Intraluminale Drug Delivery til Mouse arteriovenøse Fistula Endothel
Summary
After puncturing the aorta through the inferior vena cava (IVC) to create an aorto-caval fistula in the mouse, solution containing a drug is infused into the IVC via the same needle, followed by incubation. This method enables more robust drug delivery to the venous endothelium compared to the external route.
Abstract
Levering af terapeutiske midler til forøgelse arteriovenøs fistel (AVF) modning kan indgives enten via intraluminale eller eksterne ruter. Den enkle murine AVF model blev kombineret med intraluminal administration af lægemiddel-opløsning til den venøse endotel samtidig som fistel skabelse. Tekniske aspekter af denne model diskuteres. Under generel anæstesi, er en abdominal snit og aorta og vena cava inferior (IVC) er udsat for. Den infra-renale aorta og IVC dissekeres til fastspænding. Efter proksimal og distal fastspænding, er punkturstedet eksponeret og en 25 G nål anvendes til at punktere begge væggene i aorta og ind i IVC. Umiddelbart efter punkteringen, blev et reportergen-udtrykkende viral vektor infunderes i IVC via den samme nål, efterfulgt af 15 minutters inkubation. Den intraluminale administration metode aktiveret mere robust viral gen levering til venøs endotel i forhold til administration af den eksterne rute. Denne novel metode til levering vil lette undersøgelser, der udforsker rolle endotel i AVF modning og muliggør intraluminale lægemiddeladministration på tidspunktet for kirurgisk indgreb.
Introduction
Det murine aortovenous fistel (AVF) punktur model mellem aorta og inferior vena cava (IVC) er nu en etableret teknik. 1 I denne model begge vægge af infra-renale aorta punkteres med en 25 G nål, spændende ind i tilstødende infra-renal vena cava; den forreste aorta indgangshullet repareres med enkle kompression, og kræver ikke sutur reparation. Seriel opfølgende undersøgelse af høj opløsning Doppler ultralyd og histologisk analyse viser AVF at have en modning fase og derefter en svigtende fase, den gentog den kendte patofysiologi human AVF. 2
At undersøge mekanismerne, der modulerer AVF modning, er der behov for forbedrede fremgangsmåder til afgivelse af terapeutiske midler til modning AVF endotel. Levering af terapeutiske midler på fartøjer kan være enten via endovaskulær levering til lumen, eller via ekstern levering til adventitia. Et eksempel på ekstern levering er comofte anvendes adventitial anvendelse af Pluronic-gel. Denne copolymer er termo-reversibel og transformeret fra flydende til fast gel, når opvarmet til kropstemperatur. Tidligere undersøgelser har vist vedvarende lægemiddeladministration opnås, når lægemidlet blandes i pluronic gel påføres topisk in vivo. 3,4 adventitial anvendelse af virale vektorer eller siRNA med Pluronic-gel er blevet rapporteret at være effektiv som en perivaskulær afgivelsessystem. 5,6 Vi har også rapporteret, at behandlingen af eksplanterede humane saphenous vener med adventitial stimulering med peptider resulterede i phosphorylering af endotheliale receptorproteiner. 7
På den anden side har forskere også anvendt intraluminal levering af både virale og ikke-virale vektorer i hunde 8-10 og kanin 11,12 modeller af vene transplantater. I disse rapporter blev genoverførsel udført ex vivo efter vene høst. Eslami et al. Rapporterede endovaskulær virusgen leverey til carotis vener i situ uden at skabe en bypass. 13 Gloverman et al. rapporterede intraluminal og adventitial administration af nøgent DNA i rotte femoral arterie-overfladiske epigastriske vene fistler. 14 Mayo-gruppen rapporterede adventitial lægemiddeltilførsel i muse carotisarterie-halsvene fistler. 15,16 Disse tidligere rapporterede modeller krævede en syet anastomose, at skabe den AVF. I denne rapport er intraluminal drug delivery med samtidig AVF skabelse i mus beskrives ved hjælp af en sutur-mindre model af AVF skabelse. Ved at bruge denne modificerede murine AVF model kan udføres en simpel metode til intraluminal lægemiddeltilførsel til den venøse led af fistlen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne modifikation af den murine AVF model inkorporerer intraluminal lægemiddeltilførsel til den venøse endotel på tidspunktet for AVF skabelse. En AVF blev skabt ved at punktere infra-renale aorta med en 25 G nål og forlængelse af punktering gennem den modstående aortavæg i IVC, efterfulgt af injektion af lægemiddel-opløsning gennem den samme nål. Opløsningen holdes inden cava, dvs.., I den venøse led af AVF, indtil de-fastspænding. Hvad adskiller denne model fra andre murine AVF modeller 17…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported in part by the United States Department of Veterans Affairs Biomedical Laboratory Research and Development Program Merit Review Award I01-BX002336, the National Institute of Health grant R56-HL095498, as well as with the resources and the use of facilities at the VA Connecticut Healthcare System, West Haven, CT.
Materials
| Pluronic F-127 | Sigma-Aldrich | P2443-250G | Used as 30% solution in d-water |
| GFP antibody | NOVUS BIOLOGICALS INC | NB100-1770 | |
| Ad-CMV-GFP | VECTOR BIOLABS | 1060 | |
| 0.9% Sodium Chloride Irrigation, USP | Baxter | 2F7122 | |
| BD PrecisionGlide Needle 25G x 5/8 | BD | 305122 | |
| BD 1ml Syringe Tuberculin Slip Tip | BD | 309659 | |
| Scarpel | Surgical Design Inc | 22079707 | |
| 6-0 ETHILON P-1 11mm 3/8c Reverse Cutting | ETHICON INC | 697G | |
| Vevo 770 ultrasound machine | Visualsonics | 20-60 Mhz scan head; RMV-704 | |
| Vascular clamp | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5424 | |
| Clamp applying forceps | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5410 |
Referências
- Yamamoto, K., Li, X., Shu, C., Miyata, T., Dardik, A. Technical Aspects of the Mouse Aortocaval Fistula. J. Vis. Exp. (77), e50449 (2013).
- Yamamoto, K., et al. The mouse aortocaval fistula recapitulates human arteriovenous fistula maturation. Am. J. Physiol.: Heart Circ. Physiol. 305 (12), H1718-H1725 (2013).
- Escobar-Chávez, J. J., Lòpez-Cervantes, M., Naïk, A., Kalia, Y. N., Quintanar-Guerrero, D., Ganem-Quintanar, A. Applications of thermo-reversible pluronic F-127 gels in pharmaceutical formulations. J. Pharm. Pharm. Sci. 9 (3), 339-358 (2006).
- Almeida, H., Amaral, M. H., Lobão, P., Lobo, J. M. S. Pluronic® F-127 and Pluronic Lecithin Organogel (PLO): main features and their applications in topical and transdermal administration of drugs. J. Pharm. Pharm. Sci. 15 (4), 592-605 (2012).
- Karper, J. C., et al. Toll-like receptor 4 is involved in human and mouse vein graft remodeling, and local gene silencing reduces vein graft disease in hypercholesterolemic APOE*3Leiden mice. Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 31 (5), 1033-1040 (2011).
- Redmond, E. M., Hamm, K., Cullen, J. P., Hatch, E., Cahill, P. A., Morrow, D. Inhibition of patched-1 prevents injury-induced neointimal hyperplasia. Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 33 (8), 1960-1964 (2013).
- Wong, D. J., et al. Ephrin type-B receptor 4 activation reduces neointimal hyperplasia in human saphenous vein in vitro. J. Vasc. Surg. , (2014).
- Matsumoto, T., et al. Hemagglutinating virus of Japan-liposome-mediated gene transfer of endothelial cell nitric oxide synthase inhibits intimal hyperplasia of canine vein grafts under conditions of poor runoff. J. Vasc. Surg. 27 (1), 135-144 (1998).
- Petrofski, J. A., et al. Gene delivery to aortocoronary saphenous vein grafts in a large animal model of intimal hyperplasia. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 127 (1), 27-33 (2004).
- Hata, J. A., et al. Modulation of phosphatidylinositol 3-kinase signaling reduces intimal hyperplasia in aortocoronary saphenous vein grafts. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 129 (6), 1405-1413 (2005).
- Ohta, S., et al. Intraluminal gene transfer of endothelial cell-nitric oxide synthase suppresses intimal hyperplasia of vein grafts in cholesterol-fed rabbit: a limited biological effect as a result of the loss of medial smooth muscle cells. Surg. 131 (6), 644-653 (2002).
- Baldwin, Z. K., et al. Modulation of vascular remodeling induced by a brief intraluminal exposure to the recombinant R7020 strain of Herpes simplex-1. J. Vasc. Surg. 41 (1), 115-121 (2005).
- Eslami, M. H., et al. Gene delivery to in situ veins: differential effects of adenovirus and adeno-associated viral vectors. J. Vasc. Surg. 31 (6), 1149-1159 (2000).
- Globerman, A. S., et al. Efficient transgene expression from naked DNA delivered into an arterio-venous fistula model for kidney dialysis. J. Gene Med. 13 (11), 611-621 (2011).
- Yang, B., et al. Adventitial transduction of lentivirus-shRNA-VEGF-A in arteriovenous fistula reduces venous stenosis formation. Kidney Int. 85 (2), 289-306 (2014).
- Brahmbhatt, A., et al. The role of Iex-1 in the pathogenesis of venous neointimal hyperplasia associated with hemodialysis arteriovenous fistula. PLoS ONE. 9 (7), e102542 (2014).
- Karram, T., et al. Induction of cardiac hypertrophy by a controlled reproducible sutureless aortocaval shunt in the mouse. J. Investig. Surg. 18 (6), 325-334 (2005).
- Perry, G. J., et al. Genetic variation in angiotensin-converting enzyme does not prevent development of cardiac hypertrophy or upregulation of angiotensin II in response to aortocaval fistula. Circ. 103 (7), 1012-1016 (2001).
- Guzman, R. J., Krystkowiak, A., Zarins, C. K. Early and sustained medial cell activation after aortocaval fistula creation in mice. J. Surg. Res. 108 (1), 112-121 (2002).
- Alexander, J. H., et al. Efficacy and safety of edifoligide, an E2F transcription factor decoy, for prevention of vein graft failure following coronary artery bypass graft surgery: PREVENT IV: a randomized controlled trial. JAMA. 294 (19), 2446-2454 (2005).
- Khaleel, M. S., et al. High-pressure distention of the saphenous vein during preparation results in increased markers of inflammation: a potential mechanism for graft failure. Ann. thorac. surg. 93 (2), 552-558 (2012).
