Svin modell av Infrarenal buken aortaaneurysm
Summary
Denna roman modell skapar robusta infrarenala bukaortaaneurysm i svin med hjälp av en kombination av ballong angioplastik, elastase/kollagenase perfusion, topikal elastase ansökan, och oral förening β-aminopropionitrile administration, som stör kollagen cross-linking.
Abstract
Stora djurmodeller för att studera bukaortaaneurysm är glesa. Syftet med denna modell är att skapa reproducerbara, kliniskt signifikant infrarenala bukaortaaneurysm (AAA) hos svin. För att uppnå detta, vi använder en kombination av ballong angioplastik, elastase och kollagenase, och en lysyl oxidashämmare, kallas β-aminopropionitril (BAPN), att skapa kliniskt signifikanta infrarenala aortaaneurysm, analogt med mänskliga sjukdomar.
Noncastrated manliga svin matas BAPN för 7 dagar före operationen för att uppnå ett stabilt tillstånd i blodet. En mittlinjen laparotomi utförs och infrarenala aorta är circumferellt dissekeras. En initial mätning registreras före aneurysmet induktion med en kombination av ballong angioplastik, elastase (500 enheter)/kollagenase (8000 enheter) perfusion, och topikal elastase ansökan. Svin matas BAPN dagligen tills terminalen förfarande på antingen postoperativ dag 7, 14, eller 28, vid vilken tid aneurysmet mäts, och vävnad upphandlas. BAPN + kirurgi svin jämförs med svin som genomgick kirurgi ensam.
Svin som behandlats med BAPN och kirurgi hade en genomsnittlig aorta dilatation av 89,9% ± 47,4% vid dag 7, 105,4% ± 58,1% vid dag 14, och 113,5% ± 30,2% vid dag 28. Svin behandlade med kirurgi ensamt hade signifikant mindre aneurysm jämfört med BAPN + kirurgi djur på dag 28 (p < 0,0003). Den bapn + kirurgi gruppen hade makroskopiska och immunohistokemiska bevis för end Stadium aneurysmatisk sjukdom.
Kliniskt signifikanta infrarenala AAA kan induceras med ballong angioplastik, elastase/kollagenase perfusion och topikal applicering, kompletterad med oral BAPN. Denna modell skapar stora, kliniskt signifikanta AAA med kännetecken för mänskliga sjukdomar. Detta har viktiga konsekvenser för klargörande av AAA-patogenes och testning av nya terapier och enheter för behandling av AAA. Begränsningar av modellen inkluderar variation i BAPN intas av svin, kvalitet elastase perfusion, och kostnaden för BAPN.
Introduction
Enligt centrum för sjukdomskontroll (CDC), aortaaneurysm (AA) är en ledande dödsorsak i USA och utgör en betydande sjukdomsbörda1. Ett aortaaneurysm definieras som en dilatation av en diskret del av fartygets lumen med över 50%2. En delmängd av AA i buken, kallad buk aortaaneurysm (AAA) är en växande oro. AAA förblir kliniskt tyst tills hotande bristning eller dissektion, med akut debut, svår buksmärtor i allmänhet är den enda presenterande symptom3,4. Bristning av AAA är nästan alltid dödlig med en dödlighets grad på 90%5. Öppen eller endovaskulär kirurgi är det enda terapeutiska alternativet för patienter, och kan vara en mycket Morbid förfarande. Viktigt, AAA är en av de få kardiovaskulära sjukdomar utan medicinsk behandling för botemedel.
Hittills har mycket av forskningen på AAA patogenes fokuserat på gnagare modeller, med hjälp av elastase, som är ett enzym som försämrar elastin finns inom aorta media, att framkalla aneurysm. 6,7 dock är den kliniska översättbar av små djurmodeller till mänsklig aneurysmsjukdom begränsad, som utvärdering av strukturella förändringar i aorta, och förändrad hemodynamik är begränsade på grund av storlek. På grund av anatomiska och storlek likhet, korrelerar porcin cirkulationssystemet bättre med mänsklig biologi än gnagare8. Stora djurmodeller möjliggöra ytterligare förståelse av cellulära mekanismer i sjukdomsprocessen, kan användas utveckla nya behandlingar vid terapeutiska doser för stora däggdjur, och testa mekaniska reparations anordningar, som inte skulle vara möjligt i små djurmodeller. Dessutom, den akuta karaktären av gnagare modeller replikerar inte chronicitet och patologiska egenskaper hos mänskliga aneurysmsjukdom.
Kombinationen av elastase och en förening som kallas β-aminopropionitril (bapn) har revolutionerat murin AAA-modeller, genom att skapa aneurysm som är större och innehåller följd av kronisk aneurysmsjukdom, inklusive väggmålning tromb, dissektion, och ruptur9. BAPN är en hämmare av lysyl oxidas, vilket är viktigt för kollagen crosslinking, en viktig del av aorta väggen10,11,12. Lysyl oxidas aktivitet minskar med åldrande och med tanke på föreningen av ålder och den kroniska karaktären av komplicerade AA, bapn har stor potential att experimentellt efterlikna effekterna av åldrande9,13,14. Användningen av BAPN och dess förmåga att replikera kronisk sjukdom i en subakut inställning erbjuder en ny fördel jämfört med alternativa stora djurmodeller av AAA. Jämfört med andra etablerade svin AAA-modeller, denna modell skapar den största aneurysmer med kännetecken för slutstadiet sjukdom, och resultaten har tidigare publicerats8,11,15.
Samtidigt som vissa fördelar, betydande resurser och investeringar krävs för att framgångsrikt slutföra denna modell som kan avskräcka vissa utredare. Bland dessa resurser ingår tillgång till operationssalar, kvalificerade kirurger och anestesi leverantörer, djur boende, och veterinärpersonal för att bistå med postoperativ vård. Dessutom kan kostnaden för BAPN vara oöverkomligt dyrt för vissa laboratorier.
Få stora djurmodeller finns för att studera den komplexa patofysiologin av AAA-bildning och översätta till mänskliga sjukdomar. Stora djurmodeller av AAA är avgörande för att hjälpa till att bedöma lönsamheten för ny teknik och behandlingar för mänskliga sjukdomar. Därför syftet med denna studie var att skapa en reproducerbar modell av avancerad fas infrarenala AAA i svin. Den logiska grunden för användning av bapn och elastase svin modell är att bättre förstå patofysiologi av AAA genom att imitera kronisk natur och följd av humant aneurysmsjukdom i en akut eller subakut inställning, samt att testa nya terapier och enheter för AAA Behandling.
Protocol
Representative Results
Discussion
En ny modell av infrarenala AAA i svin skapades med hjälp av en kombination av ballong angioplastik, perfusion och topikal elastas, och kosten som BAPN. Med hjälp av denna modell, aorta dilatation av > 100% uppnåddes med brutto och histologiska egenskaper av kronisk mänsklig aneurysm sjukdom. Denna modell ger en inkörsport för att ytterligare förstå den komplexa patofysiologin av AAA och översätta potentiella terapier till mänskliga sjukdomar.
Tidigare modeller av AAA i svin har upp…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Anthony sill och Cindy Dodson för deras kunskap och tekniska expertis.
Finansieringskällor:
Finansieringen av denna studie tillhandahölls av National Institute of Health under utmärkelse nr. det nationella hjärt-, lung-och blod Institutet. T32HL007849 och Grant nos. R01HL081629-07 (G.R.U.) och R01HL124131-01 (G.R.U.).
Materials
| Arrow Ergo Pack System | Arrow | CDC-21242-X1A | Just need 7 Fr dilator |
| Atlas PTA Balloon dilation catheter | Bard | AT-120184 | 16 mm x 4 cm x 120 cm |
| Bovie electrocautery | Bovie Medical | A2350 | |
| Collagenase Type 1 (5 gm) | Worthington | LS004196 | |
| Crile Needle drviers | MFI medical | 61-2201 | |
| DeBakey Atraumatic Forceps | MFI medical | 52-4977 | |
| DeBakey Peripheral Vascular Clamp | Medline | MDS1318119 | |
| Glidewire | Terumo Interventional Systems | GS3506 | outer Wire diameter 0.035 mm, Length 150 cm |
| GraphPad Prism 6 | GraphPad Software Inc. La Jolla, Calif) | statistical software | |
| Metzenbaum Scissors | MFI medical | 61-0004 | |
| Mayo-Hegar Needle Holder | tiger medical | N407322 | |
| Micropuncture Introducer Set | Cook | G47946 | |
| Mixter Forceps, Standard Grade, Right angle | Cole-Parmer | UX-10818-16 | |
| Monocryl suture | Ethicon | Y496G-BX | 4-0 monocryl |
| PDS II suture | Ethicon | D8926 | Number 1 looped |
| Porcine Pancreatic Elastase | Sigma-Aldrich | E0258-50 MG | |
| Satinsky Vascular Clamps | Medline | MDs5632515 | |
| Suction canister | Cardinal Health | 65651212 | |
| Schuco Aspirator | MFI medical | S430A | |
| Vicryl suture | Ethicon | J789D-SD | 2-0 vicryl |
| Yankauer Suction tube | Sklarcorp | 07-1801 |
References
- . Leading Causes of Death Reports, National and Regional, 1999 – 2016 Available from: https://webappa.cdc.gov/sasweb/ncipc/leadcause.html (2018)
- Erbel, R., et al. Diagnosis and management of aortic dissection. European Heart Journal. 22 (18), 1642-1681 (2001).
- Cameron, J., Cameron, J. . Current Surgical Therapy 11th edition. 11, 777-783 (2014).
- . Overview of abdominal aortic aneurysm Available from: https://www.uptodate.com/contents/overview-of-abdominal-aortic-aneurysm (2017)
- Pearce, W. H., Zarins, C. K., Bacharach, J. M. Atherosclerotic Peripheral Vascular Disease Symposium II: controversies in abdominal aortic aneurysm repair. Circulation. 118 (25), 2860-2863 (2008).
- Daugherty, A., Cassis, L. A. Mouse models of abdominal aortic aneurysms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 24 (3), 429-434 (2004).
- Anidjar, S., et al. Elastase-induced experimental aneurysms in rats. Circulation. 82 (3), 973-981 (1990).
- Hynecek, R. L., et al. The creation of an infrarenal aneurysm within the native abdominal aorta of swine. Surgery. 142 (2), 143-149 (2007).
- Lu, G., et al. A novel chronic advanced stage abdominal aortic aneurysm murine model. Journal of Vascular Surgery. 66 (1), 232-242 (2017).
- Barrow, M. V., Simpson, C. F., Miller, E. J. Lathyrism: a review. The Quarterly Review of Biology. 49 (2), 101-128 (1974).
- Coulson, W. F., Linker, A., Bottcher, E. Lathyrism in swine. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 87 (4), 411-417 (1969).
- McCallum, H. M. Experimental Lathyrism in Mice. The Journal of Pathology and Bacteriology. 89, 625-636 (1965).
- Behmoaras, J., et al. Differential expression of lysyl oxidases LOXL1 and LOX during growth and aging suggests specific roles in elastin and collagen fiber remodeling in rat aorta. Rejuvenation Research. 11 (5), 883-889 (2008).
- Davies, I., Schofield, J. D. Connective tissue ageing: the influence of a lathyrogen (beta-aminopropionitrile) on the life span of female C57BL/Icrfat mice. Experimental Gerontology. 15 (5), 487-494 (1980).
- Cullen, J. M., et al. A novel swine model of abdominal aortic aneurysm. Journal of Vascular Surgery. , (2018).
- Marinov, G. R., et al. Can the infusion of elastase in the abdominal aorta of the Yucatan miniature swine consistently produce experimental aneurysms. Journal of Investigative Surgery. 10 (3), 129-150 (1997).
- Pope, N. H., et al. Interleukin-6 Receptor Inhibition Prevents Descending Thoracic Aortic Aneurysm Formation. Annals of Thoracic Surgery. 100 (5), 1620-1626 (2015).
- Johnston, W. F., et al. Genetic and pharmacologic disruption of interleukin-1beta signaling inhibits experimental aortic aneurysm formation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33 (2), 294-304 (2013).
- 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).
- 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).
