Summary

세포 추적기 주입을 사용하여 쥐 saccular 측벽 모델에서 Neointima-Forming Cells의 기원을 조사합니다.

Published: March 16, 2022
doi:

Summary

우리는 내피 세포를 추적하기 위해 원 포인트, 친유성 세포 추적기 주사를 수행 한 다음 복부 쥐 대동맥에 동맥 절제술과 측벽 동맥류의 봉합을 수행했습니다. Neointima 형성은 탈세포화 된 동맥류의 부모 동맥에 의존하는 것처럼 보였고 중요한 세포가 풍부한 벽에있는 동맥류 벽 세포로부터의 모집에 의해 촉진되었습니다.

Abstract

미세 외과 적 클리핑은 두개내 동맥류로의 혈류 장벽을 만드는 반면, 혈관 내 치료는 신생내막과 혈전 형성에 의존합니다. 신생내막의 내막 층을 덮고있는 내피 세포의 근원은 불분명하다. 따라서, 본 연구의 목적은 이미 잘 확립된 헬싱키 래트 미세외과 측벽 동맥류 모델에서 세포-트레이서 주사 후 신생내막 형성 세포의 기원을 조사하는 것이었다.

측벽 동맥류는 수컷 루이스 래트에서 대동맥에 탈세포화 또는 중요한 동맥 파우치를 종단 대우로 봉합하여 생성되었다. 동맥류 봉합사로 동맥 절제술 전에, CM-Dil 염료를 함유하는 세포-트레이서 주사를 인접한 혈관의 내피 세포를 표지하고 후속 조치 (FU) 동안 그들의 증식을 추적하기 위해 클램핑된 대동맥 내로 수행하였다. 치료 후 코일링 (n = 16) 또는 스텐트 (n = 15)가 뒤 따른다. FU (7 일 또는 21 일)에서 모든 래트는 형광 혈관 조영술을 받았고 동맥류 수확 및 특정 관심 영역에 대한 면역 조직 학적 세포 수를 통한 거시적 및 조직학적 평가를 받았다.

31 개의 동맥류 중 어느 것도 후속 조치로 파열되지 않았습니다. 네 마리의 동물이 조기에 사망했습니다. 거시적 잔류 관류는 75.0% 코일링된 래트와 7.0%의 스텐트 래트에서 관찰되었다. 세포-추적자-양성 세포의 양은 7일째의 혈전(p=0.01) 및 21일째의 네오인티마(p=0.04)에 대하여 코일링된 동맥류에 비해 탈세포화된 스텐트에서 유의하게 상승하였다. 중요한 동맥류에서 혈전 또는 신생 내막에서 유의미한 차이는 발견되지 않았습니다.

이러한 발견은 스텐트 동맥류에 비해 코일에서 더 나쁜 치유 패턴을 확인합니다. Neointima 형성은 탈세포화 된 동맥류의 부모 동맥에 특히 의존하는 것처럼 보이지만, 중요한 세포가 풍부한 벽에있는 동맥류 벽 세포로부터의 모집에 의해 뒷받침됩니다. 번역 측면에서 스텐트 치료는 고도로 퇴화 된 동맥류에 더 적합 할 수 있지만 코일 만으로는 대부분 건강한 혈관벽을 가진 동맥류에 적합 할 수 있습니다.

Introduction

두개내 동맥류(IA)의 파열로 인한 Subarachnoid 출혈은 높은 이환률 및 사망률 1,2,3,4와 관련된 파괴적인 신경외과적 상태이다. 내피와 내피 간의 직접적인 접촉을 제공하는 미세 외과 적 클리핑 외에도 혈관 내 장치는 파열되고 우연히 발견 된 IA를 치료하기 위해 지난 수십 년 동안 중요성이 커지고 있습니다. 혈관 내 치료 IAs의 치유 반응은 주로 신생내막 형성 및 혈전 조직에 달려 있습니다. 둘 다 인접한 혈관과 동맥류 벽으로부터의 세포 이동에 따라 시너지 효과가있는 과정입니다. 5 현재까지 혈관 내 처리된 동맥류의 신생내막 형성에서 내피 세포의 기원은 불분명하다. 신인티마 형성 세포가 모집되는 출처에 관한 문헌에서 지속적인 논쟁이 있습니다.

쥐의 복부 대동맥에 CM-Dil 염료 ( 물질의 표 참조)를 주사 한 세포 추적기를 사용하여, 우리는 두 개의 다른 FU 시점 (7 일과 21 일째)에서 신생 내막 형성에서 부모 동맥에서 기원되는 내피 세포의 역할을 분석하는 것을 목표로했습니다 (그림 1). 이 모델의 장점은 동맥류 봉합 전에 부모 동맥 에서 생체 내에서 직접 국소 세포 추적기 인큐베이션하여 나중 시점에서 FU를 허용하는 것입니다. 생체내 주입 기술, 예컨대 세포-트레이서 인큐베이션은 문헌에 기재되어 있지 않다. 이 기술의 장점은 직접, 원 포인트, 수술 내, 생체 내 주사로 모델을 강력하고 재현 가능하게 만듭니다.

Protocol

수의학 지원은 제도적 지침에 따라 수행되었습니다. 실험은 스위스 지역 윤리위원회 (BE 60/19)의 승인을 받았다. ARRIVE 지침과 3R 원칙은 6,7을 엄격히 준수했습니다. 12주령이고 체중이 492± 8g인 서른 마리의 수컷 루이스 래트가 포함되었다. 모든 쥐를 23 °C의 실온과 12 시간의 빛 / 어두운 사이클에 보관하십시오. 물과 펠릿에 무료로 접근 할 수 있습니다. ?…

Representative Results

총 31마리의 동물이 실험실 환경에 포함되었다: 27마리의 래트가 최종 통계 분석에 포함되었다; 4 마리의 쥐가 조기에 사망했습니다 (사망률 12.9 %). 수술내에서, 호흡 팽만감은 코일 처리된(13.5 μm ± 0.6) 래트에 비해 스텐트-(12.9 μm ± 0.7)에서 유의하게 감소하였다(p=0.03). 형광 혈관조영술은 최종 FU의 말기에 모든 래트에 대해 수행되었다. 재관류는 코일 처리된 6마리의 동물 모두에서 나타났지…

Discussion

이 연구는 신생내막 형성이 동맥류 복합체의 모 동맥에서 기원 한 내피 세포를 통해 매개되지만 중요한 동맥류의 동맥류 벽에서 유래 된 세포의 모집에 의해 뒷받침된다는 것을 보여줍니다. 그럼에도 불구하고, 동맥류 치유에서 순환 전구 세포의 역할은 논란의 여지가있는12,13 가지로 남아 있습니다. 전반적으로, 31마리의 수컷 루이스 래트가 이 조사에…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 Alessandra Bergadano, DVM, PhD에게 장기적인 동물 건강에 대한 헌신적 인 감독에 감사드립니다. 이 연구는 연구위원회, Kantonsspital Aarau, Aarau, Switzerland 및 Swiss National Science Foundation SNF (310030_182450)의 연구 기금에 의해 지원되었습니다.

Materials

3-0 resorbable suture Ethicon Inc., USA VCP428G
4-0 non-absorbable suture B. Braun, Germany G0762563
6-0 non-absorbable suture B. Braun, Germany C0766070
9-0 non-absorbable suture B. Braun, Germany G1111140
Atipamezol Arovet AG, Switzerland
Bandpass filter blue Thorlabs FD1B any other
Bandpass filter green Thorlabs FGV9 any other
Bipolar forceps any other
Bicycle spotlight any other
Board (20 x 10 cm) any other
Buprenorphine Indivior, Switzerland 1014197
Camera Sony NEX-5R, Sony, Tokyo, Japan
Cannula (27-1/2 G) any other
Cell count software Image-J version 1.52n, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/
CellTracker CM-Dil dye ThermoFisher SCIENTIFIC, USA C7000
Coil-Device Styker, Kalamazoo, MI, USA 2 cm of Target 360 TM Ultra, 2-mm diameter
Desinfection any other
Eye-lubricant any other
Fentanyl Sintetica, S.A., Switzerland 98683 any generic
Flumazenil Labatec-Pharma, Switerzland
Fluoresceine Curatis AG 5030376 any generic
Fluorescence microscope Olympus BX51, Hamburg, Germany; Cell Sens Dimension Imaging software v1.8
Foil mask any other
Glucose (5%) any other
Heating pad Homeothermic Control Unit, Harvard, Edenbridge, England any other
Isotonic sodium chloride solution (0.9%) Fresenius KABI 336769 any generic
Isoflurane any generic
Longuettes any other
Meloxicam Boehringer Ingelheim P7626406 any generic
Medetomidine Virbac, Switzerland QN05CM91
Micro needle holder any other
Midazolam Roche, Switzerland
Monitoring-system Starr Life Sciences Corp., 333 Allegheny Ave, Oakmont, PA 15139, United States
Needle holder any other
O2-Face mask any other
Operation microscope OPMI, Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany any other
Oxygen any other
Rectal temperature probe any other
Scalpell Swann-Morton 210 any other
Small animal shaver any other
Smartphone any other
Sodium dodecyl sulfate (0.1%) Sigma-Aldrich 11667289001
Soft feed Emeraid Omnivore any generic
Soft tissue forceps any other
Soft tissue spreader any other
Stainless steel sponge bowls any other
Stent-Device Biotroni, Bülach, Switzerland modified magmaris device, AMS with polymer coating, 6-mm length, 2-mm diameter
Sterile micro swabs any other
Straight and curved microforceps any other
Straight and curved microscissors any other
Straight and curved forceps any other
Surgery drape any other
Surgical scissors any other
Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL any other
Tape any other
Vascular clip applicator B. Braun, Germany FT495T
Yasargil titan standard clip (2x) B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland FT242T temporary

Riferimenti

  1. Vergouwen, M. D., et al. Definition of delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid hemorrhage as an outcome event in clinical trials and observational studies: proposal of a multidisciplinary research group. Stroke. 41 (10), 2391-2395 (2010).
  2. Macdonald, R. L., et al. Preventing vasospasm improves outcome after aneurysmal subarachnoid hemorrhage: rationale and design of CONSCIOUS-2 and CONSCIOUS-3 trials. Neurocritical Care. 13 (3), 416-424 (2010).
  3. Wanderer, S., et al. Levosimendan as a therapeutic strategy to prevent neuroinflammation after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Journal of Neurointerventional Surgery. , (2021).
  4. Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of Neurointerventional Surgery. 14 (2), 189-195 (2021).
  5. 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).
  6. Kilkenny, C., et al. Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines. British Journal of Pharmacology. 160 (7), 1577-1579 (2010).
  7. Tornqvist, E., et al. Strategic focus on 3R principles reveals major reductions in the use of animals in pharmaceutical toxicity testing. PLoS One. 9 (7), 101638 (2014).
  8. Nevzati, E., et al. Aneurysm wall cellularity affects healing after coil embolization: assessment in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 12 (6), 621-625 (2020).
  9. Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
  10. Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rt model – introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
  11. Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
  12. Kadirvel, R., et al. Cellular mechanisms of aneurysm occlusion after treatment with a flow diverter. Radiology. 270 (2), 394-399 (2014).
  13. Li, Z. F., et al. Endothelial progenitor cells contribute to neointima formation in rabbit elastase-induced aneurysm after flow diverter treatment. CNS Neuroscience & Therapeutics. 19 (5), 352-357 (2013).
  14. Marbacher, S., et al. Intraluminal cell transplantation prevents growth and rupture in a model of rupture-prone saccular aneurysms. Stroke. 45 (12), 3684-3690 (2014).
  15. Frosen, J., et al. Contribution of mural and bone marrow-derived neointimal cells to thrombus organization and wall remodeling in a microsurgical murine saccular aneurysm model. Neurosurgery. 58 (5), 936-944 (2006).
  16. 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).
  17. Frosen, J. Smooth muscle cells and the formation, degeneration, and rupture of saccular intracranial aneurysm wall–a review of current pathophysiological knowledge. Translational Stroke Research. 5 (3), 347-356 (2014).
  18. Fang, X., et al. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells are involved in aneurysm repair in rabbits. Journal of Clinical Neuroscience. 19 (9), 1283-1286 (2012).
  19. Morel, S., et al. Sex-related differences in wall remodeling and intraluminal thrombus resolution in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurosurgery. , 1-14 (2019).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Ravindran, K., et al. Mechanism of action and biology of flow diverters in the treatment of intracranial aneurysms. Neurosurgery. 86, 13-19 (2020).
  23. 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).
  24. Morosanu, C. O., et al. Neurosurgical cadaveric and in vivo large animal training models for cranial and spinal approaches and techniques – systematic review of current literature. Neurologia i Neurochirurgia Polska. 53 (1), 8-17 (2019).
  25. Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).

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Citazione di questo articolo
Wanderer, S., Grüter, B. E., Kümin, J., Boillat, G., Sivanrupan, S., Catalano, K., von Gunten, M., Widmer, H. R., Marbacher, S., Andereggen, L. Using a Cell-Tracer Injection to Investigate the Origin of Neointima-Forming Cells in a Rat Saccular Side Wall Model. J. Vis. Exp. (181), e63580, doi:10.3791/63580 (2022).

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