Trans-Femoral Erişim Kullanılarak İnsan Büyüklüğünde Koroner Stentlerin Rat Abdominal Aort'a yerleştirilmesi
Summary
Bu protokol, insan koroner stentlerin trans-femoral erişim kullanılarak apoE-/- arka plan ile sıçanların karın aortuna implantesini açıklar. Diğer hayvan modelleriyle karşılaştırıldığında, murine modelleri yüksek verim, tekrarlanabilirlik, kullanım ve muhafaza kolaylığı ve moleküler belirteçlerin geniş bir kullanılabilirliği avantajlarını taşır.
Abstract
Perkütan koroner girişim (PCI), koroner stent dağıtımı ile birlikte koroner arter hastalığının girişimsel tedavisinde altın standardı temsil eder. Stent içi restenoz (ISR), stent içindeki neointimal dokunun aşırı çoğalması ile belirlenir ve stentlerin uzun süreli başarısını sınırlar. Steno-in-stent restenozunun (ISR) altında yatan patofizyolojik süreçlerin aydınlatılması için çeşitli hayvan modelleri kullanılmıştır, porsin koroner ve tavşan iliak arter modelleri en sık kullanılanlardır. Murine modelleri, yüksek verim, kullanım ve gövde kolaylığı, tekrarlanabilirlik ve moleküler belirteçlerin geniş bir kullanılabilirliği avantajları sağlar. Apolipoprotein E eksikliği (apoE-/- ) fare modeli kardiyovasküler hastalıkları incelemek için yaygın olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, stentlerin farelere yerleştirilmek için minyatürleştirilmesi gerekir, mekanik ve (potansiyel olarak) biyolojik özelliklerinin önemli değişikliklerini içeren. ApoE-/- sıçanların kullanımı, apoE-/- sıçanlar insan büyüklüğünde koroner stentlerin değerlendirilmesine izin verirken aynı zamanda aterojenik bir fenotip sağlarken bu eksikliklerin üstesinden gelebilir. Bu, stent implantasyonundan sonra ISR’yi araştırmak için mükemmel ve güvenilir bir model haline getirir. Burada, ticari olarak mevcut insan koroner stentlerinin trans-femoral erişim kullanarak apoE-/- arka plan ile sıçanların karın aortuna implante edilmesi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Introduction
Perkütan koroner girişim (PCI), koroner stent dağıtımı ile birlikte koroner arter hastalığının girişimsel tedavisinde altın standardı temsil eder1. Bununla birlikte, stentlerin uzun vadeli başarısı, stent içinde neointimal dokunun aşırı çoğalması ile belirlenen stent istirenozunun (ISR) ortaya çıkması ile sınırlanabilir2,3. ISR koroner arter bypass veya yeniden PCI ile yeniden müdahale gerektirebilir. ISR’nin çalışması için her biri avantaj ve eksiklik içeren çeşitli hayvan modelleri önerilmiştir. En sık kullanılan porcine koroner ve tavşan iliak arter modellerinin en büyük dezavantajları, stent implantasyonu4,5‘ten sonra insanlara belirgin bir şekilde benzeyen lezyonlar geliştirmek deolsa,özellikle uzun vadeli çalışmalarda lojistik zorlukların yanı sıra elleçleme ve ekipman sınırlamalarını gündeme getiren büyük hayvan ve barınma maliyetleridir. Ayrıca, domuz ve tavşanların hücresel proteinlerine karşı antikorların mevcudiyeti sınırlıdır. Öte yandan, murine modelleri yüksek verim ve tekrarlanabilirliğin yanı sıra kullanım kolaylığı, konut ve dolayısıyla maliyet etkinliğinin önemli avantajlarını sağlar. Ayrıca, daha fazla sayıda antikor mevcuttur. Bununla birlikte, apolipoprotein E-eksik (apoE-/-) fareler ateroskleroz6,7,8çalışması için yaygın olarak kullanılmış olsa da, stentlerin farelere implante edilmesi için minyatürleştirilmesi ve stentlerin mekanik özelliklerinin potansiyel olarak değiştirilmesi gerektiği için ISR çalışması için uygun değildir. Ayrıca, farelerin aort duvarı genç farelerde 50 μm ile yaşlı farelerde 85 μm arasında ölçülmektedir9ve stentler 2 atm kadar düşük basınç seviyeleri kullanılarak dağıtılmalıdır, bu da stenin malapposition10’ayol açabilir. Bununla birlikte, sıçanlar, ticari olarak mevcut insan koroner stentlerin implantasyonuna izin verir ve ilk olarak Langeveld ve ark.11tarafından bildirilen aort stent implantasyonundan sonra daha büyük hayvanlara benzer bir damar iyileşme kursu gösterir. Bu teknik başlangıçta, kan akışının geçici olarak kesintiye uğraması için aortu fiziksel olarak daraltmayı gerektiren bir trans-abdominal erişim gerektiriyordu. Potansiyel olarak ilişkili damar yaralanmasını ve enflamatuar reaksiyonları önlemek için, teknik daha sonra hayvanların daha yüksek bir hayatta kalma oranına neden olan bir trans-iliak erişimin tanıtılmasıyla rafine edildi12.
Wildtype sıçanlar aterosklerotik lezyonlar geliştirmediği için13, apoE-/- sıçanlar Transkripsiyon Aktivatör Benzeri Efektör Nükleaz (TALEN)14, Kümelenmiş Düzenli Aralıklı Kısa Palindropik Tekrarlar (CRISPR/ Cas9)15ve Çinko Parmak (ZF)16gibi nükleaz teknikleri kullanılarak üretilmiştir. ApoE-/- sıçanlar 2011 yılından beri ticari olarak mevcuttur. Aterojenik bir arka plan sağlayan apoE-/- sıçanlar, özellikle ISR ile ilgili olarak insan büyüklüğündeki koroner stentlerin daha gerçekçi bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.
Burada, yöntemi transfemoral erişim yolu üzerinden ve piyasada bulunan ince payanda kobalt-krom ilaç eluting stent (DES) kullanarak açıklıyoruz, ancak çıplak metal stentler (BMS) veya biyolojik olarak parçalanabilir stentler gibi diğer stent türlerinin çalışması için de uygulanabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol, insan büyüklüğündeki koroner stentlerin apoE-/- sıçanların karın aortuna implantesini açıklar. Birkaç teknik nokta vurgu etmeye değer. İlk olarak, stent boyutu ile aortun büyüklüğü arasında bir uyumsuzluk önlenmelidir. Çok küçük bir stent yerleştirmek stent malappozasyonuna yol açabilirken, aort için çok büyük bir stent takılması damarın aşırı uzamasına, yırtılmasına ve yaralanmasına neden olabilir. Bu nedenle, çapı 2,0 ila 2,5 mm arasında stent kullanm…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bayan Angela Freund’a gömme ve slayt üretimindeki paha biçilmez teknik yardımı için teşekkür ederiz. Ayrıca Laboratuvar Hayvan Bilimi ve Deneysel Cerrahi Enstitüsü’ndeki Bay Tadeusz Stopinski’ye veterinerlik çalışmalarına yaptığı anlayışlı yardımlar için teşekkür ederiz.
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).
