Имплантация коронарных стентов размером с человека в крысиную брюшную аорту с использованием транс-беморального доступа
Summary
Этот протокол описывает имплантацию коронарных стентов человека в брюшную аорту крыс с апоЭ-/- фоном с использованием трансфеморального доступа. По сравнению с другими моделями животных, модели мурина имеют преимущества высокой пропускной способности, воспроизводимости, простоты обработки и жилья, а также широкой доступности молекулярных маркеров.
Abstract
Перкутанное коронарное вмешательство (PCI), в сочетании с развертыванием коронарного стента, представляет собой золотой стандарт в интервенционной лечении ишемической болезни сердца. Внутри стент-рестиноз (ISR) определяется чрезмерным распространением неоинтимальной ткани в стенте и ограничивает долгосрочный успех стентов. Различные модели животных были использованы для выяснения патофизиологических процессов, лежащих в основе стент рестиденоза (ISR), с свиной коронарной и кролика подвздошной артерии модели наиболее часто используются. Модели Murine обеспечивают преимущества высокой пропускной способности, простоты обработки и жилья, воспроизводимости и широкой доступности молекулярных маркеров. Модель аполипопротеина E deficient (apoE-/ ) была широко использована для изучения сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, стенты должны быть миниатюризированы, чтобы быть имплантированы в мышей, с участием важных изменений их механических и (потенциально) биологических свойств. Использование апоЭ-/- крысы могут преодолеть эти недостатки вкачестве апофея -/- крысы позволяют для оценки человеческого размера коронарных стентов и в то же время обеспечивая атерогенный фенотип. Это делает их отличной и надежной моделью для исследования ISR после имплантации стента. Здесь мы подробно описываем имплантацию коммерчески доступных коронарных стентов человека в брюшную аорту крыс сапоЭ -/- фоном с использованием трансфеморального доступа.
Introduction
Перкутанное коронарное вмешательство (PCI), в сочетании с развертыванием коронарного стента, представляет собой золотой стандарт в интервенционной терапии ишемической болезнисердца 1. Долгосрочный успех стентов, однако, может быть ограничен возникновением стент-ретеноза (ISR), который определяется чрезмерным распространением неоинтимальной ткани в стенте2,3. ISR может потребовать повторного вмешательства либо при шунтировании коронарной артерии, либо при повторном PCI. Для изучения ИСР были предложены различные модели животных, каждая из которых имеет преимущества и недостатки. Основными недостатками наиболее часто используемых моделей свиной коронарной и кроликовой подвихов, хотя и развивающихся поражений заметно похож на людей после стентимплантации 4,5 , являютсябольшиерасходы на животных и жилья, который воспитывает логистические трудности, особенно в долгосрочных исследованиях, а также ограничения в обработке и оборудования. Кроме того, ограничена доступность антител к клеточным белкам свиней и кроликов. С другой стороны, модели murine обеспечивают основные преимущества высокой пропускной способности и воспроизводимости, а также простоту обработки, жилья и, следовательно, рентабельность. Кроме того, доступно большее количество антител. Однако, в то время как аполипопротеин E-дефицит (apoE-/ )мышей были широко использованыдля изучения атеросклероза 6,7,8, они непригодны для изучения ISR как стенты должны быть миниатюризированы, чтобы быть имплантированы в мышей, потенциально изменяя стенты механических свойств. Кроме того, аорта стенка мышей меры между 50 мкм у молодых мышей и 85 мкм устарых мышей 9, и стенты должны быть развернуты с использованием уровня давления, как низко как 2 атм, что может привести к недомоганию стента10. Крысы, однако, позволяют имплантировать коммерчески доступные коронарные стенты человека, и продемонстрировать сосудистый курс заживления похож на крупных животных после имплантации стента аорты, впервые сообщил Langeveld et al.11. Этот метод первоначально требовал трансбрюшного доступа, что требовало физического сужения аорты для достижения временного прерывания кровотока. Чтобы избежать потенциально связанных травм сосудов и воспалительных реакций, метод был позже усовершенствован введением транс-илиак доступа, что дополнительно привело к более высокой выживаемостиживотных 12.
Потому что дикие крысы не развиваются атеросклеротическиепоражения 13, apoE– крысы были созданы с использованием нуклеазных методов, таких как транскрипция Активатор-как эффектор Nuclease (TALEN)14, Кластерные регулярно interspaced Короткие Palindromic Повторы (CRISPR/Cas9)15, и цинк палец(NOF) 16. ApoE-/- Крысы были коммерчески доступны с 2011 года. Предоставление атерогенного фона,апоЭ -/- крысы позволяют более реалистично оценки человека размера коронарных стентов, особенно в отношении ISR.
В этом случае мы описываем метод через трансфеморальный маршрут доступа и используя коммерчески доступные тонко стойки кобальта-хрома наркотиков-eluting стент (DES), однако, он также может быть применен для изучения других типов стента, таких как голые металлические стенты (BMS) или биоразлагаемых стентов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот протокол описывает имплантацию коронарных стентов размером с человека в брюшную аорту апоЭ-/- крыс. Стоит подчеркнуть ряд технических моментов. Во-первых, следует избегать несоответствия между размером стента и размером аорты. Размещение слишком маленького стента может при?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить г- жву Ангелу Фрейнд за ее неоценимую техническую помощь в внедрении и производстве слайдов. Мы также хотели бы поблагодарить г-на Тадеуша Стопински из Института лабораторных наук о животных и экспериментальной хирургии за его проницательную помощь в ветеринарной работе.
Materials
| Diet | |||
| SNIFF High Fat diet + Clopidogrel (15 mg/kg) | SNIFF Spezialdiäten GmbH, Soest | custom prepared | Western Diet |
| Drugs and Anesthetics | |||
| Buprenorphine | Essex Pharma | 997.00.00 | |
| ISOFLO (Isoflurane Vapor) vaporiser | Eickemeyer | 4802885 | |
| Isoflurane | Forene Abbott | B 506 | |
| Isotonic (0.9%) NaCl solution | DeltaSelect GmbH | PZN 00765145 | |
| Ringer's lactate solution | Baxter Deutschland GmbH | 3775380 | |
| (S)-ketamine | CEVA Germany | ||
| Xylazine | Medistar Germany | ||
| Consumable supplies | |||
| 10 mL syringes | BD Plastipak | 4606108V | |
| 2 mL syringes | BD Plastipak | 4606027V | |
| 6-0 prolene suture | ETHICON | N-2719K | |
| 4-0 silk suture | Seraflex | IC 158000 | |
| Bepanthen Eye and Nose Ointment | Bayer Vital GmbH | 6029009.00.00 | |
| Cotton Gauze swabs | Fuhrmann GmbH | 32014 | |
| Durapore silk tape | 3M | 1538-1 | |
| Poly-Alcohol Skin Desinfection Solution | Antiseptica GmbH | 72PAH200 | |
| Sterican needle 18 G | B. Braun | 304622 | |
| Sterican needle 27 3/4 G | B.Braun | 4657705 | |
| Tissue Paper | commercially available | ||
| Surgical instruments | |||
| Graefe forceps curved x1 | Fine Science Tools Inc. | 11151-10 | |
| Graefe forceps straight | Fine Science Tools Inc. | 11050-10 | |
| Needle holder Mathieu | Fine Science Tools Inc. | 12010-14 | |
| Scissors | Fine Science Tools Inc. | 14074-11 | |
| Semken forceps | Fine Science Tools Inc. | 11008-13 | |
| Small surgical scissors curved | Fine Science Tools Inc. | 14029-10 | |
| Small surgical scissors straight | Fine Science Tools Inc. | 14028-10 | |
| Standard pattern forceps | Fine Science Tools Inc. | 11000-12 | |
| Vannas spring scissors | Fine Science Tools Inc. | 15000-08 | |
| Equipment | |||
| Dissecting microscope | Leica MZ9 | ||
| Temperature controlled heating pad | Sygonix | 26857617 | |
| Equipment for stent implantation | |||
| Drug-eluting stent Xience 2,25mm x 8mm | Abbott Vascular USA | 1009544-18 | |
| Guide wire Fielder XT PTCA guide wire: 0.014" x 300cm | ASAHI INTECC CO., LTD Japan | AGP140302 | |
| Inflation syringe system | Abbott 20/30 Priority Pack | 1000186 | |
| Tissue processing and analysis | |||
| 30% H2O2 | Roth | 9681 | Histology |
| Ethanol | Roth | K928.1 | Histology |
| Giemsas Azur-Eosin-Methylenblau | Merck | 109204 | Histology |
| Graphic Drawing Tablet | WACOM Europe GmbH | CTL-6100WLK-S | |
| Roti Histofix, Formaldehyd 4% buffered | Roth | P087 | Histology |
| Technovit 9100 | Morphisto | 12225.K1000 | Histology |
References
- Patel, M. R., et al. ACC/AATS/AHA/ASE/ASNC/SCAI/SCCT/STS 2017 Appropriate Use Criteria for Coronary Revascularization in Patients With Stable Ischemic Heart Disease: A Report of the American College of Cardiology Appropriate Use Criteria Task Force, American Association for Thoracic Surgery, American Heart Association, American Society of Echocardiography, American Society of Nuclear Cardiology, Society for Cardiovasular Angiography and Interventions, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and Society of Thoracic Surgeons. Journal of the American College of Cardiology. 69 (17), 2212-2241 (2017).
- Virmani, R., Farb, A. Pathology of in-stent restenosis. Current Opinion in Lipidology. 10 (6), 499-506 (1999).
- Buccheri, D., Piraino, D., Andolina, G., Cortese, B. Understanding and managing in-stent restenosis: a review of clinical data, from pathogenesis to treatment. Journal of Thoracic Disease. 8 (10), 1150-1162 (2016).
- Perkins, L. E. Preclinical models of restenosis and their application in the evaluation of drug-eluting stent systems. Veterinary Pathology. 47 (1), 58-76 (2010).
- Kim, W. H., et al. Histopathologic analysis of in-stent neointimal regression in a porcine coronary model. Coronary Artery Disease. 11 (3), 273-277 (2000).
- Plump, A. S., et al. Severe hypercholesterolemia and atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice created by homologous recombination in ES cells. Cell. 71 (2), 343-353 (1992).
- Breslow, J. L. Transgenic mouse models of lipoprotein metabolism and atherosclerosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (18), 8314-8318 (1993).
- Knowles, J. W., Maeda, N. Genetic modifiers of atherosclerosis in mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 20 (11), 2336-2345 (2000).
- Wheeler, J. B., Mukherjee, R., Stroud, R. E., Jones, J. A., Ikonomidis, J. S. Relation of murine thoracic aortic structural and cellular changes with aging to passive and active mechanical properties. Journal of the American Heart Association. 4 (3), 001744 (2015).
- Rodriguez-Menocal, L., et al. A novel mouse model of in-stent restenosis. Atherosclerosis. 209 (2), 359-366 (2010).
- Langeveld, B., et al. Rat abdominal aorta stenting: a new and reliable small animal model for in-stent restenosis. Journal of Vascular Research. 41 (5), 377-386 (2004).
- Oyamada, S., et al. Trans-iliac rat aorta stenting: a novel high throughput preclinical stent model for restenosis and thrombosis. Journal of Surgical Research. 166 (1), 9 (2011).
- Touchard, A. G., Schwartz, R. S. Preclinical restenosis models: challenges and successes. Toxicologic Pathology. 34 (1), 11-18 (2006).
- Wei, S., et al. Apolipoprotein E-deficient rats develop atherosclerotic plaques in partially ligated carotid arteries. Atherosclerosis. 243 (2), 589-592 (2015).
- Zhao, Y., et al. Hyperlipidemia induces typical atherosclerosis development in Ldlr and Apoe deficient rats. Atherosclerosis. 271, 26-35 (2018).
- Ekuni, D., et al. Occlusal disharmony accelerates the initiation of atherosclerosis in apoE knockout rats. Lipids in Health and Disease. 13 (144), 13 (2014).
- Bhattacharya, D., Van Meir, E. G. A simple genotyping method to detect small CRISPR-Cas9 induced indels by agarose gel electrophoresis. Scientific Reports. 9 (1), 39950 (2019).
- Malik, N., et al. Intravascular stents: a new technique for tissue processing for histology, immunohistochemistry, and transmission electron microscopy. Heart. 80 (5), 509-516 (1998).
- Kumar, A. H., McCauley, S. D., Hynes, B. G., O’Dea, J., Caplice, N. M. Improved protocol for processing stented porcine coronary arteries for immunostaining. Journal of Molecular Histology. 42 (2), 187-193 (2011).
- Jiang, Z., et al. A novel vein graft model: adaptation to differential flow environments. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 286 (1), 18 (2004).
- Cornelissen, A., et al. Apolipoprotein E deficient rats generated via zinc-finger nucleases exhibit pronounced in-stent restenosis. Scientific Reports. 9 (1), 54541 (2019).
- Ritskes-Hoitinga, M. G. T., Jensen, T. L., Mikkelsen, L. F. . The Laboratory Mouse (Second Edition). , 567-599 (2012).
- Rune, I., et al. Long-term Western diet fed apolipoprotein E-deficient rats exhibit only modest early atherosclerotic characteristics. Scientific Reports. 8 (1), 23835 (2018).
- Daemen, J., et al. Early and late coronary stent thrombosis of sirolimus-eluting and paclitaxel-eluting stents in routine clinical practice: data from a large two-institutional cohort study. Lancet. 369 (9562), 667-678 (2007).
- Cornelissen, A., Vogt, F. J. The effects of stenting on coronary endothelium from a molecular biological view: Time for improvement. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 23 (1), 39-46 (2019).
- Mori, H., et al. Pathological mechanisms of left main stent failure. International Journal of Cardiology. 263, 9-16 (2018).
- Wolinsky, H., Glagov, S. Comparison of abdominal and thoracic aortic medial structure in mammals. Deviation of man from the usual pattern. Circulation Research. 25 (6), 677-686 (1969).
- Lowe, H. C., James, B., Khachigian, L. M. A novel model of in-stent restenosis: rat aortic stenting. Heart. 91 (3), 393-395 (2005).
- Unthank, J. L., Nixon, J. C., Lash, J. M. Early adaptations in collateral and microvascular resistances after ligation of the rat femoral artery. Journal of Applied Physiology. 79 (1), 73-82 (1985).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable Magnesium Stent Treatment of Saccular Aneurysms in a Rat Model – Introduction of the Surgical Technique. Journal of Visualized Experiments. (128), e56359 (2017).
- Aquarius, R., Smits, D., Gounis, M. J., Leenders, W. P. J., de Vries, J. Flow diverter implantation in a rat model of sidewall aneurysm: a feasibility study. Journal of NeuroInterventional Surgery. 10 (1), 88-92 (2018).
