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Method Article
新しい冠動脈ステントの設計と材料は、関連する前臨床モデルで臨床使用する前にテストする必要があります。ここでは、アテローム性動脈硬化性ウサギ大動脈モデルと、 in vivo および組織学的分析によるステント研究のためのブタ冠状動脈モデルについて説明します。
冠動脈疾患は、世界中の罹患率と死亡率の主な原因です。ライフスタイルの変更と投薬が治療の基礎ですが、冠動脈バルーン血管形成術とステント留置術は、急性冠症候群および慢性冠動脈疾患の患者で、光学治療で症状が残っている場合に日常的に行われています。ここ数十年で数世代にわたる冠状動脈ステントが開発されてきました。バルーン血管形成術とステント留置術は、バルーンとステント表面に薬剤を塗布することでサポートされ、介入後の動脈の治癒特性を向上させるか、再狭窄の形成を防ぎます。新しいデバイスは、臨床診療に受け入れられる前に、安全性と有効性について厳密にテストする必要があります。したがって、信頼性と再現性のあるステント評価の前臨床法が引き続き必要とされています。ここでは、ブタの冠動脈モデルと冠動脈ステント研究のためのアテローム性動脈硬化ウサギモデルについて説明し、血管内イメージングとステント組織学の基本的なステップについて説明します。
アテローム性動脈硬化性冠動脈疾患は、世界中の国々の医療制度に大きな負担をかけています1.冠動脈バルーン血管形成術とステント留置術は、急性冠症候群に罹患している患者だけでなく、安定した冠動脈疾患の症候性患者にも日常的に行われています2。バルーン血管形成術は、狭窄した冠状動脈や閉塞した冠動脈を血行再建するための革新的な発明でした。冠動脈ステントは、バルーン血管形成術後の動脈の急性反動を防ぐことにより、経皮的冠動脈インターベンション(PCI)の結果をさらに改善しました3。PCIの結果は、薬剤溶出性ステント(DES)または抗増殖薬でコーティングされたステントの導入によりさらに改善され、以前に展開されたステントの再狭窄であるステント内再狭窄(ISR)と戦うことができました。DESはさらに、より薄く、より耐久性のあるステントストラットと薬物放出用の生分解性ポリマーを持つように開発されました。概念的には、ステントの硬質プラットフォームは、動脈の反動を防ぐために数週間から数か月しか必要ありません。これにより、完全に生分解性を持つ新世代の足場デバイスが生まれました。初期の生分解性ステントとスキャフォールドは、ステント血栓症の発生率の増加が研究で報告されているため、いくつかの挫折に直面しています4。その結果、生分解性ステントは広く使用されていません。
米国だけでも年間約100万件のPCIが実施されています。新しいステントの材料とデザインの開発は、血管内治療を受ける患者が増えるにつれて続けられます。新しいデバイスの評価には、生物学的に関連性のある環境での試験が必要であり、そのためには適切な動物モデルを使用する必要があります。生分解性デバイスを研究する際には、前臨床動物モデルがさらに重要になります。なぜなら、これらのデバイスの分解特性は予測できない可能性があるからです。評価は、患者の使用を意図するのに十分な大きさのデバイスを研究できる大型動物モデルで実施する必要があります。
ここでは、前臨床ステント評価のためのブタ冠動脈モデルとアテローム性動脈硬化性ウサギ大動脈モデルについて説明します5,6。どちらのモデルも、臨床用に設計されたデバイスや機器を収容できます。ステント性能、ステント血栓症、およびISRの評価のためのin vivoイメージングモダリティを紹介します。さらに、免疫組織学を含むプラスチック包埋組織の組織学的分析の方法を示します7。
すべての動物実験は、フィンランドの動物実験委員会によって承認されました。アテローム性動脈硬化症ウサギモデルには、成体3.0-4.0 kgのニュージーランドホワイト(NZW)ウサギを使用しました。ブタの冠状動脈研究では、実験開始時の動物の体重は30〜40kgでした。ウサギのアテローム性動脈硬化モデルとブタの冠状動脈モデルのプロトコルは別々に説明され、続いて、使用される in vivo モデルに関係なく、非分解性冠状動脈ステントの組織学がどのように実行できるかについて説明します。
1.ウサギのアテローム性動脈硬化症モデル
注:大動脈の急速なアテローム性動脈硬化症の変化を誘発するために、動物には高コレステロール食が与えられ、大動脈はステント留置前に脱内皮化を受けます。ステント留置術とイメージングは頸動脈を通じて行われ、ステントは以下に概説するように組織学のために処理されます。血管内超音波(IVUS)は、動脈のフラッシングを必要としないため、ウサギ大動脈の光コヒーレンストモグラフィー(OCT)よりも適しています。
2.ブタの冠状動脈モデル
注:ブタの心臓は、解剖学的および生理学的に人間の心臓に似ています。冠状動脈も同様で、心外膜を走り、3つの主要な冠状動脈枝(右冠状動脈(RCA)と左冠状動脈(LCA)、さらに左上行冠動脈(LAD)と左回旋動脈(LCX)に分かれます)を形成します。これは、ネイティブブタの冠状動脈にステント留置を行い、OCTで行なわれる血管内イメージングのモデルです。
3. ステントの組織学
注:非分解性金属ステントからのステント組織学には、プラスチック埋め込みシステムの使用と、特殊なミクロトームによるサンプル切片作成が必要です。エンベッドシステムは市販されていますが、抗体ベースの免疫組織学を可能にするには、プロトコルにいくつかの変更を加える必要があります。埋め込みプロトコルは、使用する動物モデルに関係なく、すべてのサンプルで同じです。埋め込みプロセスにはプラスチック埋め込みシステムを使用します。フードの内側で作業し、すべての埋込みおよび組織学の手順を行います。
ステント拡張の成功は、血管造影、理想的には血管内イメージングで確認する必要があります(図3、A、B)。ブタの冠状動脈モデルでは、複数のイメージングセッションが可能で、OCTを使用して頻繁なイメージングでフォローアップデータを作成することができます。ISRとステントの拡張、およびストラット骨折の可能性は、血管造?...
現世代の薬剤溶出性冠動脈ステントはそのメリットを証明していますが、患者や医療従事者のニーズにより適合する新しいデバイスが開発されています。完全生分解性冠動脈スキャフォールドの最初のラウンドはいくつかの課題に直面し、生物学的に関連性のあるモデル9で新しいデバイスをテストすることの重要性をさらに強調しています。ここ?...
著者は開示していません。
著者らは、東フィンランド大学国立実験動物センターのHeikki Karhunen氏、Minna Törrönen氏、Riikka Venäläinen氏の専門家の協力に感謝しています。この研究は、フィンランドアカデミーのフラッグシップ助成金によって支援されました。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Angiographic puncture needle | Cordis | 12-004943 | |
Aspirin Cardio 100 mg | Bayer | ||
Cholesterol | Sigma-Aldrich | C8667 | |
Plavix | Sanofi | Clopidogrel | |
Coronary stent (bare metal, drug eluting, biodegradable) | Stent should be selected according to the study plan. Stent length 18-25mm and diameter 2.5-3.5mm | ||
Domitor | Orion | medetomide | |
Dragonfly Optis OCT catheter | Abbott | C408646 | Use catheter compatible with available imaging system |
Enoxaparine | Sanofi | Clexane | |
Ethanol | Sigma-Aldrich | 32221-M | |
Fentanyl | Biocodex | ||
Guide wire, coronary | Cordis | 507114 | |
Guide wire, J tip | Cordis | 502717 | |
Guiding catheter AR1 | Cordis | 670-110-00 | |
Guiding catheter AR2 | Cordis | 670-112-00 | |
Guiding catheter straight | Cordis | 55626090 | |
Indeflator | Medtronic | AC3200 | Indeflator for stent balloon inflation and deflation |
Introducer sheath 5F | Cordis | 504605P | |
Introducer Sheath 6F | Cordis | 504606X | |
Ketalar | Pfizer | Ketamine | |
Microsurgical set | Mediq | FBL-SET | S&T , basic lab set for example |
Paraformaldehyde | VWR | VWRRC28794.295 | Prepare 1% and 4% solutions |
Propofol | B. Braun | ||
Suture | OneMed | JOH8685H | 5-0, nonresorbable |
Suture | OneMed | JOHFH1642H | 4-0 resorbable |
Technovit 9100 | Kulzer | ||
Ultrasound with linear transducer | Philips | ||
Vacuum chamber | SP Bel-Art | F42043-0000 | |
X-Ray contrast agent | Iomeron | ||
Xylene | Sigma-Aldrich | 534056 |
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