Procedure for Human aderen<em> Ex Vivo</em> Perfusie en Externe Reinforcement
Summary
De mechanismen die leiden tot de ontwikkeling van intimale hyperplasie (IH) en bypass falen nog steeds slecht begrepen. Deze studie beschrijft een ex vivo-systeem voor de menselijke aderen onder gecontroleerde flow en druk perfuseren. Verder is de efficiëntie van het extern wapeningsnet beperken de ontwikkeling van IH werd geëvalueerd.
Abstract
De steunpilaar van de hedendaagse therapieën voor uitgebreide occlusieve arteriële ziekte is veneuze bypass. Echter, is de duurzaamheid bedreigd door intimale hyperplasie (IH) die uiteindelijk leidt tot vatafsluiting en graft falen. Mechanische krachten, met name lage afschuifspanning en hoge wandspanning, worden verondersteld te initiëren en deze cellulaire en moleculaire veranderingen ondersteunen, maar hun precieze bijdrage nog worden ontrafeld. Om selectief de rol van de druk en schuifspanning op de biologie van IH evalueren, een ex vivo perfusie systeem (EVP's) is opgericht om segmenten van de menselijke aderen onder arteriële regime (high shear stress en hoge druk) doortrekken. Bijkomende technische innovaties mogelijk om tegelijkertijd perfusie van twee segmenten van dezelfde ader, een versterkt met een externe mesh. Aderen werden geoogst met behulp van een no-touch-techniek en onmiddellijk overgebracht naar het laboratorium voor de montage in de EVP. Een segment van de vers isoleerde ader werd niet doorbloed (controle, dag 0). De twee andere segmenten werden geperfundeerd gedurende maximaal 7 dagen, een volledig wordt afgeschermd met een 4 mm (diameter) externe mesh. De druk, stroomsnelheid, en hartslag werden continu bewaakt en aangepast aan de hemodynamische omstandigheden in de slagader na te bootsen. Na voltooiing van de perfusie werden aders gedemonteerd en gebruikt voor histologische en moleculaire analyse. Onder ex vivo omstandigheden, hoge druk perfusie (arterieel, gemiddelde = 100 mm Hg) voldoende om IH en hermodellering van menselijke aderen genereren. Deze veranderingen worden gereduceerd in de aanwezigheid van een externe polyester mesh.
Introduction
Hart-en vaatziekten zijn de belangrijkste oorzaak van morbiditeit en mortaliteit in de westerse landen 1. Ondanks de vooruitgang in endovasculaire behandelingen, bypass-operatie blijft de steunpilaar van de moderne therapieën, dus meer dan een half miljoen vaatprothesen worden jaarlijks uitgevoerd in de Verenigde Staten. Echter, ondanks decennia van onderzoek, 30-60% van de onderste extremiteit veneuze transplantaten niet binnen de eerste jaren als gevolg van hyperplasie (IH) 2. Mechanische krachten, in het bijzonder lage shear stress (SS) en de hoge muur spanning, staan centraal in de initiatie en ontwikkeling van deze hyperplastische respons 3,4. Om dit probleem aan te pakken, een ex vivo aderen perfusiesysteem (EVP's) werd gegenereerd om te studeren, onder strikt gecontroleerde hemodynamische omstandigheden (druk en shear stress), het gedrag van de menselijke aderen. In deze studie, na insertie in de arteriële circulatie-achtige, hoge druk (gemiddelde = 100 mm Hg) was voldoende om Prolif stimulerenking en migratie van gladde spiercellen in de intimale laag (IH) 5.
Zoogdieren studies hebben gesuggereerd het gebruik van uitwendige wapening als een efficiënte methode om de "gearterialiseerde ader" ondersteunen en het tegengaan van de acute hemodynamische verandert de ader gezichten eenmaal geïmplanteerd in een arteriële milieu. Het gaas voorkomen over-uitzetting, verhoogde schuifspanning en verminderde wandspanning en dus IH 6-10. Echter, de onderliggende mechanismen en de toepasselijkheid ervan op de menselijke aderen in het verbeteren van de bypass doorgankelijkheid zijn niet volledig gekarakteriseerd. De EVP werd gebruikt voor het vergelijken, in staat nabootsen van de veranderingen een ader gezichten eenmaal ingebracht in een arteriële behandeling (high shear stress en druk), het gedrag van menselijke aderen in de afwezigheid en aanwezigheid externe macroporeuze polyester buisvormige mesh. Door het voorkomen van pathologische remodelling en IH, het gaas het bewijs geleverd van haar potentiële klinische efficiëntie 11 </sup>.
Deze studie 1) introduceert een model van ex vivo humane aderen perfusie onder gecontroleerde druk en schuifspanning 2) toont aan dat de externe macro-poreuze polyester gaas vermindert IH en geeft cruciale informatie voor de potentiële klinische toepassing.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze studie onthult een ex vivo ader perfusiesysteem (EVP's) tot uitgebreide hemodynamische studies uit te voeren in de menselijke aderen. Dit systeem maakt aderen perfusie onder gedefinieerde hemodynamische parameters bij afwezigheid van verzwarende inflammatoire en groeifactoren vrijgegeven door circulerende cellen in vivo. Zo een beter begrip van de onderliggende routes betrokken bij de controle van IH in menselijke aderen grafts 5,11,12,15.
Reproduceerbar…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de SNF [31003A-138528], de Octav en Marcella Botnar Foundation, de Novartis Foundation en de Emma Muschamp Foundation. Wij danken Martine Lambelet, en Jean-Christophe Stehle voor hun uitstekende technische bijstand.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| RPMI 1640 – Glutamax | Life Technologies | 61870-010 | |
| Penicilline/Streptomycine/Fungizone | Bioconcept | 4-02F00-H | |
| Dextran from Leuconostoc spp. 500 gr. | Sigma-Aldrich | 31390 | |
| Tampon PBS CHUV pH 7.1-7.3 1 lt. | Laboratorium und Grosse Apotheke Dr. G. Bichsel AG | 100 0 324 00 | |
| Cryosectionning embedding medium – Tissue-Tek OCT Compound | Fisher Scientific | 14-373-65 | |
| Silicon Tubing (Peroxide) L/S 16 (96400-16 ) – 7.5m | Idex Health & Science GMBH | MF0037ST | |
| Y-splitter | Idex Health & Science GMBH | Y-connector | |
| 35 mm Culture dish | Sigma-Aldrich | CLS430165-100EA | |
| 15 ml Falcon tube | BD Bioscence | 352096 | |
| 50 ml Falcon tube | BD Bioscence | 352098 | |
| Gearing pump – Reglo-Z | Idex Health & Science GMBH | SM 895 | App-Nr 03736-00194 |
| Pump Head | Idex Health & Science GMBH | MI0008 | |
| Monitoring Kit TRANSPAC IV | icumedical | 011-0J736-01 | |
| 20 mL Syringes | B. Braun Medical SA | 4612041-02 | |
| Etibon 3-0 FS-2 | Ethicon- Johnson&Johnson | EH7346H | |
| Mesh ProVena 6-8mm | B. Braun Medical SA | 1105012-14 | |
| NaCl: Sodium Chlorure Solution perfusion 0.9% (100 ml) | B. Braun Medical SA | 534534 | |
| Masterflex L/S Standard Drive | Cole-Parmer Instrument Co | 7521-10 | |
| Acquisition card | National Instruments | PCI-6024 E | |
| Flowmeter module | Transonic Systems Inc. | TS410 and T402 | |
| Stopcock with 3-ways | BD Connexta Luerlock | 394600 | |
| Millex Filter | Milian | SE2M229I04 |
Referências
- Sal Go, A., et al. Executive summary: heart disease and stroke statistics–2014 update: a report from the american heart association. Circulation. 129, 399-410 (2014).
- Sal Conte, M., et al. Results of PREVENT III: a multicenter, randomized trial of edifoligide for the prevention of vein graft failure in lower extremity bypass surgery. Journal of Vascular Surgery. 43, 742-751 (2006).
- Yu, P., Nguyen, B. T., Tao, M., Bai, Y., Ozaki, C. K. Mouse vein graft hemodynamic manipulations to enhance experimental utility. The American Journal of Pathology. 178, 2910-2919 (2011).
- Davies, M. G., Hagen, P. O. Reprinted article "Pathophysiology of vein graft failure: a review". European journal of vascular and endovascular surgery : the official journal of the European Society for Vascular Surgery. 42, S19-S29 (2011).
- Berard, X., et al. Role of hemodynamic forces in the ex vivo arterialization of human saphenous veins. Journal of Vascular Surgery. 57, 1371-1382 (2013).
- Vijayan, V., et al. Long-term reduction of medial and intimal thickening in porcine saphenous vein grafts with a polyglactin biodegradable external sheath. Journal of Vascular Surgery. 40, 1011-1019 (2004).
- Jeremy, J. Y., et al. On the biology of saphenous vein grafts fitted with external synthetic sheaths and stents. Biomaterials. 28, 895-908 (2007).
- Zilla, P., et al. Constrictive external nitinol meshes inhibit vein graft intimal hyperplasia in nonhuman primates. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 136, 717-725 (2008).
- Zilla, P., et al. Utilization of shape memory in external vein-graft meshes allows extreme diameter constriction for suppressing intimal hyperplasia: a non-human primate study. Journal of Vascular Surgery. 49, 1532-1542 (2009).
- Yeoman, M. S., et al. A constitutive model for the warp-weft coupled non-linear behavior of knitted biomedical textiles. Biomaterials. 31, 8484-8493 (2010).
- Longchamp, A., et al. The use of external mesh reinforcement to reduce intimal hyperplasia and preserve the structure of human saphenous veins. Biomaterials. 35, 2588-2599 (2014).
- Saucy, F., et al. Ex vivo pulsatile perfusion of human saphenous veins induces intimal hyperplasia and increased levels of the plasminogen activator inhibitor 1. European Surgical Research. Europaische Chirurgische Forschung. Recherches Chirurgicales Europeennes. 45, 50-59 (2010).
- Dubuis, C., et al. Atorvastatin-loaded hydrogel affects the smooth muscle cells of human veins. The Journal of pharmacology and experimental. 347, 574-581 (2013).
- Deglise, S., et al. Increased connexin43 expression in human saphenous veins in culture is associated with intimal hyperplasia. Journal of Vascular Surgery. 41, 1043-1052 (2005).
- Muto, A., Model, L., Ziegler, K., Eghbalieh, S. D., Dardik, A. Mechanisms of vein graft adaptation to the arterial circulation: insights into the neointimal algorithm and management strategies. Circulation Journal : Official Journal of the Japanese Circulation Society. 74, 1501-1512 (2010).
- Tao, M., et al. A simplified murine intimal hyperplasia model founded on a focal carotid stenosis. The American Journal of Pathology. 182, 277-287 (2013).
- Berard, X., et al. Salvage treatment for venous aneurysm complicating vascular access arteriovenous fistula: use of an exoprosthesis to reinforce the vein after aneurysmorrhaphy. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery : the Official Journal of the European Society for Vascular Surgery. 40, 100-106 (2010).
