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免疫与感染

Stenosi della Vena Cava inferiore: un modello murino di trombosi venosa profonda

Published: December 22, 2017
doi:
10.3791/56697
,
1Institute of Cardiovascular Sciences, College of Medical and Dental Sciences,University of Birmingham

Summary

Descriviamo qui stenosi nella vena cava inferiore come un modello murino di trombosi profonda della vena. Questo modello racchiude in sintesi restrizione di flusso di sangue, uno dei principali fattori scatenanti di trombosi venosa in esseri umani.

Abstract

Profondo della vena trombosi profonda (TVP) e la relativa complicazione devastante, embolia polmonare, sono un problema grave di salute con l’alta mortalità. Meccanismi di formazione di trombi nelle vene rimangono oscuri. Mancanza di mobilità (ad es., dopo la chirurgia o voli di lungo raggio) è uno dei principali fattori che portano a DVT. La conseguenza fisiopatologica della mancanza di mobilità è stagnazione del flusso di sangue in valvole venose. Qui, un modello viene descritto che imita tale dispersione di flusso come fattore di trombosi-guida. In questo modello, la restrizione di flusso parziale (stenosi) in vena cava inferiore (IVC) è creata. Chiusura di circa il 90% del lume IVC per 48 h provoca lo sviluppo di trombi strutturalmente simili a quelli in esseri umani. Le somiglianze sono: i) la maggior parte del volume dell’embolo è rosso, cioè, consiste di cellule rosse del sangue e fibrina, ii) la presenza di una parte bianca (linee di Zahn), iii) non-spogliati monostrato endoteliale, iv) livelli elevati del plasma del D-dimero e v) possibilità di prevenire trombosi da eparina a basso peso molecolare. Limitazioni includono dimensioni variabili degli emboli e il fatto che una certa percentuale di topi wild-type (0 – 35%) non può produrre un embolo. Oltre misura e osservazione visiva, gli emboli possono essere visualizzati da tecnologie non invasive, quali l’ecografia, che permette di monitorare le dinamiche di sviluppo di trombi. A intervalli di tempo più breve (1-6 h), microscopia intravital può essere applicata per osservare direttamente gli eventi (ad esempio, il reclutamento delle cellule alla parete del vaso) che precede la formazione dell’embolo. Utilizzo di questo metodo da diverse squadre di tutto il mondo ha reso possibile scoprire i meccanismi di base della iniziazione DVT e identificare potenziali bersagli che potrebbero essere utile per la sua prevenzione.

Introduction

Trombosi venosa profonda (TVP) è lo sviluppo di trombi nelle vene profonde, solitamente (ma non solo) nelle gambe. In congiunzioni con embolia polmonare (PE; indicato insieme come tromboembolismo venoso, VTE) si sviluppa in circa 900.000 americani ogni anno e rappresenta un grave problema di salute e problemi economici1,2. PE, una complicazione della TVP, si verifica quando un embolo diventa indipendente dalla posizione iniziale e raggiunge i polmoni, che possono causare insufficienza respiratoria e la morte. Il tributo di morte dal VTE supera la mortalità da AIDS, incidenti di traffico e di cancro al seno, combinato3.

Il fattore principale che causa DVT oltre a noti motivi, come il cancro o trauma, è la mancanza di mobilità 4,5. Questo può derivare da interventi chirurgici (soprattutto ortopedici), paralisi, voli di lungo raggio o altri motivi. La pompa muscolare dipende dal flusso di sangue nelle vene e quindi risultati di immobilizzazione dell’arto nel sangue stagnante flusso in valvole venose, che conduce alla trombosi. Lo scopo del metodo descritto nel presente documento è di ricapitolare tali sangue flusso distorsione6,7. Restrizione di flusso parziale nella vena cava inferiore (IVC) simula condizioni create in umani valvole venose e risultati nella formazione di un trombo simile nella struttura a emboli umano6. La gran parte di un embolo è rossa ed è costituito da globuli rossi, fibrina e incorporazione delle piastrine. Gli emboli hanno un piccolo “parte bianca” arricchito in piastrine (Figura 1), che assomigliano a “linee di Zahn” descritti negli emboli venosi umani. Entrambe le parti dell’embolo contengono anche i neutrofili8, che sono tra le prime cellule ad essere reclutati presso il sito di futura embolo6,9. Neutrofili nella parte rossa espellono trappole extracellulari del neutrofilo (reti), considerando che i neutrofili nella parte bianca sembrano essere privi di reti8. Allo stesso modo per TVP umano, trombosi nei topi è accompagnata da livelli elevati del plasma del D-dimero (Figura 2). Eparina a basso peso molecolare (enoxaparina), usato per la profilassi della TVP in pazienti, inoltre previene trombosi nei topi. Un importante vantaggio di questo metodo è assenza di decumulazione endoteliale9, che è caratteristica della umana DVT10. Questa caratteristica rende la stenosi IVC un modello più clinicamente rilevante di TVP rispetto, ad esempio, induzione di trombosi di cloruro ferrico, che induce decumulazione endoteliale e in cui gli emboli sono costituiti principalmente di piastrine11, 12,13. Un modello di completa stasi nella VCI è preferito da diverse squadre14,15,16. In contrasto con stenosi, in cui flusso residuo viene mantenuta nel vaso, applicazione di stasi blocca completamente il flusso e quindi limita l’accessibilità delle sostanze sistematicamente amministrati per il sito di trombosi. Inoltre, sembra che i meccanismi sottostanti la trombosi indotta dalla stenosi e stasi sono diversi: stenosi provoca lo sviluppo di infiammazione locale (attivazione dell’endotelio, rilascio del contenuto del corpo di Weibel-Palade, reclutamento di cellule del sistema immunitario e le piastrine alla parete del vaso) causando “immunothrombosis”6,9,17, mentre stasi sembra indurre piuttosto trombosi basato, in particolare, il fattore del tessuto ed altre coagulazione e meccanismi correlati fibrinolisi18,19,20. Così, i modelli di stenosi e stasi riflettono leggermente diversi aspetti dello sviluppo di embolo venoso, anche se certamente si sovrappongono i loro meccanismi. Modello IVC elettrolitico (EIM) di DVT21,22 induce un embolo solo parzialmente che occlude la parete del vaso. Pertanto, è conveniente per testare gli effetti della somministrazione sistemica di diversi farmaci sulla crescita dell’embolo. Questo modello, tuttavia, presuppone la rottura dell’integrità della parete del IVC (inserimento di un ago) e l’induzione di trombosi da corrente elettrica rendendo la rilevanza fisiopatologica di questo meccanismo almeno discutibile.

Protocol

Tutte le procedure di animali sono state approvate da Animal Welfare etico Review Body e l’ufficio di casa UK (Regno Unito, progetto licenza 40/3745). Vengono utilizzati topi su fondo C57BL/6, 8-12 settimane vecchia, 19-25 g di peso di corpo, di entrambi i sessi. 1. animale anestesia Posizionare il mouse in una camera di induzione e inducono anestesia da una miscela di 5% isoflurane con ossigeno al 100%. Uso una portata di 0,5 L/min attendere fino a quando il mouse si ferma completamente lo spostamento e la sua frequenza di respirazione diventa rara. Rimuovere il mouse dalla camera e Radere l’addome con una tosatrice elettrica. Rimuovere i capelli dall’addome nel miglior modo possibile per evitare la contaminazione della cavità addominale. Posizionare il mouse nella posizione supina e posizionare il naso del mouse in un cono collegato al sistema di anestesia. Ridurre la percentuale di isoflurane per 2-3% (la percentuale esatta potrebbe differire leggermente da animale ad animale). Assicurarsi che l’animale sta dormendo con il suo tasso respiratorio inferiori al solito ma evitando ansimante. Se ansimante si verifica, è possibile diminuire la percentuale di isoflurane dello 0,5%. Controllare il riflesso pedale per confermare la corretta amputate e iniziare chirurgia solo se è negativo. Applicare unguento veterinario sugli occhi per prevenire la secchezza. Applicare una soluzione anti-battericida (1% Hibitane) del mouse addome e pulire l’area con un cotone sterile bud in modo escluse potenziali ricontaminazione del sito chirurgico (ad esempio, all’interno di fuori in modo circolare). Ripetere 3 volte. 2. applicazione della IVC stenosi e recupero del Mouse Nota: Tutti gli strumenti anche come materiali (bastoncini di cotone, garza, saline ecc.), venendo in contatto con l’area di intervento devono essere sterile. L’operatore deve prima della chirurgia e usufruite e indossare guanti sterili e camice durante la procedura. Maniglie di microscopio devono essere avvolto in una pellicola sterile. Dare topi un trattamento anti-dolore prima dell’intervento e durante l’intero periodo sperimentale. Ad esempio, utilizzare buprenorfina 0,1 mg/kg per via sottocutanea 30 min prima della chirurgia e poi ogni 12 ore fino a quando l’animale è eutanasia. Come trombosi in questo metodo si sviluppa similmente ad infiammazione sterile, evitare di utilizzare farmaci anti-infiammatori come una premedicazione. Coprire il mouse con un telino sterile e fare un buco nel drappo per esporre il sito della chirurgia. Utilizzando le forbici, fare un’incisione lungo la linea mediana addominale, 1,5 cm giù dallo sterno. Utilizzando bastoncini ovattati esternare gli intestini al lato sinistro del mouse e coprire con garza sterile imbevuta di soluzione fisiologica tiepida (37 ° C) per evitare disidratazione. Identificare il IVC e suoi rami laterali (ci possono essere 0, 1 o 2 di loro) in direzione caudale dal sito di fusione del IVC con la vena renale di sinistra. Legare tutti i rami laterali visibili con i suturare Prolene inerti 7-0 come vicino il IVC come possibile. Cercare di non tenere i rami laterali con il forcipe direttamente, ma piuttosto li tirare verso l’alto tenendo il tessuto adiposo che li circonda con il forcipe in una mano e fare un tunnel sotto il ramo con il forcipe in altra mano. Non chiudere rami posteriore. Detenzione dei tessuti circostanti con il forcipe, tirare la IVC fino e sinistra producendo tensione nella piccola area tra il IVC e l’aorta esattamente all’angolo tra il IVC e la vena renale di sinistra. Tener conto che è praticamente impossibile separare l’aorta da IVC anche 2-3 mm di sotto (in direzione caudale). Utilizzando movimenti divergenti con punte di forcipe in vostra mano destra fanno un buco tra l’aorta e l’IVC. Tenete a mente che i movimenti più fatti, maggiore è la probabilità di danneggiare la nave. Idealmente, cercare di ridurre al minimo il numero di movimenti per 3-5. Preparare un pezzo di sutura in Prolene inerti 7-0 di circa 2 cm di lunghezza. Inserirlo nella cavità peritoneale del mouse sul lato sinistro dell’operatore nelle vicinanze di IVC. Tirare il IVC su e sinistra nuovamente. Inserire vostre punte della pinza destra nel foro fra l’aorta e l’IVC affinché i suggerimenti visualizzati sul lato opposto del IVC. Prendere la sutura e tirarlo indietro attraverso il foro (Figura 3A). Fare un nodo provvisorio con la sutura, ma non chiuderlo. Posizionare l’ago 30g (“un distanziatore”) piegato come un gancio nel nodo e adesso chiudete (Figura 3B). Rimuovere il distanziale (Figura 3C). Restituire l’intestino torna alla cavità peritoneale con un cotone bud e distribuirli equamente in esso. Chiudere peritoneo con sutura vicryl 6-0 l’utilizzo di loop continuo. Chiudere il primo e l’ultimo loop come un nodo. Pelle vicina mediante graffe metalliche. Iniettare il mouse con 0,5 mL di caldo (37 ° C) soluzione fisiologica di glucosio per via sottocutanea a ripristinare l’equilibrio di liquido dell’organismo. Posizionare il mouse in una gabbia individuale in camera o camera calda (25 ° C) e mettere il cibo e acqua all’interno della gabbia del gel. Osservare fino a quando il mouse è completamente recuperato (in genere, circa 1 h).

Representative Results

Qui, un modello di trombosi venosa profonda indotta da distorsione di flusso nella VCI è descritto. Induzione di stenosi nella VCI avvia distorsione e ristagno del flusso sanguigno e dopo un po’ di tempo (in questo caso, 48 h) provoca lo sviluppo di un trombo, strutturalmente simile all’essere umano DVT emboli (Figura 1A). La presenza di un embolo all’interno l’IVC è facilmente rilevabile visivamente (Figura 1B). Un’importante somiglianza tra il modello e DVT umano è livelli elevati del plasma del D-dimero (Figura 2). D-dimero è un prodotto di degradazione della fibrina e la sua presenza nel sangue suggerisce che è in corso un processo trombotico attivo. Il modello è presentato dettagliate in Figura 3A-C. L’IVC è accuratamente esposti, un buco tra il IVC e l’aorta è fatto e una sutura (Prolene 7-0) è tirata attraverso il foro sotto il IVC. Quindi l’IVC è legato dalla sutura sopra un distanziatore (ago 30g, Figura 3D), dopo che il distanziale viene rimosso. Questa procedura consente per circa il 90% chiusura del lume IVC lasciando il restante 10% brevetto. In questo modo la stagnazione del flusso di sangue alla fine che conduce alla trombosi. Nella figura 4 viene illustrato lo svantaggio principale del modello, dimensione variabile dell’embolo. Tutti questi emboli sono stati ottenuti nell’esperimento stesso eseguiti su topi maschi della stessa origine, età e peso corporeo simile. Anche se tutti i topi hanno prodotto gli emboli (prevalenza di trombosi del 100%), la loro dimensione varia chiaramente in una vasta gamma. Figura 1: Rappresentante dell’embolo dopo 48 h. restrizione/stenosi. (A), un tipico dell’embolo dopo 48 h IVC stenosi. Nota rossa (globuli rossi-arricchito) e bianco (della piastrina-arricchito) parti. (B) IVC con (a sinistra) o senza (a destra) un embolo. Scala bar = 2 mm. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 2 : Elevati livelli plasmatici del D-dimero dopo applicazione di stenosi IVC. Topi sono stati sottoposti a stenosi IVC. Prelievo presso i punti di tempo indicato, stabilizzato 1:9 con 3,8% sodio citrato, plasma è stato preparato mediante centrifugazione (2.300 x g, 5 min) e livelli di D-dimero sono stati determinati mediante un kit ELISA secondo le istruzioni del produttore. Cerchi designano topi falsità-azionati, croci designano stenosi IVC. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 3: Flusso limitazione/stenosi nel modello della Vena Cava inferiore (IVC) della TVP in topi. Fasi successive del modello sono presentati. (A) un buco tra il IVC e l’aorta è fatto e una sutura è tirata attraverso di essa nei dintorni di IVC. (B), un nodo è chiuso sopra un distanziatore (ago 30g). (C) il distanziale viene rimosso: la visualizzazione finale che vede il chirurgo prima di chiudere il mouse. La linea gialla tratteggiata delimita il IVC. LRV sta per vena renale di sinistra. Scala bar = 0,2 mm (D) il distanziale (ago 30g). Scala bar = 2 mm. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 4 . Variabilità delle dimensioni dell’embolo. Topi sono stati sottoposti a stenosi IVC 48h. Presentati sono emboli ottenuti nell’esperimento stesso. Barre di scala di 2 mm. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussion

Qui, un protocollo della stenosi IVC, che imita la distorsione del flusso di sangue, un importante fattore scatenante per la TVP, è presentato. Stenosi del IVC induce lo sviluppo di trombi nel 65-100% dei topi C57BL/6 entro 48 h e 25-50% dei topi all’interno di 2-6 h6,8,23 (Brill A, dati non pubblicati, 2016). Una limitazione importante del metodo è la variabilità dell’embolo dimensioni24 (Figura 4), che si osserva dopo sia a breve termine (6 h) e a lungo termine (48 h) IVC stenosi. Le ragioni di tale variabilità (dato che le stesse condizioni, come ad esempio il distanziale, anestesia ecc., sono utilizzati) rimangono oscuri, ma si può speculare che anatomiche variazioni tra i topi (ad es., larghezza della IVC, numero e posizione di sia laterali e posteriori rami) sono alla base di questo fenomeno. La variabilità nella dimensione del trombo rende prevalenza di trombosi (per cento dei topi con un embolo) il risultato principale. Prevalenza di trombosi possa essere confrontata mediante una tabella di contingenza e test esatto di Fisher. Uno degli esperimenti è stata un’eccezione quando embolo ridotta dimensioni con la stessa prevalenza di trombosi dopo iniezione di anticorpi podoplanin-inibizione è stata osservata 7.

Questo metodo è particolarmente utile quando l’inizio di trombosi venosa è studiato. Essa consente di indagare gli eventi iniziali nella parete del vaso, come il reclutamento delle cellule, che conduce alla fine alla trombosi. Gli effetti pro – o anti – thrombotic di farmaci possono essere valutati utilizzando questo modello con prevalenza di trombosi essendo una lettura primaria. Stenosi per 48 h è applicabile per rivelare un fenotipo anti-trombotico, mentre la stenosi h 6 può essere utilizzata se è previsto un fenotipo protrombotico. L’analisi istologica del trombo e muro di cinta IVC può anche essere eseguita.

Rimane aperta la questione se rami laterali devono essere legati o lasciato brevetto. Un gruppo ha dimostrato che la legatura dei rami laterali non aumenta dimensione del trombo e posizione di un ramo laterale più vicina di 1,5 mm al sito IVC legatura altera drammaticamente embolo sviluppo25. Chiusura dei rami laterali può indurre la lesione endoteliale in loro e anche aumentare il tempo di chirurgia26. Nelle nostre mani, mancanza di chiusura ramo laterale diminuisce sostanzialmente prevalenza di trombosi (fino al 10-30% dopo stenosi 48h; Brill, inediti) e di conseguenza abbiamo legare tutti i rami laterali visibili.

Idealmente, littermate controlli devono essere usati come topi, anche sullo stesso sfondo ma da fonti diverse, possono avere la prevalenza di trombosi leggermente diverso. Se si è studiato l’effetto di DVT se stesso su tutti i parametri (ad esempio, biochimico), devono essere utilizzati animali falsità-azionati. Topi falsità-azionati subiscono la stessa procedura ma la legatura intorno l’IVC è chiuso senza bloccare e lasciata lì senza produrre stenosi.

L’errore più frequente (un passo critico) in questo protocollo è uno sforzo per separare l’aorta e l’IVC non proprio presso l’angolo tra i vasi ma leggermente inferiori, che di solito provoca sanguinamento. Quando una massiccia emorragia si verifica, buon recupero del mouse diventa improbabile e si raccomanda di interrompere l’esperimento ed eutanasia animale. Normalmente, i topi recupero bene, muovono all’interno della gabbia e sostanzialmente non perdere peso. Si consiglia utilizzando topi sopra 20 g per sia i maschi che le femmine e tenere animali (soprattutto maschi) in gabbie individuali dopo chirurgia fino alla fine dell’esperimento per evitare combattimenti e lesioni. È stato segnalato in un altro modello (elettrolitico) di DVT che topi maschi producono grandi emboli oltre le femmine27. Analisi dei nostri dati non ha rivelato la sostanza differenza nella prevalenza di trombosi tra topi maschi e femmine (Brill, inedito). Di conseguenza, i ricercatori sono incoraggiati a eseguire esperimenti utilizzando il modello di stenosi IVC sui topi di entrambi i sessi.

Dipanarsi di suture e/o graffette può non essere esclusa soprattutto in esperimenti lunghi (una settimana e più a lungo). Così, topi devono essere controllati almeno due volte al giorno in particolare per l’integrità di sutura e dovrebbe prestare una particolare attenzione alla comparsa di tracce di sangue sul letto gabbia.

Si deve osservare che, come qualsiasi altro modello animale, stenosi del IVC ha i suoi limiti in termini di traduzione in esseri umani. Ad esempio, murino IVCs non hanno valvole, mentre DVT umana si sviluppa all’interno di valvole venose. Inoltre, gli esseri umani hanno orientamento verticale spinale con la pompa muscolare essendo un meccanismo importante accelerazione del flusso sanguigno nelle vene. Al contrario, i topi hanno orientamento orizzontale spinale senza il ruolo della pompa muscolare nel sostenere sangue ritorno al cuore. Questi limiti dovrebbero essere considerati quando si traduce i dati del mouse alla malattia umana.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato dalla British Heart Foundation (PG/13/60/30406) e l’Università di Birmingham.

Materials

C57BL/6 mice Charles River 8 – 10 weeks old, bothe genders
Scissors WPI 15922
Scissors WPI 14003
Dumont 5/45 forceps FST 11251-35
7-0 Prolene suture Ethicon W8725
6-0 Vicryl suture Ethicon W9981
Cotton buds Spar
Millswabs sterile  Millpledge veterinary  611950
Drapes Kruuse 141765
Glucose Saline-Aqupharm3 Animal Care XVD589
Clear H20 HydroGel 98% sterile water  Clearh2o
Buprenorphine National Veterinary Supplies
Isoflurane vaporizer General Anaesthetic Services
IsoFlo 100% W/W inhalation vapour, liquid National Veterinary Supplies
Sterilizer Steri350 Inotech
Microscope Olympus SZX10 Olympus
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References

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Payne, H., Brill, A. Stenosis of the Inferior Vena Cava: A Murine Model of Deep Vein Thrombosis. J. Vis. Exp. (130), e56697, doi:10.3791/56697 (2017).
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