尿毛腹部大動脈瘤の豚モデル

要約

この新しいモデルは、バルーン血管形成術、エラスターゼ/コラゲナーゼ灌流、局所エラスターゼ適用、およびコラーゲン架橋を妨害する経口化合物β-アミノプロピオンニトリル投与の組み合わせを使用して、豚中の堅牢な腹腹部大動脈瘤を作成します。

要約

腹部大動脈瘤を研究する大きな動物モデルはまばらである。このモデルの目的は、豚の再現性、臨床的に有意な腹腹部大動脈瘤(AAA)を作成することです。これを達成するために、バルーン血管形成術、エラスターゼ、コラゲナーゼ、β-アミノプロピオニトリル(BAPN)と呼ばれるリシルオキシダーゼ阻害剤を組み合わせて、ヒト疾患に類似した臨床的に有意な無花性大動脈瘤を作成します。

非鋳造された雄豚は、血液中の安定した状態を達成するために手術の7日前にBAPNを与えられる。中線開腹術が行われ、不全大腿骨が円周解剖される。最初の測定は、バルーン血管形成術、エラスターゼ(500単位)/コラゲナーゼ(8000単位)灌流、および局所エラスターゼアプリケーションの組み合わせで動脈瘤誘導の前に記録されます。豚は術後7日目、14日目、または28日目に末端処置を行い、動脈瘤を測定し、組織を調達するまで毎日BAPNに供給される。BAPN +手術豚は、単独で手術を受けた豚と比較されます。

BAPNと手術で治療した豚は、7日目に89.9%±47.4%、14日目に105.4%±58.1%、28日目に113.5%±30.2%の平均大動脈拡張を行った。手術だけで治療された豚は、28日目にBAPN+手術動物と比較して動脈瘤が有意に小さかった(p< 0.0003)。BAPN+手術群は、末期動脈瘤疾患のマクロ的および免疫学的証拠を有していた。

臨床的に有意なインフラレナルAAAは、バルーン血管形成術、エラスターゼ/コラゲナーゼ灌流および局所適用を使用して誘導することができ、経口BAPNを補足する。このモデルは人間の病気の特徴を有する大きく、臨床的に有意なAAAを作成する。これは、AAA病因の解明とAAAの治療のための新しい治療法および装置の試験に重要な意味を有する。モデルの制限は、豚によって摂取されたBAPNの変動、エラスターゼ灌流の品質、およびBAPNのコストを含む。

概要

米国疾病管理センター(CDC)によると、大動脈瘤(AA)は米国の主要な死因であり、重大な疾患^負担1を表す。大動脈瘤は、50%2以上の血管内腔の離散部分の膨張として定義される。腹部のAAのサブセットは、腹部大動脈瘤(AAA)と呼ばれ、ますます懸念される。AAAは、急性発症、重度の腹痛は、一般的に唯一の^症状3、4である、急性発症を伴う、差し迫った破裂または解剖まで臨床的に沈黙したままである。AAAの破裂は、ほとんどの場合、死亡率が90%5で致命的です。開いたまたは血管内の外科は患者のための唯一の治療の選択であり、非常に病的な処置であり得る。重要なことに、AAAは、治癒のための医療療法を持たない数少ない心血管疾患の一つです。

これまで、AAA病因に関する研究の多くは、大動脈媒性に見られるエラスチンを分解する酵素であるエラスターゼを用いて、歯類モデルに焦点を当ててきた。^6,7しかし、小動物モデルのヒト動脈瘤疾患への臨床翻訳性は、大動脈の構造変化の評価として制限され、および変化した経流体力学は大きさによって制限される。解剖学的およびサイズの類似性のために、ブタの循環系はげっ歯^類8よりも人間の生物学とよりよく相関する。大型動物モデルは、疾患プロセスの細胞機構のさらなる理解を可能にし、大型哺乳動物の治療用量での新規治療法の開発、および小型動物モデルでは実現不可能な機械的修復装置の試験に使用することができる。さらに、げっ歯類モデルの急性の性質は、ヒト動脈瘤疾患の慢性および病理学的特徴を複製しない。

エラスターゼとβアミノプロピオニトリル(BAPN)と呼ばれる化合物の組み合わせは、壁画血栓、解剖、^破裂9を含む慢性動脈瘤疾患のより大きく、後部を含む動脈瘤を作成することにより、マウスAAAモデルに革命を起こしました。BAPNは、コラーゲン架橋に不可欠なリシルオキシダーゼの阻害剤であり、大動脈^{壁10、11、12}の重要な成分である。リシルオキシダーゼ活性は加齢に伴って減少し、年齢と複雑なAAの慢性的性質との関連を考えると、BAPNは^{老化9、13、14}の効果を実験的に模倣する大きな可能性を有する。BAPNの使用と亜急性の設定で慢性疾患を複製する能力は、AAAの代替大型動物モデルよりも新しい利点を提供しています。他の確立された豚AAAモデルと比較して、このモデルは、末期疾患の特徴を有する最大の動脈瘤を作成し、その結果は以前に公開された8、11、15である。

特定の利点を与えながら、一部の調査者を抑止する可能性のあるこのモデルを正常に完了するには、多大なリソースと投資が必要です。これらのリソースの中には、手術室へのアクセス、資格のある外科医と麻酔の提供者、動物のハウジング、および術後のケアを支援するための獣医スタッフが含まれます。さらに、BAPN のコストは、一部のラボでは非常に高価な場合があります。

AAA形成の複雑な病態生理学を研究し、ヒト疾患に翻訳するために、いくつかの大きな動物モデルが存在します。AAAの大規模な動物モデルは、人間の病気に対する新しい技術と治療法の実行可能性を評価するのに役立ちます。そこで、本研究の目的は、豚に高度なステージインフラレナルAAAの再現可能なモデルを作成することにあった。BAPNおよびエラスターゼ豚モデルの使用の根拠は、急性または亜急性の設定でヒト動脈瘤疾患の慢性的な性質と後遺症を模倣することによってAAAの病態生理学をよりよく理解し、AAAのための新しい治療法と装置をテストすることです治療。

プロトコル

動物プロトコルは、バージニア大学機関動物ケアと使用委員会(No.3848)によって承認されました。

注:このモデルは、以前にCullenらによって公開されており、Hynecek et al.^8,15によって記述された変更されたプロトコルです。

1. 動物

1. 実験のために20-30キロの重量を量る非去勢された雄豚を使用してください。
2. BAPN摂取の重量ベースの用量の割合を最大化するために、豚に標準的なチョウの分割された食事とBAPNの0.15グラム/kgを全乳プレーンヨーグルトまたはウェットドッグフードと混合して提供します。BAPN投与を開始し、血液中の安定した状態を達成するために、インデックス操作の7日前に、および術後のコース中に毎日。
   注:BAPNは、大量に摂取した場合、多くの副作用を有する。キャップ、ガウン、手袋、靴カバーなどのスタッフの隔離対策は、BAPNに餌を与えた動物やBAPNの取り扱いのたびに着用する必要があります。
3. 手術の前夜に豚をos(NPO)あたりニルにします。

2. 麻酔

1. チレタミンゾルゼパム6mg/kg、キシラジン(2mg/kg)、およびアトロピン硫酸塩(0.04 mg/kg)を筋肉内投与して全身麻酔(GA)を誘導する。
2. 標準的な気管内チューブ(ETT)とミラーブレードを使用して豚を挿管します。
3. 耳静脈の16または18ゲージIVを使用して周辺静脈内(IV)アクセスを取得し、テープで所定の場所に固定します。
4. ETTを麻酔機に接続し、吸入されたアイソフルラン(0.2 mg/kg)を使用してGAを維持します。
5. 心電図(EKG)リードとパルスオキシメトリーを適用して、手術中のバイタルサインを監視します。ケースの最初に経口温度を取ります。ブタの依存部分に電気焼灼パッドを置きます。
6. スタッフの1人が、豚が適切に鎮静、換気、酸素化されていることを確認し、血液力学的不安定性を特定し、適切に介入するために、重要な兆候を継続的に監視し、定期的に記録していることを確認してください。手術。

3. 手術技術

1. 滅菌ガーゼ、ポビドトンヨード、70%イソプロピルアルコールを用いて手術領域の殺菌を行う。通常の無菌の方法で豚をドレープ。切開前に血液サンプルを採取してください。
   メモ:この時点で、計器、風船、ワイヤーなどを含むすべての機器は無菌でなければなりません。
2. 11枚のブレードまたはボビー電気焼灼器を使用して、腹腔に入るために中線開腹術を行う。
3. 腹部の内臓セファラを豚の左に置き換え、後腹膜を露出させる。乾燥を避けるために湿った青いタオルで腸を覆います。後腹膜に入るために鋭い切開を行い、下大静脈(IVC)および不花腹部大オルタへのアクセスを可能にする。
   注:二国間の尿管の識別および保護は、ケースのこの部分で重要です。豚の後腹構造解剖学(尿管の経過を含む)は、以下に詳述する微妙なバリエーションで、人間のものを粗く反映します。
4. 円周は、大動脈三足数に劣る腎血管から大動脈を解剖する。IVCや腰部動脈損傷を避けるように注意してください。インフラレナル大動脈全体が露出したら、カリパーを使用して、インフラレナル大動脈の中間部の大動脈直径を測定します。
   注:人間とは異なり、豚は分岐ではなく大動脈三角化を有する。
5. 通常、大動脈トリフルションに数センチ近くあるインフラレナル大動脈の前部の房腸間膜動脈を同定する。この動脈は人間には存在しない。この動脈を解剖、クランプ、およびトランセクトします。この時点で、5000単位の未分量ヘパリン硫酸塩を静脈内に投与する。
6. マイクロパンクス導入セットからステンレス鋼ワイヤーガイドで0.018で尾骨腸間膜動脈をカニューレータします。ワイヤー上の動脈を5フレンチ(Fr)で連続的に拡張し、次に7 Fr導入者を付加します。
7. 7 Fr導入器を所定の場所に残し、ワイヤー内の0.018をガイドワイヤーの0.035に交換し、7 Fr導入器を取り外し、導入者が取り外されると、カンナレーション部位上の指で止血を確実にします。約 30 cm のワイヤーが残るか、抵抗が発生するまで、ガイドワイヤーに 0.035 を挿入します。
8. 16 mmの経皮的経皮血管形成バルーンをワイヤー上のインフラレナル大ortaに挿入し、解剖大小突の中点に配置します。最大膨張がベースライン測定より約80%大きくなるまで、キャリパーで拡張大成の直径を断続的に測定しながらバルーンを膨らませります。
9. 再灌流の10分後、大動脈を腎血管に遠位にクランプし、大動脈三色に近位する。以前に解剖した腰椎容器を特定してクランプし、全身循環から不毛色大動脈を分離します。これは、急性術後期に敗血症反応を引き起こす可能性のあるエラスターゼの全身灌流を避けるために重要である。
10. 7 Fr導入器をワイヤーに再導入し、ワイヤーを取り外します。流体の漏れを保証する生理線で分離された大動脈セグメントを洗い流します。エラスターゼ(500単位)とコラゲナーゼ(8000単位)溶液を導入者に接続し、30mLを単離された大腸に10分間一定の手動圧力で接続します。30 mL のソリューション全体を分離セグメントに導入する必要があります。
    注:よく浸透した大動脈セグメントは、大動脈壁またはカネレーション部位から漏れることなく、タウトする必要があります。血管ループは、エラスターゼが逃げないように、カノレーション部位に近接して包み込むことができる。10分の間に、エラスターゼ/コラゲターゼ溶液は、大動脈壁を通して「泣く」観察することができる。
11. 10分後、生理水で大動脈内腔から溶液を灌漑する。導入者を取り外し、大腸間膜動脈切り株をリゲートします。すべてのクランプ(まず腰クランプ、次に遠位クランプ、次に近位クランプ)を放します。
    メモ:脊髄虚血を防ぐために、クランプ時間を10分以内に制限します。クロスクランプが離された後、大腸間膜動脈切り株からの出血の場合に、修復ステッチ(5-0ポリプロピレン)を装填する。
12. 20 mL の未希釈エラスターゼ(27単位/mL)で2cm x 5cmの外科ガーゼを浸し、介入した大オルタを10分間包み込みます。キャリパーですべての介入の後に大腸の測定を取ります。
13. 腹部を生理線で灌漑し、腸を交換し、腹部を3層で閉じます。BAPNは創傷治癒を阻害するので、創傷破壊および魅惑的な消毒のリスクを最小限に抑えるために、長い吸収時間を有する縫合糸を使用し、すべての層で慎重に小さなサイズの組織の咬傷を取ることを確認してください。鼻隠しに1ループポリジオキサノネ(PDS)縫合糸、後に深い真皮に対して2-0の縫合を行い、皮膚に対して人工吸収性モノフィラメント縫合糸(4-0)を走る人工合成吸収性モノフィラメントを利用する。

4. 術後ケア

1. 術後鎮痛に 0.2 mg/kg 皮下ブプレノルフィン-SR を利用する.痛みや不快感の徴候のための最初の3つの術後日のために毎日3回各豚を評価し、特定された場合、追加の鎮痛を投与します。
2. POD 1-3で術後抗生物質(筋肉内1g頭頭蓋)を投与する。
3. POD 3の後に社会的に動物を収容します。

5. 大動脈組織調達

1. POD 7、14、または 28 のいずれかで組織調達を実行します。
2. 上記のステップ2.1-2.5で説明したようにGAを誘導する。
   メモ:末端大動脈組織の調達は無菌である必要はありません。
3. 5.3. 前の中線腹腔切開術を再び開き、前腹壁に付着した腸を認識する。上記のステップ3.3と同様に後腹および大小骨を露出させるために腸を反射する。
4. 動脈瘤が露出するまで大動脈を解剖し、カリパーで動脈瘤セグメントの外径を測定する。大動脈膨張の計算 (%)次の式を使用して:[(収穫インフラレナル直径 - 初期動作不花径)x 100%]。測定が達成されると、IVCへの注射を介してペントバルビタールフェニトイン(例えば、エウタゾール)の致死量を投与する。
5. 三つ子から上立大動脈への大動脈を解剖し、未治療の大動脈の対照セグメントを持つ動脈瘤セグメントを剥離する。血液学的評価のために液体窒素またはホルマリンのいずれかにサンプルを入れ子を置きます。

結果

すべての統計分析は、フィッシャー正確検定またはカイ二乗検定を必要に応じて行った。データ値は平均大動脈膨張(%) ± 標準偏差(%)として報告されます。統計的有意性は P < 0.05 に設定されました。エラスターゼ治療を提供するBAPNと手術の組み合わせ(手術/エラスターゼ)は、手術およびエラスターゼ単独で治療されたものと比較して、28日目に豚でより堅牢で再現性の高いAAAを作成します(平?...

ディスカッション

豚のインフラレナルAAAの新しいモデルは、バルーン血管形成術、灌流および局所エラスターゼ、およびBAPNとしての食事の組み合わせを使用して作成されました。このモデルを用いて、>100%の大動脈膨張は、慢性ヒト動脈瘤疾患の粗雑および病理的特徴を用いて達成された。このモデルはAAAの複雑な病態生理学をさらに理解し、潜在的な治療法をヒト疾患に翻訳するためのゲートウェイを提供?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Arrow Ergo Pack System	Arrow	CDC-21242-X1A	Just need 7 Fr dilator
Atlas PTA Balloon dilation catheter	Bard	AT-120184	16 mm x 4 cm x 120 cm
Bovie electrocautery	Bovie Medical	A2350
Collagenase Type 1 (5 gm)	Worthington	LS004196
Crile Needle drviers	MFI medical	61-2201
DeBakey Atraumatic Forceps	MFI medical	52-4977
DeBakey Peripheral Vascular Clamp	Medline	MDS1318119
Glidewire	Terumo Interventional Systems	GS3506	outer Wire diameter 0.035 mm, Length 150 cm
GraphPad Prism 6	GraphPad Software Inc. La Jolla, Calif)		statistical software
Metzenbaum Scissors	MFI medical	61-0004
Mayo-Hegar Needle Holder	tiger medical	N407322
Micropuncture Introducer Set	Cook	G47946
Mixter Forceps, Standard Grade, Right angle	Cole-Parmer	UX-10818-16
Monocryl suture	Ethicon	Y496G-BX	4-0 monocryl
PDS II suture	Ethicon	D8926	Number 1 looped
Porcine Pancreatic Elastase	Sigma-Aldrich	E1250
Satinsky Vascular Clamps	Medline	MDs5632515
Suction canister	Cardinal Health	65651212
Schuco Aspirator	MFI medical	S430A
Vicryl suture	Ethicon	J789D-SD	2-0 vicryl
Yankauer Suction tube	Sklarcorp	07-1801