En kanin venøs interposition modell etterligne revaskularisering kirurgi ved hjelp av venen grafts å vurdere intimal hyperplasi under arteriell blodtrykk

Summary

Den nåværende protokollen tar sikte på å eksperimentelt skape venøs intimal hyperplasi ved å utsette vener til arterielt blodtrykk for å utvikle strategier for å dempervenintimal hyperplasi etter revaskulariseringskirurgi ved hjelp av venetder.

Abstract

Selv om vener grafts har blitt ofte brukt som autologe grafts i revaskularisering operasjoner for iskemiske sykdommer, den langsiktige patency forblir dårlig på grunn av akselerasjonen av intimal hyperplasi på grunn av eksponering for arteriell blodtrykk. Den nåværende protokollen er designet for etablering av eksperimentellvenøs intimal hyperplasi ved å interposing kanin jugulære årer til ipsilaterale carotis arterier. Protokollen krever ikke kirurgiske prosedyrer dypt i kroppsstammen og omfanget av snittet er begrenset, noe som er mindre invasiv for dyrene, slik at langsiktig observasjon etter implantasjon. Denne enkle prosedyren gjør det mulig for forskere å undersøke strategier for å demfeste utviklingen av intimal hyperplasi av implanterte vener grafts. Ved hjelp av denne protokollen rapporterte vi effektene transduksjon av microRNA-145 (miR-145), som er kjent for å kontrollere fenotypen av vaskulære glatte muskelceller (VSMCs) fra proliferative terativ til kontraktile tilstand, inn i høstet vene grafts. Vi bekreftet dempering av intimal hyperplasi av venetransplantater ved å transducing miR-145 før implantasjonkirurgi gjennom fenotypeendringen av VSMCs. Her rapporterer vi en mindre invasiv eksperimentell plattform for å undersøke strategiene som kan brukes til å demfeste intimal hyperplasi av venetransplantater i revaskulariseringsoperasjoner.

Introduction

Antall pasienter som opplever iskemiske sykdommer på grunn av aterosklerose øker over hele verden¹. Til tross for dagens fremskritt i medisinske og kirurgiske terapier for kardiovaskulære sykdommer, er iskemiske hjertesykdommer, som hjerteinfarkt, fortsatt en viktig årsak til sykelighet og dødelighet². Videre induserer perifere arterielle sykdommer preget av redusert blodstrøm til lemmer kritisk lemiskemi, karakterisert ved at ca. 40% av pasientene mister bena innen 6 måneder etter diagnose, og dødeligheten er opptil 20%³.

Revaskulariseringsoperasjoner, som koronarbypasspode (CABG) og bypasskirurgi for perifere arterier, er store terapeutiske alternativer for iskemiske sykdommer. Formålet med disse operasjonene er å gi en ny blodvei for å gi tilstrekkelig blodstrøm mot det distale stedet for stenotic eller okkluderte lesjoner av aterosklerotiske arterier. Selv om in situ arterielle grafts, som interne thorax arterier for CABG, foretrekkes som bypass grafts på grunn av forventet lengre patency, vene grafts, som autologsaphenous årer, er ofte brukt på grunn av høyere tilgjengelighet og tilgjengelighet⁴. Det svake punktet i venen grafts er dårlig patency rate i forhold til arterie grafts⁵ på grunn av akselerert intimal hyperplasi når utsatt for arterielt trykk, noe som fører til venen graft sykdom⁶.

Venetransplantatsykdom utvikler seg gjennom følgende tre trinn: 1) trombose; 2) intimal hyperplasi; og 3) aterosklerose⁷. For å adressere vene graft sykdom, mye grunnleggende forskning har blitt utført⁸. Så langt anbefales ingen farmakologisk strategi enn platehemmende og lipidsenkende behandlinger for sekundær forebygging etter koronar eller periferrevasking operasjoner i nyere retningslinjer^9,10,11,12. Dermed, for å overvinne venepodesykdom, spesielt intimal hyperplasi, er det nødvendig med etablering av en relevant eksperimentell plattform for videre studier.

Intimal hyperplasi er et adaptivt fenomen som oppstår som svar på endringen i omgivelsene, hvor vaskulære glatte muskelceller (VSMCs) sprer seg, akkumuleres og genererer ekstracellulær matrise i intima. Følgelig presenterer det et grunnlag for graft ateroma⁷. I hyperplastisk intima bærer VSMCs spredning, og produksjon i stedet for sammentrekning, kalt “fenotypisk endring”⁸. Det er et viktig forskningsmål å kontrollere fenotypen til VSMCs av venen grafts for å hindre venen graft sykdom, og mange grunnleggende studier har blitt utført på dette emnet⁸. En randomisert kontrollert klinisk studie som hadde som mål å oppnå farmakologisk kontroll av VSMC-fenotypen, viste imidlertid begrensede resultater¹³. Videre er det ingen standardiserte terapier for å forhindre intimal hyperplasi. Mer grunnleggende forskning, inkludert dyremodellstudier, er nødvendig.

For å fremme forskning på dette feltet, er det avgjørende å etablere en dyremodell som rekapitulerer venetransplantater under arterielt blodtrykk, slik at en langsiktig, postoperativ observasjon. Carrel et al. etablerte en hundemodell for implantasjon av den ytre halsvenen i halspulsåren¹⁴. Therafter, en rekke vene grafts har blitt ansatt for å undersøke fysiologiske og patologiske effekter av endringer i arteriell blodtrykk, inkludert dårligere vena cava engrafted inn i thorax eller abdominal aorta, eller saphenous venen innpodet i lårarterien^15,16,17. Disse modellene ble bygget i større dyr, som griser eller hunder, som er egnet for å etterligne en venepodesykdom i et klinisk tilfelle. Imidlertid vil etableringen av en dyremodell som kan tilberedes uten spesielle kirurgiske teknikker og til en lavere pris være ideell for forskere som prøver å utvikle en ny terapeutisk strategi for å redusere intimal hyperplasi gjennom VSMC fenotypekontroll in vivo. I utgangspunktet ble interposisjonen av halsvenen i halspulsåren i en kanin introdusert innen nevrokirurgi^18,19. Deretter ble det brukt på forskning på intimal hyperplasi^20,21. Den første modellen består av venøs interposisjon alene, og sparer dermed tid. Videre viste en påfølgende studie at utarbeidelsen av en venetransplantat også påvirket intimal hyperplasi²². Davies et al. evaluerteffekten av ballongkateterskade på intimal hyperplasi i en kaninvenøs interposisjonsmodell^23,24. Selv om ballongkateterskader i tillegg til venetinterposisjon var mer relevant for en klinisk setting, var det også ønsket en mer reproduserbar modell. Dermed undersøkte Jiang et al. virkningen av differensialstrømningsmiljøer på intimal hyperplasi og etablerte en distal grenligation prosedyre som en reproduserbar modell²⁵. Imidlertid brukte de en mansjettteknikk på tidspunktet for venetde interposisjon som virker forskjellig fra håndsydd anastomose i den kliniske innstillingen. I den nåværende protokollen rapporterer vi en reproduserbar, klinisk relevant og bredt tilgjengelig prosedyre for fremstilling av en kaninvenøs interposisjonsmodell for å vurdere intimal hyperplasi under arterielt blodtrykk.

Protocol

MERK: Alle kirurgiske prosedyrer utført på dyr bør utføres i samsvar med veiledningen for pleie og bruk av laboratoriedyr (www.nap.edu/catalog/5140.html) eller andre etiske retningslinjer. Protokoller bør godkjennes av dyrevelferdsutvalget ved riktig institusjon før de fortsetter. 1. Fremstilling av dyr Kjøp mannlige japanske hvite kaniner (eller kaniner med tilsvarende kroppsstørrelse) som veier 2,7–3,0 kg. Akklimatiser kaninene i 1 uke i en 12 timers lys-mørk s…

Representative Results

Figur 1A viser et representativt bilde av vellykket intimal hyperplasi ved 2 uker etter venøs interposisjonskirurgi (øvre panel). Det nedre panelet viser de terapeutiske effektene av mikroRNA-145-lastet poly (melkesyre-colykolsyre) nanopartikler som demper intimalhyperplasi (nedre panel). Figur 1B viser sammenligningen av intimal hyperplasi mellom kontrollgruppen ved hjelp av fosfatbufret saltvannskontroll (PBS), kontroll microRNA (Cont-miR) og microRNA-145 (m…

Discussion

Den nåværende protokollen er utformet for å gi en eksperimentell plattform for å teste ulike molekylære eller genetiske intervensjoner for VSMCs for å kontrollere fenotypen fra proliferativ til kontraktile tilstand og deretter detenuate utviklingen av venøs intimal hyperplasi in vivo. Ved hjelp av denne modellen, vi forberedt intimal hyperplasi ved 2 uker etter operasjonen (Figur 1A) og indikerte det terapeutiske potensialet til microRNA-145 å kontrollere VSMC fenotype<sup class="xre…

Materials

10% Povidone-iodine solution	Nakakita	872612	Surgical expendables
2-0 VICRYL Plus	Johnson and Johnson	VCP316H	Surgical expendables
4-0 Silk suture	Alfresa pharma	GA04SB	Surgical expendables
8-0 polypropylene suture	Ethicon	8741H	Surgical expendables
Cefazorin sodium	Nichi-Iko Pharmaceutical	6132401D3196	Antibiotics
Fogarty Catheter (2Fr)	Edwards Lifesciences LLC	E-060-2F	Surgical expendables
Heparin	Nipro	873334	Anticoagulant
Intravenous catheter (20G)	Terumo	SR-OT2051C	Surgical expendables
Isoflurane	Fujifilm	095-06573	Anesthesia
Lidocaine hydrochloride	MP Biomedicals	193917	Anesthesia
Pentobarbital sodium	Tokyo Chemical Industry	P0776	Anesthesia