زرع الدعامات التاجية بحجم الإنسان في الشريان الأورطي البطني للفئران باستخدام الوصول عبر الفخذ
Summary
يصف هذا البروتوكول زرع الدعامات التاجية البشرية في الشريان الأورطي البطني للفئران ذات الخلفيةapoE -/- باستخدام الوصول عبر الفخذ. بالمقارنة مع النماذج الحيوانية الأخرى، تحمل نماذج مورين مزايا الإنتاجية العالية، والاستنساخ، وسهولة المناولة والإسكان، وتوافر واسع من العلامات الجزيئية.
Abstract
يمثل التدخل التاجي عن طريق الجلد (PCI) ، إلى جانب نشر دعامة تاجية ، المعيار الذهبي في العلاج التدخلي لمرض الشريان التاجي. يتم تحديد ريستينوسيس في الدعامات (ISR) من خلال الانتشار المفرط للأنسجة النيونتيمالية داخل الدعامة ويحد من نجاح الدعامات على المدى الطويل. وقد استخدمت مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية لتوضيح العمليات المرضية الفسيولوجية الكامنة وراء ريستينوسيس في الدعامات (ISR)، مع التاجية porcine ونماذج الشريان الحرقفي أرنب كونها الأكثر استخداما. توفر نماذج مورين مزايا الإنتاجية العالية وسهولة المناولة والإسكان والاستنساخ وتوافر واسع من العلامات الجزيئية. Apolipoprotein E نقص (apoE-/- ) وقد استخدم على نطاق واسع نموذج الماوس لدراسة أمراض القلب والأوعية الدموية. ومع ذلك ، يجب تصغير الدعامات لزرعها في الفئران ، والتي تنطوي على تغييرات مهمة في خصائصها الميكانيكية والبيولوجية (المحتملة). استخدام apoE-/- الفئران يمكن التغلب على هذه العيوب كما apoE-/- الفئران تسمح لتقييم الدعامات التاجية بحجم الإنسان مع توفير في الوقت نفسه النمط الظاهري غير المنشأ. وهذا يجعلها نموذجا ممتازا وموثوقا به للتحقيق ISR بعد زرع الدعامة. هنا، ونحن نصف، بالتفصيل، وزرع الدعامات التاجية البشرية المتاحة تجاريا في الشريان الأورطي البطني للفئران مع apoE-/- الخلفية باستخدام الوصول عبر الفخذ.
Introduction
يمثل التدخل التاجي عن طريق الجلد (PCI) ، إلى جانب نشر دعامة تاجية ، المعيار الذهبي في العلاج التدخلي لمرض الشريان التاجي1. النجاح على المدى الطويل من الدعامات، ومع ذلك، يمكن أن تكون محدودة من خلال حدوث ريستينوسيس في الدعامات (ISR) التي يتم تحديدها من خلال الانتشار المفرط للأنسجة نيوينتيمال داخل الدعامة2،3. قد يتطلب ISR إعادة التدخل إما عن طريق مجازة الشريان التاجي أو إعادة PCI. وقد اقترحت مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية لدراسة ISR، كل واحد منهم يضم مزايا وأوجه قصور. العيوب الرئيسية للنماذج الشريان التاجي البرسيني والأرنب الأكثر استخداما، وإن كانت الآفات النامية مشابهة بشكل ملحوظ للبشر بعد زرع الدعامة4،5، هي تكاليف الحيوانات والمساكن الكبيرة التي تطرح صعوبات لوجستية خاصة في الدراسات طويلة الأجل ، فضلا عن القيود المفروضة على المناولة والمعدات. وعلاوة على ذلك، فإن توافر الأجسام المضادة للبروتينات الخلوية من الخنازير والأرانب محدود. من ناحية أخرى، توفر نماذج مورين المزايا الرئيسية لارتفاع الإنتاجية والتكرار، فضلا عن سهولة المناولة والإسكان، وبالتالي فعالية التكلفة. وعلاوة على ذلك، يتوفر عدد أكبر من الأجسام المضادة. ومع ذلك ، في حين أن الفئران apolipoprotein E-deficient (apoE-/-) قد استخدمت على نطاق واسع لدراسة تصلب الشرايين6،7،8، فهي غير مناسبة لدراسة ISR حيث يجب تصغير الدعامات لزرعها في الفئران ، مما قد يغير الخصائص الميكانيكية للثوامع. وعلاوة على ذلك، فإن الجدار الأبهري للفئران يقيس ما بين 50 ميكرومتر في الفئران الصغيرة و 85 ميكرومتر في الفئران القديمة9، ويجب نشر الدعامات باستخدام مستويات ضغط منخفضة يصل إلى 2 أجهزة الصراف الآلي ، مما قد يؤدي إلى سوء وضع الدعامة10. الجرذان، ومع ذلك، تسمح لزرع الدعامات التاجية البشرية المتاحة تجاريا، وإظهار مسار شفاء الأوعية الدموية مماثلة للحيوانات الكبيرة بعد زرع الدعامات الأبهري، ذكرت لأول مرة من قبل Langeveldوآخرون. كانت هذه التقنية تتطلب في الأصل الوصول عبر البطن ، مما استلزم انقباضا جسديا في الشريان الأورطي لتحقيق انقطاع مؤقت لتدفق الدم. لتجنب إصابة الأوعية التي يحتمل أن تكون مرتبطة وردود الفعل الالتهابية ، تم تحسين هذه التقنية في وقت لاحق من خلال إدخال الوصول عبر الحرقفي ، مما أدى بالإضافة إلى ذلك إلى ارتفاع معدل بقاءالحيوانات 12.
لأن الفئران البرية لا تتطور الآفات تصلب الشرايين13، وقد ولدت أبو-/ – الفئران باستخدام تقنيات النيوكليز مثل النسخ المنشط مثل النيوكليز تأثير (TALEN)14، متجمعة بانتظام بين متباعدة قصيرة باليندروميك يكرر (CRISPR / Cas9)15، والزنك الاصبع (ZF)16. ApoE-/- الفئران متوفرة تجاريا منذ عام 2011. توفير خلفية ثيروجينيك، apoE-/- الفئران تسمح لتقييم أكثر واقعية من الدعامات التاجية بحجم الإنسان، وخاصة فيما يتعلق ISR.
هنا، ونحن نصف الأسلوب عبر طريق الوصول عبر الزوال واستخدام المتاحة تجاريا رقيقة الدعامات الكوبالت الكروم المخدرات eluting الدعامات (DES)، ومع ذلك، فإنه يمكن أيضا أن تطبق لدراسة أنواع الدعامات الأخرى، مثل الدعامات المعدنية العارية (BMS) أو الدعامات القابلة للتحلل الحيوي.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف هذا البروتوكول زرع الدعامات التاجية بحجم الإنسان في الشريان الأورطي البطني للفئران-/- apoE. وهناك عدة نقاط تقنية جديرة بالتشديد عليها. أولا، يجب تجنب عدم التطابق بين حجم الدعامة وحجم الشريان الأورطي. يمكن أن يؤدي وضع دعامة صغيرة جدا إلى سوء وضع الدعامات ، في حين أن زرع دعامة كبيرة ج?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود أن نشكر السيدة أنجيلا فرويند على مساعدتها التقنية القيمة في مجال التضمين وإنتاج الشرائح. كما نود أن نشكر السيد تاديوش ستوينسكي في معهد علوم الحيوان المختبرية والجراحة التجريبية على مساعدته الثاقبة في العمل البيطري.
Materials
| Diet | |||
| SNIFF High Fat diet + Clopidogrel (15 mg/kg) | SNIFF Spezialdiäten GmbH, Soest | custom prepared | Western Diet |
| Drugs and Anesthetics | |||
| Buprenorphine | Essex Pharma | 997.00.00 | |
| ISOFLO (Isoflurane Vapor) vaporiser | Eickemeyer | 4802885 | |
| Isoflurane | Forene Abbott | B 506 | |
| Isotonic (0.9%) NaCl solution | DeltaSelect GmbH | PZN 00765145 | |
| Ringer's lactate solution | Baxter Deutschland GmbH | 3775380 | |
| (S)-ketamine | CEVA Germany | ||
| Xylazine | Medistar Germany | ||
| Consumable supplies | |||
| 10 mL syringes | BD Plastipak | 4606108V | |
| 2 mL syringes | BD Plastipak | 4606027V | |
| 6-0 prolene suture | ETHICON | N-2719K | |
| 4-0 silk suture | Seraflex | IC 158000 | |
| Bepanthen Eye and Nose Ointment | Bayer Vital GmbH | 6029009.00.00 | |
| Cotton Gauze swabs | Fuhrmann GmbH | 32014 | |
| Durapore silk tape | 3M | 1538-1 | |
| Poly-Alcohol Skin Desinfection Solution | Antiseptica GmbH | 72PAH200 | |
| Sterican needle 18 G | B. Braun | 304622 | |
| Sterican needle 27 3/4 G | B.Braun | 4657705 | |
| Tissue Paper | commercially available | ||
| Surgical instruments | |||
| Graefe forceps curved x1 | Fine Science Tools Inc. | 11151-10 | |
| Graefe forceps straight | Fine Science Tools Inc. | 11050-10 | |
| Needle holder Mathieu | Fine Science Tools Inc. | 12010-14 | |
| Scissors | Fine Science Tools Inc. | 14074-11 | |
| Semken forceps | Fine Science Tools Inc. | 11008-13 | |
| Small surgical scissors curved | Fine Science Tools Inc. | 14029-10 | |
| Small surgical scissors straight | Fine Science Tools Inc. | 14028-10 | |
| Standard pattern forceps | Fine Science Tools Inc. | 11000-12 | |
| Vannas spring scissors | Fine Science Tools Inc. | 15000-08 | |
| Equipment | |||
| Dissecting microscope | Leica MZ9 | ||
| Temperature controlled heating pad | Sygonix | 26857617 | |
| Equipment for stent implantation | |||
| Drug-eluting stent Xience 2,25mm x 8mm | Abbott Vascular USA | 1009544-18 | |
| Guide wire Fielder XT PTCA guide wire: 0.014" x 300cm | ASAHI INTECC CO., LTD Japan | AGP140302 | |
| Inflation syringe system | Abbott 20/30 Priority Pack | 1000186 | |
| Tissue processing and analysis | |||
| 30% H2O2 | Roth | 9681 | Histology |
| Ethanol | Roth | K928.1 | Histology |
| Giemsas Azur-Eosin-Methylenblau | Merck | 109204 | Histology |
| Graphic Drawing Tablet | WACOM Europe GmbH | CTL-6100WLK-S | |
| Roti Histofix, Formaldehyd 4% buffered | Roth | P087 | Histology |
| Technovit 9100 | Morphisto | 12225.K1000 | Histology |
Referências
- Patel, M. R., et al. ACC/AATS/AHA/ASE/ASNC/SCAI/SCCT/STS 2017 Appropriate Use Criteria for Coronary Revascularization in Patients With Stable Ischemic Heart Disease: A Report of the American College of Cardiology Appropriate Use Criteria Task Force, American Association for Thoracic Surgery, American Heart Association, American Society of Echocardiography, American Society of Nuclear Cardiology, Society for Cardiovasular Angiography and Interventions, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and Society of Thoracic Surgeons. Journal of the American College of Cardiology. 69 (17), 2212-2241 (2017).
- Virmani, R., Farb, A. Pathology of in-stent restenosis. Current Opinion in Lipidology. 10 (6), 499-506 (1999).
- Buccheri, D., Piraino, D., Andolina, G., Cortese, B. Understanding and managing in-stent restenosis: a review of clinical data, from pathogenesis to treatment. Journal of Thoracic Disease. 8 (10), 1150-1162 (2016).
- Perkins, L. E. Preclinical models of restenosis and their application in the evaluation of drug-eluting stent systems. Veterinary Pathology. 47 (1), 58-76 (2010).
- Kim, W. H., et al. Histopathologic analysis of in-stent neointimal regression in a porcine coronary model. Coronary Artery Disease. 11 (3), 273-277 (2000).
- Plump, A. S., et al. Severe hypercholesterolemia and atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice created by homologous recombination in ES cells. Cell. 71 (2), 343-353 (1992).
- Breslow, J. L. Transgenic mouse models of lipoprotein metabolism and atherosclerosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (18), 8314-8318 (1993).
- Knowles, J. W., Maeda, N. Genetic modifiers of atherosclerosis in mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 20 (11), 2336-2345 (2000).
- Wheeler, J. B., Mukherjee, R., Stroud, R. E., Jones, J. A., Ikonomidis, J. S. Relation of murine thoracic aortic structural and cellular changes with aging to passive and active mechanical properties. Journal of the American Heart Association. 4 (3), 001744 (2015).
- Rodriguez-Menocal, L., et al. A novel mouse model of in-stent restenosis. Atherosclerosis. 209 (2), 359-366 (2010).
- Langeveld, B., et al. Rat abdominal aorta stenting: a new and reliable small animal model for in-stent restenosis. Journal of Vascular Research. 41 (5), 377-386 (2004).
- Oyamada, S., et al. Trans-iliac rat aorta stenting: a novel high throughput preclinical stent model for restenosis and thrombosis. Journal of Surgical Research. 166 (1), 9 (2011).
- Touchard, A. G., Schwartz, R. S. Preclinical restenosis models: challenges and successes. Toxicologic Pathology. 34 (1), 11-18 (2006).
- Wei, S., et al. Apolipoprotein E-deficient rats develop atherosclerotic plaques in partially ligated carotid arteries. Atherosclerosis. 243 (2), 589-592 (2015).
- Zhao, Y., et al. Hyperlipidemia induces typical atherosclerosis development in Ldlr and Apoe deficient rats. Atherosclerosis. 271, 26-35 (2018).
- Ekuni, D., et al. Occlusal disharmony accelerates the initiation of atherosclerosis in apoE knockout rats. Lipids in Health and Disease. 13 (144), 13 (2014).
- Bhattacharya, D., Van Meir, E. G. A simple genotyping method to detect small CRISPR-Cas9 induced indels by agarose gel electrophoresis. Scientific Reports. 9 (1), 39950 (2019).
- Malik, N., et al. Intravascular stents: a new technique for tissue processing for histology, immunohistochemistry, and transmission electron microscopy. Heart. 80 (5), 509-516 (1998).
- Kumar, A. H., McCauley, S. D., Hynes, B. G., O’Dea, J., Caplice, N. M. Improved protocol for processing stented porcine coronary arteries for immunostaining. Journal of Molecular Histology. 42 (2), 187-193 (2011).
- Jiang, Z., et al. A novel vein graft model: adaptation to differential flow environments. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 286 (1), 18 (2004).
- Cornelissen, A., et al. Apolipoprotein E deficient rats generated via zinc-finger nucleases exhibit pronounced in-stent restenosis. Scientific Reports. 9 (1), 54541 (2019).
- Ritskes-Hoitinga, M. G. T., Jensen, T. L., Mikkelsen, L. F. . The Laboratory Mouse (Second Edition). , 567-599 (2012).
- Rune, I., et al. Long-term Western diet fed apolipoprotein E-deficient rats exhibit only modest early atherosclerotic characteristics. Scientific Reports. 8 (1), 23835 (2018).
- Daemen, J., et al. Early and late coronary stent thrombosis of sirolimus-eluting and paclitaxel-eluting stents in routine clinical practice: data from a large two-institutional cohort study. Lancet. 369 (9562), 667-678 (2007).
- Cornelissen, A., Vogt, F. J. The effects of stenting on coronary endothelium from a molecular biological view: Time for improvement. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 23 (1), 39-46 (2019).
- Mori, H., et al. Pathological mechanisms of left main stent failure. International Journal of Cardiology. 263, 9-16 (2018).
- Wolinsky, H., Glagov, S. Comparison of abdominal and thoracic aortic medial structure in mammals. Deviation of man from the usual pattern. Circulation Research. 25 (6), 677-686 (1969).
- Lowe, H. C., James, B., Khachigian, L. M. A novel model of in-stent restenosis: rat aortic stenting. Heart. 91 (3), 393-395 (2005).
- Unthank, J. L., Nixon, J. C., Lash, J. M. Early adaptations in collateral and microvascular resistances after ligation of the rat femoral artery. Journal of Applied Physiology. 79 (1), 73-82 (1985).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable Magnesium Stent Treatment of Saccular Aneurysms in a Rat Model – Introduction of the Surgical Technique. Journal of Visualized Experiments. (128), e56359 (2017).
- Aquarius, R., Smits, D., Gounis, M. J., Leenders, W. P. J., de Vries, J. Flow diverter implantation in a rat model of sidewall aneurysm: a feasibility study. Journal of NeuroInterventional Surgery. 10 (1), 88-92 (2018).
