Bruke en cellesporerinjeksjon for å undersøke opprinnelsen til neointimadannende celler i en rottesekkulær sideveggmodell
Summary
Vi utførte en ett-punkts, lipofil celle-tracer injeksjon for å spore endotelceller, etterfulgt av en arteriotomi og suturering av sidevegganeurismer på abdominal rotte aorta. Neointimaformasjonen virket avhengig av foreldrearterien i decellulariserte aneurisme og ble fremmet av rekrutteringen fra aneurismeveggceller i vitale cellerike vegger.
Abstract
Mikrokirurgisk klipping skaper en påfølgende barriere av blodstrøm i intrakranielle aneurismer, mens endovaskulær behandling er avhengig av neointima- og trombedannelse. Kilden til endotelceller som dekker det endoluminale laget av neointima er fortsatt uklart. Derfor var målet med den nåværende studien å undersøke opprinnelsen til neointima-dannende celler etter cellesporerinjeksjon i den allerede veletablerte Helsinki rottemikrokirurgiske sidevegganeurismemodellen.
Sidevegganeurisme ble opprettet ved å suturere decellulariserte eller vitale arterielle poser fra ende til side til aorta hos mannlige Lewis-rotter. Før arteriotomi med aneurisme sutur, ble en celle-tracer injeksjon som inneholder CM-Dil fargestoff utført i klemmet aorta for å merke endotelceller i tilstøtende kar og spore deres spredning under oppfølging (FU). Behandling etterfulgt av spoling (n = 16) eller stenting (n = 15). Ved FU (7 dager eller 21 dager) gjennomgikk alle rotter fluorescensangiografi, etterfulgt av aneurismehøsting og makroskopisk og histologisk evaluering med immunhitologiske celletall for bestemte interesseregioner.
Ingen av de 31 aneurismemene hadde sprukket ved oppfølging. Fire dyr døde for tidlig. Makroskopisk gjenværende perfusjon ble observert hos 75,0% spolet og 7,0% av stenterte rotter. Mengden cellesporerpositive celler ble betydelig forhøyet i decellularisert stent sammenlignet med spolede aneurisme med hensyn til trombe på dag 7 (p = 0,01) og neointima på dag 21 (p = 0,04). Ingen signifikante forskjeller ble funnet i trombe eller neointima i vitale aneurisme.
Disse funnene bekrefter dårligere helbredende mønstre i spolet sammenlignet med stentede aneurisme. Neointimaformasjonen virker spesielt avhengig av foreldrearterien i decellulariserte aneurisme, mens den støttes av rekrutteringen fra aneurismeveggceller i vitale cellerike vegger. Når det gjelder oversettelse, kan stentbehandling være mer hensiktsmessig for høyt degenererte aneurisme, mens spoling alene kan være tilstrekkelig for aneurisme med for det meste sunne karvegger.
Introduction
Subarachnoid blødning forårsaket av brudd på en intrakraniell aneurisme (IA) er en ødeleggende nevrokirurgisk tilstand forbundet med høy sykelighet og dødelighet 1,2,3,4. I tillegg til mikrokirurgisk klipping, som gir direkte endotel-til-endotelkontakt, har endovaskulære enheter fått økende betydning de siste tiårene for behandling av ruptured og for øvrig oppdaget IAer. Den helbredende responsen i endovaskulært behandlede IAer avhenger hovedsakelig av neointimadannelse og trombeorganisasjon. Begge er synergiske prosesser, avhengig av cellemigrasjon fra det tilstøtende fartøyet og aneurismeveggen. 5 Til dags dato er opprinnelsen til endotelceller i neointimadannelse av endovaskulærbehandlede aneurisme fortsatt uklart. Det pågår en debatt i litteraturen om kilden som nyintimadannende celler rekrutteres fra.
Ved å bruke en cellesporerinjeksjon av CM-Dil-fargestoff (se materialtabellen) i abdominal aorta hos rotter, hadde vi som mål å analysere rollen som endotelceller, med opprinnelse i foreldrearterien, i neointimaformasjonen ved to forskjellige FU-tidspunkter (dag 7 og dag 21) (figur 1). En fordel med modellen er den direkte lokale cellesporerinkubasjonen in vivo i en foreldrearterie før aneurisme sutur, slik at FU på senere tidspunkter. In vivo injeksjonsteknikker, som cell-tracer inkubasjon, har ikke blitt beskrevet i litteraturen. En fordel med denne teknikken er den direkte, ettpunkts, intraoperative, in vivo-injeksjonen , noe som gjør modellen robust og reproduserbar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne studien viser at neointimaformasjonen formidles via endotelceller som stammer fra foreldrearterien til aneurismekomplekset, men støttes av rekruttering av celler avledet fra aneurismeveggen i vitale aneurisme. Likevel er rollen som sirkulerende stamceller i aneurismeheling fortsatt kontroversiell12,13. Totalt ble 31 mannlige Lewis rotter inkludert i denne undersøkelsen; bare 4 døde for tidlig (12,9 % dødelighet).
I motsetning…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Alessandra Bergadano, DVM, PhD, for dedikert tilsyn med langsiktig dyrehelse. Dette arbeidet ble støttet av forskningsmidlene til Forskningsrådet, Kantonsspital Aarau, Aarau, Sveits og den sveitsiske nasjonale vitenskapsstiftelsen SNF (310030_182450).
Materials
| 3-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP428G | |
| 4-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | G0762563 | |
| 6-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Atipamezol | Arovet AG, Switzerland | ||
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bicycle spotlight | any other | ||
| Board (20 x 10 cm) | any other | ||
| Buprenorphine | Indivior, Switzerland | 1014197 | |
| Camera | Sony NEX-5R, Sony, Tokyo, Japan | ||
| Cannula (27-1/2 G) | any other | ||
| Cell count software | Image-J version 1.52n, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/ | ||
| CellTracker CM-Dil dye | ThermoFisher SCIENTIFIC, USA | C7000 | |
| Coil-Device | Styker, Kalamazoo, MI, USA | 2 cm of Target 360 TM Ultra, 2-mm diameter | |
| Desinfection | any other | ||
| Eye-lubricant | any other | ||
| Fentanyl | Sintetica, S.A., Switzerland | 98683 | any generic |
| Flumazenil | Labatec-Pharma, Switerzland | ||
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | any generic |
| Fluorescence microscope | Olympus BX51, Hamburg, Germany; Cell Sens Dimension Imaging software v1.8 | ||
| Foil mask | any other | ||
| Glucose (5%) | any other | ||
| Heating pad | Homeothermic Control Unit, Harvard, Edenbridge, England | any other | |
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | any generic |
| Isoflurane | any generic | ||
| Longuettes | any other | ||
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | any generic |
| Medetomidine | Virbac, Switzerland | QN05CM91 | |
| Micro needle holder | any other | ||
| Midazolam | Roche, Switzerland | ||
| Monitoring-system | Starr Life Sciences Corp., 333 Allegheny Ave, Oakmont, PA 15139, United States | ||
| Needle holder | any other | ||
| O2-Face mask | any other | ||
| Operation microscope | OPMI, Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany | any other | |
| Oxygen | any other | ||
| Rectal temperature probe | any other | ||
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | any other |
| Small animal shaver | any other | ||
| Smartphone | any other | ||
| Sodium dodecyl sulfate (0.1%) | Sigma-Aldrich | 11667289001 | |
| Soft feed | Emeraid Omnivore | any generic | |
| Soft tissue forceps | any other | ||
| Soft tissue spreader | any other | ||
| Stainless steel sponge bowls | any other | ||
| Stent-Device | Biotroni, Bülach, Switzerland | modified magmaris device, AMS with polymer coating, 6-mm length, 2-mm diameter | |
| Sterile micro swabs | any other | ||
| Straight and curved microforceps | any other | ||
| Straight and curved microscissors | any other | ||
| Straight and curved forceps | any other | ||
| Surgery drape | any other | ||
| Surgical scissors | any other | ||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | any other | ||
| Tape | any other | ||
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T | temporary |
References
- Vergouwen, M. D., et al. Definition of delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid hemorrhage as an outcome event in clinical trials and observational studies: proposal of a multidisciplinary research group. Stroke. 41 (10), 2391-2395 (2010).
- Macdonald, R. L., et al. Preventing vasospasm improves outcome after aneurysmal subarachnoid hemorrhage: rationale and design of CONSCIOUS-2 and CONSCIOUS-3 trials. Neurocritical Care. 13 (3), 416-424 (2010).
- Wanderer, S., et al. Levosimendan as a therapeutic strategy to prevent neuroinflammation after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Journal of Neurointerventional Surgery. , (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of Neurointerventional Surgery. 14 (2), 189-195 (2021).
- 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).
- Kilkenny, C., et al. Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines. British Journal of Pharmacology. 160 (7), 1577-1579 (2010).
- Tornqvist, E., et al. Strategic focus on 3R principles reveals major reductions in the use of animals in pharmaceutical toxicity testing. PLoS One. 9 (7), 101638 (2014).
- Nevzati, E., et al. Aneurysm wall cellularity affects healing after coil embolization: assessment in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 12 (6), 621-625 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rt model – introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Kadirvel, R., et al. Cellular mechanisms of aneurysm occlusion after treatment with a flow diverter. Radiology. 270 (2), 394-399 (2014).
- Li, Z. F., et al. Endothelial progenitor cells contribute to neointima formation in rabbit elastase-induced aneurysm after flow diverter treatment. CNS Neuroscience & Therapeutics. 19 (5), 352-357 (2013).
- Marbacher, S., et al. Intraluminal cell transplantation prevents growth and rupture in a model of rupture-prone saccular aneurysms. Stroke. 45 (12), 3684-3690 (2014).
- Frosen, J., et al. Contribution of mural and bone marrow-derived neointimal cells to thrombus organization and wall remodeling in a microsurgical murine saccular aneurysm model. Neurosurgery. 58 (5), 936-944 (2006).
- 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).
- Frosen, J. Smooth muscle cells and the formation, degeneration, and rupture of saccular intracranial aneurysm wall–a review of current pathophysiological knowledge. Translational Stroke Research. 5 (3), 347-356 (2014).
- Fang, X., et al. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells are involved in aneurysm repair in rabbits. Journal of Clinical Neuroscience. 19 (9), 1283-1286 (2012).
- Morel, S., et al. Sex-related differences in wall remodeling and intraluminal thrombus resolution in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurosurgery. , 1-14 (2019).
- 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).
- 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).
- Ravindran, K., et al. Mechanism of action and biology of flow diverters in the treatment of intracranial aneurysms. Neurosurgery. 86, 13-19 (2020).
- 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).
- Morosanu, C. O., et al. Neurosurgical cadaveric and in vivo large animal training models for cranial and spinal approaches and techniques – systematic review of current literature. Neurologia i Neurochirurgia Polska. 53 (1), 8-17 (2019).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
