עכבר בטן מפרצת אבי העורקים מודל המושרה על ידי יישום פרי וסקולרי של אלסטאז
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה כירורגית מתוקננת עבור מודל AAA המושרה אלסטאז באמצעות יישום ישיר של אלסטאז להרפתקנטיה של אבי העורקים הבטן האינפרא-יותרת בעכברים.
Abstract
מפרצת אבי העורקים בבטן (AAA), אם כי בעיקר אסימפטומטי, הוא פוטנציאל סכנת חיים כמו קרע של AAA בדרך כלל יש תוצאה הרסנית. נכון לעכשיו, ישנם מספר מודלים ניסיוניים ברורים של AAA, כל אחד מדגיש היבט אחר בפתוגנזה של AAA. דגם AAA המושרה על ידי אלסטאז הוא דגם המכרסמים השני בשכיחותו AAA. מודל זה כרוך עירוי ישיר או יישום של אלסטאז הלבלב החזירי (PPE) לחלק אינפרא-גולגולתי של אבי העורקים. בשל אתגרים טכניים, רוב מודל AAA המושרה אלסטאז בימינו מבוצע עם היישום החיצוני ולא עירוי תוך אלומיניום של PPE. החדירה של אלסטאז תגרום השפלה של lamellae אלסטי בשכבות המדיאליות, וכתוצאה מכך אובדן שלמות דופן אבי העורקים והתרחבות לאחר מכן של אבי העורקים של אבי העורקים הבטן. עם זאת, חיסרון אחד של מודל AAA המושרה אלסטאז הוא וריאציה בלתי נמנעת של אופן ביצוע הניתוח. באופן ספציפי, הטכניקה הכירורגית של בידוד קטע אינפרא-רנאלי של אבי העורקים של אבי העורקים, החומר המשמש לעטיפת אבי העורקים ודגרת PPE, הפעילות אנזימטית של PPE, ומשך הזמן של יישום PPE יכולים להיות כל דטרמיננטים חשובים המשפיעים על קצב היווצרות AAA בסופו של דבר וקוטר מפרצת. ראוי לציין, ההבדל בגורמים אלה ממחקרים שונים על AAA יכול להוביל לבעיות רבייה. מאמר זה מתאר תהליך כירורגי מפורט של מודל AAA המושרה אלסטאז באמצעות יישום ישיר של PPE להרונטיטיה של אבי העורקים הבטן אינפרא-יותרת בעכבר. בעקבות הליך זה, שיעור היווצרות AAA יציב של כ -80% בעכברים זכריים ונקביים הוא בר השגה. העקביות והשחזור של מחקרי AAA באמצעות מודל AAA המושרה אלסטאז ניתן לשפר באופן משמעותי על ידי קביעת הליך כירורגי סטנדרטי.
Introduction
מפרצת אבי העורקים בבטן (AAA) מוגדרת כהרחבה מגזרית של אבי העורקים בבטן עם לפחות 50% עלייה של קוטר כלי1. AAA הוא קטלני, כמו הקרע יכול לגרום לשיעור תמותה גבוה מאוד, אפילו עם התערבות 2,3,4. דווח כי AAA אחראי לכ -13,000 מקרי מוות בשנה בארה”ב, מה שהופך אותו לסיבת המוותהמובילה ה –10 1,5.
הפתוגנזה של AAA עדיין לא מובנת לחלוטין 6,7,8. כדי לחקור את המנגנון המולקולרי של AAA ולבדוק מטרות טיפוליות פוטנציאליות, הוקמו מספר מודלים AAA ניסיוניים 9,10. דגמי מכרסמים של AAA כוללים אלסטאז, סידן כלוריד, אנגיוטנסין II ודגמי קסנוגרפט, ביניהם מודל AAA המושרה על ידי אלסטאז הוא הדגם השני הנפוץ ביותר 10,11,12,13,14,15,16,17. מודל זה כרוך עירוי ישיר או יישום של אלסטאז הלבלב החזירי (PPE) לחלק אינפרא-גולגולתי של אבי העורקים. חדירת אלסטאז לשכבה המדיאלית של אבי העורקים תגרום להשפלה של lamellae אלסטי וחדירה של תאים דלקתיים, מה שיוביל לאובדן שלמות דופן אבי העורקים והתרחבות הבאה של אבי העורקים 7,18. מודל AAA המושרה אלסטאז דווח לראשונה על ידי Anidjar ואח ‘בשנת 1990 באמצעות חולדות, שבו קטע מבודד של אבי העורקים היה perfused עם אלסטאז17. מאוחר יותר בשנת 2012, מודל שונה באמצעות יישום periadventitial של PPE דווח על ידי Bhamidipati et al.19. כיום, רוב הניתוחים עבור מודל AAA המושרה אלסטאז בהשראת הקבוצה של Bhamidipati ומבוצעים עם היישום החיצוני ולא זלוף תוך אלומיניום של PPE. למרות היישום החיצוני יש פחות דרישה על מיומנויות כירורגיות בסדר, שיעור השכיחות של AAA הוא נמוך יחסית וגודל קצת יותר קטן מזה של זלוף intraluminal11,19.
למרות שנעשה שימוש נרחב במחקרי AAA, מודל AAA המושרה אלסטאז יש מגבלות מסוימות. אזהרה אחת של מודל זה היא הווריאציות הבלתי נמנעות של אופן ביצוע הניתוח, אשר יכול להוביל לנושא הרבייה. לדוגמה, ההבדל עשוי להתקיים בהליך הכירורגי לגבי האופן שבו מקטע האינפרא-רנאלי של אבי העורקים מבודד ואיזה חלק של המגזר נבחר ליישום PPE בין מעבדות שונות. הפעילות אנזימטית של PPE ומשך הזמן של דגירה PPE יכול גם להשתנות. אלה, עם זאת, הם כל דטרמיננטים חיוניים המשפיעים על שיעור היווצרות AAA בסופו של דבר וקוטר מפרצת. השונות של דטרמיננטים קריטיים אלה מקשה מאוד על השוואת נתונים של מחקרי AAA מקבוצות שונות המשתמשות במודל זה. לכן, הליך כירורגי מתוקנן נדרש ככלי כדי לקבל תוצאות דומות ממוסדות שונים.
מאמר זה מתאר פרוטוקול כירורגי מתוקנן עבור מודל AAA המושרה אלסטאז באמצעות יישום ישיר של PPE להרפתקנטיה של אבי העורקים הבטן אינפרא-יותרת בעכברים. פרטים על חומר כירורגי ונהלים חיוניים לדור מוצלח וחזק של AAA בעכברים באמצעות מודל זה יידונו גם.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל AAA המושרה על ידי אלסטאז דווח לראשונה על ידי Anidjar ואח ‘באמצעות חולדות בשנת 199017. מגוון גרסאות מותאמות הוצגו בשלושים השנים האחרונות, יחד עם שיפור משמעותי בטכניקות הניתוחיות 19,20,21,22. מאות מכונים משתמשים במו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים ליחידה לרפואת בעלי חיים במעבדה של אוניברסיטת מישיגן על עזרתם בהאכלת בעלי חיים ורבייה. מחקר זה נתמך על ידי NIH RO1 HL138139, NIH RO1 HL153710 לג’יי ג’אנג, NIH RO1 HL109946, RO1 HL134569 ל- Y.E. Chen, ואיגוד הלב האמריקאי מעניק 20POST35110064 ל- G. Zhao.
Materials
| 6-0 non-absorbable monofilament suture | Pro Advantage | P420697 | |
| Carprofen | Zoetis Inc. | NDC: 54771-8507 | |
| Chow Diet | LabDiet | 3005659-220 | PicoLab 5L0D |
| Cotton Applicator | Dynarex | 4303 | |
| Cotton Pad | Rael | UPC: 810027130969 | |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Software Inc. | Version 8.4.3 | |
| Grarfe Forceps | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Halsted Mosquito Hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 | |
| Ketamine | Par Pharmaceutical | NDC: 42023-0115-10 | |
| Nitrile gloves | Fisherbrand | 19-130-1597 | |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher | 15140122 | |
| Porcine pancreatic elastase | Sigma-Aldrich | E1250-100MG | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14068-12 | |
| Sterile 0.9% saline solution | Baxter | 2B1324X | |
| Xylazine | Akorn | NDC: 59399-110-20 |
References
- Kent, K. C. Clinical practice: Abdominal aortic aneurysms. The New England Journal of Medicine. 371 (22), 2101-2108 (2014).
- Karthikesalingam, A., et al. Mortality from ruptured abdominal aortic aneurysms: Clinical lessons from a comparison of outcomes in England and the USA. Lancet. 383 (9921), 963-969 (2014).
- Noel, A. A., et al. Ruptured abdominal aortic aneurysms: The excessive mortality rate of conventional repair. Journal of Vascular Surgery. 34 (1), 41-46 (2001).
- Lederle, F. A., et al. Rupture rate of large abdominal aortic aneurysms in patients refusing or unfit for elective repair. JAMA. 287 (22), 2968-2972 (2002).
- Kochanek, K. D., Xu, J., Murphy, S. L., Minino, A. M., Kung, H. C. Deaths: Final data for 2009. National Vital Statistics Reports. 60 (3), 1 (2011).
- Daugherty, A., Cassis, L. A. Mechanisms of abdominal aortic aneurysm formation. Current Atherosclerosis Reports. 4 (3), 222-227 (2002).
- Quintana, R. A., Taylor, W. R. Cellular mechanisms of aortic aneurysm formation. Circulation Research. 124 (4), 607-618 (2019).
- Kuivaniemi, H., Ryer, E. J., Elmore, J. R., Tromp, G. Understanding the pathogenesis of abdominal aortic aneurysms. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 13 (9), 975-987 (2015).
- Trollope, A., Moxon, J. V., Moran, C. S., Golledge, J. Animal models of abdominal aortic aneurysm and their role in furthering management of human disease. Cardiovascular Pathology. 20 (2), 114-123 (2011).
- Patelis, N., et al. Animal models in the research of abdominal aortic aneurysms development. Physiological Research. 66 (6), 899-915 (2017).
- Senemaud, J., et al. Translational relevance and recent advances of animal models of abdominal aortic aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (3), 401-410 (2017).
- Lysgaard Poulsen, J., Stubbe, J., Lindholt, J. S. Animal models used to explore abdominal aortic aneurysms: A systematic review. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 52 (4), 487-499 (2016).
- Tsui, J. C. Experimental models of abdominal aortic aneurysms. Open Cardiovascular Medicine Journal. 4, 221-230 (2010).
- Manning, M. W., Cassi, L. A., Huang, J., Szilvassy, S. J., Daugherty, A. Abdominal aortic aneurysms: Fresh insights from a novel animal model of the disease. Vascular Medicine. 7 (1), 45-54 (2002).
- Chiou, A. C., Chiu, B., Pearce, W. H. Murine aortic aneurysm produced by periarterial application of calcium chloride. Journal of Surgical Research. 99 (2), 371-376 (2001).
- Allaire, E., Guettier, C., Bruneval, P., Plissonnier, D., Michel, J. B. Cell-free arterial grafts: Morphologic characteristics of aortic isografts, allografts, and xenografts in rats. Journal of Vascular Surgery. 19 (3), 446-456 (1994).
- Anidjar, S., et al. Elastase-induced experimental aneurysms in rats. Circulation. 82 (3), 973-981 (1990).
- Sun, J., et al. Mast cells modulate the pathogenesis of elastase-induced abdominal aortic aneurysms in mice. Journal of Clinical Investigation. 117 (11), 3359-3368 (2007).
- Bhamidipati, C. M., et al. Development of a novel murine model of aortic aneurysms using peri-adventitial elastase. Surgery. 152 (2), 238-246 (2012).
- Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1641-1649 (2000).
- Tanaka, A., Hasegawa, T., Chen, Z., Okita, Y., Okada, K. A novel rat model of abdominal aortic aneurysm using a combination of intraluminal elastase infusion and extraluminal calcium chloride exposure. Journal of Vascular Surgery. 50 (6), 1423-1432 (2009).
- Busch, A., et al. Four surgical modifications to the classic elastase perfusion aneurysm model enable haemodynamic alterations and extended elastase perfusion. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 56 (1), 102-109 (2018).
- Liang, W., et al. KLF11 protects against venous thrombosis via suppressing tissue factor expression. Thrombosis and Haemostasis. , (2021).
- Marinov, G. R., et al. Can the infusion of elastase in the abdominal aorta of the Yucatan miniature swine consistently produce experimental aneurysms. Journal of Investigative Surgery. 10 (3), 129-150 (1997).
- Shannon, A. H., et al. Porcine model of infrarenal abdominal aortic aneurysm. Journal of Visualized Experiments. (153), e60169 (2019).
