en subakut indstilling giver en ny fordel i forhold til alternative store dyremodeller af AAA. Sammenlignet med andre etablerede svin AAA modeller, denne model skaber den største aneurismer med kendetegn af slutstadiet sygdom, og resultaterne er tidligere blevet offentliggjort8,11,15.
Samtidig med at visse fordele, betydelige ressourcer og investeringer er nødvendige for at kunne gennemføre denne model, der kan afskrække nogle undersøgere. Blandt disse ressourcer kan nævnes adgang til operationsstuer, kvalificerede kirurger og anæstesi udbydere, stalde og dyrlæge personale til at hjælpe med postoperative pleje. Desuden, omkostningerne ved BAPN kan være prohibitivt dyrt for nogle laboratorier.
Få store dyremodeller findes for at studere den komplekse Patofysiologi af AAA dannelse og oversætte til sygdomme hos mennesker. Store dyremodeller af AAA er afgørende for at hjælpe med at vurdere levedygtigheden af nye teknologier og behandlinger for sygdomme hos mennesker. Derfor, formålet med denne undersøgelse var at skabe en reproducerbar model af avancerede fase infrarenal AAA i svin. Begrundelsen for brugen af bapn og elastase svine modellen er bedre at forstå den Patofysiologi af AAA ved at efterligne den kroniske natur og overdreven af menneskelig Aneurismal sygdom i en akut eller subakut indstilling, samt at teste nye terapier og anordninger til AAA Behandling.
Protocol
Representative Results
Discussion
En ny model af infrarenal AAA i svin blev skabt ved hjælp af en kombination af ballon angioplasty, perfusion og aktuel elastase, og kosten som BAPN. Ved hjælp af denne model, aorta dilatation af > 100% blev opnået med brutto og histologiske egenskaber af kronisk menneskelig aneusmal sygdom. Denne model giver en gateway til yderligere at forstå den komplekse Patofysiologi af AAA og oversætte potentielle terapier til sygdomme hos mennesker.
Tidligere modeller af AAA hos svin er opnået med …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Anthony Herring og Cindy Dodson for deres viden og tekniske ekspertise.
Finansieringskilder:
Finansieringen til denne undersøgelse blev leveret af national Heart, Lung, og Blood Institute af 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).
