דגם Murine של השתלת תומכן בעורק הראשי לחקר restenosis
Summary
מודל של השתלת תומכן בעורק התרדמה עכבר מתואר. בהשוואה לשיטות אחרות דומות, הליך זה הוא מהיר מאוד, פשוט ונגיש, ומציע את האפשרות ללמוד בדרך נוחה תגובת קיר כלי דם לסטנטים משחררי תרופות שונים והמנגנונים המולקולריים של restenosis.
Abstract
למרות ההתקדמות הניכרת שנעשתה בפיתוח סטנט בעשורים האחרונים, מחלות לב וכלי דם יישארו הגורם העיקרי למוות במדינות מערב. לצד היתרונות שמציעים פיתוח של סטנטים משחררי תרופות שונות, revascularization כלילית נושא גם את הסיכונים מסכני חיים של פקקת וrestenosis בסטנט. מחקר על אסטרטגיות טיפוליות חדשות נפגעת על ידי חוסר השיטות המתאימות ללימוד תהליכים והשתלת תומכן restenosis. כאן, אנו מתארים הליך מהיר ונגיש של השתלת תומכן בעורק התרדמה עכבר, אשר מציע את האפשרות ללמוד בדרך נוחה את המנגנונים המולקולריים של שיפוץ כלי שיט ואת ההשפעות של סמים ציפויים שונים.
Introduction
מחלות לב וכלי דם שנגרמו על ידי את ההתקדמות של טרשת עורקים הן הגורם המוביל למוות במדינות המתועשות. טרשת עורקים היא תגובת מוקד, דלקתי fibro שגשוג של קיר כלי הדם לפציעת האנדותל 1, וכתוצאה מכך היווצרות של פלאק מורחב לתוך לומן של הכלי, המשפיעה על זרימת הדם דרך עורקים הכליליים. מעל 75% מתוצאת אוטם שריר הלב מהקרע של סיבי כובע הדק של 2 פלאק הדלקתי. מאז סיבוך זה עלול להיות קטלני, transluminal אנגיופלסטיקה מלעורית (כלילי) (PTCA) עם השתלת תומכן הפכה ראשונה בטיפול הבחירה בפרקטיקה הרפואית הנוכחית. השיטה מאפשרת התרחבות של העורקים הכליליים ובכך צמצמו את השיקום של זרימת דם. במקביל, היא גורמת לפגיעה במידה שהאנדותל וכלי הקיר 3. עם זאת, ההשפעה ארוכת הטווח של טיפול זה היא מוגבלת על ידי remode עורקים מוגזםלינג וrestenosis 4.
על ידי העסקתו של סטנטים, PTCA הפך ליעיל יותר בטיפול בנגעים מורכבים, המאפשר revascularization לאחר סגירת כלי חריפה 5. שיטה זו מקטינה את השכיחות של restenosis בסטנט פחות מ 10% 6. לצד היתרונות הללו, ראשון בטיפול בחירה זו עבור revascularization כלילית נושא גם את הסיכונים מסכני חיים של פקקת וrestenosis בסטנט.
פקקת בתומכן-נגרמת על ידי דה endothelialization של כלי השיט, ואחרי הידבקות מסיבית של טסיות והפיברין לאתר נפגע. 26% מהחולים סובלים מפקקת בסטנט ולמות 63% מאוטם שריר הלב 7. Restenosis מתייחס לתהליך של ריפוי פצע לאחר פגיעה מכאנית לדפנות כלי הדם, הכולל היפרפלזיה neointimal (הגירה והתפשטות של תאי שריר חלק בכלי דם (VSMC), תצהיר של מטריקס (ECM), ושיפוץשל כלי השיט. לעתים קרובות, מחדש התערבות פולשנית הופכת להיות נחוצה כדי dilatate כלי טרשת עורקים הצטמצמו קשה בשל פקקת וrestenosis בסטנט.
כדי למנוע פקקת בתומכן, טיפול ארוך טווח בתרופות אנטי טרומבוטיים יש צורך 8. כדי למנוע restenosis, דור החדש של סטנטים משחררי תרופות elute סוכנים אנטי שגשוג כגון תרופות מדכאות חיסון (למשל סירולימוס, everolimus, zotarolimus) ותרופות אנטי סרטניים (למשל פקליטקסל) מציפוי פולימר במשך כמה חודשים 9,10. למרות שתרופות אלו מפחיתות את היווצרות וrestenosis neointima, הם שומרים על סיכון גבוה של פקקת בתומכן על ידי עיכוב מחדש endothelialization.
לאחר פציעה העורק, התחזוקה של התא האנדותל היא חיונית כדי למנוע סיבוכים טרומבוטיים. בתנאים פיסיולוגיים, האנדותל האנושי מציג תחלופה קטנה 11. תחת Patholתנאי ogical, לעומת זאת, יושרת אנדותל לקויה, כך שהתאוששות מהירה בסביבת תאי אנדותל בוגרים ותאי האנדותל (EPCs) נדרש 12,13.
המחקר של מנגנונים אלה מורכבים מולקולריים בבעלי חיים גדולים יותר 14-16 או בעורק אב העורקים עכבר הוא הליך קשה מאוד, המציע מידע מוגבל 17-19. כדי לבדוק את היעילות של סטנט-ציפוי חדשני להפחתה פקקת בתומכן ודגמים חדשים restenosis הם הכרחיים.
Nitinol מייצג את הפלטפורמה האידיאלית עבור סטנטים בגלל "גמישותו הגבוהה, השפעת צורת זיכרון טובה וסובלנות בחולים, בשימוש בהצלחה בסטנטים ממתכת חשופות בשימוש קליני. סגסוגת זו אפשרה ליצור סטנט מיניאטורי עם קוטר חיצוני של 500 מיקרומטר, שיכול להיות מצופה 20 ומושתל לתוך העורק הראשי של עכברים. הפיתוח של מיניאטורי Nitinol סטנט לעכבר געורק arotid, מאפשר הלימוד של מנגנונים מולקולריים מדויקים הנגרם על ידי השתלת תומכן, ומציע את האפשרות לבחון במהירות וביעילות את ההשפעות של סמים ציפויים שונים כדי למנוע restenosis. יתר על כן, קיומו של זני עכברים עקום החוצה שונים מהווה יתרון עצום בהבהרת התפקיד של מולקולות שונות המעורבים בצמיחת neointima ופקק בתומכן.
Protocol
Representative Results
Discussion
כדי להפחית את הסיכון של קרישי דם וrestenosis סטנט ובתמיכה בפיתוח של ציפויים חדשים לסטנטים משחררי תרופות, שיטה קלה, פשוטה ונגישה של השתלת תומכן במודל של בעלי חיים יש צורך. עכברים לספק מערכת האידיאלית ללמוד את המנגנונים המורכבים של שיפוץ העורק לאחר השתלת תומכן ואת היעילות של תרופות מסוג זה. מודלים קיימים לrestenosis בסטנט בעכבר הם קשים, דורש מיומנויות כירורגיות גבוהות ומרמזים סיכונים גבוהים של סיבוכים כמו דימום או שיתוק 17-19. לדוגמה, במודל של סטנט-ההשתלה לתוך אב העורקים החזי של עכבר תורם לאחר בלון התרחבות של כלי הדם ולאחר מכן השתלה של מגזר stented לתוך העורק הראשי של עכבר נמען 17, המחקר של מנגנוני פתיו, אינו השפיע רק על ידי תגובה של נמען לחומר תורם, אלא גם על ידי הפגיעה מסיבית של ושה וvasorum adventitia. השרשה של stee חלדסטנט l ישירות לאב העורקים בבטן אחרי בלון הרחבה 19 ואחריו שיעור תמותה גבוה (35%) בשל שיתוק רגלו אחורי לאחר פקקת או דימום מאב העורקים בבטן באתר של arteriotomy. השתלה בצורת ספירלה עצמית הרחבת Nitinol-סטנט לאב העורקים בבטן דרך עורק הירך 18 צריכה מיומנויות כירורגיות גבוהות, בעיקר בשל עיוורון בימוי סטנט לאורך ההסתעפות מעורק הירך לאב העורקים למקום סטנט במיקום הנכון. הליך זה מלווה בסיכון גבוה לפגיעה בעצב הירך, ולכן שיתוק של הרגל האחורית. בהשוואה להליכים אלה, המודל של השתלת תומכן בעכבר שלנו לא זקוקים למיומנויות כירורגיות גבוהות.
המודל שלנו מציע שיטה פשוטה, קלה ויעילה כדי לנתח את ההשפעות של סמים ציפויים שונים על שיפוץ העורק, הצבת סטנט נעשתה תחת עין, ואין סיכונים של עצבים מזיקים או מבנים אחרים. Comניתן לחקור מנגנונים מולקולריים Plex קלים יותר במודל של העורק הראשי סטנט בעכבר שלנו, לא רק על ידי נגישות ישירה של הכלי, אלא גם בשל קיומם של זני עכברים עקום החוצה שונים.
כמגבלה אחת, השוואה עם ההליך הקליני, המודל שלנו משתמש בעכברים / עורקים בריאים ואינו מבצע סטנט על לוחות קיימים מראש (לא restenosis בסטנט, אך היצרות בסטנט). כמו כן, אנו לא מבצעים בלון הרחבה לפני סטנט-השתלה. עם זאת, בשל נזק המסיבי של דפנות הכולים הדם בשני המודלים, תהליכי reparatory דומים. לצערנו, עקב ממצאי מתכת שמקורם, בניטור vivo של צמיחת neointimal אינו אפשרי בשיטות הדמיה קיימות כמו אולטרסאונד או מחשב טומוגרפיה. עוד גורם מגביל הוא חתך הדק של סטנטים המבוססים על המתכת, אשר דורש קצת מומחיות בעיבוד המתכת.
באמצעות שיטה זו, שהיינוהצליח להראות, כי נויטרופילים מורה-biofunctionalized מיניאטורי Nitinol-סטנטים מצופים LL-37-להפחית בסטנט restenosis, מתן מושג חדש כדי לקדם את הריפוי של כלי דם לאחר טיפול התערבותית 21.
למרות מגבלות אלה, נראה כי מודל זה להיות, עד עכשיו, את המערכת המתאימה ביותר, ובכך כסף וחיסכון בזמן, כדי לחקור ציפויי תרופה חדשים לסטנטים וההשפעות שלהם על האירועים המולקולריים במהלך שיפוץ העורק. יתר על כן, מודל זה ניתן להתאים בקלות לאוגר, שהוא דומה יותר לאדם, כך שכל השערת therapeutical ניתן לאמת לפני היישום לבעלי חיים גדולים יותר או אנושיים כדי למנוע תופעות לא נעימות ובלתי צפויות.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לגב 'אנג'לה פרוינד לסיוע הטכני המעולה בחתך סטנטים המשובצים הפלסטיק. אנו מודים גם גב 'רויה סולטן וגב' אנג'לה פרוינד לעזרה המקצועית עם כתמי אימונוהיסטוכימיה.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| nitinol-stents (self-made from nitinol-struts) | Fort Wayne Metals, Castlebar, Ireland NiTi#1, superelastic, straight annealed, light oxide, diameter 500 μm | custom-made product | Institute for Textile Technology and Mechanical Engineering |
| silicon tube | IFK Isofluor, Germany | custom-made product | diameter 500 μm, section thickness 100 μm, polytetrafluorethylene catheter |
| stereomicroscope | Olympus | SZ/X9 | |
| forceps | FST, Germany | 91197-00 | standard tip curved 0.17 mm |
| Ketamine 10% | CEVA, Germany | ||
| Xylazine 2% | Medistar, Germany | ||
| Bepanthene | Bayer, Germany | ||
| Scissors | FST, Germany | 91460-11 | Straight |
| Vannas scissor | Aesculap, Germany | OC 498 R | |
| 5/0 Silk | Seraflex | IC 108000 | |
| 7/0 Silk | Seraflex | IC 1005171Z | |
| guide-wire | Abbott Vascular | 1001782-HC | 0.014-inch angioplastie guide-wire |
| Michel suture clips | Aesculap, Germany | BN507R | 7.5 x 1.75 mm |
| Michel Forcep | Aesculap, Germany | BN730R |
References
- Ross, R., et al. Response to injury and atherogenesis. Am. J. Pathol. 86, 675-684 (1977).
- Virmani, R., et al. Pathology of the vulnerable plaque. J. Am. Coll. Cardiol. 47, 13-18 (2006).
- Farb, A., et al. Pathology of acute and chronic coronary stenting in humans. Circulation. 99, 44-52 (1999).
- Weber, C., Noels, H. Atherosclerosis: current pathogenesis and therapeutic options. Nat. Med. 17, 1410-1422 (2011).
- Lenzen, M. J., et al. Management and outcome of patients with established coronary artery disease: the Euro Heart Survey on coronary revascularization. Eur. Heart J. 26, 1169-1179 (2005).
- Babapulle, M. N., et al. A hierarchical Bayesian meta-analysis of randomised clinical trials of drug-eluting stents. Lancet. 364, 583-591 (2004).
- Wiviott, S. D., et al. Intensive oral antiplatelet therapy for reduction of ischaemic events including stent thrombosis in patients with acute coronary syndromes treated with percutaneous coronary intervention and stenting in the TRITON-TIMI 38 trial: a subanalysis of a randomised trial. Lancet. 371, 1353-1363 (2008).
- van Werkum, J. W., et al. Predictors of coronary stent thrombosis: the Dutch Stent Thrombosis Registry. J. Am. Coll. Cardiol. 53, 1399-1409 (2009).
- Finn, A. V., et al. Vascular responses to drug eluting stents: importance of delayed healing. Arterioscler. Thromb Vasc. Biol. 27, 1500-1510 (2007).
- Joner, M., et al. Pathology of drug-eluting stents in humans: delayed healing and late thrombotic risk. J. Am. Coll. Cardiol. 48, 193-202 (2006).
- Cines, D. B., et al. Endothelial cells in physiology and in the pathophysiology of vascular disorders. Blood. 91, 3527-3561 (1998).
- Hristov, M., Weber, C. Endothelial progenitor cells: characterization, pathophysiology, and possible clinical relevance. J. Cell Mol. Med. 8, 498-508 (2004).
- Rabelink, T. J., et al. Endothelial progenitor cells: more than an inflammatory response?. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 24, 834-838 (2004).
- Schwartz, R. S., et al. Preclinical evaluation of drug-eluting stents for peripheral applications: recommendations from an expert consensus group. Circulation. 110, 2498-2505 (2004).
- Schwartz, R. S., et al. Differential neointimal response to coronary artery injury in pigs and dogs. Implications for restenosis models. Arterioscler. Thromb. 14, 395-400 (1994).
- Schwartz, R. S., et al. Restenosis and the proportional neointimal response to coronary artery injury: results in a porcine model. J. Am. Coll. Cardiol. 19, 267-274 (1992).
- Ali, Z. A., et al. Increased in-stent stenosis in ApoE knockout mice: insights from a novel mouse model of balloon angioplasty and stenting. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 27, 833-840 (2007).
- Chamberlain, J., et al. A novel mouse model of in situ stenting. Cardiovasc. Res. 85, 38-44 (2010).
- Rodriguez-Menocal, L., et al. A novel mouse model of in-stent restenosis. Atherosclerosis. 209, 359-366 (2010).
- Costa, F., et al. Covalent immobilization of antimicrobial peptides (AMPs) onto biomaterial surfaces. Acta Biomaterialia. 7, 1431-1440 (2011).
- Soehnlein, O., et al. Neutrophil-derived cathelicidin protects from neointimal hyperplasia. Science Translational Medicine. 3, 103ra198 (2011).
