הקמה והערכה של מודל מחלת השתלת ורידים חזיריים
Summary
בפרוטוקול זה, השתלת מעקף ורידים חזיר חדשה בוצעה דרך חתך קטן בדופן החזה השמאלית ללא מעקף לב-ריאה. נעשה מחקר פתולוגי לאחר הניתוח, שהראה עיבוי אינטימי.
Abstract
מחלת השתל הוורידי (VGD) היא הגורם המוביל לכשל בהשתלת מעקפים כליליים (CABG). מודלים גדולים של בעלי חיים של CABG-VGD נדרשים לחקירת מנגנוני מחלה ופיתוח אסטרטגיות טיפוליות.
כדי לבצע את הניתוח, אנו נכנסים לחדר הלב דרך החלל הבין-קוסטלי השלישי ומנתחים בזהירות את וריד החלב הפנימי וטובלים אותו במי מלח רגילים. העורק הכלילי הראשי הימני מטופל לאחר מכן באיסכמיה. כלי המטרה נחתך, תקע שאנט ממוקם, והקצה הדיסטלי של וריד השתל הוא anastomosed. אבי העורקים העולה חסום חלקית, והקצה הפרוקסימלי של וריד השתל הוא אנסטומוזה לאחר ניקוב. וריד השתל נבדק עבור פטנט, ואת העורק הכלילי הימני פרוקסימלי הוא קשור.
ניתוח CABG מבוצע במיני-חזירים כדי לקצור את וריד החלב הפנימי השמאלי לשימושו כשתל כלי דם. בדיקות ביוכימיות בסרום משמשות להערכת המצב הפיזיולוגי של בעלי החיים לאחר הניתוח. בדיקת אולטרסאונד מראה כי הקצה הפרוקסימלי, האמצעי והדיסטלי של כלי השתל אינם חסומים. במודל הניתוחי, זרימת דם סוערת בשתל נצפית בבדיקה היסטולוגית לאחר ניתוח CABG, והיצרות שתל ורידי הקשורה להיפרפלזיה אינטימית נצפית בשתל. המחקר כאן מספק הליכים כירורגיים מפורטים להקמת מודל VGD המושרה על ידי CABG הניתן לחזרה.
Introduction
למרות שהתמותה ממחלות לב כליליות ירדה באופן משמעותי בשנים האחרונות, מחצית מהמבוגרים בגיל העמידה בארצות הברית מפתחים תסמינים איסכמיים הקשורים ללב מדי שנה, ושליש מהמבוגרים מתים ממחלת לב כלילית1. השתלת מעקף עורקים כליליים (CABG) היא שיטה כירורגית יעילה לשיפור איסכמיה של שריר הלב, וחשוב מכך, זוהי שיטה כירורגית שאין לה תחליף לטיפול במחלת עורקים כליליים רב-כליליים2. עם הזמן, עם זאת, שתלים וסקולריים מפתחים דלקת, היפרפלזיה אינטימית וטרשת עורקים מתקדמת, אשר ידועה כמובילה לכשל השתלת ורידים או מחלת השתלת ורידים (VGD)3. בחולים לאחר CABG, אם רסטנוזיס מתרחשת, רק כלי הדם החולה יכול להיות מוחלף במקרים מסוימים2. חולים מבוגרים יותר ותחלואה נלווית נוספת הופכים את ביצוע מחדש של השתלת מעקפים כליליים למאתגרת למדי. עיכוב או שליטה בבעיות הפתולוגיות הקשורות לכלי דם מושתלים היא בעיה דחופה שיש לפתור. מודלים גדולים של בעלי חיים של CABG-VGD נדרשים לחקירת מנגנוני מחלה ופיתוח אסטרטגיות טיפוליות. חוקרים ביססו בהצלחה מודלים של VGD בבעלי חיים קטנים וגדולים כגון עכברים4, חולדות5, ארנבים6 וחזירים7. בהשוואה לבעלי חיים קטנים, לבעלי חיים גדולים כמו חזירים יש מבנים אנטומיים ומאפיינים פיזיולוגיים דומים לבני אדם ויש להם תוחלת חיים ארוכה יותר 8,9. לפיכך, בעלי חיים גדולים מתאימים יותר לחקר שינויים פתולוגיים ארוכי טווח במחלת השתל הוורידי ולבדיקות פרה-קליניות של תרופות או מכשירים. אנו והצוות המשותף שלנו יישמנו בהצלחה טכניקות כירורגיות כדי לבסס מודל אי ספיקת לב חזירית ותיארנו את השינויים הפתולוגיים הלבביים במודל זה10.
ניתוח CABG עבר סטנדרטיזציה בפרקטיקה הקלינית, אך כאשר הוא מיושם בהקמת מודלים של בעלי חיים VGD, ההבדלים בין המינים, רכישת ציוד ומתקנים לבעלי חיים, פעולות כירורגיות לבעלי חיים והאכלה וסיעוד של בעלי חיים הם אתגרים עצומים לחוקרים. כמו בפרקטיקה הקלינית, הגישות לניתוח CABG המשמשות להקמת מודלים של בעלי חיים VGD כוללות סטרנטומיה בקו האמצע11 ובית החזה השמאלי הצידי12. סטרנטומיה בקו האמצע נפוצה יותר13,14. עם זאת, גישה זו טומנת בחובה סיכונים גבוהים הן לבני אדם והן לבעלי חיים. במחקר שדווח על ידי Thankam et al., שניים מתוך ששת החזירים ששימשו לדוגמנות מתו במהלך ניתוח15. תמותה במודל גבוה מגדילה את עלויות המחקר ומשפיעה על דיוק התוצאות. מחקר הראה מוקדם יותר כי חתך בדופן בית החזה השמאלי היה אפשרי כדי לבסס VGD המושרה על ידי CABG בחזירים11. כאן, מחקר זה נועד לתאר פרוטוקול שלב אחר שלב לביסוס ניתוח הניתן לשחזור עבור מודל VGD המושרה על ידי CABG במיני-חזירים ולהעריך את הפנוטיפ של מודל זה. פרוטוקול הניסוי תוכנן במשותף על ידי צוותי ניתוחי הלב וההרדמה. הגישה הניתוחית לחלל הבין-קוסטלי השלישי השמאלי נקבעה על פי גופות של מיני-חזירים אחרים במעבדה לפני הניתוח, ושיטת ההרדמה בוצעה על פי השיטה הנהוגה במרכז16. בדיקות ביוכימיות בדם, בדיקה קולית ובדיקה היסטולוגית נערכו כדי להעריך מודלים של בעלי חיים.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, תיארנו בפירוט את הפרוטוקול לבחירת בעלי חיים, הכנת מכשירים, הליכים כירורגיים והערכה לאחר ניתוח בעת פיתוח מודל VGD המושרה על ידי CABG. ביצענו בדיקה אולטראסונית של השתל הוורידי לפני ואחרי ניתוח CABG ובדיקה היסטולוגית של השתל 30 יום לאחר הניתוח. זרימת הדם בווריד החלב הפנימי הייתה תקינה לפנ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים למכון גואנגדונג לניטור חיות מעבדה על התמיכה הטכנית, הטיפול בבעלי חיים ואיסוף הדגימות. הם גם מודים שנג’ן Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd, על התמיכה הטכנית בבדיקה קולית. עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית המדע והטכנולוגיה של גואנגדונג, סין, ופרויקט הוצאות עסקיות בסיסיות של מחקר מדעי בסיסי של אוניברסיטת ג’ינאן (2017A020215076, 2008A08003 ו- 21621409).
Materials
| Aortic Punch | Medtronic Inc. , America | 3.0mm, 3.5mm, 4.0mm | Used for proximal coronary bridge anastomosis |
| Automatic biochemical analyzer | IDEXX Laboratories, Inc. America | Catalyst One | |
| Cardiac coronary artery bypass grafting instrument kit | LANDANGER, France | ||
| Cardiogram monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co, Ltd | MEC-1000 | |
| Coronary Shunt | AXIUS | OF-1500, OF-2500, OF-3000 | The product temporarily blocks the coronary artery during arteriotomy to reduce the amount of bleeding in the surgical field and provide blood flow to the distal end during anastomosis. The Axius shunt plug is not an implant and should be removed prior to completion of the anastomosis. |
| Defibrillator | MEDIANA | Mediana D500 | |
| Diazepam | Nanguo pharmaceutical Co. LTD, Guangdong, China | H37023039 | Narcotic inducer |
| Disposable manual electric knife | Covidien, America | E2516H | |
| Electric negative pressure suction machine | Shanghai Baojia Medical Instrument Co, Ltd | YX932D | |
| Esmolol | Guangzhou Wanzheng Pharmaceutical Co. LTD | H20055990 | Emergency drugs |
| Ice machine | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Lidocaine | Chengdu First Pharmaceutical Co. LTD | H51021662 | Emergency drugs |
| Luxtec headlight system | Luxtec, America | AX-1375-BIF | Used for lighting fine parts during operation |
| Medical operation magnifier (glasses) | Germany Lista co, LTD | SuperVu Galilean 3.5× | Used for fine site operation during operation |
| Multi-function high-frequency electrotome | Shanghai Hutong Electronics Co, Ltd | GD350-B | |
| Nitrogen canister | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Nonabsorbable surgical suture (polypropylene suture) | Johnson & Johnson, America | 6-0, 7-0 | Used to suture blood vessels. |
| Nonabsorbable suture (cotton thread) | Covidien, America | 1-0 | Used for skin and muscle tissue tugging |
| Open heart surgery instrument kit | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., LTD | ||
| Propofol injection | Xi 'an Libang Pharmaceutical Co. LTD | H19990282 | Anesthetic sedative |
| Refrigerator | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
| Respiratory anesthesia machine for animal | Shenzhen Reward Life Technology Co, Ltd, China | R620-S1 | |
| Semi-occlusion clamp | Xinhua Surgical Instrument Co., Ltd. | ZL1701RB | Temporarily cut off the aortic flow |
| vecuronium bromide | Richter, Hungary | JX20090127 | Muscle relaxant |
| Veterinary ultrasound system | Royal Philips, Netherlands | CX50 | |
| Zoletil | Virbac, France | Zoletil 50 | Animal narcotic |
Referências
- Lloyd-Jones, D., et al. Executive summary: Heart disease and stroke statistics–2010 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 121 (7), 948-954 (2010).
- Taggart, D. P. Contemporary coronary artery bypass grafting. Frontiers of Medicine. 8, 395-398 (2014).
- Wolny, R., Mintz, G. S., Pregowski, J., Witkowski, A. Mechanisms, prevention and treatment of saphenous vein graft disease. The American Journal of Cardiology. 154, 41-47 (2021).
- Schachner, T., Laufer, G., Bonatti, J. In vivo (animal) models of vein graft disease. European Journal of Cardio-thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery. 30 (3), 451-463 (2006).
- Suggs, W. D., et al. Antisense oligonucleotides to c-fos and c-jun inhibit intimal thickening in a rat vein graft model. Surgery. 126 (2), 443-449 (1999).
- Jiang, Z., et al. A novel vein graft model: Adaptation to differential flow environments. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 286 (1), H240-H245 (2004).
- O’Brien, J. E., et al. Early injury to the media after saphenous vein grafting. The Annals of Thoracic Surgery. 65 (5), 1273-1278 (1998).
- Zou, Y., et al. Mouse model of venous bypass graft arteriosclerosis. The American Journal of Pathology. 153 (4), 1301-1310 (1998).
- Klyachkin, M. L., et al. Postoperative reduction of high serum cholesterol concentrations and experimental vein bypass grafts. Effect on the development of intimal hyperplasia and abnormal vasomotor function. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 108 (3), 556-566 (1994).
- 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).
- Hocum Stone, ., L, L., et al. Magnetic resonance imaging assessment of cardiac function in a swine model of hibernating myocardium 3 months following bypass surgery. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (3), 582-590 (2017).
- Gedik, N., et al. Proteomics/phosphoproteomics of left ventricular biopsies from patients with surgical coronary revascularization and pigs with coronary occlusion/reperfusion: Remote ischemic preconditioning. Scientific Reports. 7 (1), 7629 (2017).
- Tsirikos Karapanos, ., N, , et al. The impact of competitive flow on distal coronary flow and on graft flow during coronary artery bypass surgery. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 12 (6), 993-997 (2011).
- Meng, X., et al. Competitive flow arising from varying degrees of coronary artery stenosis affects the blood flow and the production of nitric oxide and endothelin in the internal mammary artery graft. European Journal of Cardio-thoracic Surgery: Official Journal of the. 43 (5), 1022-1027 (2013).
- Thankam, F. G., et al. Association of hypoxia and mitochondrial damage associated molecular patterns in the pathogenesis of vein graft failure: A pilot study. Translational Research: The Journal of Laboratory and Clinical. , 38-52 (2021).
- Li, X., et al. A surgical model of heart failure with preserved ejection fraction in Tibetan minipigs. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 180 (180), 63526 (2022).
- Rueda, A. l. c. a. l. &. #. 2. 2. 5. ;., I, , et al. A live porcine model for surgical training in tracheostomy, neck dissection, and total laryngectomy. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology: Official Journal of the European Federation of Oto-Rhino-Laryngological Societies (EUFOS): Affiliated with the German Society for Oto-Rhino-Laryngology – Head and Neck Surgery. 278 (8), 3081-3090 (2021).
- Proudfit, W. L. Prognostic value of coronary arteriography. Cardiovascular Clinics. 12 (2), 1-8 (1981).
- Clark, R. A. Regulation of fibroplasia in cutaneous wound repair. TheAmerican Journal of the Medical Sciences. 306 (1), 42-48 (1993).
- Darby, I., Skalli, O., Gabbiani, G. Alpha-smooth muscle actin is transiently expressed by myofibroblasts during experimental wound healing. Laboratory Investigation. 63 (1), 21-29 (1990).
- Sterpetti, A. V., et al. Formation of myointimal hyperplasia and cytokine production in experimental vein grafts. Surgery. 123 (4), 461-469 (1998).
- Shannon, A. H., et al. Porcine model of infrarenal abdominal aortic aneurysm. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 153 (153), (2019).
- Langille, B. L., O’Donnell, F. Reductions in arterial diameter produced by chronic decreases in blood flow are endothelium-dependent. Science. 231 (4736), 405-407 (1986).
- Zwolak, R. M., Adams, M. C., Clowes, A. W. Kinetics of vein graft hyperplasia: Association with tangential stress. Journal of Vascular Surgery. 5 (1), 126-136 (1987).
- Kotani, K., et al. A subacute hypoxic model using a pig. Surgery Today. 35 (11), 951-954 (2005).
- Liu, D., et al. Comparison of ketamine-pentobarbital anesthesia and fentanyl-pentobarbital anesthesia for open-heart surgery in minipigs. Lab Animal. 38 (7), 234-240 (2009).
- Geovanini, G. R., Pinna, F. R., Prado, F. A., Tamaki, W. T., Marques, E. Standardization of anesthesia in swine for experimental cardiovascular surgeries. Revista Brasileira de Anestesiologia. 58 (4), 363-370 (2008).
- Alhomary, M., Ramadan, E., Curran, E., Walsh, S. R. Videolaryngoscopy vs. fibreoptic bronchoscopy for awake tracheal intubation: A systematic review and meta-analysis. Anaesthesia. 73 (9), 1151-1161 (2018).
- Parang, P., Arora, R. Coronary vein graft disease: Pathogenesis and prevention. Canadian Journal of Cardiology. 25 (2), e57-e62 (2009).
- Egan, T. D., et al. Fentanyl pharmacokinetics in hemorrhagic shock: a porcine model. Anesthesiology. 91 (1), 156-166 (1999).
