Polyuretan katetrar in i aorta lumen och sutur ligering av aorta inducera kronisk hypoxi på grund av hypoperfusion av den adventitial vasa vasorum. Den här artikeln beskrivs en ny djurmodell av bukaortaaneurysm (AAA) med egenskaper som liknar dem av AAA hos människor.
Den adventitial vasa vasorum (VV) ger syre och näring till aortaväggen. Hypoxi i aortaväggen kan orsaka förstorade bukaortaaneurysm (AAA). Denna artikel presenterar och beskriver ett standardprotokoll som används för att framkalla AAAs genom adventitial VV hypoperfusion skapade med en kombination av polyuretan katetrar in i aorta lumen och sutur ligering av infrarenala bukaorta.
Protokollet innebär användning av hanråttor som väger 300-400 g, som tillhandahålls mat och vatten ad libitum. Efter laparotomi med en ventrala mittlinjen buk snitt utförs exfoliering av aorta, som blockerar blodflödet från perivaskulär vävnaden. Aortotomy som involverar ett litet snitt intill den nedsatt artär grenar utförs, och en polyuretan kateter sätts med hjälp av en inneboende 18 gauge-nål. Efter reparera snittet, blockerar snäva ligering av aorta över katetern VV blodflödet i proximal riktning genom aorta väggen utan att störa aorta blodflödet. Denna teknik kan inducera en AAA med progressiv aorta dilatation.
Den största fördelen med denna modell är att VV hypoperfusion orsakar vävnadshypoxi och utvecklingen av en infrarenala AAA, som har morfologiska och patologiska egenskaper liknar dem i en mänsklig AAA.
Bukaorta består av följande tre lager: inre kärlväggen (intima), mediala lagret (media) och yttre kärlväggen (adventitia), och av dessa adventitia har en unik blod leverera system som kallas den vasa vasorum (VV). Aorta vävnad levereras med syre genom adventitial VV perfusion och enkel syre diffusion från aorta blod flöde1. Geografiskt, har bukaorta dock minst fördelningen av VVs jämfört med i andra delar av aorta. 2
En tidigare studie rapporterade om hypoxi i mänskliga bukaortaaneurysm (AAA) väggar med tjocka intraluminal tromb (ILT)3. Det har dessutom visat att en adventitial VV i aneurysmatisk väggar är ockluderas med aterosklerotiska förändringar på en signifikant högre frekvens, som är associerade med hypoxi i AAA väggar4. Baserat på dessa fynd, skapades en roman gnagare modell AAA genom att inducera adventitial VV hypoperfusion5. I denna modell orsakade VV hypoperfusion vävnadshypoxi och utvecklingen av en infrarenala AAA, som hade morfologiska och patologiska egenskaper liknar dem i en mänsklig AAA6. Exempel var förekomsten av ILTs och ansamling av hyperplastiska adipocyter6och potential att orsaka bristning7,8. Dessa fynd har observerats i sällsynta fall i tidigare gnagare modeller. Denna modell kan därför kraftigt bidra till en djupare förståelse av mekanismen för AAA utveckling och bristning. Vi presenterar och beskriver ett standardprotokoll som används för att framkalla AAAs genom adventitial VV hypoperfusion och vi förklarar hur man framkalla hypoxi i aortaväggen använda kirurgiska tekniker.
Under fysiologiska betingelser, får de inre skikten av aortaväggen näring genom diffusion från luminala blodflödet, medan de yttre och mellersta skikten får näring av VV, som penetrerar den mediala VV-1från adventitia. VV blodflödet i aorta bukväggen kan härröra från följande tre riktningar/områden: (1) proximal riktning genom aortaväggen, (2) distala riktning genom aortaväggen och (3) perivaskulär vävnader10. Tidigare, vår histologisk analys av mänskliga vävnader identifierat betydande stenos eller ocklusion av det VV i AAA väggen, vilket tyder på att VV blodflödet i aorta bukväggen kan vara minskad4. Det är en mycket viktig punkt i detta protokoll som en infrarenala AAA orsakades av en kombination av polyuretan katetrar och sutur ligering av infrarenala bukaorta. För att varsamt exfoliera det vävnad skiktet, måste kirurger smidigt sätt en polyuretan kateter i aorta och fast ligera aorta för att orsaka kronisk hypoxi på grund av hypoperfusion av adventitial VV och aneurysm bildas. Använda dessa tekniker, blodflödet i aortaväggen är följaktligen minskade, och en lokal hypoxiska miljö induceras. Att blod flöde minska och hypoxi-inducerad aneurysm bildandet indikerar att VV blodflödet i aorta bukväggen spelar en roll i patogenesen av AAA bildandet.
Specifikt, ett aortaaneurysm modell måste uppfylla följande villkor: en 1,5 ökning av vaskulär diameter jämfört med utgångsvärdet, degeneration av tunica media, och inflammation av aortaväggen. De mest populära modellerna har byggts genom att inducera inflammatoriskt svar med hjälp av ämnen, såsom CaCl211, elastase12och angiotensin II13. Dessa modeller kan ha en hög reproducerbarhet och naturligtvis orsaka patologiska förändringar, och de har vanligen använts i forskningsstudier. I vår modell bedömde vi aorta diameter med ultraljud varje 7 dagar från innan förfarandet utfördes tills dag 28 efter ingreppet (figur 3). Resultaten visade att aorta diameter måttligt ökat under de 28 dagarna, som anger att denna förändring i diametern är samma som hos tidigare gnagare modeller. Brutto observation av vaskulär form anges en jämn spolformade form (figur 2). Dag 28, vi offrade råttorna och utfört histopatologisk analys av aorta vävnad som återfanns. Riva och försvinnandet av den elastiska och kollagen fibrer i tunica media och adventitia observerades (figur 4). Dessutom var inflammatoriska celler, såsom makrofager, närvarande från tunica adventitia till tunica media.
Behandlingsalternativ som är tillgängliga för AAAs för närvarande begränsat till kirurgisk reparation och endovaskulära stent ympning, med dödlighet på 30-50% hos patienter med AAA bristning14. Dock har inget läkemedel godkänts för klinisk användning att behandla AAAs. Det finns debatt att det finns avvikelser i de patologiska fynd mellan människor och etablerade djurmodeller används i AAA forskning. Likheter i patogenesen mellan mänskliga AAA och AAA djurmodeller är väsentliga för utvecklingen av farmakologiska behandlingar. Om effektiviteten av gnagare modeller är vår råtta modell morfologiskt lik människan när det gäller intraluminal tromb5 och adipogenesis8. Dessutom ca 20 procent av råttorna i denna studie hade AAA bristning och dog inom 28 dagar efter ingreppet. Även om aortaaneurysm ruptur är den mest kritiska faktorn för denna sjukdom, bristning är ovanligt med etablerade experimentella AAA modeller och mekanismen är ännu inte klarlagd. Denna modell är därför användbar för att förstå mekanismen av dilatation av aorta diameter och ruptur av aneurysmet.
Skapandet av denna modell krävs för vissa kirurgiska ingrepp. Forskare måste därför öva att skapa denna modell, som är en begränsning av denna modell. I framtiden vill vi skapa en gnagare modell där vi kan minska blodflödet genom gradvis förtjockning VV väggarna, vilket resulterar i spontana aortaaneurysm.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöds av Grants-in-Aid för vetenskaplig forskning (B) (20291958) att N.U.; Grants-in-Aid för unga forskare (A) (25713024) till NZ
rat | Japan SLC.Inc | Slc:SD rat | Sprague–Dawley ratTM |
povidone-iodine solution | Libatape Pharmaceutical Co., Ltd. | 4987335 111457 | |
5-0 silk string | Akiyama Medical MFG. CO.,LTD | JIS No.1 | |
vascular clips | Natsume Seisakusho Co., Ltd. | C-42-S-2 | |
polyurethane catheter (24-gauge indwelling needle) | MEDIKIT | 24G | Supercath Z4VTM, 24-gauge indwelling needle |
polyurethane catheter (18-gauge indwelling needle) | MEDIKIT | 18G | Supercath Z3VTM, 18-gauge indwelling needle |
8-0 monofilament string | Ethicon Suture | c-42-S-2 | PROLENE Polypropylene Suture, Repair the incision with the suture |