Elastazın Perivasküler Uygulaması ile İndüklenen Fare Abdominal Aort Anevrizması Modeli
Summary
Mevcut protokol, farelerde infrarenal abdominal aortun adventitisine doğrudan elastaz uygulanması yoluyla elastaz kaynaklı AAA modeli için standartlaştırılmış bir cerrahi yöntemi tanımlamaktadır.
Abstract
Abdominal aort anevrizması (AAA), öncelikle asemptomatik olmasına rağmen, AAA’nın rüptürü genellikle yıkıcı bir sonuca sahip olduğu için potansiyel olarak hayatı tehdit edicidir. Şu anda, her biri AAA’nın patogenezinde farklı bir yönü vurgulayan birkaç farklı deneysel AAA modeli vardır. Elastaz kaynaklı AAA modeli, en çok kullanılan ikinci kemirgen AAA modelidir. Bu model, domuz pankreas elastazı (KKD) aortun infrarenal segmentine doğrudan infüzyonunu veya uygulanmasını içerir. Teknik zorluklar nedeniyle, günümüzde elastaz kaynaklı AAA modellerinin çoğu, KKD’nin intraluminal infüzyonu yerine eksternal uygulama ile gerçekleştirilmektedir. Elastaz infiltrasyonu, medial tabakalarda elastik lamellerin bozulmasına neden olur, bu da aort duvarı bütünlüğünün kaybına ve ardından abdominal aortun genişlemesine neden olur. Bununla birlikte, elastaz kaynaklı AAA modelinin bir dezavantajı, ameliyatın nasıl yapıldığının kaçınılmaz varyasyonudur. Spesifik olarak, aortun infrarenal segmentini izole eden cerrahi teknik, aort sargısı ve KKD inkübasyonu için kullanılan malzeme, KKD’nin enzimatik aktivitesi ve KKD uygulamasının süresi, nihai AAA oluşum hızını ve anevrizma çapını etkileyen önemli belirleyiciler olabilir. Özellikle, bu faktörlerin AAA ile ilgili farklı çalışmalardan farkı, tekrarlanabilirlik sorunlarına yol açabilir. Bu makalede, KKD’nin faredeki infrarenal abdominal aortun adventitisine doğrudan uygulanması yoluyla elastaz kaynaklı AAA modelinin ayrıntılı bir cerrahi süreci anlatılmaktadır. Bu prosedürü takiben, erkek ve dişi farelerde yaklaşık% 80’lik stabil bir AAA oluşum oranı elde edilebilir. Elastaz kaynaklı AAA modeli kullanılarak yapılan AAA çalışmalarının tutarlılığı ve tekrarlanabilirliği, standart bir cerrahi prosedür oluşturularak önemli ölçüde artırılabilir.
Introduction
Abdominal aort anevrizması (AAA), abdominal aortun damar çapının en az %50 arttığı segmental dilatasyonu olarak tanımlanır1. AAA potansiyel olarak ölümcüldür, çünkü rüptürmüdahale 2,3,4 ile bile son derece yüksek bir ölüm oranına neden olabilir. AAA’nın ABD’de yılda yaklaşık 13.000 ölümden sorumlu olduğu bildirilmiştir, bu da onu 1,5’in önde gelen10. ölüm nedeni yapar.
AAA’nın patogenezi henüz tam olarak anlaşılamamıştır 6,7,8. AAA’nın moleküler mekanizmasını araştırmak ve potansiyel terapötik hedefleri test etmek için, çeşitli deneysel AAA modelleri 9,10 oluşturulmuştur. AAA’nın kemirgen modelleri, elastaz, kalsiyum klorür, anjiyotensin II ve ksenogreft modellerini içerir; bunların arasında elastaz kaynaklı AAA modeli, en çok kullanılan ikinci model 10,11,12,13,14,15,16,17’dir. Bu model, domuz pankreas elastazı (KKD) aortun infrarenal segmentine doğrudan infüzyonunu veya uygulanmasını içerir. Elastazın aortun medial tabakasına nüfuz etmesi, elastik lamellerin bozulmasına ve enflamatuar hücrelerin infiltrasyonuna neden olarak aort duvarı bütünlüğünün kaybına ve ardından abdominal aortun genişlemesine yol açacaktır 7,18. Elastaz kaynaklı AAA modeli ilk olarak 1990 yılında Anidjar ve ark. tarafından, aortun izole bir segmentinin elastaz17 ile perfüze edildiği sıçanlar kullanılarak bildirilmiştir. Daha sonra 2012 yılında, KKD’nin periadventitial uygulamasını kullanan değiştirilmiş bir model, Bhamidipati ve ark.19 tarafından bildirilmiştir. Günümüzde, elastaz kaynaklı AAA modeli için yapılan ameliyatların çoğu Bhamidipati’nin grubundan esinlenilmekte ve KKD’nin intraluminal perfüzyonu yerine harici uygulama ile gerçekleştirilmektedir. Eksternal uygulamanın ince cerrahi becerilere daha az gereksinimi olmasına rağmen, AAA insidansı nispeten daha düşüktür ve intraluminal perfüzyon 11,19’dan biraz daha küçüktür.
AAA çalışmalarında yaygın olarak kullanılmasına rağmen, elastaz kaynaklı AAA modeli belirli sınırlamalara sahiptir. Bu modelin bir uyarısı, ameliyatın nasıl yapıldığının kaçınılmaz varyasyonlarıdır ve bu da tekrarlanabilirlik sorununa yol açabilir. Örneğin, cerrahi prosedürde, aortun infrarenal segmentinin nasıl izole edildiği ve segmentin hangi bölümünün farklı laboratuvarlar arasında KKD uygulaması için seçildiği ile ilgili fark olabilir. KKD’nin enzimatik aktivitesi ve KKD inkübasyonunun süresi de değişebilir. Bununla birlikte, bunların hepsi nihai AAA oluşum hızını ve anevrizma çapını etkileyen temel belirleyicilerdir. Bu kritik belirleyicilerin varyasyonu, bu modeli kullanan farklı gruplardan AAA çalışmalarının veri karşılaştırmasını çok zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, çeşitli kurumlardan karşılaştırılabilir sonuçlar elde etmek için bir araç olarak standartlaştırılmış bir cerrahi prosedüre ihtiyaç vardır.
Bu makalede, farelerde infrarenal abdominal aort adventitisine KKD’nin doğrudan uygulanması yoluyla elastaz kaynaklı AAA modeli için standartlaştırılmış bir cerrahi protokol anlatılmaktadır. Bu modeli kullanan farelerde başarılı ve sağlam AAA üretimi için gerekli cerrahi malzeme ve prosedürler hakkında detaylar da tartışılacaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Elastaz kaynaklı AAA modeli ilk olarak Anidjar ve ark. tarafından 1990 yılında sıçanlar kullanılarak bildirilmiştir17. Son otuz yılda çeşitli modifiye versiyonlar tanıtılmış ve cerrahi tekniklerde önemli gelişmeler kaydedilmiştir 19,20,21,22. Yüzlerce enstitü, AAA çalışmaları için en çok kullanılan ikinci kemirgen deney modeli olarak elastaz ka…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Michigan Üniversitesi Laboratuvar Hayvanları Tıbbı Birimi’ne hayvan besleme ve yetiştirme konusundaki yardımları için teşekkür ederiz. Bu çalışma NIH RO1 HL138139, J. Zhang’a NIH RO1 HL153710, YE Chen’e NIH RO1 HL109946, RO1 HL134569 ve Amerikan Kalp Derneği hibesi G. Zhao’ya 20POST35110064 tarafından desteklenmektedir.
Materials
| 6-0 non-absorbable monofilament suture | Pro Advantage | P420697 | |
| Carprofen | Zoetis Inc. | NDC: 54771-8507 | |
| Chow Diet | LabDiet | 3005659-220 | PicoLab 5L0D |
| Cotton Applicator | Dynarex | 4303 | |
| Cotton Pad | Rael | UPC: 810027130969 | |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Software Inc. | Version 8.4.3 | |
| Grarfe Forceps | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Halsted Mosquito Hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 | |
| Ketamine | Par Pharmaceutical | NDC: 42023-0115-10 | |
| Nitrile gloves | Fisherbrand | 19-130-1597 | |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher | 15140122 | |
| Porcine pancreatic elastase | Sigma-Aldrich | E1250-100MG | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14068-12 | |
| Sterile 0.9% saline solution | Baxter | 2B1324X | |
| Xylazine | Akorn | NDC: 59399-110-20 |
References
- Kent, K. C. Clinical practice: Abdominal aortic aneurysms. The New England Journal of Medicine. 371 (22), 2101-2108 (2014).
- Karthikesalingam, A., et al. Mortality from ruptured abdominal aortic aneurysms: Clinical lessons from a comparison of outcomes in England and the USA. Lancet. 383 (9921), 963-969 (2014).
- Noel, A. A., et al. Ruptured abdominal aortic aneurysms: The excessive mortality rate of conventional repair. Journal of Vascular Surgery. 34 (1), 41-46 (2001).
- Lederle, F. A., et al. Rupture rate of large abdominal aortic aneurysms in patients refusing or unfit for elective repair. JAMA. 287 (22), 2968-2972 (2002).
- Kochanek, K. D., Xu, J., Murphy, S. L., Minino, A. M., Kung, H. C. Deaths: Final data for 2009. National Vital Statistics Reports. 60 (3), 1 (2011).
- Daugherty, A., Cassis, L. A. Mechanisms of abdominal aortic aneurysm formation. Current Atherosclerosis Reports. 4 (3), 222-227 (2002).
- Quintana, R. A., Taylor, W. R. Cellular mechanisms of aortic aneurysm formation. Circulation Research. 124 (4), 607-618 (2019).
- Kuivaniemi, H., Ryer, E. J., Elmore, J. R., Tromp, G. Understanding the pathogenesis of abdominal aortic aneurysms. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 13 (9), 975-987 (2015).
- Trollope, A., Moxon, J. V., Moran, C. S., Golledge, J. Animal models of abdominal aortic aneurysm and their role in furthering management of human disease. Cardiovascular Pathology. 20 (2), 114-123 (2011).
- Patelis, N., et al. Animal models in the research of abdominal aortic aneurysms development. Physiological Research. 66 (6), 899-915 (2017).
- Senemaud, J., et al. Translational relevance and recent advances of animal models of abdominal aortic aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (3), 401-410 (2017).
- Lysgaard Poulsen, J., Stubbe, J., Lindholt, J. S. Animal models used to explore abdominal aortic aneurysms: A systematic review. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 52 (4), 487-499 (2016).
- Tsui, J. C. Experimental models of abdominal aortic aneurysms. Open Cardiovascular Medicine Journal. 4, 221-230 (2010).
- Manning, M. W., Cassi, L. A., Huang, J., Szilvassy, S. J., Daugherty, A. Abdominal aortic aneurysms: Fresh insights from a novel animal model of the disease. Vascular Medicine. 7 (1), 45-54 (2002).
- Chiou, A. C., Chiu, B., Pearce, W. H. Murine aortic aneurysm produced by periarterial application of calcium chloride. Journal of Surgical Research. 99 (2), 371-376 (2001).
- Allaire, E., Guettier, C., Bruneval, P., Plissonnier, D., Michel, J. B. Cell-free arterial grafts: Morphologic characteristics of aortic isografts, allografts, and xenografts in rats. Journal of Vascular Surgery. 19 (3), 446-456 (1994).
- Anidjar, S., et al. Elastase-induced experimental aneurysms in rats. Circulation. 82 (3), 973-981 (1990).
- Sun, J., et al. Mast cells modulate the pathogenesis of elastase-induced abdominal aortic aneurysms in mice. Journal of Clinical Investigation. 117 (11), 3359-3368 (2007).
- Bhamidipati, C. M., et al. Development of a novel murine model of aortic aneurysms using peri-adventitial elastase. Surgery. 152 (2), 238-246 (2012).
- Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1641-1649 (2000).
- Tanaka, A., Hasegawa, T., Chen, Z., Okita, Y., Okada, K. A novel rat model of abdominal aortic aneurysm using a combination of intraluminal elastase infusion and extraluminal calcium chloride exposure. Journal of Vascular Surgery. 50 (6), 1423-1432 (2009).
- Busch, A., et al. Four surgical modifications to the classic elastase perfusion aneurysm model enable haemodynamic alterations and extended elastase perfusion. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 56 (1), 102-109 (2018).
- Liang, W., et al. KLF11 protects against venous thrombosis via suppressing tissue factor expression. Thrombosis and Haemostasis. , (2021).
- Marinov, G. R., et al. Can the infusion of elastase in the abdominal aorta of the Yucatan miniature swine consistently produce experimental aneurysms. Journal of Investigative Surgery. 10 (3), 129-150 (1997).
- Shannon, A. H., et al. Porcine model of infrarenal abdominal aortic aneurysm. Journal of Visualized Experiments. (153), e60169 (2019).
