Использование инъекции клеточного индикатора для исследования происхождения неоинтимообразующих клеток в модели мешковидной боковой стенки крысы
Summary
Мы выполнили одноточечную инъекцию липофильного индикатора клеток для отслеживания эндотелиальных клеток, после чего последовала артериотомия и наложение швов аневризм боковой стенки на брюшную аорту крыс. Образование неоинтимы, по-видимому, зависело от родительской артерии в децеллюляризованных аневризмах и стимулировалось набором из клеток стенки аневризмы в жизненно важные клеточные стенки.
Abstract
Микрохирургическое обрезание создает последующий барьер кровотока в внутричерепные аневризмы, тогда как эндоваскулярное лечение опирается на образование неоинтимы и тромба. Источник эндотелиальных клеток, покрывающих эндолюминальный слой неоинтимы, остается неясным. Поэтому целью настоящего исследования было исследование происхождения неоинтимообразующих клеток после инъекции клеточного индикатора в уже хорошо зарекомендовавшей себя модели микрохирургической аневризмы боковой стенки крыс в Хельсинки.
Аневризмы боковых стенок были созданы путем наложения швов децеллюляризированных или жизненно важных артериальных мешочков из стороны в сторону к аорте у самцов крыс Льюиса. Перед артериотомией со швом аневризмы в зажатую аорту была выполнена инъекция клеточного индикатора, содержащая краситель CM-Dil, для маркировки эндотелиальных клеток в соседнем сосуде и отслеживания их пролиферации во время наблюдения (FU). Лечение с последующим намоткой (n = 16) или стентированием (n = 15). В FU (7 дней или 21 день) все крысы прошли флуоресцентную ангиографию с последующим сбором аневризмы и макроскопической и гистологической оценкой с иммуногистологическим количеством клеток для конкретных областей, представляющих интерес.
Ни одна из 31 аневризмы не разорвалась при последующем наблюдении. Четыре животных умерли преждевременно. Макроскопически остаточная перфузия наблюдалась у 75,0% спиральных и 7,0% стентированных крыс. Количество клеточно-индикатор-положительных клеток было значительно повышено в децеллюляризированном стентированном стентировании по сравнению с спиральными аневризмами по отношению к тромбу на 7-й день (p = 0,01) и неоинтиме на 21-й день (p = 0,04). Не было обнаружено существенных различий в тромбе или неоинтиме при жизненно важных аневризмах.
Эти результаты подтверждают худшие закономерности заживления в спиральных по сравнению со стентированными аневризмами. Образование неоинтимы, по-видимому, особенно зависит от родительской артерии в децеллюляризированных аневризмах, тогда как оно поддерживается рекрутацией из клеток стенки аневризмы в жизненно важные клеточные стенки. С точки зрения трансляции, лечение стентом может быть более подходящим для сильно дегенеративных аневризм, тогда как одна только спираль может быть адекватной для аневризм с в основном здоровыми стенками сосудов.
Introduction
Субарахноидальное кровоизлияние, вызванное разрывом внутричерепной аневризмы (ИА), является разрушительным нейрохирургическим состоянием, связанным с высокой заболеваемостью и смертностью 1,2,3,4. В дополнение к микрохирургическому клипированию, которое обеспечивает прямой контакт эндотелия с эндотелием, эндоваскулярные устройства приобретают все большее значение за последние десятилетия для лечения разорванных и случайно обнаруженных МА. Реакция заживления в эндоваскулярно обработанных ИА в основном зависит от образования неоинтимы и организации тромба. Оба являются синергетическими процессами, зависящими от миграции клеток из соседнего сосуда и стенки аневризмы. 5 На сегодняшний день происхождение эндотелиальных клеток в неоинтиме образование эндоваскулярных обработанных аневризм остается неясным. В литературе продолжаются споры об источнике, из которого набираются неоинтимообразующие клетки.
Используя клеточно-индикаторную инъекцию красителя CM-Dil (см. Таблицу материалов) в брюшную аорту крыс, мы стремились проанализировать роль эндотелиальных клеток, происходящих из родительской артерии, в формировании неоинтимы в двух разных точках времени FU (день 7 и день 21) (рисунок 1). Преимуществом модели является прямая локальная инкубация индикатора клеток in vivo в родительской артерии до шва аневризмы, что позволяет FU в более поздние моменты времени. Методы инъекций in vivo , такие как инкубация клеточного индикатора, не были описаны в литературе. Преимуществом этой методики является прямая, одноточечная, интраоперационная, in vivo инъекция, что делает модель надежной и воспроизводимой.
Protocol
Representative Results
Discussion
Это исследование показывает, что образование неоинтимы опосредовано эндотелиальными клетками, происходящими из родительской артерии комплекса аневризмы, но поддерживается набором клеток, полученных из стенки аневризмы в жизненно важных аневризмах. Тем не менее, роль циркулирующих к…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы благодарят Алессандру Бергадано, DVM, PhD, за целенаправленный надзор за долгосрочным здоровьем животных. Эта работа была поддержана исследовательскими фондами Исследовательского совета, Kantonsspital Aarau, Aarau, Швейцария, и Швейцарского национального научного фонда 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).
