نموذج طفيف التوغل لتضيق الأبهر في الخنازير
Summary
يصف هذا البروتوكول إجراء جراحيا طفيف التوغل لربط الأبهر الصاعد في الخنازير.
Abstract
تلعب النماذج الحيوانية الكبيرة لفشل القلب دورا أساسيا في تطوير تدخلات علاجية جديدة بسبب حجمها وتشابهها الفسيولوجي مع البشر. وقد كرست الجهود لإنشاء نموذج لفشل القلب الناجم عن الضغط الزائد ، وصعود النطاقات الأبهرية بينما لا يزال فوق الشريان التاجي وليس محاكاة مثالية لتضيق الأبهر في البشر ، يشبه إلى حد كبير الحالة البشرية.
الغرض من هذه الدراسة هو إظهار نهج طفيف التوغل للحث على الحمل الزائد لضغط البطين الأيسر عن طريق وضع شريط الأبهر ، تمت معايرته بدقة باستخدام مستشعرات ضغط عالية الدقة تم إدخالها عن طريق الجلد. تمثل هذه الطريقة تحسينا للإجراء الجراحي (3Rs) ، مما يؤدي إلى تدرجات متجانسة عبر التضيق وتقليل التباين داخل المجموعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتيح التعافي السريع والهادئ للحيوانات ، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من معدلات الوفيات. طوال الدراسة ، تمت متابعة لمدة تصل إلى 2 أشهر بعد الجراحة ، باستخدام تخطيط صدى القلب عبر الصدر وتحليل حلقة حجم الضغط. ومع ذلك ، يمكن تحقيق فترات متابعة أطول إذا رغبت في ذلك. يثبت هذا النموذج الحيواني الكبير قيمته لاختبار الأدوية الجديدة ، لا سيما تلك التي تستهدف التضخم والتغيرات الهيكلية والوظيفية المرتبطة بالحمل الزائد لضغط البطين الأيسر.
Introduction
قصور القلب (HF) هو مرض يهدد الحياة ويؤثر على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم ، مما يسبب آثارا اجتماعية واقتصادية كبيرة1. أحد مسببات المرض هو مرض الصمام الأبهري أو تضيق الأبهر (AS). تضيق الأبهر أكثر انتشارا في سن متقدمة ويصنف على أنه ثاني أكثر الآفات الصمامية شيوعا في الولايات المتحدة. كما زادت الوفيات المرتبطة ب AS-S في أوروبا ، لا سيما في البلدان التي لا يمكنها الوصول إلى إجراءات التدخل الحديثة2. نظرا لتعقيد HF وندرة الابتكارات العلاجية ، هناك حاجة ملحة لنماذج حيوانية موثوقة يمكنها تكرار الحالة البشرية وتسهيل اختبار التدخلات الجديدة3. في حين أن عدد نماذج القوارض يفوق عدد النماذج الحيوانية الكبيرة ، فإن الأخيرة تقدم العديد من المزايا بسبب حجمها وتشابهها الفسيولوجي ، مما يسمح باختبار جرعات الأدوية والأجهزة الطبية المخصصة للاستخدام البشري.
الهدف من هذه الطريقة هو إنشاء نموذج قابل للتكرار لربط الأبهر الصاعد (AAB) ينطبق على معظم الأنواع الحيوانية الكبيرة المستخدمة في البحوث الطبية الحيوية. في هذه الدراسة ، تم إثبات الإجراء في الخنازير باستخدام نهج طفيف التوغل ، مع الالتزام بمبادئ 3Rs (الاستبدال والتخفيض والصقل4). يضمن هذا النهج إنشاء تدرج ضغط دقيق ، مما يؤدي إلى قابلية عالية للتكاثر (مما قد يقلل من عدد المطلوبة). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الشق الجراحي الصغير (2-3 سم) يقلل من الإهانة الجراحية ، ويحسن رفاهية مقارنة بالأساليب الأكثر عدوانية مثل بضع القص وبضع الصدر الأكبر5 (الصقل). علاوة على ذلك ، فإن تقديم عرض فيديو للطريقة ، إلى جانب الأوصاف التفصيلية في الأدبيات ، يمكن أن يقلل من الحاجة إلى المستخدمة فقط لأغراض التدريب (الاستبدال) ، مما يقلل من استخدام. يمكن تكييف هذا النموذج مع سلالات / سلالات الخنازير المختلفة ذات معدلات النمو المتميزة ويؤدي إلى زيادة الضغط المستمر ، مما يؤدي إلى تضخم كبير بعد 1 أو 2 أشهر من المتابعة.
تستخدم الطرق الحالية التضيق الثابت6 ، بغض النظر عن تقلب حجم ، أو حساب التدرج باستخدام قراءات الضغط المملوءةبالسوائل 7 ، والتي تكون أقل موثوقية من مستشعرات الضغط عالية الدقة وتكون عرضة لتخميد الإشارة8. نهج آخر يستخدم قياس ضغط واحد بعيد عن التضيق5. ومع ذلك ، فإن معايرة التضيق من خلال إشارات الضغط القريبة والبعيدة المتزامنة باستخدام مستشعرات الضغط عالية الدقة التي يتم توصيلها عن طريق الجلد يمثل تحسينا كبيرا للبروتوكول ، مما يؤدي إلى تحسين تجانس المجموعة. من خلال إظهار هذه الطريقة بصريا ، يجب أن يكون الباحثون الآخرون قادرين على تكرارها دون عقبات كبيرة ، مما يزيد من توافر هذا النموذج مع تعزيز تطبيق مبادئ 3Rs.
Protocol
Representative Results
Discussion
في السنوات الأخيرة ، استخدمت العديد من الدراسات ربط الأبهر الجراحي كنموذج للحمل الزائد لضغط البطين الأيسر وفشل القلب (تنازليا9 إلى الشريان الأورطيالصاعد 10) ، مما يسمح للباحثين بالحصول على أنماط ظاهرية مختلفة مصممة خصيصا لاحتياجاتهم الخاصة. على الرغم من أن استخد?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل وتمويله في إطار مشروع QREN 2013/30196 ، ومؤسسة “la Caixa” المصرفية ، ومشروع Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) ، LCF / PR / HP17 / 52190002. تم دعم JS و EB من خلال برنامج البحث والابتكار Horizon 2020 التابع للاتحاد الأوروبي بموجب اتفاقية منحة Marie Sklodowska-Curie رقم 813716. تم دعم PdCM من قبل مشروع Stichting Life Sciences Health (LSH) -TKI الوسيط (LSHM 21016).
Materials
| 3-0 PDS II suture | Ethicon | Z683G | Aorta banding |
| 5-0 prolene | Ethicon | 7472H | Aorta banding |
| ACUSON NX2 Ultrasound System | Siemens | (240)11284381 | Vascular Access and Echocardiography |
| Arterial Extension 200 cm | PMH | 303.0666 | Anesthesia Maintenance |
| Atlan A300 Ventilator | Draeger | 8621300 | Ventilation |
| Bone cutters | Fehling | AMP 367.00 | Aorta banding |
| Cefazolin 1000 mg | Labesfal | 100063 | Antibiotic |
| Chlorhexidine 4% Wash Solution | AGA | 19110008 | Cleaning |
| Doyen Intestinal Forceps | Aesculap | EA121R | Intubation |
| Echogenic Introducer Needle | Teleflex | AN-04318 | Vascular Access |
| Endotracheal tube | Intersurgical | 8040070 | Intubation |
| ePTFE vascular graft (5 mm x 40 cm) | GORE-TEX | S0504 | Aorta banding |
| Extension line 100 cm | PMH | 303.0394 | Anesthesia Induction |
| F.O. Laryngoscope | Luxamed | E1.317.012 | Intubation |
| F.O. Miller Blade 4 204 x 17 mm | Luxamed | 3 | Intubation |
| Fenestrated Sterile Drape | Bastos Viegas | 4882-256 | Aseptic Technique |
| Fentanyl 0.5 mg/10 mL | B.Braun | 5758883 | Anesthesia / Analgesia |
| Guidewire 260 cm J-tip | B.Braun | J3 FC-FS 260-035 | Left Ventricle catheterization |
| Infusomat Space Infusion Pump | B.Braun | 24101800 | Fluids / Drug administration |
| Intercostal retractor | Fehling Surgical | MRP-1 | Thoracotomy |
| Introcan Certo IV Catheter 20G | B.Braun | 4251326 | Fluids / Drug administration |
| Isotonic Saline Solution 0.9% | B.Braun | 5/44929/1/0918 | Fluids / Drug administration |
| Ketamidor 100 mg/mL | Richter pharma | 1121908AB | Anesthesia Induction |
| L10-5v Linear Transducer | Siemens | 11284481 | Vascular Access |
| Midazolam 15 mg/3 mL | Labesfal | PLB762-POR/2 | Anesthesia Induction |
| Mikro-cath | Millar | 63405(1) | Pressure recording |
| MP1 guide catheter 6 Fr | Cordis | 67027000 | Left Ventricle catheterization |
| Needle Holder | Fehling Surgical | ZYY-5 | Aorta banding |
| Non-woven adhesive | Bastos Viegas | 442-002 | Fluids / Drug administration |
| P4-2 Phased Array Transducer | Siemens | 11284467 | Echocardiography |
| Perfusor Compact Syringe Perfusion Pump | B.Braun | 8717030 | Fluids / Drug administration |
| Pressure Signal Conditioner | ADinstruments | PCU-2000 | Pressure recording |
| Propofol Lipuro 2% | B.Braun | 357410 | Anesthesia Maintenance |
| Radifocus Introducer II Standard Kit B – Introducer Sheath | Terumo | RS+B60K10MQ | Vascular Access |
| Radiopaque marker | Scanlan | 1001-83 | Aorta banding |
| Scissors | Fehling Surgical | Thoracotomy | |
| Skinprep (Chlorhexidine 2% / 70% Isopropyl alcohol) | Vygon | SKPC015ES | Disinfection |
| Stopcock manifold (3 ports) | PMH | 310.0489 | Fluids / Drug administration |
| Straight forceps | Fehling Surgical | ZYY-1 | Thoracotomy |
| Stresnil 40 mg/mL | ecuphar | 572184.2 | Anesthesia Induction |
| Syringe Luer Lock 20 cc | Omnifix B.Braun | 4617207V | Anesthesia Induction |
| Syringe Luer Lock 50 cc | Omnifix B.Braun | 4617509F | Anesthesia Maintenance |
| Transdermal fentanyl Patch 50 mcg/h | Mylan | 5022153 | Analgesia |
| Ultravist | Bayer | KT0B019 | Angiography |
| Universal Hemostasis Valve Adapter | Merit Medical | UHVA08 | Left Ventricle catheterization |
| Velcro Limb Immobilizer | PMH | SU-211 | Animal stabilization |
| Venofix A, 21 G | B.Braun | 4056337 | Anesthesia Induction |
| Vista 120S Patient Monitor | Draeger | MS32997 | Monitoring |
| Weck titanium clip | Teleflex | 523760 | Aorta banding |
| Weck titanium clip applier | Teleflex | 523166 | Aorta banding |
| Zhiem Vision | Iberdata | N/A | Fluoroscopy |
References
- Savarese, G., et al. Global burden of heart failure: a comprehensive and updated review of epidemiology. Cardiovascular Research. 118 (17), 3272-3287 (2023).
- Hartley, A., et al. Trends in mortality from aortic stenosis in Europe: 2000-2017. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 748137 (2021).
- Silva, K. A. S., Emter, C. A. Large Animal models of heart failure: a translational bridge to clinical success. Journal of the American College of Cardiology: Basic to Translational Science. 5 (8), 840-856 (2020).
- Brink, C. B., Lewis, D. I. The 12 Rs framework as a comprehensive, unifying construct for principles guiding animal research ethics. Animals (Basel). 13 (7), 1128 (2023).
- Choy, J. S., Zhang, Z. D., Pitsillides, K., Sosa, M., Kassab, G. S. Longitudinal hemodynamic measurements in swine heart failure using a fully implantable telemetry system. PLoS One. 9 (8), 103331 (2014).
- Ishikawa, K., et al. Increased stiffness is the major early abnormality in a pig model of severe aortic stenosis and predisposes to congestive heart failure in the absence of systolic dysfunction. Journal of the American Heart Association. 4 (5), 001925 (2015).
- Emter, C. A., Baines, C. P. Low-intensity aerobic interval training attenuates pathological left ventricular remodeling and mitochondrial dysfunction in aortic-banded miniature swine. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 299 (5), H1348-H1356 (2010).
- Brito, J., Raposo, L., Teles, R. C. Invasive assessment of aortic stenosis in contemporary practice. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 9, 1007139 (2022).
- Tan, W., et al. A Porcine model of heart failure with preserved ejection fraction induced by chronic pressure overload characterized by cardiac fibrosis and remodeling. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 677727 (2021).
- Bikou, O., Miyashita, S., Ishikawa, K. Pig model of increased cardiac afterload induced by ascending aortic banding. Methods in Molecular Biology. 1816, 337-342 (2018).
- Lelovas, P. P., Kostomitsopoulos, N. G., Xanthos, T. T. A comparative anatomic and physiologic overview of the porcine heart. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 53 (5), 432-438 (2014).
- Tian, L., et al. Supra-coronary aortic banding improves right ventricular function in experimental pulmonary arterial hypertension in rats by increasing systolic right coronary artery perfusion. Acta Physiologica (Oxf). 229 (4), 13483 (2020).
- Sorensen, M., Hasenkam, J. M., Jensen, H., Sloth, E. Subcoronary versus supracoronary aortic stenosis. An experimental evaluation. Journal of Cardiothoracic Surgery. 6, 100 (2011).
- Lygate, C. A., et al. Serial high resolution 3D-MRI after aortic banding in mice: band internalization is a source of variability in the hypertrophic response. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 8-16 (2006).
- Jalal, Z., et al. Unexpected Internalization of a Pulmonary Artery Band in a Porcine Model of Tetralogy of Fallot. World Journal for Pediatric and Congenital Heart Surgery. 8 (1), 48-54 (2017).
