יצירת שתי מפרצות מעוכלות באלסטאז עם המודינמיקה שונה בארנב אחד
Summary
פרוטוקול זה מתאר את השלבים ליצירת מודל ארנב עם שתי מפרצות מעוכלות באלסטאז עם המודינמיקה שונה (קבוצת הכוכבים גדם וביפורקציה). זה מאפשר בדיקה של התקנים אנדווסקולריים חדשניים במפרצות עם אנגיוארכיטקטורה שונה ותנאים המודינמיים בתוך חיה אחת.
Abstract
מודלים פרה-קליניים של בעלי חיים עם מאפיינים המודינמיים, מורפולוגיים והיסטולוגיים הקרובים למפרצות תוך גולגולתיות אנושיות ממלאים תפקיד מפתח בהבנת התהליכים הפתופיזיולוגיים ובפיתוח ובדיקה של אסטרטגיות טיפוליות חדשות. מחקר זה נועד לתאר מודל חדש של מפרצת ארנב המאפשר יצירת שתי מפרצות סקולריות מעוכלות באלסטאז עם תנאים המודינמיים שונים בתוך אותה חיה.
חמש נקבות ארנבות לבנות מניו זילנד במשקל ממוצע של 4.0 (± 0.3) ק”ג וגיל ממוצע של 25 (±5) שבועות עברו יצירת גדם מיקרו-כירורגי ומפרצת ביפורקציה. מפרצת אחת (גדם) נוצרה על ידי חשיפה לעורק הצוואר המשותף הימני (CCA) במקורו בגזע הברכיוצפלי. קליפ זמני הוחל במקור CCA ועוד אחד, 2 ס”מ מעל. קטע זה טופל בזריקה מקומית של 100 U של אלסטאז למשך 20 דקות. מפרצת שנייה (bifurcation) נוצרה על ידי תפירת שקיק עורקי שטופל באלסטאז לתוך האנסטומוזיס מקצה לצד של CCA הימני ל-CCA השמאלי. הפטריות נשלטה על ידי אנגיוגרפיה פלואורסצנטית מיד לאחר הבריאה.
משך הניתוח הממוצע היה 221 דק׳. יצירת שתי מפרצות באותה חיה הצליחה בכל הארנבונים ללא סיבוך. כל המפרצות נרשמו כפטנט מיד לאחר הניתוח למעט מפרצת ביפורקציה אחת, שהראתה תגובה רקמתית קיצונית עקב דגירה של אלסטאז ופקקת אינטראלומינלית מיידית. לא נצפתה תמותה במהלך הניתוח ומעקב של עד חודש. התחלואה הוגבלה לתסמונת שיווי משקל חולפת (ארנב אחד), שהתאוששה באופן ספונטני תוך יום אחד.
הודגם כאן לראשונה היתכנות של יצירת מודל ארנב שתי מפרצת עם מאפיינים המודינמיים של גדם וביפורקציה ותנאי קיר מנוונים מאוד. מודל זה מאפשר לחקור את הקורס הטבעי ואסטרטגיות טיפול פוטנציאליות על בסיס ביולוגיה של מפרצת בתנאי זרימה שונים.
Introduction
מפרצת תוך גולגולתית היא מצב חמור עם שיעור תמותה לאחר קרע המגיע ל -50% ונכות ארוכת טווח אצל 10-20% מהחולים1. בעשור האחרון חלה התפתחות מהירה של אפשרויות טיפול אנדווסקולריות, אך יחד עם זאת, גם קצב הולך וגדל של הישנות עם עד 33% של recanalization מפרצת לאחר סליל 2,3. כדי להבין טוב יותר את הפתופיזיולוגיה העומדת בבסיס חסימה של מפרצת ו recanalization, כמו גם לפיתוח ובדיקה של התקנים אנדווסקולריים חדשים, יש כיום צורך במודלים פרה-קליניים אמינים אשר המאפיינים ההמודינמיים, המורפולוגיים וההיסטולוגיים שלהם מחקים את אלה של מפרצות תוך גולגולתיות אנושיות 4,5,6 . נכון להיום, אין מודל מוגדר כסטנדרט לניסויים פרה-קליניים, ומגוון גדול של מינים וטכניקות זמינים לחוקרים 7,8.
עם זאת, הארנב הוא מין בעל עניין מיוחד בשל גודלו ודמיון המודינמי בין עורקי הצוואר שלו לבין כלי הדם המוחיים האנושיים, כמו גם פרופילי הקרישה והתרומבוליזה הדומים שלו. מספר דגמים עם מפרצות סקולריות מעוכלות באלסטאז בעורקי הצוואר המשותפים (CCAs) הראו דמיון איכותי וכמותי עם מפרצות תוך גולגולתיות אנושיות במונחים של תנאי זרימה, תכונות גיאומטריות ומאפייני דופן 9,10,11,12. מחקר זה נועד לתאר טכניקה ליצירת מודל חדש של מפרצת ארנבת עם מפרצות מעוכלות בגדם ובשני אלסטאז דו-ספרתיים באותה חיה. הטכניקות הכירורגיות שואבות השראה מאלו של Hoh et al.13 ו- Wanderer et al.14 עם שינויים קלים כדי לספק סטנדרטיזציה טובה ושכפול ולהבטיח תמותה ותחלואה נמוכות.
Protocol
Representative Results
Discussion
הטכניקה הנפוצה ביותר ליצירת מפרצת כוללת יצירת מפרצת גדם במקור של CCA הימני, או באמצעות שיטה פתוחה או אנדווסקולרית. המודל אומת כמפרצת יציבה שאינה צומחת ונשארת פתוחה עם הזמן20,21. הטכניקה השנייה האפשרית כוללת יצירה מיקרו-כירורגית של מפרצת ביפורקציה עורקית על יד?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים לפרופ’ הנס רודולף וידמר, לד”ר לוקה רמונדה ולפרופ’ חוויאר פנדינו על תמיכתם המדעית ותרומתם הטכנית לעבודה זו. תודה מיוחדת לאולג’יקה בסלק על עצתה במהלך ההליכים ולקיי נטלבק על עזרתו. יתר על כן, אנו מודים לדניאלה קזוני DVM, PhD ו- med. וטרינר. לואיסנה גרסיה, PD ד”ר אלסנדרה ברגדאנו וד”ר קרלוטה דטוטו על תמיכתם הווטרינרית המסורה.
Materials
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP292ZH | |
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP304H | |
| 6-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Adrenaline | Amino AG | 1445419 | any generic |
| Amiodarone | Helvepharm AG | 5078567 | any generic |
| Anesthesia machine | Dräger | any other | |
| Aspirin | Sanofi-Aventis (Suisse) SA | 622693 | any generic |
| Atropine | Labatec Pharma SA | 6577083 | any generic |
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Biemer vessel clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FD560R | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bispectral index (neonatal) | any other | ||
| Blood pressure cuff (neonatal) | any other | ||
| Bycilces spotlight | any other | ||
| Clamoxyl | GlaxoSmithKline AG | 758808 | any generic |
| Dexmedetomidine | Ever Pharma | 136740-1 | any generic |
| Elastase | Sigma Aldrich | E7885 | |
| Electrocardiogram electrodes | |||
| Ephedrine | Amino AG | 1435734 | |
| Esmolol | OrPha Swiss GmbH | 3284044 | |
| Fentanyl (intravenous use) | Janssen-Cilag AG | 98683 | |
| Fentanyl (transdermal) | Mepha Pharma AG | 4008286 | |
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | |
| Fragmin | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 1906725 | |
| Heating pad or heating forced-air warming system | |||
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | |
| Ketamine | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 342261 | |
| lid retractor | Approach | ||
| Lidocaine | Streuli Pharma AG | 747466 | |
| Longuettes | |||
| Metacam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | Medication |
| Methadone | Streuli Pharma AG | 1084546 | Sedaton |
| Micro-forceps curved | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-015-15 | |
| Micro-forceps straight 2x | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-010-15 | |
| Microscissors | Ulrich Swiss , Switzerland | U52-327-15 | |
| Midazolam | Accord Healthcare AG | 7752484 | |
| Needle 23 G | arteriotomy | ||
| Needle holder | |||
| O2-Face mask | |||
| Operation microscope | Wild Heerbrugg | ||
| Papaverin | Bichsel | topical application | |
| Povidone iodine | Mundipharma Medical Company | any generic | |
| Prilocaine-lidocaine creme | Emla | ||
| Propofol | B. Braun Medical AG, Switzerland | General anesthesia | |
| Pulse oxymeter | |||
| Rectal temperature probe (neonatal) | |||
| Ringer Lactate | Bioren Sintetica SA | Infusion | |
| Ropivacain | Aspen Pharma Schweiz GmbH | 1882249 | Local anesthesia |
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | |
| Small animal shaver | |||
| Soft tissue forceps | |||
| Soft tissue spreader | |||
| Stainless steel sponge bowls | |||
| Sterile micro swabs | |||
| Stethoscope | |||
| Surgery drape | |||
| Surgical scissors | |||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | |||
| Tris-Buffer | Sigma Aldrich | 93302 | Elastase solution |
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Vein and arterial catheter 22 G | |||
| vessel loop | Approach | ||
| video camera or smartphone | |||
| Vitarubin | Streuli Pharma AG | 6847559 | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T |
Riferimenti
- Grasso, G., Alafaci, C., Macdonald, R. L. Management of aneurysmal subarachnoid hemorrhage: State of the art and future perspectives. Surgical Neurology International. 8, 11 (2017).
- Raymond, J., et al. Long-term angiographic recurrences after selective endovascular treatment of aneurysms with detachable coils. Stroke. 34 (6), 1398-1403 (2003).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 20 (2019).
- Bouzeghrane, F., et al. In vivo experimental intracranial aneurysm models: a systematic review. American Journal of Neuroradiology. 31 (3), 418-423 (2010).
- Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J., Marbacher, S. Preclinical intracranial aneurysm models: a systematic review. Brain Sciences. 10 (3), 134 (2020).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (5), 922-938 (2020).
- Fahed, R., et al. Testing flow diversion in animal models: a systematic review. Neuroradiology. 58 (4), 375-382 (2016).
- Zeng, Z., et al. Hemodynamics and anatomy of elastase-induced rabbit aneurysm models: similarity to human cerebral aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (3), 595-601 (2011).
- Ding, Y. H., et al. Long-term patency of elastase-induced aneurysm model in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 27 (1), 139-141 (2006).
- Short, J. G., et al. Elastase-induced saccular aneurysms in rabbits: comparison of geometric features with those of human aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 22 (10), 1833-1837 (2001).
- Andereggen, L., et al. Three-dimensional visualization of aneurysm wall calcification by cerebral angiography: Technical case report. Journal of Clinical Neuroscience. 73, 290-293 (2020).
- Hoh, B. L., Rabinov, J. D., Pryor, J. C., Ogilvy, C. S. A modified technique for using elastase to create saccular aneurysms in animals that histologically and hemodynamically resemble aneurysms in human. Acta Neurochirurgica. 146 (7), 705-711 (2004).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
- Percie du Sert, N., et al. Reporting animal research: Explanation and elaboration for the ARRIVE guidelines 2.0. PLoS Biology. 18 (7), 3000411 (2020).
- Prescott, M. J., Lidster, K. Improving quality of science through better animal welfare: the NC3Rs strategy. Lab Animal. 46 (4), 152-156 (2017).
- Portier, K., Ida, K. K. The ASA Physical Status Classification: What is the evidence for recommending its use in veterinary anesthesia?-A systematic review. Frontiers in Veterinary Science. 5, 204 (2018).
- Gruter, B. E., et al. Fluorescence video angiography for evaluation of dynamic perfusion status in an aneurysm preclinical experimental setting. Operative Neurosurgery. 17 (4), 432-438 (2019).
- Strange, F., et al. Fluorescence angiography for evaluation of aneurysm perfusion and parent artery patency in rat and rabbit aneurysm models. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59782 (2019).
- Altes, T. A., et al. 1999 ARRS Executive Council Award. Creation of saccular aneurysms in the rabbit: a model suitable for testing endovascular devices. American Journal of Roentgenology. 174 (2), 349-354 (2000).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: utility of the rabbit elastase aneurysm model in preclinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of NeuroInterventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- Sherif, C., Marbacher, S., Erhardt, S., Fandino, J. Improved microsurgical creation of venous pouch arterial bifurcation aneurysms in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 32 (1), 165-169 (2011).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: a model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimally Invasive Neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- Lewis, D. A., et al. Morbidity and mortality associated with creation of elastase-induced saccular aneurysms in a rabbit model. American Journal of Neuroradiology. 30 (1), 91-94 (2009).
- Wang, K., et al. Neck injury is critical to elastase-induced aneurysm model. American Journal of Neuroradiology. 30 (9), 1685-1687 (2009).
- Cesar, L., et al. Neurological deficits associated with the elastase-induced aneurysm model in rabbits. Neurological Research. 31 (4), 414-419 (2009).
- Aoki, T., Nishimura, M. The development and the use of experimental animal models to study the underlying mechanisms of CA formation. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 535921 (2011).
- Frosen, J., Cebral, J., Robertson, A. M., Aoki, T. Flow-induced, inflammation-mediated arterial wall remodeling in the formation and progression of intracranial aneurysms. Neurosurgical Focus. 47 (1), 21 (2019).
- Gruter, B. E., et al. Comparison of aneurysm patency and mural inflammation in an arterial rabbit sidewall and bifurcation aneurysm model under consideration of different wall conditions. Brain Sciences. 10 (4), 197 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- Marbacher, S., et al. Complex bilobular, bisaccular, and broad-neck microsurgical aneurysm formation in the rabbit bifurcation model for the study of upcoming endovascular techniques. American Journal of Neuroradiology. 32 (4), 772-777 (2011).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rat model – Introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Patterns of neointima formation after coil or stent treatment in a rat saccular sidewall aneurysm model. Stroke. 52 (3), 1043-1052 (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of NeuroInterventional Surgery. , (2021).
- Lyu, Y., et al. An effective and simple way to establish eastase-induced middle carotid artery fusiform aneurysms in rabbits. Biomed Research International. 2020 (10), 1-12 (2020).
- Wang, S., et al. Rabbit aneurysm models mimic histologic wall types identified in human intracranial aneurysms. Journal of NeuroInterventional Surgery. 10 (4), 411-415 (2018).
- Kang, W., et al. A modified technique improved histology similarity to human intracranial aneurysm in rabbit aneurysm model. Neuroradiology Journal. 23 (5), 616-621 (2010).
- Frosen, J., et al. Remodeling of saccular cerebral artery aneurysm wall is associated with rupture: histological analysis of 24 unruptured and 42 ruptured cases. Stroke. 35 (10), 2287-2293 (2004).
- Frosen, J., et al. Growth factor receptor expression and remodeling of saccular cerebral artery aneurysm walls: implications for biological therapy preventing rupture. Neurosurgery. 58 (3), 534-541 (2006).
