Veneuze trombosetest in een muismodel van kanker
Summary
Dit artikel heeft tot doel een geoptimaliseerde methode te presenteren voor het beoordelen van veneuze trombose in een muiskankermodel, met behulp van vasculaire clips om veneuze ligatie te bereiken. Optimalisatie minimaliseert de variabiliteit in trombosegerelateerde metingen en verbetert de relevantie voor bij de mens kankergerelateerde veneuze trombose.
Abstract
Dit methodologiedocument belicht de chirurgische nuances van een knaagdiermodel van veneuze trombose, specifiek in de context van kanker-geassocieerde trombose (CAT). Diepe veneuze trombose is een veel voorkomende complicatie bij overlevenden van kanker en kan mogelijk fataal zijn. De huidige modellen voor veneuze trombose bij muizen omvatten meestal een volledige of gedeeltelijke mechanische occlusie van de inferieure vena cava (IVC) met behulp van een hechtdraad. Deze procedure induceert een volledige of gedeeltelijke stasis van bloed en endotheelschade, waardoor trombogenese ontstaat. De huidige modellen hebben beperkingen, zoals een hogere variabiliteit in stolselgewichten, een aanzienlijk sterftecijfer en een langere leercurve. Dit rapport introduceert chirurgische verfijningen met behulp van vasculaire clips om enkele van deze beperkingen aan te pakken. Met behulp van een syngeen xenotransplantaatmuismodel voor darmkanker gebruikten we op maat gemaakte vasculaire clips om de infrarenale vena cava te ligateren. Deze clips zorgen voor resterende lipruimte, vergelijkbaar met een 5-0 polypropyleen hechtdraad na IVC-ligaties. Muizen met de hechtmethode dienden als controles. De vasculaire clipmethode resulteerde in een consistente reproduceerbare partiële vasculaire occlusie en grotere stolselgewichten met minder variabiliteit dan de hechtmethode. De grotere stolselgewichten, de grotere stolselmassa en het stolsel van het IVC-luminale oppervlak werden verwacht vanwege het hogere drukprofiel van de vasculaire clips in vergelijking met een 6-0 polypropyleen hechtdraad. De aanpak werd gevalideerd door echografie met grijze schaal, die een consistent grotere stolselmassa in de infrarenale vena cava met vasculaire clips onthulde in vergelijking met de hechtmethode. Deze waarnemingen werden verder onderbouwd met de immunofluorescentiekleuring. Deze studie biedt een verbeterde methode om een veneus trombosemodel bij muizen te genereren, dat kan worden gebruikt om het mechanistische begrip van CAT te verdiepen en in translationeel onderzoek zoals het ontdekken van geneesmiddelen.
Introduction
Kanker-geassocieerde veneuze trombo-embolie (VTE)
Het risico op veneuze trombo-embolie (VTE) is 4 tot 7 keer hoger bij overlevenden van kanker in vergelijking met de algemene bevolking 1,2,3. Deze aandoening blijkt fataal bij één op de zeven patiënten met kanker. De incidentie van VTE varieert afhankelijk van het type kanker en de tumorlast en is het hoogst bij patiënten met pancreas- enmaagkanker4.
Kanker-geassocieerde VTE bij kankerpatiënten heeft een prognostische betekenis. Het wordt geassocieerd met een ongunstige algehele overleving in het eerste jaar na een diagnose van kanker, zelfs na correctie voor leeftijd, ras en stadium van onderliggende kanker5. Deze bevindingen benadrukken het belang van het onderzoeken van kankergerelateerde VTE en de noodzaak om het mechanisme ervan te onderzoeken met behulp van een diermodel. De translationele relevantie van dit gebied wordt verder benadrukt door het feit dat VTE bij kankerpatiënten te voorkomen en te behandelen is met tromboprofylaxe en antitrombotische therapie6.
Diermodellen van kanker en veneuze trombose
Kankermodellen worden conventioneel xenotransplantaten genoemd, waarbij kankercellen bij muizen worden geïnjecteerd. De injectie van kankercellen op een plaats zoals de oorsprong wordt een orthotopisch model genoemd, terwijl op een andere plaats (onderhuids vlak over de flank) bekend staat als een heterotopisch model. De soort van herkomst van kankercellen bepaalt ze als een allogeen model, zoals de HT-29-cellijn (menselijke darmkanker)7,8,9. Integendeel, syngene modellen gebruiken de muizenkankercellijnen, waaronder RenCa- en MC-38-cellijnen 3,10.
De literatuur heeft arteriële, veneuze en capillaire trombosemodellen bij knaagdieren beschreven. Veneuze trombose wordt geïnduceerd in de inferieure vena cava (IVC) door mechanisch letsel (voerdraad) of volledige IVC-ligatie, chemisch (ijzerchloride) of elektrolytisch letsel. IJzerchloride-geïnduceerde trombose of IVC-ligatie vertegenwoordigt complete occlusiemodellen. Dit laatste resulteert in de stagnatie van bloed en inflammatoire infiltraten in aderen11,12,13. Het volledige ligatiemodel resulteert in een hoge mate van trombosevorming bij 95% tot 100% van de muizen. Het partiële IVC-ligatiemodel kan onderbreking van laterale iliolumbale takken omvatten, en de veneuze terugkeer wordt opgeheven door hechtdraadligaties toe te passen in de distale doelpunten van IVC12. Soms wordt een spatiehouder gebruikt om de veneuze terugkeer gedeeltelijk te onderbreken. Het trombusgewicht is echter inconsistent in het huidige partiële occlusiemodel, wat resulteert in een hoge variabiliteit in stolselgewichten en -lengtes12,14.
Beide grote mechanische adermodellen (gedeeltelijk en volledig) hebben beperkingen. Ten eerste resulteert IVC-ligatie (stasismodel) vaak in hypotensie. Het bloed wordt door werveladers geleid. Hoewel in ervaren handen, varieert de mortaliteit met dit model van 5%-30%, waarbij het hogere percentage wordt verwacht tijdens de leercurve. Belangrijk is dat het volledige occlusiemodel geen diepe veneuze trombose (DVT) reproduceert bij mensen, waar een trombus doorgaans niet-occlusief is. Volledige occlusie zal waarschijnlijk hemorheologische factoren en farmacodynamische parameters veranderen, waardoor de biologische beschikbaarheid van verbindingen op de lokale locatie verandert. Vanwege deze beperkingen zijn volledige occlusiemodellen mogelijk niet optimaal voor het testen van nieuwe chemische verbindingen voor therapeutische doeleinden en ontdekkingen van geneesmiddelen12.
Opgemerkt moet worden dat om een meer klinisch relevant muizenmodel van veneuze trombose met verminderde stroom met endotheelschade te bieden, een veneus trombosemodel is geïntroduceerd, waarbij DVT wordt veroorzaakt door de beperking van de bloedstroom in afwezigheid van endotheelverstoring. Het model werd gevalideerd door middel van scanning-elektronenmicroscopie15. Een klinisch relevant trombosemodel dat de voorkeur geniet, is een model met bijna volledige trombose dat het mogelijk maakt geneesmiddelen te ontdekken. De stolselvorming in de huidige partiële occlusiemodellen is inconsistent, wat resulteert in een hoge variabiliteit in het gewicht en de hoogte van het stolsel12,16. Bovendien is het gewicht van het stolsel variabel bij de conventionele methoden, waardoor er meer muizen per onderzoek nodig zijn12.
Eerdere kanker-geassocieerde trombosemodellen waren gericht op darm-, pancreas- en longkanker en waren allemaal complete occlusiemodellen17,18,19. Dit manuscript wijzigt het partiële occlusietrombosemodel om stolsels te voorzien van een lagere variabiliteit en muizensterfte (Figuur 1). Eerdere studies gebruikten allogene kankercellijnen op immuungecompromitteerde athymische muizen op de achtergrond 19,20,21. Dit manuscript maakt gebruik van een MC-38 cel syngeen xenotransplantaat in C57Bl6/J muizen, wat het gebruik van immunocompetente muizen en onderzoek van immuuncomponenten voor trombogenese mogelijk maakt.
Protocol
Representative Results
Discussion
In een syngeen xenotransplantaat-darmkankermodel zien we een hogere trombogeniciteit en expressie van stollingsmarkers in de experimentele groep in vergelijking met de controlegroep. Belangrijk is dat de variantie in al deze parameters lager was in de experimentele groep in vergelijking met de controlegroep. De modificatie omvatte het inbrengen van een vasculaire clip met een specifiek drukprofiel op het samenvloeiingspunt van de IVC en de linker nierader. De clip werd over een afstandhouder geplaatst, wat een 5-0 polypr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door AHA Cardio-oncology SFRN CAT-HD Center-subsidie 857078 (KR, VCC, XY en SL) en R01HL166608 (KR en VCC).
Materials
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | |
| C57BL/6J mice | The Jackson Lab | IMSR_JAX:000664 | |
| Caliper | VWR International, Radnor, PA | 12777-830 | |
| CD31 | Abcam | Ab9498 | |
| Cell Counter | MOXIE | MXZ000 | |
| Clamp | Fine Science Tools | 13002-10 | |
| Clips ASSI.B2V Single Clamp, General Purpose, | Accurate Surgical & Scientific Instruments | PR 2 144.50 289.00 | |
| Dumont #5SF Forceps | Fine Science Tools | 11252-00 | |
| Fibrin | Millipore | MABS2155-100UG | |
| Fine Scissors – Large Loops | Fine Science Tools | 14040-10 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | |
| Hill Hemostat | Fine Science Tools | 13111-12 | |
| Isoflurane, USP | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| MC-38 cell | Sigma Aldrich | SCC172 | |
| Microscope | Nikon Eclipse Inverted Microscope | TE2000 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14079-10 | |
| Suture- Vicryl | AD-Surgical | #L-G330R24 | |
| Suture-Nylon 2-0 | Ethilon | 664H | |
| Suture-Prolene 5-0 | Ethicon | 8661G | |
| Suture-Prolene 6-0 | Ethicon | PDP127 | |
| VEV03100 | VisualSonics | FujiFilm | |
| Vitrogel Matrigel Matrix | The Well Bioscience | VHM01 |
References
- Blom, J. W., et al. Incidence of venous thrombosis in a large cohort of 66,329 cancer patients: results of a record linkage study. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 4 (3), 529-535 (2006).
- Gabre, J., et al. Activated protein C accelerates venous thrombus resolution through heme oxygenase-1 induction. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 12 (1), 93-102 (2014).
- Chang, Y. S., et al. Sorafenib (BAY 43-9006) inhibits tumor growth and vascularization and induces tumor apoptosis and hypoxia in RCC xenograft models. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 59 (5), 561-574 (2007).
- Khorana, A. A., Kuderer, N. M., Culakova, E., Lyman, G. H., Francis, C. W. Development and validation of a predictive model for chemotherapy-associated thrombosis. Blood. 111 (10), 4902-4907 (2008).
- Chew, H. K., Wun, T., Harvey, D., Zhou, H., White, R. H. Incidence of venous thromboembolism and its effect on survival among patients with common cancers. Archives of Internal Medicine. 166 (4), 458-464 (2006).
- Leiva, O., Newcomb, R., Connors, J. M., Al-Samkari, H. Cancer and thrombosis: new insights to an old problem. Journal de Medecine Vasculaire. 45 (6S), 6S8-6S16 (2020).
- Chen, N., et al. Bevacizumab promotes venous thromboembolism through the induction of PAI-1 in a mouse xenograft model of human lung carcinoma. Molecular Cancer. 14, 140 (2015).
- Goto, H., et al. Activity of a new vascular targeting agent, ZD6126, in pulmonary metastases by human lung adenocarcinoma in nude mice. Cancer Research. 62 (13), 3711-3715 (2002).
- Jiang, Y., et al. Inhibition of anchorage-independent growth and lung metastasis of A549 lung carcinoma cells by IkappaBbeta. Oncogene. 20 (18), 2254-2263 (2001).
- Salup, R. R., Wiltrout, R. H. Adjuvant immunotherapy of established murine renal cancer by interleukin 2-stimulated cytotoxic lymphocytes. Cancer Research. 46 (7), 3358-3363 (1986).
- Deatrick, K. B., et al. The effect of matrix metalloproteinase 2 and matrix metalloproteinase 2/9 deletion in experimental post-thrombotic vein wall remodeling. Journal of Vascular Surgery. 58 (5), 1375.e2-1384.e2 (2013).
- Diaz, J. A., et al. Choosing a mouse model of venous thrombosis: a consensus assessment of utility and application. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 17 (4), 699-707 (2019).
- Henke, P. K., et al. Toll-like receptor 9 signaling is critical for early experimental deep vein thrombosis resolution. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 31 (1), 43-49 (2011).
- Liu, H., et al. Inferior vena cava stenosis-induced deep vein thrombosis is influenced by multiple factors in rats. Biomedicine & Pharmacotherapy. 128, 110270 (2020).
- von Brühl, M. L., et al. Monocytes, neutrophils, and platelets cooperate to initiate and propagate venous thrombosis in mice in vivo. The Journal of Experimental Medicine. 209 (4), 819-835 (2012).
- Brill, A., et al. von Willebrand factor-mediated platelet adhesion is critical for deep vein thrombosis in mouse models. Blood. 117 (4), 1400-1407 (2011).
- Stark, K., et al. Distinct Pathogenesis of Pancreatic Cancer Microvesicle-Associated Venous Thrombosis Identifies New Antithrombotic Targets In Vivo. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (4), 772-786 (2018).
- Belghasem, M., et al. Metabolites in a mouse cancer model enhance venous thrombogenicity through the aryl hydrocarbon receptor-tissue factor axis. Blood. 134 (26), 2399-2413 (2019).
- Tracz, A., Mastri, M., Lee, C. R., Pili, R., Ebos, J. M. Modeling spontaneous metastatic renal cell carcinoma (mRCC) in mice following nephrectomy. Journal of Visualized Experiments. (86), e51485 (2014).
- Lertkiatmongkol, P., Liao, D., Mei, H., Hu, Y., Newman, P. J. Endothelial functions of platelet/endothelial cell adhesion molecule-1 (CD31). Current Opinion in Hematology. 23 (3), 253-259 (2016).
- Payne, H., Brill, A. Stenosis of the Inferior Vena Cava: A Murine Model of Deep Vein Thrombosis. Journal of Visualized Experiments. (130), e56697 (2017).
- Yabit, F., Hughes, L., Sylvester, B., Tiesenga, F. Hypersensitivity Reaction Post Laparoscopic Cholecystectomy Due to Retained Titanium Clips. Cureus. 14 (6), e26167 (2022).
- Nagorni, E. A., et al. Post-laparoscopic cholecystectomy Mirizzi syndrome induced by polymeric surgical clips: a case report and review of the literature. Journal of Medical Case Reports. 10, 135 (2016).
- Zemelka-Wiacek, M. Metal Allergy: State-of-the-Art Mechanisms, Biomarkers, Hypersensitivity to Implants. Journal of Clinical Medicine. 11 (23), 6971 (2022).
- Poyyamoli, S., et al. May-Thurner syndrome. Cardiovascular Diagnosis and Therapy. 11 (5), 1104-1111 (2021).
- Streiff, M. B., et al. NCCN Guidelines Insights: Cancer-Associated Venous Thromboembolic Disease, Version 2.2018. Journal of the National Comprehensive Cancer Network. 16 (11), 1289-1303 (2018).
