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* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
In diesem Protokoll wurde eine neuartige Schweinevenen-Bypass-Transplantation durch einen kleinen Schnitt in der linken Brustwand ohne kardiopulmonalen Bypass durchgeführt. Es wurde eine postoperative pathologische Studie durchgeführt, die eine Verdickung der Intima zeigte.
Die venöse Transplantaterkrankung (VGD) ist die Hauptursache für das Versagen des Koronararterien-Bypass-Transplantats (CABG). Großtiermodelle von CABG-VGD werden für die Untersuchung von Krankheitsmechanismen und die Entwicklung therapeutischer Strategien benötigt.
Um die Operation durchzuführen, betreten wir die Herzkammer durch den dritten Interkostalraum und präparieren sorgfältig die innere Brustvene und tauchen sie in normale Kochsalzlösung. Die rechte Hauptkoronararterie wird dann wegen Ischämie behandelt. Das Zielgefäß wird eingeschnitten, ein Shunt-Plug platziert und das distale Ende der Transplantatvene anastomosiert. Die aufsteigende Aorta ist teilweise blockiert und das proximale Ende der Transplantatvene wird nach der Perforation anastomosiert. Die Transplantatvene wird auf Durchgängigkeit geprüft und die proximale rechte Koronararterie wird ligiert.
Die CABG-Operation wird bei Minischweinen durchgeführt, um die linke innere Brustvene für ihre Verwendung als Gefäßtransplantat zu entnehmen. Biochemische Serumtests werden verwendet, um den physiologischen Status der Tiere nach der Operation zu bewerten. Die Ultraschalluntersuchung zeigt, dass das proximale, mittlere und distale Ende des Transplantatgefäßes frei sind. Im chirurgischen Modell wird bei der histologischen Untersuchung nach der CABG-Operation ein turbulenter Blutfluss im Transplantat beobachtet, und im Transplantat wird eine venöse Transplantatstenose in Verbindung mit einer Intimahyperplasie beobachtet. Die vorliegende Studie liefert detaillierte chirurgische Verfahren zur Etablierung eines wiederholbaren CABG-induzierten VGD-Modells.
Obwohl die Sterblichkeit durch koronare Herzkrankheiten in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen ist, entwickelt die Hälfte der Erwachsenen mittleren Alters in den Vereinigten Staaten jedes Jahr ischämische Herzsymptome, und ein Drittel der älteren Erwachsenen stirbt an koronarer Herzkrankheit1. Die Koronararterien-Bypass-Transplantation (CABG) ist eine wirksame chirurgische Modalität zur Verbesserung der Myokardischämie und, was noch wichtiger ist, eine unersetzliche chirurgische Modalität für die Behandlung der koronaren Herzkrankheit mit mehreren Gefäßen2. Im Laufe der Zeit entwickeln Gefäßtransplantate jedoch Entzündungen, Intimahyperplasie und fortschreitende Atherosklerose, von denen bekannt ist, dass sie zu einem Versagen des Venentransplantats oder einer Venentransplantaterkrankung (VGD) führen3. Bei Patienten nach CABG kann bei einer Restenose in einigen Fällen nur das erkrankte Blutgefäß ersetzt werden2. Ältere Patienten und zusätzliche Komorbiditäten machen die Wiederherstellung der Koronararterien-Bypass-Transplantation zu einer ziemlichen Herausforderung. Die Verzögerung oder Kontrolle der pathologischen Probleme, die mit transplantierten Blutgefäßen verbunden sind, ist ein dringendes Problem, das gelöst werden muss. Großtiermodelle von CABG-VGD werden für die Untersuchung von Krankheitsmechanismen und die Entwicklung therapeutischer Strategien benötigt. Forscher haben erfolgreich Tier-VGD-Modelle bei kleinen und großen Tieren wie Mäusen4, Ratten5, Kaninchen6 und Schweinen7 etabliert. Im Vergleich zu Kleintieren haben große Tiere wie Schweine ähnliche anatomische Strukturen und physiologische Eigenschaften wie Menschen und haben eine längere Lebensdauer 8,9. Daher eignen sich große Tiere besser für die Erforschung langfristiger pathologischer Veränderungen bei venösen Transplantaterkrankungen und für die präklinische Prüfung von Medikamenten oder Geräten. Wir und unser kooperierendes Team haben erfolgreich chirurgische Techniken angewendet, um ein Modell der Schweineherzinsuffizienz zu etablieren und die kardialen pathologischen Veränderungen in diesem Modellzu beschreiben 10.
Die CABG-Chirurgie wurde in der klinischen Praxis standardisiert, aber wenn sie auf die Etablierung von VGD-Tiermodellen angewendet wird, sind die Unterschiede zwischen den Arten, die Anschaffung von Tiergeräten und -einrichtungen, tierchirurgische Eingriffe sowie Tierfütterung und -pflege große Herausforderungen für die Forscher. Wie in der klinischen Praxis umfassen die Ansätze für die CABG-Chirurgie, die zur Etablierung von VGD-Tiermodellen verwendet werden, die Mittellinien-Sternotomie11 und die linke laterale Thorakotomie12. Die Mittellinien-Sternotomie wird häufiger angewendet13,14. Dieser Ansatz birgt jedoch hohe Risiken für Mensch und Tier. In der von Thankam et al. berichteten Studie starben zwei der sechs Schweine, die für die Modellierung verwendet wurden, während der Operation15. Eine hohe Modellmortalität erhöht die Studienkosten und beeinträchtigt die Genauigkeit der Ergebnisse. Eine Studie hatte zuvor gezeigt, dass ein Schnitt in der linken Brustwand möglich war, um eine CABG-induzierte VGD bei Schweinen zu etablieren11. Ziel dieser Studie ist es, ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zu beschreiben, um eine reproduzierbare Operation für ein CABG-induziertes VGD-Modell bei Minischweinen zu etablieren und den Phänotyp dieses Modells zu bewerten. Das experimentelle Protokoll wurde gemeinsam von den Herzchirurgie- und Anästhesieteams entwickelt. Der chirurgische Zugang für den linken dritten Interkostalraum wurde gemäß den Leichen anderer Minischweine im Labor vor der Operation bestimmt, und die Anästhesiemethode wurde gemäß der im Zentrum16 verwendeten Methode durchgeführt. Biochemische Bluttests, Ultraschalluntersuchungen und histologische Untersuchungen wurden durchgeführt, um Tiermodelle zu bewerten.
Die Verfahren für die Pflege und Verwendung von Labortieren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee des Guangdong Laboratory Animals Monitoring Institute genehmigt. Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren (8. Aufl., 2011, National Research Council, USA) durchgeführt. Der chirurgische Ablauf ist in Abbildung 1 dargestellt.
1. Präoperative Vorbereitung der Tiere
2. Vorbereitung der Tiere auf die Operation
3. Chirurgische Eingriffe
4. Nachsorge
5. Ultraschalluntersuchung
6. Venöse Transplantatgewebeentnahme
BMI und biochemische Serumindizes
Der BMI zwischen der Schein- und der VGD-Gruppe unterschied sich nicht signifikant (Schein- vs. VGD, 22,05 kg/cm2 ± 0,46 kg/cm2vs. 21,14 kg/cm2± 0,39 kg/cm2, p =0,46). Die biochemischen Ergebnisse des Serums sind in Tabelle 1 aufgeführt. Statistisch signifikante Veränderungen zwischen den Gruppen wurden in vier biochemischen Indizes gefunden, darunter Aspartat-Aminotransferase (AST, Schein-VGD, ...
In dieser Studie haben wir das Protokoll für die Tierauswahl, die Instrumentenvorbereitung, die chirurgischen Eingriffe und die postoperative Bewertung bei der Entwicklung eines CABG-induzierten VGD-Modells detailliert beschrieben. Wir führten eine Ultraschalluntersuchung des Venentransplantats vor und nach der CABG-Operation und eine histologische Untersuchung des Transplantats 30 Tage nach der Operation durch. Der Blutfluss in der inneren Brustvene war vor der CABG-Operation normal, während im Transplantat der inner...
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.
Die Autoren danken dem Guangdong Laboratory Animals Monitoring Institute für die technische Unterstützung, die Tierpflege und die Probenentnahme. Sie danken auch Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd für die technische Unterstützung bei der Ultraschallprüfung. Diese Arbeit wurde vom Guangdong Science and Technology Program, China, und dem Jinan University Central Universities Basic Scientific Research Business Expenses Project (2017A020215076, 2008A08003 und 21621409) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aortic Punch | Medtronic Inc. , America | 3.0mm, 3.5mm, 4.0mm | Used for proximal coronary bridge anastomosis |
Automatic biochemical analyzer | IDEXX Laboratories, Inc. America | Catalyst One | |
Cardiac coronary artery bypass grafting instrument kit | LANDANGER, France | ||
Cardiogram monitor | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co, Ltd | MEC-1000 | |
Coronary Shunt | AXIUS | OF-1500, OF-2500, OF-3000 | The product temporarily blocks the coronary artery during arteriotomy to reduce the amount of bleeding in the surgical field and provide blood flow to the distal end during anastomosis. The Axius shunt plug is not an implant and should be removed prior to completion of the anastomosis. |
Defibrillator | MEDIANA | Mediana D500 | |
Diazepam | Nanguo pharmaceutical Co. LTD, Guangdong, China | H37023039 | Narcotic inducer |
Disposable manual electric knife | Covidien, America | E2516H | |
Electric negative pressure suction machine | Shanghai Baojia Medical Instrument Co, Ltd | YX932D | |
Esmolol | Guangzhou Wanzheng Pharmaceutical Co. LTD | H20055990 | Emergency drugs |
Ice machine | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
Lidocaine | Chengdu First Pharmaceutical Co. LTD | H51021662 | Emergency drugs |
Luxtec headlight system | Luxtec, America | AX-1375-BIF | Used for lighting fine parts during operation |
Medical operation magnifier (glasses) | Germany Lista co, LTD | SuperVu Galilean 3.5× | Used for fine site operation during operation |
Multi-function high-frequency electrotome | Shanghai Hutong Electronics Co, Ltd | GD350-B | |
Nitrogen canister | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
Nonabsorbable surgical suture (polypropylene suture) | Johnson & Johnson, America | 6-0, 7-0 | Used to suture blood vessels. |
Nonabsorbable suture (cotton thread) | Covidien, America | 1-0 | Used for skin and muscle tissue tugging |
Open heart surgery instrument kit | Shanghai Medical Instrument (Group) Co., LTD | ||
Propofol injection | Xi 'an Libang Pharmaceutical Co. LTD | H19990282 | Anesthetic sedative |
Refrigerator | Local suppliers, Guangzhou, China | ||
Respiratory anesthesia machine for animal | Shenzhen Reward Life Technology Co, Ltd, China | R620-S1 | |
Semi-occlusion clamp | Xinhua Surgical Instrument Co., Ltd. | ZL1701RB | Temporarily cut off the aortic flow |
vecuronium bromide | Richter, Hungary | JX20090127 | Muscle relaxant |
Veterinary ultrasound system | Royal Philips, Netherlands | CX50 | |
Zoletil | Virbac, France | Zoletil 50 | Animal narcotic |
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