نموذج مورين الجراحي ة من الإيلاستاز الموضعي ة مستحثة بتمدد الأوعية الدموية الأبهري الصدري
Summary
نحن نصف بروتوكول جراحي للحث باستمرار قوية الأوعية الدموية الأبهرية الصدرية تنازلي في الفئران. ينطوي الإجراء على استئصال الصدر الأيسر، والتعرض للأبهر الصدري، ووضع اسفنجة غارقة في elastase البنكرياس البورسيني على الجدار الأبهري.
Abstract
وفقا لمركز مكافحة الأمراض، تعتبر تمدد الأوعية الدموية الأبهري (AAs) سببا رئيسيا للوفاة في جميع الأعراق وكلا الجنسين من 1999-2016. يتشكل تمدد الأوعية الدموية نتيجة للضعف التدريجي وتوسع الأبهر في نهاية المطاف، والتي يمكن أن تمزق أو تمزق بمجرد أن تصل إلى قطر حرج. تشكل تمددات الأوعية الدموية في الأبهر التنازلي النازل في الصدر، وتسمى تمدد الأوعية الدموية الأبهري الصدري التنازلي (dTAA)، نسبة كبيرة من حالات تمدد الأوعية الدموية في الولايات المتحدة. وتمزق dTAA غير الوارد قاتل على نطاق عالمي تقريباً، كما أن الإصلاح الاختياري له معدل مرتفع من الاعتلال والوفيات. الغرض من نموذجنا هو دراسة dTAA على وجه التحديد، لتوضيح الفيزيولوجيا المرضية من dTAA والبحث عن أهداف جزيئية لوقف النمو أو تقليل حجم dTAA. من خلال وجود نموذج المورين لدراسة الأمراض الصدرية على وجه التحديد، يمكن تطوير العلاجات المستهدفة لاختبار dTAA على وجه التحديد. وتستند هذه الطريقة على وضع elastase البنكرياس porcine (PPE) مباشرة على الجدار الأبهري المورين الخارجي بعد التعرض الجراحي. وهذا يخلق رد فعل مدمر وتحريضي، مما يضعف الجدار الأبهري ويسمح لتشكيل تمدد الأوعية الدموية على مدى أسابيع إلى أشهر. على الرغم من أن نماذج المورين تمتلك قيودًا، إلا أن نموذج dTAA الخاص بنا ينتج تمدد تمدد الأوعية الدموية القوي بحجم متوقع. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام هذا النموذج لاختبار الأهداف الوراثية والصيدلانية التي قد توقف نمو dTAA أو منع التمزق. في المرضى البشر، يمكن أن تساعد مثل هذه التدخلات على تجنب تمزق تمدد الأوعية الدموية، والتدخل الجراحي الصعب.
Introduction
الغرض من هذه الطريقة هو دراسة التطور، والفيزيولوجيا المرضية، والتغيرات الهيكلية في الأبهر الصدري النقالة خلال تشكيل تمدد الأوعية الدموية الأبهري. يقدم نموذجنا طريقة قابلة للتكرار ومتسقة للحث على تمدد الأوعية الدموية الأبهري الصدري (dTAA) في الفئران مما يسمح لاختبار مختلف مثبطات وراثية ودوائية. ويمكن أن يساعد هذا العمل في تحديد الأدوية والعلاجات الجينية التي يمكن ترجمتها إلى استراتيجية علاجية قابلة للتطبيق للبشر المصابين بمرض الديتا.
dTAAs شكل عندما يصبح جدار الأبهر الصدري ضعفووين وينقطع مع مرور الوقت حتى يصل إلى قطر حرج عندما يمكن أن يحدث تمزق أو تمزق. سريريا، dTAA يمكن أن تتقدم في صمت، وزيادة في الحجم حتى يتم تشويه هيكل الجدار الأبهري بحيث يفشل في نهاية المطاف، مع عواقب كارثية. وفيما يتعلق ، عادة ما تتطور الأعراض فقط عندما يصل تمدد الأوعية الدموية إلى حجم محفوف بالمخاطر (100-150٪ توسع) ويكون في خطر كبير للتشريح أو تمزق1،2. تمزق dTAA هو قاتل ة عالميا تقريبا3، وإصلاح الجراحية الاختيارية يحمل اعتلال كبير4،5. وعلاوة على ذلك، فإن معظم المرضى يحملون تشخيص تمدد الأوعية الدموية الأبهري لمدة 5 سنوات تقريبا قبل الإصلاح الجراحي6،7. هذه النافذة تمثل الوقت المناسب للتدخل غير الجراحية. وهكذا، هناك حاجة إلى العلاجات الطبية لعلاج أو بطء تطور dTAA، وسوف تمثل تقدما كبيرا في مجال بحوث تمدد الأوعية الدموية. لا توجد حاليًا أي علاجات طبية لـ dTAA المتاحة، ويرجع ذلك في الغالب إلى عدم اكتمال فهم مسببات الأمراض dTAA.
على مدى السنوات ال 20 الماضية، تم تطوير العديد من النماذج الحيوانية dTAA، ولكن كل من هذه النماذج كانت متميزة عن منطقتنا ولم تنتج تمدد الأوعية الدموية قوية. تم تطوير نموذج dTAA murine الأكثر مماثلة للنا من قبل Ikonomidis وآخرون8، والذي يتضمن التطبيق المباشر من CaCl2 إلى adventitia من الأبهر. على الرغم من أن نموذجنا تم تكييفه من العديد من التقنيات التي وضعتها Ikonomidis, نموذجنا فريد من نوعه في ثلاث طرق منفصلة. أولا، في نموذجنا يتعرض الأبهر إلى elastase الموضعية لمدة 3-5 دقائق، مقارنة مع 15 دقيقة من التعرض CaCl 2. ثانيا، يحدث توسع الأبهر في 2 أسابيع، مقارنة مع 16 أسبوعا في نموذج CaCl2. وأخيرا، لدينا نموذج تنتج باستمرار تمدد الأوعية الدموية من ما يقرب من 100٪ التمدد، مقارنة مع التمدد الأبهري من 20-30٪ التي تنتجها CaCl2 التطبيق (والتي لا يمكن أن تعتبر حقا تمدد الأوعية الدموية كما يتم تعريفها على أنها زيادة في الأبهر قطر > 50٪). هناك نماذج أخرى غير الجراحية من المورين تشكيل تمدد الأوعية الدموية، مثل Apo E الفئران بالضربة القاضية، والتي تشكل تمدد الأوعية الدموية قوية مع ضخ أنجيوتنسين الثاني. ومع ذلك، فإن هذه الفئران تطوير تمدد الأوعية الدموية الأبهري فوق الكلوي أو التصاعدي بدلا من تمدد الأوعية الدموية على وجه التحديد في الأبهر الصدري تنازلي9،10.
العقلانيل لهذا البروتوكول هو أن يكون بسيطة، غير مكلفة، والوقت وسيلة مناسبة لدراسة dTAA في نموذج murine. يوفر نموذج الماوس فرصة فريدة للاستفادة من العديد من الضربات القاضية الوراثية والخاصة بالخلايا التي تم العثور على أنها مؤثرة في أمراض الأوعية الدموية الأخرى. وقد تم استقبال استخدام نموذج TAA المحدد لدينا بشكل جيد والتجارب التي تستخدم ها تم نشرها في المجلات عالية التأثير11،12. إلى هذه النقطة, وقد استخدم النموذج للتحقيق في العلاجات الوراثية والدوائية المحتملة التي كان لها تأثير كبير في تمدد الأوعية الدموية الأبهري البطني (AAA) نماذج المورين; ومع ذلك، كما توسع مختبرنا استخدام نموذج dTAA، ونحن نجد أهداف فريدة من نوعها لتشكيل dTAA التي يمكن استخدامها كعلاجات مستهدفة في البشر.
هذا النموذج هو الأنسب للمختبرات التي لديها قدرات الجراحة الدقيقة مورين. على الرغم من أنه من الصعب من الناحية الفنية، فإنه يمكن تنفيذها باستمرار حتى من قبل الباحثين مع عدم وجود خبرة جراحية سابقة. بالنسبة للباحث الذي ليس لديه خبرة جراحية في البول، يمكن إتقان النموذج في حوالي 20 جلسة عمل (أو حوالي 50 فأرة). بالنسبة للباحث الذي له خبرة جراحية سابقة، يمكن إتقان النموذج في 5 جلسات عملية (حوالي 20 فأرة). ونحن نعتقد مع الفيديو عالية الجودة، ويمكن زيادة تخفيض الوقت لإتقان. بعد تحقيق الكفاءة، يمكن إكمال الإجراء في 35 دقيقة للجراحة، و 20 دقيقة للحصاد النهائي. يمكن للجراحين في مختبرنا إكمال 10-12 عملية جراحية كاملة في اليوم الواحد، مع معدل وفيات العمليات من 5-10٪. السبب الأكثر شيوعا للوفيات هو إصابة الرئة عند الدخول إلى الصدر، والسمية المخدرة، أو المسيل للدموع من الأبهر أثناء تشريح. بالإضافة إلى أبحاث dTAA، هذا النموذج هو أيضا بمثابة دليل للوصول الآمن والسهل إلى الأبهر الصدري والرئة هيلوم للباحثين الذين يدرسون التدخلات الأخرى في الصدر.
Protocol
Representative Results
Discussion
الأبهر الصدري والبطني متميز ة خلوية وجنينية، وهو ذو صلة بمرض تمدد الأوعية الدموية14و15و16. لذلك، هناك حاجة إلى نموذج حيواني محدد لدراسة TAA. على الرغم من أن نماذج dTAA murine الأخرى قد نشرت8، لنا هو النموذج الوحيد لخلق توسع الأبهر الصد…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم دعم هذا العمل من خلال منحة تطوير العلماء AHA 14SDG18730000 (M.S.) وNIH K08 HL098560 (G.A.) وRO1 HL081629 (G.R.U.) المنح. وقد تم دعم هذا المشروع من قبل مؤسسة جراحة الصدر للبحوث والتعليم (TSFRE) منحة البحوث (PI: G. Ailawadi). المحتوى هو فقط من مسؤولية المؤلفين ولا يمثل بالضرورة وجهات نظر NHLBI أو TSFRE. نشكر أنتوني هيرينغ وسيندي دودسون على معرفتهما وخبرتهما التقنية.
Materials
| Angiocatheter (22G) | Used for ET Tube | ||
| Dumont Tweezers; Pattern #7 x2 | Roboz | RS-4982 | |
| Graefe Tissue Forceps | Roboz | RS-5158 | |
| Harms Forceps x2 | Roboz | RS-5097 | |
| Intracardiac Needle Holder; Extra Delicate; Carbide Jaws; 7" Length | Roboz | RS-7800 | |
| KL 1500 LED Light Source | Leica | 150-400 | |
| M205A Dissction Microscope | Leica | CH 94-35 | |
| Iris Scissors, 11cm, Tungsten Carbide | World Precision Instruments | 500216-G | |
| Metal Clip board | Use with the Mouse Retractor Set | ||
| Mouse Retractor Set | Kent | SURGI-5001 | Need 2 short and 1 tall fixators |
| Mouse Ventilator MiniVent Type 845, 115 V, Power Supply with US Connector | Harvard Apparatus | 73-0043 | MiniVent Ventilator for Mice (Model 845), Single Animal, Volume Controlled |
| Sigma Aldrich | Elastase from porcine pancreas | E0258-50MG | Can be purchased in various size bottles |
| Small Vessel Cauterizer Kit | Fine Science Tools | 18000-00 | Recommend using rechargable AA batteries |
| Spring Scissors, 10.5cm | World Precision Instruments | 14127 | |
| Steril Swabs (Sponges) | Sugi | 31603 | Can be cut to size |
| Surgi Suite Surgical Platform | Kent | Attach to clip board | |
| Tech IV Isoflurane Vap | Jorgensen Laboratories | J0561A | Anesthesia vaporizer |
References
- Coady, M. A., et al. What is the appropriate size criterion for resection of thoracic aortic aneurysms. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 113 (3), 489-491 (1997).
- Aggarwal, S., Qamar, A., Sharma, V., Sharma, A. Abdominal aortic aneurysm: A comprehensive review. Experimental and Clinical Cardiology. 16 (1), 11-15 (2011).
- Bickerstaff, L. K., et al. Thoracic aortic aneurysms: a population-based study. Surgery. 92 (6), 1103-1108 (1982).
- Cheng, D., et al. Endovascular aortic repair versus open surgical repair for descending thoracic aortic disease a systematic review and meta-analysis of comparative studies. Journal of the American College of Cardiology. 55 (10), 986-1001 (2010).
- Walsh, S. R., et al. Endovascular stenting versus open surgery for thoracic aortic disease: systematic review and meta-analysis of perioperative results. Journal of Vascular Surgery. 47 (5), 1094-1098 (2008).
- Absi, T. S., et al. Altered patterns of gene expression distinguishing ascending aortic aneurysms from abdominal aortic aneurysms: complementary DNA expression profiling in the molecular characterization of aortic disease. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 126 (2), 344-357 (2003).
- Ailawadi, G., Eliason, J. L., Upchurch, G. R. Current concepts in the pathogenesis of abdominal aortic aneurysm. Journal of Vascular Surgery. 38 (3), 584-588 (2003).
- Ikonomidis, J. S., et al. A murine model of thoracic aortic aneurysms. Journal of Surgical Research. 115 (1), 157-163 (2003).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1605-1612 (2000).
- Trachet, B., et al. Ascending Aortic Aneurysm in Angiotensin II-Infused Mice: Formation, Progression, and the Role of Focal Dissections. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (4), 673-681 (2016).
- Johnston, W. F., et al. Inhibition of interleukin-1beta decreases aneurysm formation and progression in a novel model of thoracic aortic aneurysms. Circulation. 130 (11), 51-59 (2014).
- Pope, N. H., et al. Interleukin-6 Receptor Inhibition Prevents Descending Thoracic Aortic Aneurysm Formation. Annals of Thoracic Surgery. 100 (5), 1620-1626 (2015).
- Vandivort, T. C., An, D., Parks, W. C. An Improved Method for Rapid Intubation of the Trachea in Mice. Journal of Visualized Experiments. (108), e53771 (2016).
- Ailawadi, G., et al. A nonintrinsic regional basis for increased infrarenal aortic MMP-9 expression and activity. Journal of Vascular Surgery. 37 (5), 1059-1066 (2003).
- Ruddy, J. M., Jones, J. A., Spinale, F. G., Ikonomidis, J. S. Regional heterogeneity within the aorta: relevance to aneurysm disease. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 136 (5), 1123-1130 (2008).
- Trigueros-Motos, L., et al. Embryological-origin-dependent differences in homeobox expression in adult aorta: role in regional phenotypic variability and regulation of NF-kappaB activity. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33 (6), 1248-1256 (2013).
- Lu, G. S. G., Davis, J. P., Schaheen, B., Downs, E., Roy, R. J., Ailawadi, G., Upchurch, G. R. A novel chronic advanced staged abdominal aortic aneurysm murine model. Journal of Vascular Surgery. 66 (1), 232-242 (2017).
