Bir tavşanda farklı hemodinamiğe sahip iki sakküler elastaz sindirilmiş anevrizmanın oluşturulması
Summary
Bu protokol, farklı hemodinamiklere (güdük ve çatallanma takımyıldızı) sahip iki elastaz sindirilmiş anevrizmaya sahip bir tavşan modelinin oluşturulması için adımları açıklamaktadır. Bu, tek bir hayvan içinde farklı anjiyomimari ve hemodinamik koşullara sahip anevrizmalarda yeni endovasküler cihazların test edilmesini sağlar.
Abstract
İnsan intrakraniyal anevrizmalarına yakın hemodinamik, morfolojik ve histolojik özelliklere sahip preklinik hayvan modelleri, patofizyolojik süreçlerin anlaşılmasında ve yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesinde ve test edilmesinde anahtar rol oynamaktadır. Bu çalışma, aynı hayvan içinde farklı hemodinamik koşullara sahip iki elastaz sindirilmiş sakküler anevrizmanın oluşturulmasına izin veren yeni bir tavşan anevrizması modelini tanımlamayı amaçlamaktadır.
Ortalama ağırlığı 4.0 (± 0.3) kg ve yaş ortalaması 25 (±5) hafta olan beş dişi Yeni Zelanda beyaz tavşanına mikrocerrahi güdük ve bifurkasyon anevrizması oluşturuldu. Bir anevrizma (güdük), brakiyosefalik gövdedeki orijininde sağ ortak karotis arter (CCA) maruziyeti ile oluşturuldu. CCA orijinine ve 2 cm yukarıda geçici bir klips uygulandı. Bu segment 20 dakika boyunca lokal 100 U elastaz enjeksiyonu ile tedavi edildi. İkinci bir anevrizma (bifurkasyon), elastaz ile tedavi edilen bir arteriyel poşetin sağ CCA’dan sol CCA’ya uçtan yana anastomozuna dikilmesi ile oluşturuldu. Açıklık, oluşturulduktan hemen sonra floresan anjiyografi ile kontrol altına alındı.
Ortalama ameliyat süresi 221 dk idi. Aynı hayvanda iki anevrizmanın oluşturulması, komplikasyon olmaksızın tüm tavşanlarda başarılı olmuştur. Elastaz inkübasyonu ve acil intraluminal tromboz nedeniyle aşırı doku reaksiyonu gösteren bir bifurkasyon anevrizması dışında tüm anevrizmalar ameliyattan hemen sonra patentlendi. Ameliyat sırasında ve bir aya kadar takip sırasında mortalite gözlenmedi. Morbidite geçici vestibüler sendrom (bir tavşan) ile sınırlıydı ve bir gün içinde kendiliğinden düzeldi.
Burada ilk kez gösterilen, güdük ve bifurkasyon hemodinamik özelliklerine ve yüksek oranda dejenere olmuş duvar koşullarına sahip iki anevrizmalı bir tavşan modeli oluşturmanın fizibilitesidir. Bu model, farklı akış koşulları altında anevrizma biyolojisi temelinde doğal seyrin ve potansiyel tedavi stratejilerinin incelenmesine izin verir.
Introduction
İntrakraniyal anevrizma, rüptür sonrası mortalite oranı %50’ye ulaşan ve hastaların %10-20’sinde uzun süreli sakatlık gösteren ciddi bir durumdur1. Son on yılda endovasküler tedavi seçeneklerinde hızlı bir gelişme görülmekle birlikte, aynı zamanda2,3 sarmalından sonra anevrizmanın %33’üne kadar rekanalizasyon ile nüks oranı da artmaktadır. Anevrizma tıkanıklığı ve rekanalizasyonunun altında yatan patofizyolojinin daha iyi anlaşılması ve yeni endovasküler cihazların geliştirilmesi ve test edilmesi için, hemodinamik, morfolojik ve histolojik özellikleri insan intrakraniyal anevrizmalarınınkini taklit eden güvenilir preklinik modellere ihtiyaç vardır 4,5,6 . Bugün itibariyle, klinik öncesi araştırmalar için standart olarak tanımlanmış bir model yoktur ve araştırmacılar için çok çeşitli türler ve teknikler mevcuttur 7,8.
Bununla birlikte, tavşan, boyun arterleri ile insan beyin damarları arasındaki boyut ve hemodinamik benzerliklerin yanı sıra benzer pıhtılaşma ve tromboliz profilleri nedeniyle özel bir ilgi çekici türdür. Ortak karotis arterlerde (CCA) elastaz sindirilmiş sakküler anevrizmaları olan çeşitli modeller, akış koşulları, geometrik özellikler ve duvar özellikleri açısından insan intrakraniyal anevrizmaları ile kalitatif ve kantitatif benzerlikler göstermiştir 9,10,11,12. Bu çalışma, aynı hayvanda hem güdük hem de bifurkasyon elastaz sindirilmiş anevrizmaları ile yeni bir tavşan anevrizması modeli oluşturma tekniğini tanımlamayı amaçlamaktadır. Cerrahi teknikler, Hoh ve ark.13 ve Wanderer ve ark.14’ünkilerden esinlenerek, iyi bir standardizasyon ve tekrarlanabilirlik sağlamak ve düşük mortalite ve morbidite sağlamak için hafif değişiklikler yapılmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Anevrizma oluşumu için en yaygın teknik, açık veya endovasküler bir yöntemle sağ CCA’nın kökeninde bir güdük anevrizmasının oluşturulmasını içerir. Modelin,20,21 zamanı ile açık kalan stabil ve büyümeyen, büyümeyen bir anevrizma olduğu doğrulanmıştır. İkinci olası teknik, sol tarafta sağ CCA’yı anastomoz ederek ve bifurkasyon14,22,23 üz…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Prof. Hans Rudolf Widmer, Dr. Luca Remonda ve Prof. Javier Fandino’ya bu çalışmaya bilimsel destekleri ve teknik katkıları için teşekkür eder. Prosedürler sırasındaki tavsiyeleri için Olgica Beslac’a ve yardımı için Kay Nettelbeck’e özel bir teşekkür. Ayrıca, Daniela Casoni DVM, PhD ve tıp veterinerine teşekkür ederiz. Luisana Garcia, PD Dr. Alessandra Bergadano ve Dr. Carlotta Detotto özel veteriner destekleri için.
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).
