إنشاء اثنين من تمدد الأوعية الدموية العجزية المهضومة بالإيلاستيز مع ديناميكا الدم المختلفة في أرنب واحد
Summary
يصف هذا البروتوكول خطوات إنشاء نموذج أرنب مع اثنين من تمدد الأوعية الدموية المهضوم بالإيلاستيز مع ديناميكا الدم المختلفة (كوكبة الجذع والتشعب). هذا يسمح باختبار أجهزة الأوعية الدموية الجديدة في تمدد الأوعية الدموية مع مختلف البنية الوعائية وظروف الدورة الدموية داخل واحد.
Abstract
تلعب النماذج الحيوانية قبل السريرية ذات الخصائص الديناميكية الدموية والمورفولوجية والنسيجية القريبة من تمدد الأوعية الدموية البشري داخل الجمجمة دورا رئيسيا في فهم العمليات الفسيولوجية المرضية وتطوير واختبار استراتيجيات علاجية جديدة. تهدف هذه الدراسة إلى وصف نموذج جديد لتمدد الأوعية الدموية للأرانب يسمح بإنشاء تمدد الأوعية الدموية العجزي المهضوم بالإيلاستيز مع ظروف ديناميكية دموية مختلفة داخل نفس الحيوان.
خضعت خمس إناث من الأرانب البيضاء النيوزيلندية بمتوسط وزن 4.0 (± 0.3) كجم ومتوسط عمر 25 (±5) أسابيع لجذع الجراحة المجهرية وتمدد الأوعية الدموية التشعب. تم إنشاء تمدد الأوعية الدموية (الجذع) عن طريق التعرض للشريان السباتي المشترك الأيمن (CCA) في أصله في الجذع العضدي. تم تطبيق مقطع مؤقت في أصل CCA وآخر ، 2 سم أعلاه. تم علاج هذا الجزء بحقن موضعي من 100 U من elastase لمدة 20 دقيقة. تم إنشاء تمدد الأوعية الدموية الثاني (التشعب) عن طريق خياطة كيس شرياني معالج بالإيلاستيز في مفاغرة من طرف إلى جانب من CCA الأيمن إلى CCA الأيسر. تم التحكم في المباح عن طريق تصوير الأوعية الفلورية مباشرة بعد الخلق.
كان متوسط مدة الجراحة 221 دقيقة. كان إنشاء تمدد الأوعية الدموية في نفس الحيوان ناجحا في جميع الأرانب دون مضاعفات. تم تسجيل براءة اختراع لجميع تمدد الأوعية الدموية مباشرة بعد الجراحة باستثناء تمدد الأوعية الدموية التشعب ، والذي أظهر تفاعلا شديدا للأنسجة بسبب حضانة الإيلاستاز وتجلط الدم الفوري داخل اللمعان. لم يلاحظ أي معدل وفيات أثناء الجراحة والمتابعة لمدة تصل إلى شهر واحد. اقتصرت المراضة على متلازمة دهليزية عابرة (أرنب واحد) ، والتي تعافت تلقائيا في غضون يوم واحد.
ويتضح هنا لأول مرة جدوى إنشاء نموذج أرنب ثنائي تمدد الأوعية الدموية مع خصائص ديناميكية دموية للجذع والتشعب وظروف جدار شديدة التدهور. يسمح هذا النموذج بدراسة المسار الطبيعي واستراتيجيات العلاج المحتملة على أساس بيولوجيا تمدد الأوعية الدموية في ظل ظروف تدفق مختلفة.
Introduction
تمدد الأوعية الدموية داخل الجمجمة هو حالة خطيرة مع معدل وفيات بعد تمزق يصل إلى 50 ٪ والعجز على المدى الطويل في 10-20 ٪ من المرضى1. شهد العقد الماضي تطورا سريعا في خيارات العلاج داخل الأوعية الدموية ، ولكن في الوقت نفسه ، شهد أيضا معدل متزايد من التكرار مع ما يصل إلى 33٪ من إعادة قناة تمدد الأوعية الدموية بعد لف 2,3. لفهم أفضل للفيزيولوجيا المرضية الكامنة وراء انسداد تمدد الأوعية الدموية وإعادة الاستقناء ، وكذلك لتطوير واختبار أجهزة الأوعية الدموية الجديدة ، هناك حاجة حاليا إلى نماذج موثوقة قبل السريرية التي تحاكي خصائصها الديناميكية الدموية والمورفولوجية والنسيجية تلك الخاصة بتمدد الأوعية الدموية البشري داخل الجمجمة 4,5,6 . اعتبارا من اليوم ، لا يوجد نموذج محدد كمعيار للتجارب قبل السريرية ، وتتوفر مجموعة كبيرة من الأنواع والتقنيات للباحثين 7,8.
ومع ذلك ، فإن الأرنب هو نوع ذو أهمية خاصة بسبب الحجم والتشابه الديناميكي بين شرايين الرقبة والأوعية الدماغية البشرية ، بالإضافة إلى ملامح التخثر وانحلال الجلطات المماثلة. أظهرت العديد من النماذج التي تحتوي على تمدد الأوعية الدموية العجزي المهضوم بالإيلاستيز على الشرايين السباتية الشائعة (CCAs) أوجه تشابه نوعية وكمية مع تمدد الأوعية الدموية البشري داخل الجمجمة من حيث ظروف التدفق والميزات الهندسية وخصائص الجدار9،10،11،12. تهدف هذه الدراسة إلى وصف تقنية لإنشاء نموذج جديد لتمدد الأوعية الدموية للأرانب مع كل من تمدد الأوعية الدموية المهضوم بالجذع والتشعب في نفس الحيوان. والتقنيات الجراحية مستوحاة من تقنيات هوه وآخرون 13 وواندرر وآخرون 14 مع تعديلات طفيفة لتوفير توحيد جيد وقابلية للتكرار وضمان انخفاض معدل الوفيات والاعتلال.
Protocol
Representative Results
Discussion
تتضمن التقنية الأكثر شيوعا لإنشاء تمدد الأوعية الدموية إنشاء تمدد الأوعية الدموية في الجذع في أصل CCA الصحيح ، إما من خلال طريقة مفتوحة أو داخل الأوعية الدموية. تم التحقق من صحة النموذج ليكون تمدد الأوعية الدموية غير المتنامي المستقر الذي لا يزال مفتوحا مع مرور الوقت20,21<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون البروفيسور هانز رودولف فيدمر والدكتور لوكا ريموندا والبروفيسور خافيير فاندينو على دعمهم العلمي ومساهمتهم التقنية في هذا العمل. شكر خاص لأولجيكا بيسلاك على مشورتها أثناء الإجراءات وكاي نيتلبيك على مساعدته. علاوة على ذلك ، نشكر دانييلا كاسوني DVM ، دكتوراه وطبيب بيطري. لويزانا غارسيا ، الأستاذة الدكتورة أليساندرا بيرجادانو ، والدكتورة كارلوتا ديتوتو لدعمهم البيطري المتفاني.
Materials
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP292ZH | |
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP304H | |
| 6-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Adrenaline | Amino AG | 1445419 | any generic |
| Amiodarone | Helvepharm AG | 5078567 | any generic |
| Anesthesia machine | Dräger | any other | |
| Aspirin | Sanofi-Aventis (Suisse) SA | 622693 | any generic |
| Atropine | Labatec Pharma SA | 6577083 | any generic |
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Biemer vessel clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FD560R | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bispectral index (neonatal) | any other | ||
| Blood pressure cuff (neonatal) | any other | ||
| Bycilces spotlight | any other | ||
| Clamoxyl | GlaxoSmithKline AG | 758808 | any generic |
| Dexmedetomidine | Ever Pharma | 136740-1 | any generic |
| Elastase | Sigma Aldrich | E7885 | |
| Electrocardiogram electrodes | |||
| Ephedrine | Amino AG | 1435734 | |
| Esmolol | OrPha Swiss GmbH | 3284044 | |
| Fentanyl (intravenous use) | Janssen-Cilag AG | 98683 | |
| Fentanyl (transdermal) | Mepha Pharma AG | 4008286 | |
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | |
| Fragmin | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 1906725 | |
| Heating pad or heating forced-air warming system | |||
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | |
| Ketamine | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 342261 | |
| lid retractor | Approach | ||
| Lidocaine | Streuli Pharma AG | 747466 | |
| Longuettes | |||
| Metacam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | Medication |
| Methadone | Streuli Pharma AG | 1084546 | Sedaton |
| Micro-forceps curved | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-015-15 | |
| Micro-forceps straight 2x | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-010-15 | |
| Microscissors | Ulrich Swiss , Switzerland | U52-327-15 | |
| Midazolam | Accord Healthcare AG | 7752484 | |
| Needle 23 G | arteriotomy | ||
| Needle holder | |||
| O2-Face mask | |||
| Operation microscope | Wild Heerbrugg | ||
| Papaverin | Bichsel | topical application | |
| Povidone iodine | Mundipharma Medical Company | any generic | |
| Prilocaine-lidocaine creme | Emla | ||
| Propofol | B. Braun Medical AG, Switzerland | General anesthesia | |
| Pulse oxymeter | |||
| Rectal temperature probe (neonatal) | |||
| Ringer Lactate | Bioren Sintetica SA | Infusion | |
| Ropivacain | Aspen Pharma Schweiz GmbH | 1882249 | Local anesthesia |
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | |
| Small animal shaver | |||
| Soft tissue forceps | |||
| Soft tissue spreader | |||
| Stainless steel sponge bowls | |||
| Sterile micro swabs | |||
| Stethoscope | |||
| Surgery drape | |||
| Surgical scissors | |||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | |||
| Tris-Buffer | Sigma Aldrich | 93302 | Elastase solution |
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Vein and arterial catheter 22 G | |||
| vessel loop | Approach | ||
| video camera or smartphone | |||
| Vitarubin | Streuli Pharma AG | 6847559 | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T |
References
- Grasso, G., Alafaci, C., Macdonald, R. L. Management of aneurysmal subarachnoid hemorrhage: State of the art and future perspectives. Surgical Neurology International. 8, 11 (2017).
- Raymond, J., et al. Long-term angiographic recurrences after selective endovascular treatment of aneurysms with detachable coils. Stroke. 34 (6), 1398-1403 (2003).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 20 (2019).
- Bouzeghrane, F., et al. In vivo experimental intracranial aneurysm models: a systematic review. American Journal of Neuroradiology. 31 (3), 418-423 (2010).
- Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J., Marbacher, S. Preclinical intracranial aneurysm models: a systematic review. Brain Sciences. 10 (3), 134 (2020).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (5), 922-938 (2020).
- Fahed, R., et al. Testing flow diversion in animal models: a systematic review. Neuroradiology. 58 (4), 375-382 (2016).
- Zeng, Z., et al. Hemodynamics and anatomy of elastase-induced rabbit aneurysm models: similarity to human cerebral aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (3), 595-601 (2011).
- Ding, Y. H., et al. Long-term patency of elastase-induced aneurysm model in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 27 (1), 139-141 (2006).
- Short, J. G., et al. Elastase-induced saccular aneurysms in rabbits: comparison of geometric features with those of human aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 22 (10), 1833-1837 (2001).
- Andereggen, L., et al. Three-dimensional visualization of aneurysm wall calcification by cerebral angiography: Technical case report. Journal of Clinical Neuroscience. 73, 290-293 (2020).
- Hoh, B. L., Rabinov, J. D., Pryor, J. C., Ogilvy, C. S. A modified technique for using elastase to create saccular aneurysms in animals that histologically and hemodynamically resemble aneurysms in human. Acta Neurochirurgica. 146 (7), 705-711 (2004).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
- Percie du Sert, N., et al. Reporting animal research: Explanation and elaboration for the ARRIVE guidelines 2.0. PLoS Biology. 18 (7), 3000411 (2020).
- Prescott, M. J., Lidster, K. Improving quality of science through better animal welfare: the NC3Rs strategy. Lab Animal. 46 (4), 152-156 (2017).
- Portier, K., Ida, K. K. The ASA Physical Status Classification: What is the evidence for recommending its use in veterinary anesthesia?-A systematic review. Frontiers in Veterinary Science. 5, 204 (2018).
- Gruter, B. E., et al. Fluorescence video angiography for evaluation of dynamic perfusion status in an aneurysm preclinical experimental setting. Operative Neurosurgery. 17 (4), 432-438 (2019).
- Strange, F., et al. Fluorescence angiography for evaluation of aneurysm perfusion and parent artery patency in rat and rabbit aneurysm models. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59782 (2019).
- Altes, T. A., et al. 1999 ARRS Executive Council Award. Creation of saccular aneurysms in the rabbit: a model suitable for testing endovascular devices. American Journal of Roentgenology. 174 (2), 349-354 (2000).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: utility of the rabbit elastase aneurysm model in preclinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of NeuroInterventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- Sherif, C., Marbacher, S., Erhardt, S., Fandino, J. Improved microsurgical creation of venous pouch arterial bifurcation aneurysms in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 32 (1), 165-169 (2011).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: a model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimally Invasive Neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- Lewis, D. A., et al. Morbidity and mortality associated with creation of elastase-induced saccular aneurysms in a rabbit model. American Journal of Neuroradiology. 30 (1), 91-94 (2009).
- Wang, K., et al. Neck injury is critical to elastase-induced aneurysm model. American Journal of Neuroradiology. 30 (9), 1685-1687 (2009).
- Cesar, L., et al. Neurological deficits associated with the elastase-induced aneurysm model in rabbits. Neurological Research. 31 (4), 414-419 (2009).
- Aoki, T., Nishimura, M. The development and the use of experimental animal models to study the underlying mechanisms of CA formation. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 535921 (2011).
- Frosen, J., Cebral, J., Robertson, A. M., Aoki, T. Flow-induced, inflammation-mediated arterial wall remodeling in the formation and progression of intracranial aneurysms. Neurosurgical Focus. 47 (1), 21 (2019).
- Gruter, B. E., et al. Comparison of aneurysm patency and mural inflammation in an arterial rabbit sidewall and bifurcation aneurysm model under consideration of different wall conditions. Brain Sciences. 10 (4), 197 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- Marbacher, S., et al. Complex bilobular, bisaccular, and broad-neck microsurgical aneurysm formation in the rabbit bifurcation model for the study of upcoming endovascular techniques. American Journal of Neuroradiology. 32 (4), 772-777 (2011).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rat model – Introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Patterns of neointima formation after coil or stent treatment in a rat saccular sidewall aneurysm model. Stroke. 52 (3), 1043-1052 (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of NeuroInterventional Surgery. , (2021).
- Lyu, Y., et al. An effective and simple way to establish eastase-induced middle carotid artery fusiform aneurysms in rabbits. Biomed Research International. 2020 (10), 1-12 (2020).
- Wang, S., et al. Rabbit aneurysm models mimic histologic wall types identified in human intracranial aneurysms. Journal of NeuroInterventional Surgery. 10 (4), 411-415 (2018).
- Kang, W., et al. A modified technique improved histology similarity to human intracranial aneurysm in rabbit aneurysm model. Neuroradiology Journal. 23 (5), 616-621 (2010).
- Frosen, J., et al. Remodeling of saccular cerebral artery aneurysm wall is associated with rupture: histological analysis of 24 unruptured and 42 ruptured cases. Stroke. 35 (10), 2287-2293 (2004).
- Frosen, J., et al. Growth factor receptor expression and remodeling of saccular cerebral artery aneurysm walls: implications for biological therapy preventing rupture. Neurosurgery. 58 (3), 534-541 (2006).
