En kanin venous interposition modell härma revascularization kirurgi med ven ympkvistar för att bedöma Intimal Hyperplasi under arteriellt blodtryck

Summary

Det nuvarande protokollet syftar till att experimentellt skapa venous intimal hyperplasi genom att utsätta vener till kranskärlens blodtryck för att utveckla strategier för att dämpa venous intimal hyperplasi efter revascularization kirurgi med ven ympkvistar.

Abstract

Även om ven ympkvistar har ofta använts som autologa ympkvistar i revascularization operationer för ischemiska sjukdomar, förblir den långsiktiga patency dålig på grund av accelerationen av intimal hyperplasi på grund av att exponering för arteriellt blodtryck. Det nuvarande protokollet är utformat för inrättandet av experimentella venous intimal hyperplasi genom att blanda kanin halsvener till ensibilala halsartärer. Protokollet kräver inte kirurgiska ingrepp djupt i kroppsstammen och omfattningen av snittet är begränsad, vilket är mindre invasivt för djuren, vilket möjliggör långsiktig observation efter implantation. Detta enkla förfarande gör det möjligt för forskare att undersöka strategier för att dämpa utvecklingen av intimal hyperplasi av implanterade ven ympkvistar. Med hjälp av detta protokoll rapporterade vi effekterna transduktion av microRNA-145 (miR-145), som är känt för att kontrollera fenotyp av vaskulär glatt muskulatur celler (VSMCs) från proliferative till contractile tillstånd, till skördade ven ympkvistar. Vi bekräftade dämpning av intimal hyperplasi av ven ympkvistar genom att inducera miR-145 före implantation kirurgi genom fenotyp förändring av VSMCs. Här rapporterar vi en mindre invasiv experimentell plattform för att undersöka de strategier som kan användas för att dämpa intimal hyperplasi av ven ympkvistar i revascularization operationer.

Introduction

Antalet patienter som upplever ischemiska sjukdomar på grund av åderförkalkning ökar över hela världen¹. Trots de nuvarande framstegen inom medicinska och kirurgiska terapier för hjärt-kärlsjukdomar, ischemiska hjärtsjukdomar, såsom hjärtinfarkt, förblir en viktig orsak till sjuklighet och dödlighet². Dessutom inducerar perifera arteriella sjukdomar som kännetecknas av minskat blodflöde till armar och ben kritisk lem ischemi, där cirka 40% av patienterna förlorar sina ben inom 6 månader efter diagnos, och dödligheten är upp till 20%³.

Revascularization operationer, såsom kranskärlsbypass (CABG) och bypass kirurgi för perifera artärer, är stora terapeutiska alternativ för ischemiska sjukdomar. Syftet med dessa operationer är att ge en ny blodväg för att ge tillräckligt blodflöde mot den distala platsen för stenotiska eller ockluderade lesioner i de åderlikata artärerna. Även in situ arteriell ympkvistar, såsom inre bröst artärer för CABG, föredras som bypass ympkvistar på grund av den förväntade längre patency, ven ympkvistar, såsom autologa saphenous vener, används ofta på grund av högre tillgänglighet och tillgänglighet⁴. Den svaga punkten i venen ympkvistar är den dåliga patency takt jämfört med arteri ympkvistar⁵ på grund av accelererad intimal hyperplasi när de utsätts för arteriellt tryck, vilket leder till ven graft sjukdom⁶.

Ven graft sjukdom utvecklas genom följande tre steg: 1) trombos; 2) intimal hyperplasi; och 3) åderförkalkning⁷. För att ta itu med ven graft sjukdom, en hel del grundforskning har genomförts⁸. Hittills rekommenderas inga andra farmakologiska strategier än trombocyt- och lipidsänkande behandlingar för sekundärprevention efter koronar- eller perifer revascularization-operationer i de senaste riktlinjerna^9,,10,11,12. Således, för att övervinna ven moderplantor sjukdom, särskilt intimal hyperplasi, är inrättandet av en relevant experimentell plattform för ytterligare studier krävs.

Intimal hyperplasi är ett adaptivt fenomen som uppstår som svar på förändringen i omgivningen, där vaskulära glatta muskelceller (VSMCs) föröka sig, ackumuleras och generera extracellulär matris i intimitet. Följaktligen utgör det en grund för transplantat atherom⁷. I hyperplastic intima, VSMCs bära spridning, och produktion snarare än kontraktion, kallas “fenotypisk förändring”⁸. Det är ett viktigt forskningsmål att kontrollera fenotyp av VSMCs av ven ympkvistar för att förhindra ven graft sjukdom, och många grundläggande studier har utförts på detta ämne⁸. En randomiserad kontrollerad klinisk studie som syftade till att uppnå farmakologisk kontroll av VSMC-fenotypen visade dock begränsade resultat¹³. Vidare, Det finns inga standardiserade terapier för att förhindra intimal hyperplasi. Mer grundforskning, inklusive djurmodellstudier, är nödvändig.

För att främja forskning inom detta område är det viktigt att upprätta en djurmodell som rekapitulerar ventransplantat under arteriellt blodtryck, vilket möjliggör en långsiktig, postoperativ observation. Carrel et al. etablerade en hund modell av implantation av den yttre halsvenen i halspulsådern¹⁴. Therafter, en mängd ven ympkvistar har använts för att undersöka de fysiologiska och patologiska effekterna av förändringar i arteriellt blodtryck, inklusive sämre vena cava engrafted i bröstkorgen eller buken stora kroppspulsådern, eller saphenous ven engrafted i lårbensartären^15,16,17. Dessa modeller byggdes i större djur, såsom grisar eller hundar, som är lämpliga för att härma en ven graft sjukdom i ett kliniskt fall. Men inrättandet av ett djur modell som kan förberedas utan speciella kirurgiska tekniker och till en lägre kostnad skulle vara perfekt för forskare som försöker utveckla en ny terapeutisk strategi för att dämpa intimal hyperplasi genom VSMC fenotyp kontroll in vivo. Inledningsvis infördes interposition av halsvenen i halspulsådern i halspulsådern i en kanin inom neurokirurgi^18,19. Därefter tillämpades det på forskning om intimal hyperplasi^20,21. Den ursprungliga modellen består av venösa interposition ensam, vilket sparar tid. Dessutom visade en efterföljande studie att beredningen av en ven graft också påverkat den hotfulla hyperplasi²². Davies et al. utvärderade effekten av ballongkateterskada på den hotfulla hyperplasi i en kanin venous interposition modell^23,24. Även om ballong kateter skada förutom ven interposition var mer relevant för en klinisk inställning, en mer reproducerbara modell var också önskas. Således undersökte Jiang et al. effekterna av differentiella flöde miljöer på intimal hyperplasi och etablerade en distala gren ligering förfarande som en reproducerbar modell²⁵. De använde dock en manschett teknik vid tidpunkten för ven moderplanterade interposition som verkar skiljer sig från hand-sydda annastomosis i den kliniska inställningen. I detta protokoll rapporterar vi en reproducerbar, kliniskt relevanta och allmänt tillgängliga förfarande för beredning av en kanin venous interposition modell för att bedöma intimal hyperplasi under kranskärlens blodtryck.

Protocol

OBS: Alla kirurgiska ingrepp som utförs på djur ska utföras i enlighet med handledningen för skötsel och användning av försöksdjur (www.nap.edu/catalog/5140.html) eller andra lämpliga etiska riktlinjer. Protokollen bör godkännas av djurskyddskommittén vid lämplig institution innan de fortsätter. 1. Beredning av djur Köp japanska vita kaniner (eller kaniner med motsvarande kroppsstorlek) som väger 2,7–3,0 kg. Acklimatisera kaninerna i 1 vecka i en 12 timmar…

Representative Results

Figur 1A visar en representativ bild av framgångsrika intimal hyperplasi vid 2 veckor efter venous interposition kirurgi (övre panelen). Den nedre panelen visar de terapeutiska effekterna av microRNA-145-loaded poly(mjölksyra-co-glykolsyra) nanopartiklar som försvagade den hotfulla hyperplasi (nedre panelen). Figur 1B visar jämförelsen av intimal hyperplasi mellan kontrollgruppen med fosfatbuffertad koksaltlösningskontroll (PBS), kontrollmikroRNA (Cont-mi…

Discussion

Det nuvarande protokollet är utformat för att tillhandahålla en experimentell plattform för att testa olika molekylära eller genetiska interventioner för VSMCs att kontrollera fenotyp från proliferative till kontraktila tillstånd och därefter dämpa utvecklingen av venous intimal hyperplasi in vivo. Med hjälp av denna modell, vi framgångsrikt förberett intimal hyperplasi vid 2 veckor efter kirurgi (Figur 1A) och anges den terapeutiska potentialen av microRNA-145 att kontrollera V…

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