돼지 모델 의 관막 복 대동맥류

요약

이 새로운 모델은 풍선 혈관 성형술, 엘라스타제/ 콜라주나아제 관류, 국소 엘라스타제 응용 및 콜라겐 교차 연결을 방해하는 경구 화합물 β-아미노프로피온리리리 투여의 조합을 사용하여 돼지에 강력한 관치 성 복부 대동맥류를 생성합니다.

초록

복부 대동맥류를 연구하는 대형 동물 모델은 희소합니다. 이 모델의 목적은 돼지에서 재현 가능하고 임상적으로 중요한 복부 대동맥류 (AAA)를 만드는 것입니다. 이를 달성하기 위해, 우리는 풍선 혈관 성형술, 엘라스타아제 및 콜라게나아제, β-아미노프로피오니트리일(BAPN)이라고 불리는 리실 옥시다아제 억제제의 조합을 사용하여 인간 질병과 유사한 임상적으로 중요한 위임 대동맥류를 생성합니다.

비거캐스트된 수컷 돼지는 혈액에서 정상 상태를 달성하기 위해 수술 전 7일 동안 BAPN을 공급한다. 중간 선 개복술이 수행되고 위frarenal 대위타는 둘레에 해부됩니다. 초기 측정은 풍선 혈관 성형술, 엘라스타제 (500 단위)/콜라게나아제(8000 단위) 관류 및 국소 엘라스타제 적용의 조합으로 동맥류 유도 전에 기록됩니다. 돼지는 수술 후 7일, 14일 또는 28일에 말기 시술까지 매일 BAPN을 먹이며, 이 때 동맥류를 측정하고 조직을 조달합니다. BAPN + 수술 돼지는 혼자 수술을 받은 돼지와 비교된다.

BAPN및 수술로 처리된 돼지는 7일째에 89.9% ±47.4%, 105.4% ±58.1% 14일째에, 113.5% ± 30.2%의 평균 대동맥 팽창을 가졌다. 단독으로 수술로 치료된 돼지는 28일째에 BAPN + 수술 동물에 비해 훨씬 작은 동맥류를 가졌다(p< 0.0003). BAPN + 수술 그룹은 말기 동맥류 질환의 거시적 및 면역 성화학적 증거를 가지고 있었다.

임상적으로 유의한 침프레날 AAA는 풍선 혈관 성형술, 엘라스타제/콜라주나아제 관류 및 국소 적용을 사용하여 유도될 수 있으며, 경구 용 BAPN으로 보충됩니다. 이 모형은 인간 적인 질병의 특징을 가진 크고, 임상으로 중요한 AAA를 만듭니다. 이것은 AAA 병인의 해명 및 AAA의 처리를 위한 새로운 치료 및 장치의 시험을 위한 중요한 연루가 있습니다. 모델의 한계는 돼지에 의해 섭취 BAPN의 변화, 엘라스타제 관류의 품질, BAPN의 비용을 포함한다.

서문

질병통제센터(CDC)에 따르면, 대동맥류(AA)는 미국에서 주요 사망 원인이며 중대한 질병 부담^1을나타낸다. 대동맥류는 50% 이상^2에의한 용기 루멘의 이산 부분의 팽창으로 정의된다. 복부 대동맥류 (AAA)로 불리는 복부에 있는 AA의 부분 집합은 증가하는 관심사입니다. AAA는 급성 발병, 심한 복통이 일반적으로 유일한 증상인 파열 또는 해부까지 임상적으로 침묵 상태로 남아^3,4. AAA의 파열은 거의 항상 90%^5의사망률로 치명적입니다. 개방 또는 혈관 내 수술은 환자를위한 유일한 치료 옵션이며, 매우 병적 인 절차가 될 수 있습니다. 중요한 것은, AAA는 치료에 대한 의료 치료없이 몇 가지 심혈관 질환 중 하나입니다.

현재까지 AAA 병인에 대한 많은 연구는 대동맥류를 유발하기 위해 대동맥류에서 발견되는 엘라스틴을 분해하는 효소인 엘라스타제를 사용하여 설치류 모델에 초점을 맞추고 있습니다. ^6,7 그러나, 인간 동맥류 질환에 대한 작은 동물 모델의 임상 번역성은 대동맥의 구조적 변화에 대한 평가로 제한되며, 변경된 혈역학은 크기로 인해 제한된다. 해부학 및 크기 유사성 때문에 돼지 순환 계통은 설치류^8보다인간 생물학과 더 잘 상관관계가 있습니다. 큰 동물 모형은 질병 프로세스의 세포 기계장치의 추가 이해를 허용하고, 큰 포유동물을 위한 치료 복용량에 있는 새로운 처리를 개발하고, 작은 동물 모형에서 가능하지 않을 기계적인 수리 장치를 시험하는 것을 사용할 수 있습니다. 또한 설치류 모델의 급성 특성은 인간 동맥류 질환의 만성 및 병리학적 특성을 복제하지 않습니다.

엘라스타제와 β-아미노프로피온리트릴(BAPN)이라는 화합물의 조합은 뮤린 AAA 모델에 혁명을 일으켰으며, 벽화 혈전, 해부 및 파열을 포함한 만성 동맥류 질환의 후유증을 더 크고 포함하는 동맥류를 생성하여^9. BAPN은 대동맥 벽^10,11,12의중요한 성분인 콜라겐 가교에 필수적인 리실 옥시다아제의 억제제이다. 리실 옥시다아제 활성은 노화에 따라 감소하고 나이와 복잡한 AA의 만성적 특성의 연관성을 감안할 때, BAPN은 노화의 효과를 실험적으로 모방할 수 있는 큰 잠재력을 가지고^{있다 9,13,14.} BAPN의 사용과 아급성 환경에서 만성 질환을 복제하는 능력은 AAA의 대체 대형 동물 모델에 비해 새로운 이점을 제공합니다. 다른 확립 된 돼지 AAA 모델과 비교하여이 모델은 말기 질병의 특징을 가진 가장 큰 동맥류를 생성하며, 그 결과는 이전에^8,11,15에발표되었습니다.

특정 이점을 부여하는 동안 일부 조사원을 저지할 수 있는 이 모델을 성공적으로 완료하려면 상당한 자원과 투자가 필요합니다. 이러한 자원 중에는 수술실, 자격을 갖춘 외과 의사 및 마취 제공자, 동물 주택 및 수술 후 치료를 지원하는 수의학 직원에 대한 액세스가 포함됩니다. 또한 일부 실험실에서는 BAPN 비용이 엄청나게 비쌀 수 있습니다.

AAA 대형의 복잡한 병리생리학을 연구하고 인간 질병으로 번역하기 위해 몇 가지 큰 동물 모델이 존재합니다. AAA의 대형 동물 모델은 새로운 기술과 인체 질환 치료의 생존 가능성을 평가하는 데 중요합니다. 따라서, 본 연구의 목적은 돼지에서 고급 단계 위프리프 AAA의 재현 가능한 모델을 만드는 것이었다. BAPN 및 엘라스타제 돼지 모델의 사용에 대한 근거는 급성 또는 아급성 환경에서 인간 동맥류 질환의 만성 적 성질과 후유증을 모방하여 AAA의 병리생리학을 더 잘 이해하고 AAA에 대한 새로운 치료법 및 장치를 테스트하는 것입니다. 치료.

프로토콜

동물 프로토콜은 버지니아 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회 (No. 3848)에 의해 승인되었습니다.

참고 :이 모델은 이전에 Cullen 등에서 출판되었으며 Hynecek et al.^8,15에의해 설명된 수정 된 프로토콜입니다.

1. 동물

1. 실험에 20-30 kg의 거재되지 않은 수컷 돼지를 사용하십시오.
2. BAPN 섭취의 체중 기반 복용량의 비율을 극대화하기 위해, 표준 차우의 분할 식사와 BAPN의 0.15 g / kg을 전유 일반 요구르트 또는 젖은 개 사료와 혼합 돼지를 제공합니다. BAPN 투여를 시작 7 일 전에 인덱스 동작은 혈액에서 정상 상태를 달성하기 위해, 및 수술 후 과정 동안 매일.
   참고: BAPN은 대량으로 섭취하는 경우 수많은 부작용이 있습니다. 캡, 가운, 장갑, 신발 커버 를 포함한 직원에 대한 격리 예방 조치는 BAPN을 먹이거나 BAPN을 취급하는 동물과 상호 작용할 때마다 착용해야합니다.
3. 수술 전날 밤에 돼지를 os(NPO)당 전무로 만드십시오.

2. 마취

1. 전신 마취를 유도 (GA) 타일타민-졸제팜을 사용하여 6 mg/kg, 자일라진 (2 mg/kg), 그리고 아트로핀 황산염 (0.04 mg/kg) 근육 내 투여.
2. 표준 내구튜브(ETT) 및 밀러 블레이드를 사용하여 돼지를 삽관한다.
3. 귀 정맥에서 16 또는 18 게이지 IV를 사용하여 주변 정맥 (IV) 액세스를 얻고 테이프로 제자리에 고정하십시오.
4. ETT를 마취 기계에 연결하고 흡입 된 이소플루란 (0.2 mg / kg)을 사용하여 GA를 유지하십시오.
5. 수술 중 활력 징후를 모니터링하기 위해 심전도 (EKG) 리드와 맥박 산소 측정을 적용하십시오. 케이스 의 시작 부분에 경구 온도를 가져 가라. 돼지의 종속 부분에 전기 캐스터링 패드를 놓습니다.
6. 한 직원은 돼지가 적절하게 진정, 환기 및 산소화되었는지 확인하고 혈역학적 불안정성을 식별하고 적절하게 개입할 수 있도록 활력 징후를 지속적으로 모니터링하고 정기적으로 기록해야 합니다. 수술.

3. 외과 기술

1. 멸균 거즈, 포비도 요오드 및 70 % 이소 프로필 알코올을 사용하여 수술 부위의 멸균을 수행하십시오. 일반적인 멸균 방식으로 돼지를 드레이프. 절개 전에 혈액 샘플을 채취하십시오.
   참고: 이 시점에서 기기, 풍선, 전선 등을 포함한 모든 장비는 멸균되어야 합니다.
2. 열한 블레이드 또는 Bovie 일렉트로 카우터를 사용하여 중간 선 개복 절제술을 수행하여 복강에 들어갑니다.
3. 복강 내장 세팔라를 돼지의 왼쪽으로 치부하여 복강막염을 노출시다. 탈수하지 않도록 촉촉한 파란색 수건으로 창자를 덮습니다. 열등한 정맥 (IVC) 및 위frarenal 복부 대강에 대한 액세스를 허용, retroperitoneum을 입력 날카로운 절개를합니다.
   참고: 요관의 식별 및 보호는 케이스의 이 부분에서 중요합니다. 돼지 복막 해부학 (요관의 과정을 포함) 심하게 아래에 상세한 미묘한 변화와 함께, 인간의 거울.
4. 둘레에 대동맥을 신장 혈관에서 해부하고, 열등하게 대동맥 삼각화에. IVC 및 요추 동맥 손상을 피하기 위해주의하십시오. 전체 위피 대동맥이 노출되면 캘리퍼스를 사용하여 위피 대동맥의 중간 부분에서 대동맥 직경을 측정합니다.
   참고 : 인간과 달리 돼지는 분기가 아닌 대동맥 삼각화가 있습니다.
5. 일반적으로 대동맥 삼출에 근위 수 몇 센티미터 거짓말 관상 동맥의 앞쪽 부분에 꼬리 장간막 동맥을 식별합니다. 이 동맥은 인간에 존재하지 않습니다. 이 동맥을 해부, 클램프 및 트랜스시크합니다. 이 시점에서, 관리 5000 분별 헤파린 황산염의 단위 정맥.
6. 미세 puncture 소개자 세트에서 스테인레스 스틸 와이어 가이드에 0.018로 꼬리 장간막 동맥을 캔울. 5 프랑스어 (Fr)와 와이어를 통해 동맥을 연속적으로 팽창한 다음 7 Fr 소개자를 사용합니다.
7. 7 Fr 소개자를 제자리에 두고 와이어에서 0.018을 가이드 와이어의 0.035로 교체한 다음 7 Fr 소개자를 제거하여 인소개자가 제거될 때 캐너레이션 사이트 위에 손가락으로 지혈을 보장합니다. 약 30cm의 와이어가 남아 있거나 저항이 발생할 때까지 가이드 와이어에 0.035를 삽입합니다.
8. 16mm 경피 경피성 혈관성형술 풍선을 와이어 위에 삽입하여 위멸대강에 넣고 해부된 대공의 중간점에 놓습니다. 최대 팽창이 기준선 측정값보다 약 80% 커질 때까지 팽창된 대공의 직경을 캘리퍼로 간헐적으로 측정하면서 풍선을 팽창시.
9. 재관류10분 후, 대동맥을 신장 혈관에 막대한 말단을 고정시키고 대동맥 삼각에 근접시한다. 이전에 해부된 요추 혈관을 식별하고 고정하여 침치성 대인을 전신 순환으로부터 분리합니다. 이것은 급성 수술 후 기간에 정화반응을 일으킬 수있는 엘라스타아제의 전신 관류를 피하는 것이 중요합니다.
10. 와이어를 통해 7 Fr 소개를 다시 도입하고 와이어를 제거합니다. 유체의 누출을 보장하는 식염수로 분리 된 대동맥 세그먼트를 플러시하십시오. 엘라스타제(500대)와 콜라게나아제(8000유닛)를 인소개사에 연결하고 30 mL를 일정한 수동 압력하에서 10분 동안 절연대류에 주입합니다. 전체 30mL의 솔루션을 절연 세그먼트에 도입해야 합니다.
    참고: 잘 관질된 대동맥 세그먼트는 대동맥 벽이나 캐너레이션 사이트에서 누출되지 않고 팽팽해야 합니다. 용기 루프는 엘라스타제 탈출을 보장하기 위해 캐닝 부위에 근접한 래핑될 수 있습니다. 10 분 동안 엘라스타제 / 콜라게나아제 용액은 대동맥 벽을 통해 "울고"관찰 될 수 있습니다.
11. 10 분 후, 식염수로 대동맥 루멘에서 용액을 관개하십시오. 소개자를 제거하고 꼬리 장간막 동맥 그루터기를 해제합니다. 모든 클램프(요추 클램프를 먼저 분리한 다음 말단 클램프, 근위 클램프)를 해제합니다.
    참고: 척수 허혈을 예방하기 위해 클램프 시간을 10분 이하로 제한하십시오. 크로스 클램프가 방출 된 후 꼬리 장간막 동맥 그루터기에서 출혈의 경우 수리 스티치 (5-0 폴리 프로필렌)를로드해야합니다.
12. 2cm x 5cm 의 외과 용 거즈 조각을 희석되지 않은 엘라스타제 20 mL (27 단위 / mL)로 담그고 개입 된 대강지를 10 분 동안 감쌉니다. 캘리퍼로 모든 개입 후 대적의 측정을.
13. 식염수로 복부를 관개하고, 창자를 바꾸고, 복부를 3개의 층으로 닫습니다. BAPN은 상처 치유를 억제하므로 상처 고장 및 매혹적인 dehiscence의 위험을 최소화하기 위해 긴 흡수 시간으로 봉합사를 사용하고 모든 층에서 신중하게 작은 크기의 조직을 섭취해야합니다. 근막에 대한 실행 합성 흡수성 모노필라멘트 1 루프 폴리디옥사논의 (PDS) 봉합사, 나중에 깊은 진피를 위한 달리기 편조 흡수성 2-0 봉합사, 및 피부에 대한 실행 하소 흡수성 모노필라멘트 봉합사(4-0)를 이용한다.

4. 수술 후 치료

1. 사용 하 고 0.2 mg/kg 피하 buprenorphine-SR 수술 후 진통에 대 한. 각 돼지를 통증과 불편함의 징후가 있는지 처음 3일 동안 매일 세 번씩 평가하고 확인된 경우 추가 진통을 관리합니다.
2. 수술 후 항생제를 투여 (1 g 세팔렉신 근육 내) POD에 1-3.
3. POD 3 후 사회적으로 집 동물.

5. 대동맥 조직 조달

1. POD 7, 14 또는 28에서 조직 조달을 수행합니다.
2. 상기 단계 2.1-2.5에 기재된 바와 같이 GA를 유도한다.
   참고: 말단 대동맥 조직 조달은 멸균될 필요가 없습니다.
3. 5.3. 앞쪽 복벽에 부착 된 장의 인식되고, 이전 미드 라인 개복 절개를 다시 엽니 다. 위의 3.3 단계와 유사한 복강및 대역을 노출시키기 위해 창자를 반사합니다.
4. 동맥류가 노출 될 때까지 대동맥을 해부하고 캘리퍼로 동맥류 세그먼트의 외부 직경을 측정하십시오. 대동맥 팽창 계산(%) 다음 방정식을 사용하여 [ [(수확 위프리직경 - 초기 수술 위프리직경) x 100%]. 일단 측정이 달성되면, IVC에 주입을 통해 펜토바르비탈-페니토인(예: 유타솔)의 치명적인 용량을 투여한다.
5. 삼각에서 대동맥을 해부하고 치료되지 않은 대동맥의 제어 세그먼트로 동맥류 세그먼트를 내피하십시오. 역학 평가를 위해 액체 질소 또는 포르말린에 샘플을 놓습니다.

결과

모든 통계 분석은 피셔 정확한 테스트 또는 치 제곱 시험을 적절히 사용하여 수행되었다. 데이터 값은 평균 대동맥 팽창(%)±표준 편차(%)로 보고됩니다. 통계적 유의는 P< 0.05로 설정되었다. Elastase 처리를 제공하는 BAPN과 수술 (수술/엘라스타아제)의 조합은 수술과 엘라스타아제로 단독으로 치료받은 돼지에 비해 28일째에 돼지에서 더 강력하고 재현 가능한 AAA를 생성합니다(평균 대동맥 팽창(%) ±...

토론

돼지에 있는 infrfrarenal AAA의 새로운 모형은 BAPN로 풍선 혈관 성형술, 관류 및 국소 엘라스타제 및 규정식의 조합을 사용하여 만들어졌습니다. 이 모델을 사용하여 만성 인간 동맥류 질환의 총 및 운동학적 특성으로 >100%의 대동맥 팽창을 달성했습니다. 이 모형은 AAA의 복잡한 병리생리학을 더 이해하고 인간적인 질병에 잠재적인 치료를 번역하는 관문을 제공합니다.

돼지AAAA의 ...

자료

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