Свиная модель инфрагенной абдоминальной аневризмы аорты

Резюме

Эта новая модель создает надежные инфрагенные аневризмы брюшной аорты у свиней, используя комбинацию воздушной ангиопластики, эластазной/коллагеназной перфузии, местного применения эластаз, а также перорального соединения - аминопропионитрила, что мешает коллагену перекрестное соединение.

Аннотация

Большие модели животных для изучения аневризмы брюшной аорты редки. Целью этой модели является создание воспроизводимых, клинически значимых инфрагенных аневризм брюшной аорты (AAA) у свиней. Для достижения этой цели мы используем комбинацию агиопластики воздушного шара, эластазы и коллагеназы, а также ингибитора оксидазы лисил, называемого «аминопропионитрил» (BAPN), для создания клинически значимых инфрагенных аортальных авризм, аналогичного болезням человека.

Некастые самцы свиней кормят BAPN в течение 7 дней до операции для достижения устойчивого состояния в крови. Проводится лапаротомия средней линии и инфрагенная аорта вокружно расчленяется. Первоначальные измерения регистрируются до индукции аневризмы с сочетанием воздушной ангиопластики, эластазной (500 единиц)/коллагеназы (8000 единиц) перфузии и местного применения эластаза. Свиней кормят BAPN ежедневно до терминальной процедуры либо на послеоперационный день 7, 14 или 28, в это время измеряется аневризма, и ткани закуплены. BaPN и хирургии свиней по сравнению со свиньями, которые прошли операцию в одиночку.

Свинья лечение с BAPN и хирургии было среднее расширение аорты 89,9% и 47,4% на 7-й день, 105,4% и 58,1% в день 14, и 113,5% и 30,2% в день 28. Свиньи, обработанные только хирургическим вмешательством, имели значительно меньшие аневризмы по сравнению с BAPN и хирургическими животными на 28-й день (p qlt; 0.0003). Группа baPN и хирургии была макроскопических и иммуногистохимических доказательств аневризмальной болезни конечной стадии.

Клинически значимый инфрагенный ААА может быть индуцирован с помощью воздушного шара ангиопластики, эластаза / коллагеназы перфузии и актуальное применение, дополненный устные BAPN. Эта модель создает большие, клинически значимые ААА с признаками болезни человека. Это имеет важные последствия для выяснения патогенеза ААА и тестирования новых методов лечения и устройств для лечения ААА. Ограничения модели включают вариации в BAPN попадает свиней, качество перфузии эластаза, и стоимость BAPN.

Введение

По данным Центра по контролю заболеваний (CDC), аневризмы аорты (АА) являются ведущей причиной смерти в Соединенных Штатах и представляют собой значительное бремя болезни¹. Аневризма аорты определяется как расширение дискретной части просвета сосуда более чем на 50%². Подмножество АА в животе, называется брюшной аневризмы аорты (AAA) являются растущей проблемой. AAA остаются клинически молчать до надвигающегося разрыва или вскрытия, с острым началом, сильные боли в животе, как правило, только представляя симптом^3,4. Разрыв ААА почти всегда приводит к летальному исходу со смертностью 90%^5. Открытая или эндоваскулярная хирургия является единственным терапевтическим вариантом для пациентов, и может быть очень болезненным процедурой. Важно отметить, что ААА является одним из немногих сердечно-сосудистых заболеваний без медицинской терапии для лечения.

На сегодняшний день большая часть исследований по патогенез AAA была сосредоточена на моделях грызунов, используя эластаза, которая является ферментом, который деградирует эластина, найденного в аортальном носителе, чтобы вызвать аневризмы. ^6,7 Однако, клиническая переносимость мелких моделей животных к человеческой аневризмальной болезни ограничена, так как оценка структурных изменений в аорте, и измененная гемодинамика ограничена из-за размера. Из-за анатомического и размера сходства, свиная кровеносная система коррелирует лучше с человеческой биологией, чем грызуны⁸. Крупные модели животных позволяют более глубоко понять клеточные механизмы процесса заболевания, могут быть использованы разработка новых методов лечения в терапевтических дозах для крупных млекопитающих, а также тестировать механические ремонтные устройства, которые не были бы осуществимы в небольших моделях животных. Кроме того, острый характер моделей грызунов не повторяет хронику и патологические характеристики аневризма заболевания человека.

Сочетание эластази и соединения под названием "аминопропионитрил" (BAPN) произвело революцию в моделях murine AAA, создавая аневризмы, которые крупнее и содержат сиквелы хронической аневризмализальной болезни, включая тромб фрески, рассечение и разрыв^9. BAPN является ингибитором лисил оксидазы, которая необходима для коллагена перекрестные, важнейший компонент стенки аорты^10,11,12. Активность лисилоксидаза снижается с возрастом и с учетом связи возраста и хронический характер сложных АА, BAPN имеет большой потенциал, чтобы экспериментально имитировать последствия старения^9,13,14. Использование BAPN и его способность реплицировать хронические заболевания в подострохи настройки предлагает новое преимущество по сравнению с альтернативными крупными моделями животных AAA. По сравнению с другими установленными свиными моделями AAA, эта модель создает крупнейшие аневризмы с признаками заболевания конечной стадии, и результаты были ранее опубликованы^8,11,15.

При предоставлении определенных преимуществ для успешного завершения этой модели требуются значительные ресурсы и инвестиции, которые могут отпугнуть некоторых исследователей. К числу этих ресурсов относятся доступ в операционные, квалифицированных хирургов и анестезиологов, жилье для животных и ветеринарный персонал для оказания помощи в послеоперационном уходе. Кроме того, стоимость BAPN может быть непомерно дорогим для некоторых лабораторий.

Немногие большие модели животных существуют для изучения сложной патофизиологии образования ААА и перевода на болезнь человека. Большие модели животных ААА имеют решающее значение для оценки жизнеспособности новых технологий и методов лечения заболеваний человека. Таким образом, цель этого исследования заключается в создании воспроизводимой модели продвинутой стадии инфрагенных ААА у свиней. Обоснование использования BAPN и эластазы свиной модели заключается в том, чтобы лучше понять патофизиологию ААА, имитируя хронический характер и сиквел ы человеческой аневризмальной болезни в острой или подостройной обстановке, а также проверить новые методы лечения и устройства для ААА Лечения.

протокол

Протоколы о животных были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных Университета Вирджинии (No 3848).

ПРИМЕЧАНИЕ: Эта модель была ранее опубликована Cullen et al. и представляет собой измененный протокол, описанный Hynecek et al.^8,15.

1. Звери

1. Используйте для экспериментов некастрированные самцы свиней весом 20-30 кг.
2. Для того, чтобы максимизировать долю веса на основе дозBAP попадает, обеспечить свиней с разделенной пищи стандартных чау и 0,15 г/кг BAPN смешивается с цельномолочных простой йогурт или влажный корм для собак. Начните администрирование BAPN за 7 дней до операции индекса для достижения стабильного состояния в крови, и ежедневно во время послеоперационного курса.
   ПРИМЕЧАНИЕ: BAPN имеет многочисленные побочные эффекты, если попадает в больших количествах. Меры изоляции для персонала, включая шапку, платья, перчатки и бахилы следует носить всякий раз, когда взаимодействуют с животными кормили BAPN или обработки BAPN.
3. Сделать свиней ноль на ОС (NPO) в ночь перед операцией.

2. Анестезия

1. Индуцировать общую анестезию (ГА) с использованием тилетамина-золцепама 6 мг/кг, ксилазина (2 мг/кг) и атропина сульфата (0,04 мг/кг) вводят внутримышечно.
2. Интубировать свинью с помощью стандартной эндотрахеэля трубки (ETT) и Миллер лезвие.
3. Получить периферийный внутривенный (IV) доступ с помощью 16 или 18 калибра IV в ухо вены и безопасно на месте с лентой.
4. Подключите ETT к анестезии машины и поддерживать ГАЗ с помощью ингаляционного изофруран (0,2 мг/кг).
5. Применение электрокардиограммы (ЭКГ) приводит и оксиметрии пульса для мониторинга жизненных признаков во время операции. Принимайте пероральную температуру в начале корпуса. Поместите электрокаутерию на зависимую часть свиньи.
6. Убедитесь, что один из ваших сотрудников постоянно контролирует и регулярно записывает жизненно важные признаки, чтобы убедиться, что свинья надлежащим образом степенный, вентилируемые и оксигенированные, а также для выявления и надлежащего вмешательства в любой гемодинамической нестабильности во время Хирургии.

3. Хирургическая техника

1. Выполняйте стерилизацию хирургической области с использованием стерильной марли, повидон-йода и 70% изопропилового спирта. Drape свиньи в обычной стерильной моды. Возьмите образец крови до разреза.
   ПРИМЕЧАНИЕ: На данный момент все оборудование, включая инструменты, воздушные шары, провода и т.д., должно быть стерильным.
2. Используя одиннадцать лезвий или Bovie электрокаутерии, выполнить полотна средней линии, чтобы войти в брюшную полость.
3. Сместите брюшной внутренности цефалды в левую свинью, чтобы разоблачить ретроперитонеум. Обложка кишечника с влажным синим полотенцем, чтобы избежать высыхания. Сделайте резкий разрез, чтобы войти в ретроперитонеум, что позволяет получить доступ к нижней полы вены (IVC) и инфрагенной брюшной аорты.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Идентификация и защита мочеточников на двусторонней основе имеет решающее значение в этой части дела. Свиной ретроперитонеальной анатомии (в том числе курс мочеточников) грубо зеркала, что и людей, с тонкими вариациями подробно ниже.
4. Окружно вскрыть аорту из почечных сосудов, неполноценно аортальной трифуркации. Позаботьтесь, чтобы избежать травмы IVC и поясничной артерии. После того, как вся инфрачная аорта подвергается, использовать calipers для измерения диаметра аорты в середине части инфрагенной аорты.
   ПРИМЕЧАНИЕ: В отличие от людей, свиньи имеют аорты трифуркации, а не бифуркации.
5. Определите каудальную мезентерию артерии на передней части инфрачной аорты, которая обычно лежит на несколько сантиметров, проксим от аортальной трифуркации. Эта артерия не существует у людей. Вскрыть, зажим, и трансектировать эту артерию. На данный момент, управлять 5000 единиц нефракционированного гепарина сульфат внутривенно.
6. Каннула каудальная мезентерическая артерия с 0,018 в руководстве проволоки из нержавеющей стали провода из набора микропунктуры ввести. Серийно расползать артерию над проводом с 5 французским (Fr), а затем 7 Fr introducer.
7. Оставив 7 Fr introducer на месте, заменить 0,018 в проволоке с 0,035 в направляющей, а затем удалить 7 Fr introducer, обеспечение hemostasis с пальцем над каниляции сайта, как введение удаляется. Вставьте 0.035 в направляющий провод до тех пор пока приблизительно 30 сантиметров остатков провода или сопротивления не натке.
8. Вставьте 16-мм перкутанный воздух отранслюминальной ангиопластике над проволокой в инфратонную аорту и расположите его в середине расчлененной аорты. Надувайте воздушный шар, периодически измеряя диаметр расширенной аорты с помощью калиперов до максимального расширения примерно на 80% больше, чем базовые измерения.
9. После 10 минут реперфузии, перекрестный зажим аорты просто дистальные к почечной сосуды и проксимальной аорты трифуркации. Определите и зажимайте ранее расчлененные поясничные сосуды, чтобы изолировать инфрагенную аорту от системной циркуляции. Это важно, чтобы избежать системной перфузии эластаза, которая может вызвать септический ответ в острый послеоперационный период.
10. Повторно 7 Fr ввести над проволокой и удалить провода. Промыть изолированный аортированный сегмент с сольным раствором, гарантируя отсутствие утечки жидкости. Соедините эластазу (500 единиц) и коллагеназу (8000 единиц) раствором для введения и пронизайте 30 мл в изолированную аорту под постоянным ручным давлением в течение 10 мин. Все 30 мл растворов должны быть введены в изолированный сегмент.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Хорошо проникнуты аорты сегмент аорты должны быть тугой без утечки из стенки аорты или с сайта каниляции. Петля судна может быть обернута только проксимальной к месту консервации, чтобы не избежать эластаза. В течение 10 мин, эластаза / коллагеназный раствор можно наблюдать "плач" через стенку аорты.
11. Через 10 минут орошаем раствор из просвета аорты сольнием. Удалите ввести и ligate каудальной пень песентерической артерии. Высвобожните все зажимы (поясничные зажимы, а затем дистальный зажим, затем проксимальный зажим).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Ограничьте время зажима не более чем на 10 минут, чтобы предотвратить ишемию спинного мозга. Ите ремонт стежка (5-0 полипропилена) загружены в случае кровотечения из пень каудальной пень из мензентерической артерии после поперечные зажимы освобождены.
12. Замочите 2 см х 5 см кусок хирургической марли с 20 мл неразбавленной эластасы (27 единиц / мл) и обернуть вокруг вмешалась аорта в течение 10 мин. Примите меру аорты после всех вмешательств с кадетским.
13. Орошайте живот сольным раствором, заменяйте кишечник и закрывайте брюшную полость в три слоя. BAPN ингибирует заживление ран, поэтому для того, чтобы свести к минимуму риски рана распада и фасциального dehiscence, использовать шов с длинным время абсорбции и не забудьте принять разумно малых размеров укусов ткани на каждом слое. Используйте бегущий синтетический абсорбируемый монофилом 1 зацикленный шов Полидиоксанона (PDS) для фасции, бегущий плетеный абсорбируемый 2-0 шов для глубокого дермального позже, и бегущий подкатикулярный абсорбируемый монофиломшный шов (4-0) для кожи.

4. Послеоперационный уход

1. Используйте 0,2 мг/кг подкожного бупренорфина-СР для послеоперационной анальгезии. Оцените каждую свинью три раза в день в течение первых трех послеоперационных дней на наличие признаков боли и дискомфорта и вводят дополнительную обезболиваю, если они выявлены.
2. Администрирование послеоперационных антибиотиков (1 г цефалексина внутримышечно) на POD 1-3.
3. Социально домашние животные после POD 3.

5. Закупка аортачных тканей

1. Выполняйте закупки тканей либо на POD 7, 14, либо 28.
2. Побудить ГА, как описано в шагах 2.1-2.5 выше.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Закупка аортальной ткани терминала не должна быть стерильной.
3. 5.3. Вновь открыть предыдущий разрез лапаротомии средней линии, будучи осведомленным прилипаемого кишечника к передней брюшной стенке. Отражайте кишечник, чтобы разоблачить ретроперитонум и аорту, похожие на шаг 3.3 выше.
4. Вскрыть аорту до тех пор, пока аневризма подвергается и измерить внешний диаметр аневризмального сегмента с калиперами. Рассчитать расширение аорты (%) с помощью следующего уравнения: (уборочная инфрагенная диаметр - начальный оперативный инфрагенный диаметр) x 100%. Как только измерение достигнуто, ввести смертельную дозу пентобарбитала-фенитоина (например, Euthasol) через инъекцию в IVC.
5. Вскрыть аорту от трифуркации до супраранальной аорты и вытеснить аневризмальный сегмент с контрольным сегментом необработанной аорты. Поместите образец в жидком азоте или формалине для гистологической оценки.

Результаты

Все статистические анализы были выполнены с использованием Фишер точного теста или chi квадрат тест по мере необходимости. Значения данных регистрируются как среднее расширение аорты (%) и стандартное отклонение (%). Статистическая значимость была установлена P злт; 0.05. Сочетание BAPN и хир?...

Обсуждение

Новая модель инфрагенного ААА у свиней была создана с использованием комбинации воздушного шара ангиопластики, перфузии и актуальных эластаза, и диетические как BAPN. Используя эту модель, расширение аорты в размере 100% было достигнуто с валовой и гистологических характеристик хроничес?...

Материалы

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