Method Article
מחקר זה מתאר הליך פולשני עבור אינדוקציה של טרשת עורקים מואצת בעכברים. בהשוואה לשיטות אחרות באמצעות פגיעה חשמלית או הקפאה, פציעה כתוצאה מכני מחקה את המצב האנושי של restenosis לאחר טיפולים revascularization והוא אידיאלי לחקר המנגנונים המולקולריים המעורבים.
טרשת עורקים היא מחלה פיברו דלקתית מתפשטת המתפתחת בקיר העורקי, גורם זרימת דם לקויה או חוסר זרימת דם. יתר על כן, על ידי קרע של קיר כלי הדם פגום, טרשת עורקים גורמת היווצרות טרומבוס occlusive, אשר מייצג את הגורם העיקרי של אוטם שריר הלב או שבץ ואת סיבת המוות השכיחה ביותר. למרות ההתקדמות בתחום הלב וכלי הדם, שאלות רבות נותרו ללא מענה, ומחקר בסיסי נוסף חיוני כדי לשפר את הבנתנו את המנגנונים המולקולריים במהלך טרשת עורקים והשפעותיה. בשל מחקרים קליניים מוגבלים, יש צורך במודלים מייצגים של בעלי חיים המשפרים תנאי טרשת עורקים כגון היווצרות neointima לאחר השתלת סטנט, אנגיופלסטיקה בלון, או כריתת קצה. מאז העכבר מציג יתרונות רבים והוא המודל הנפוץ ביותר לחקר תהליכים מולקולריים, המחקר הנוכחי מציע הליך פולשני של השחתה אנדותל, המכונה גם מודל פגיעת חוט, אשר מייצג את המצב האנושי של היווצרות neointima בעורקים לאחר הליכי revascularization.
טרשת עורקים היא הפתולוגיה העיקרית הבסיסית אירועים לב וכלי דם כגון אוטם שריר הלב או שבץ מוחי. המנגנונים העיקריים המפעילים תסמונות לב וכלי דם חריפים הם קרע פלאק, שחיקה שטחית, היווצרות טרומבוס. ישנם מצבים קליניים מרובים הקשורים להתפתחות הפלאק: פלאק טרשת עורקים מקורית, restenosis לאחר כריתת קצה, ו restenosis לאחר אנגיופלסטיקה בלון עם / בלי השתלת סטנט1. לאחר פגיעה עורקית,דיכוי של תהליכים דלקתיים 2,3 ואת ההתאוששות של תא אנדותל חיוניים כדי למנוע סיבוכים נוספים1. מחקר קליני מוגבל לדגימות רקמות ודם בשל שיקולים אתיים, עלויות, וחוסר ידע במנגנונים בסיסיים. מסיבות אלה, יש צורך ללמוד מנגנונים מולקולריים במודלים של בעליחיים 4-6, אשר יכול לשחזר את התנאים הקליניים. המודל שלנו של היווצרות neointima מואצת בהקשר של טרשת עורקים הוא תוצאה של שנים רבות של ניסיון ביישום מודלים אלה בבעלי חיים קטנים7-11. מודל העכבר הוא המודל האטרקטיבי ביותר למחקר, בשל קלות הטיפול בו, היכולת לקבוצות בעלי חיים גדולות בשל עלויות נמוכות הקשורות לרכישה וטיפול בבעלי חיים, והזמינות של זנים טרנסגניים ונוקאאוט שונים.
החיסרון העיקרי של מודל העכבר הוא הגודל הקטן של העורקים הראשיים הנתונים למחלות עורקים (העורק הראשי, אב העורקים, ועורק הירך), אשר דורש מומחיות כירורגית מוסמכת ומיומנויות כדי לתמרן את כלי הדם ולגרום באופן פולשני פלאק טרשת עורקים. לכן, המודל של היווצרות neointima מואצת, בהקשר של restenosis לאחר endarterectomy או השתלת סטנט, המוצעים בנייר זה מוצג עם קו מנחה צעד אחר צעד והצעות כדי להקל על המבוא עבור אנשי עניין. חיסרון נוסף הוא כי ההתעטשות נעשתה על הקיר העורקי הרגיל, ולכן, היווצרות ניאו-אינטימה יהיה מתון בהשוואה למצב הקליני. הרמה הגבוהה של כולסטרול פלזמה הגיע נוקאאוט apolipoprotein E(Apoe-/-) עכברים המוזנים עם דיאטת שומן גבוהה יוצרת סביבה פרו דלקתית נכונה הדרושה להיווצרות ניאו-אינטימה.
הניתוח מתבצע תחת סטריאומיקרוסקופ. העורק הראשי נחשף על ידי חתך חציון באזור צוואר הרחם הפתחי. מבנים אנטומיים על גבי וסביב העורק הראשי הם מניפולציה מינימלית כדי להפחית דלקת לאחר הניתוח. הדו-ריתום בעורק הראשי נחשף. כדי לגרום להיווצרות neointima מואצת, עורקים ראשיים פנימיים וחיצוניים מוכנים להפסקת זרימת הדם וההפשה נפוצה בעורק הראשי לאחר מכן. לסיכום, ניתן ללמוד את השיטה על ידי אנשים בעלי ניסיון מינימלי בניתוחים בבעלי חיים.
ניסויים המוצגים בנייר זה מבוצעים על פי החוק הגרמני ועל פי ההנחיות האירופיות לטיפול בבעלי חיים. בעלי החיים גדלים במתקן בעלי החיים של המכון למדעי בעלי חיים במעבדה, בית החולים האוניברסיטאי אאכן, גרמניה, בהשגחתם של פרופ' ר' טובה וד"ר א. טאובר (קצין רווחת בעלי חיים).
1. טיפול בבעלי חיים
2. תריץ היפרליפידמיה
3. הכנה כירורגית
4. פגיעה בחוט
5. תפר ושחזור
6. ניתוח הלוחית טרשת עורקים
הליך אינדוקציה פלאק טרשת עורקים לוקח 15 - 20 דקות ומראה שיעור תמותה מינימלי, בעיקר בשל הדימום המתרחש במהלך ההליך. לאחר הניתוח, העכברים להתאושש מהרדמה בתוך 20 - 25 דקות. לא נצפתה פגיעה גופנית, כגון שיתוק או הפרעה בהאכלה לאחר הניתוח.
הפציעה בחוט גורם דה אנדותל, מחקה נגעים בכלי דם לאחר ההתעבה בלון או סטנט-השתלה. מיד לאחר הפציעה, קיר כלי הדם ההופקע יהיה מכוסה בשכבה של טרומבוציטים, אשר מתווכת ומעדיפה את הדבקה של מונוציטים12. תאי שריר חלקים מופעלים מהתקשורת יתפשטו ויעברו לתוך החללים האופטימיים, ויוצרים את הניאונטימה. אנשים אחרים לתאי שריר חלקים יעברו מהדם (מוערך ב-40%) ולתרום לצמיחת הניאונטימה. היווצרות הפלאק תסתיים לאחר ההתפלה מחדש המלאה, בדרך כלל 4 שבועות לאחר פציעת התיל.
ניתן להעריך את היווצרות neointima באמצעות כתמי מובאט. גודל הפלאק מחושב עבור כל שקופית באמצעות תוכנה כפיצג באיון 2B. גודל הפלאק הכולל (עורק ראשי שמאלי) יכול להשתנות בין 70,000 - 100,000 μm², בעוד גודל כלי הבקרה (עורק ראשי ימני) יכול להשתנות בין 7,000 - 8,000 μm². ערכים אלה תלויים במידה רבה על המנתח. לכן, אנו ממליצים בחום להשתמש באותו מנתח במהלך הניסויים עבור אותו מחקר.
הפלאק המפותח דומה לסטינט רזנוסיס, אשר בעיקר מורכב מתאי שריר חלקים מהתרבות והועברו מהתקשורת. ההרכב התאי שנקבע על ידי הליכי כתמים חיסוניים מראה כי תכולת תאי השריר החלקה היא כ 30 - 40%, בעוד מקרופאגים נמצאים 15 - 25% neointima של כלי השיט הפצוע. האנדותל מחדש ניתן למדוד לאחר הכתמה עבור סמן אנדותל, ומחושב כאחוז היקף מוכתם על היקף כולו של לומן. בדרך כלל ה אנדותל מחדש מגיע 80 - 90% לאחר 3 שבועות, וכמעט צריך להיות שלם לאחר 4 שבועות(איור 2C). כדי לעקוב אחר הצמיחה פלאק במהלך התפתחותו, ניתן לחזור על אותו ניתוח עבור כל נקודת זמן לאחר הפציעה בחוט, בהתאם לעניין והנושא למד (ראה טבלה 1).
איור 1. ייצוג סכמטי של נוהל אופרטיבי. (א) מיקום טבלת הפעולה כלפי המפעיל במהלך הליך פגיעת התיל(ב) תצוגה מוגדלת של העורק הראשי המשותף וענפיו, כפי שהוא מופיע מתחת למיקרוסקופ בהגדלה של פי 10(ג) גודל החתך בעורק הראשי החיצוני מתחת למיקרוסקופ ב-10X ייצוג סכמטיD) של הליך פגיעת חוט באמצעות חוט 14 אינץ'. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 2. ניתוח של פלאק ר-רזנוזיס. (א) ייצוג סכמטי של ניתוח פלאק בעורק הראשי המשותף, 4 שבועות לאחר אינדוקציה של פגיעה בחוט(ב) Neointima היווצרות 4 שבועות לאחר פציעת תיל וייצוג סכמטי של פרמטרים עיקריים המשמשים לניתוח. אינטימה (אזור ירוק) הוא ההבדל בין לומן (אדום) לבין interna למינה (קו ירוק). מדיה (אזור צהוב) היא ההבדל בין externa למינה (קו צהוב) ו interna (קו ירוק). סרגל קנה מידה 100 μm(ג) תמונות מייצגות של הכתמים של סוגי התאים העיקריים המעורבים היווצרות neointima. תאי שריר חלקים (שריר חלק actin -אדום, סרגל קנה מידה 100 μm), מקרופאגים (Mac 2- ירוק, סרגל קנה מידה 100 μm) ותאי אנדותל (CD31- אדום, חצים, סרגל קנה מידה 50 μm). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.
זמן | טרומבוס (פירושונים) | פלאק (μm²) |
מקרופאגים (% מפלאק) |
תאי שריר חלקים (% מפלאק) |
אנדותל מחדש (היקף לומן) |
יום אחד | הווה (הווה | 0 | 0 | 0 | 0 |
שבוע אחד | - | 30,000 | 100000000000000000 | 50 | 50 |
2 שבועות | - | 50,000 | 100000000000000000 | 50 | 5000000 |
3 שבועות | - | 70,000 | 15-25 | 30-40 | 80-90 |
4 שבועות | - | 70 000 – 100 000 | 15-25 | 30-40 | השלם |
שולחן 1 . פיתוח פלאק תלוי בזמן.
דגם ודוגמנית | בעלי חיים | יתרונות ויתרונות | חוסר תועומים |
טרשת עורקים מקומית הנגרמת על ידי דיאטה | קטן מאוד |
|
|
גדול (10 |
|
| |
נפח בלון | קטן מאוד |
|
|
גדול (10 |
|
| |
פגיעה בחוט | קטן מאוד |
|
|
השתלת סטנט | קטן מאוד |
|
|
גדול (10 |
|
|
שולחן 2 . יתרונות וחסרונות של מודלים קיימים של פגיעה עורקית.
בנייר זה, אנו מספקים טיפים שימושיים לביצוע הליך פגיעה בחוט גם על ידי אנשים עם ניסיון מינימלי בניתוחים בבעלי חיים. ישנם שני שלבים קריטיים בביצוע הליך זה: החתך של העורק הראשי החיצוני והחדרת החוט. החתך בעורק הראשי החיצוני צריך להתבצע ככל האפשר מן bifurcation, על מנת להבטיח מספיק חומר שנותר(איור 1C). החתך לא צריך להיות גדול מדי, בשל הסיכון של חיתוך הכלי כולו. השלב הקריטי השני הוא הסיכון הגבוה לדימום במהלך כריתת העורקים והחדרת חוט התיל אם זרימת הדם אינה הופסקה ביעילות. יתר על כן, ההתבוללות האאנדותל לא יכול להתרחש או קרע עורקי אפשרי אם חוט המדריך אינו הציג כראוי בכלי לומן. כדי להימנע מכך, יש ללטש בזהירות את פני השטח של חוט היישור לפני הפעולה.
כדי לייעל את הפרוטוקול, המיקום של טבלת ההפעלה עם ראש העכבר לכיוון המנתח מבטיח תצוגה טובה יותר, נגישות ובקרה עבור מניפולציה נכונה חוט מדריך. יתר על כן, כדי להגדיל את הרבייה, להשתמש באותו חוט מדריך בכל המחקרים. מאחר שגודל החוט אינו משתנה, חשוב לשקול ולחסל את כל ההבדלים האפשריים בין העכברים באמצעות אותו מין, גיל ומשקל עבור כל העכברים הכלולים במחקר. לאחר מכן, הכתמה אוונס-כחול יעזור למנתח לקבוע את היעילות של ההתעבה. קיומו של ציוד מתאים הוא תנאי מוקדם להצלחת ההליך. סטריאומיקרוסקופ 10X חיוני לביצוע הליך זה. ההכנה הנכונה של חוט היישור (למשל ליטושו) היא קריטית. לכן, אנו ממליצים בחום כי הכנת חוט מדריך להתבצע על ידי צוות טכני מיוחד איפה זמין.
קיימים שלבים רבים לפתרון בעיות בפרוטוקול זה. אם חותך את העורק הראשי החיצוני ליד bifurcation, בזהירות לקשור את externa, ליד bifurcation, כך לא מתרחש דימום. במהלך החיתוך, העורק הראשי החיצוני לא ניתן לראות. לכן, לשקול את bifurcation ברמה של תפר משי. לאסוף קטעים כאשר תפר משי נעלם. אם החתך בעורק הראשי החיצוני גדול מדי וכלי הדם נקרע, ודא שזרימת הדם לתוך הקומוניס בעורק הראשי והעורק הראשי הפנימי נקטעת ביעילות ומנסה למצוא את פתח כלי הדם באמצעות מפסים. לאחר הצגת חוט הנחייה וביצוע ההתבוללות, קשרו את כלי השיט ליד ההתפוררות. במהלך החיתוך, להתחיל לאסוף כאשר המשי מהתפר מתחיל להיעלם. אם הקרע העורקי מתרחש במהלך ההתעטשות עם חוט הנחיה, בדוק מתחת למיקרוסקופ אם חוט הנחיה מלוטש כראוי.
למרות הדמיון של מודל פגיעת תיל למצבים קליניים, קבוצות רבות מתמקדות טרשת עורקים מקומית בעכברים, או שהם בוחרים אינדוקציה טרשת עורקים פולשנית, כגון אנגיופלסטיקה בלון בחולדות או ארנבים, בשל חוסר כוח אדם מיומן שיכול לבצע ניתוחים בעלי חיים קטנים. למרות היתרונות של שימוש ארנבים / חולדות, למשל אין צורך בציוד ממזער, לא מודלים חולדה ולא מודלים ארנב להציע מגוון רחב של זנים נוק אאוט שונים, במונחים של לימוד מנגנונים מולקולריים מעורבים צמיחה neointima ופקקת ב סטנט.
המודלים הקיימים ללימוד רסנטים בעכברים הם קשים, דורשים כישורים כירורגיים גבוהים, ויש להם סיכונים גבוהים של סיבוכים כגון דימום או שיתוק. לדוגמה, הפציעה המכנית או השתלת סטנט לתוך בית החזה באמצעות עורק הירך מלווה בשיעור תמותה גבוה (35%) עקב שיתוק ברגל האחורית או דימום13-15. אנו גם מתארים השתלת סטנט בעורק הראשי של עכבר16. ההליך דומה; עם זאת, עיבוד רקמות לניתוח הוא מסובך והוא אינו זמין לכל המעבדות16. העורק הראשי נגיש ישירות, לא רק עבור הליכי פעולה, אלא גם עבור שיטות הדמיה קיימות כגון הדמיית אולטרסאונד. אינדוקציה פציעה אחרים בעורקים הראשיים בעכברים יכול להיעשות באמצעות מכשירים חשמליים17. שיטה זו קלה לביצוע ומבטיחה שכפול גבוה. עם זאת, היא גורם לפציעה בכל שכבות כלי הדם, שאינה זהה לפציעה מכנית. יישומי בלון יש יתרונות, למשל ההתאמה לקוטר כלי העבודה בקנה אחד עם הפרקטיקה הקלינית ויש לו השפעה חזקה על התוצאה הפתולוגית. למרות בלוני עכבר זמינים, הם יקרים מאוד ולכן, לא בשימוש נרחב. במקום זאת, פגיעת התיל היא השיטה המבוססת, המחקה היצרות בסטינט.
ההסתה מתבצעת על הקיר העורקי הרגיל, אם כי עם רקע טרשת עורקים. לכן, היווצרות neointima יהיה מתון בהשוואה למצב הקליני. המספר הגבוה של מודלים פרה-לקלינליים מדגים כי אף אחד מהמודלים לא ממלא את כל הקריטריונים הדרושים כדי לחשוף את שלמות המנגנונים הסלולריים והמולקולריים המובילים לפתופיזיולוגיה בבני אדם (ראה טבלה 2).
לאחר ביצוע הליך פגיעה בחוט, ניתן לבצע ניתוח ביולוגי ומולקולרי אחר כדי לזהות תאים, חלבונים, mRNAs, microRNAs, גנים או סמנים ביולוגיים אחרים, אשר יכול לשמש כיעדים טיפוליים לפתח אסטרטגיות טיפול חדשות לטישת עורקים, ובמיוחד עבור היווצרות neointima לאחר פגיעה בכלי הדם. אם זמין, צמיחת הפלאק ניתן לפקח באמצעות אולטרסאונד בתדר גבוה או טכניקות הדמיה ברזולוציה גבוהה אחרות. יתר על כן, שליטה בטכניקה זו תעניק למפעיל את ההזדמנות להתאים את הפרוטוקול למודלים אחרים של טרשת עורקים פולשנית, כגון מיקום הבריחון, קשירה חלקית או אפילו השתלת סטנט.
אין גילויים על ידי המחברים.
עבודה זו נתמכה על ידי המרכז הבינתחומי למחקר קליני IZKF Aachen (קבוצת מחקר זוטרה E.A.L.) בתוך הפקולטה לרפואה באוניברסיטת RWTH אאכן. אנו גם מודים לגברת רויה סולטן על העזרה בהכתמת אימונוהיסטוכימיה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stereomicroscope | Olympus | SZ/X9 | - |
Forceps | FST, Germany | 91197-00 | standard tip curved 0,17 mm |
Hemostat forceps | FST, Germany | 13007-12 | curved |
Scissors | FST, Germany | 91460-11 | Straight |
Vannas scissor | Aesculap, Germany | OC 498 R | - |
Retractors | FST, Germany | 18200-10 | 2.5 mm wide |
Retractors | FST, Germany | 18200-11 | 5 mm wide |
Ketamine 10% | CEVA, Germany | - | - |
Xylazine 2% | Medistar, Germany | - | - |
Bepanthene eye and nose cream | Bayer, Germany | - | - |
Silicon tube | IFK Isofluor, Germany | custom-made product | diameter 500 µm, |
section thickness 100 µm, | |||
polytetrafluorethylene catheter | |||
PROLENE Suture 6/0 | ETHICON | 8707H | polypropylene monofilament suture, unresorbable, needle CC-1, 13 mm, 3/8 Circle |
7/0 Silk | Seraflex | IC 1005171Z | - |
Michel Suture Clips | FST, Germany | 12040-01 | - |
Clip Applying Forcep | FST, Germany | 12018-12 | - |
14”Wire for Catheter | Abbot | 1000462H | Use 10 cm from stiff part and equalize the ends |
Mice | Charles River | Apolipoprotein E -/- mice with C57/Bl6 background | - |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved