細胞トレーサー注入を用いてラット嚢状側壁モデルにおける新内膜形成細胞の起源を調査
1Department of Neurosurgery,Kantonsspital Aarau, 2Cerebrovascular Research Group, Department for BioMedical Research,University of Bern, 3Institute of Pathology Laenggasse, 4Department of Neurosurgery, Neurocenter and Regenerative Neuroscience Cluster,Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, 5Faculty of Medicine,University of Bern
Özet
我々は、内皮細胞を追跡するために一点親油性細胞トレーサー注射を行い、続いて動脈切除術および腹部ラット大動脈瘤の側壁動脈瘤の縫合を行った。新内膜形成は、脱細胞化動脈瘤における親動脈に依存しているように見え、重要な細胞が豊富な壁における動脈瘤壁細胞からの動員によって促進された。
Abstract
顕微外科的クリッピングは、頭蓋内動脈瘤への血流のその後の障壁を作り出すが、血管内治療は新内膜および血栓形成に依存する。新内膜の内腔内層を覆う内皮細胞の供給源は不明のままである。したがって、本研究の目的は、既に十分に確立されたヘルシンキラット顕微手術側壁動脈瘤モデルにおける細胞トレーサー注射後の新前頭腫形成細胞の起源を調査することであった。
側壁動脈瘤は、雄ルイスラットにおいて大動脈に脱細胞化または重要な動脈パウチをエンドツーサイドに縫合することによって作成された。動脈瘤縫合糸による動脈切除の前に、CM-Dil色素を含む細胞トレーサー注射をクランプされた大動脈に行い、隣接する血管内の内皮細胞を標識し、フォローアップ(FU)中のそれらの増殖を追跡した。処理に続いてコイリング(n=16)またはステント留置(n=15)を行う。FU(7日間または21日間)で、すべてのラットを蛍光血管造影を受け、続いて動脈瘤採取および特定の関心領域の免疫組織学的細胞数による巨視的および組織学的評価を行った。
31の動脈瘤のいずれも、追跡調査で破裂していなかった。4匹の動物が早死にしました。巨視的に残留した灌流は、75.0%コイル状および7.0%のステント留置ラットにおいて観察された。細胞トレーサー陽性細胞の量は、7日目の血栓(p = 0.01)および21日目の新内膜(p = 0.04)に関して、コイル状動脈瘤と比較して脱細胞化ステントで有意に上昇した。重要な動脈瘤における血栓または新内膜に有意差は認められなかった。
これらの知見は、ステント留置動脈瘤と比較してコイル状の治癒パターンが悪化していることを確認している。新内膜形成は、脱細胞化動脈瘤における親動脈に特に依存するようであるが、重要な細胞が豊富な壁における動脈瘤壁細胞からの動員によって支持される。翻訳の面では、ステント治療は高度に変性した動脈瘤にはより適切かもしれないが、コイリングのみでは、ほとんどが健康な血管壁を有する動脈瘤に適切であるかもしれない。
Introduction
頭蓋内動脈瘤(IA)の破裂によって引き起こされるくも膜下出血は、高い罹患率および死亡率に関連する壊滅的な神経外科的状態である1、2、3、4。内皮と内皮の直接接触を提供する顕微手術クリッピングに加えて、血管内デバイスは、破裂したIAおよび偶発的に発見されたIAを治療するために、過去数十年にわたって重要性を増しています。血管内治療されたIAにおける治癒応答は、主に新内膜形成および血栓組織に依存する。どちらも相乗的なプロセスであり、隣接する血管および動脈瘤壁からの細胞遊走に依存する。5今日まで、血管内処置動脈瘤の新内膜形成における内皮細胞の起源は不明のままである。新内膜形成細胞がリクルートされる源について、文献で進行中の議論がある。
ラットの腹部大動脈にCM-Dir色素を細胞トレーサー注射( 材料表参照)することにより、2つの異なるFU時点(7日目と21日目)での新内膜形成における親動脈を起源とする内皮細胞の役割を解析することを目指しました(図1)。このモデルの利点は、動脈瘤縫合前の親動脈 におけるインビボでの 直接局所細胞トレーサーインキュベーションであり、後の時点でのFUを可能にする。細胞トレーサーインキュベーションなどの インビボ 注射技術は、文献には記載されていない。この技術の利点は、直接、一点、術中、 インビボ 注射であり、モデルを堅牢で再現性のあるものにする。
Protocol
獣医支援は、機関のガイドラインに従って実施された。実験はスイスの地方倫理委員会(BE 60/19)によって承認された。ARRIVEガイドラインと3Rの原則は厳密に守られています6,7。生後12週、体重492±8gの31匹の雄ルイスラットが含まれていた。すべてのラットを23°Cの室温で12時間の明暗サイクルで飼育する。水とペレットへの無料アクセスを提供します?…
Representative Results
合計31匹の動物が実験室の設定に含まれた:27匹のラットが最終的な統計分析に含まれた。4匹のラットが早死にした(死亡率12.9%)。術中、呼気膨満は、コイル処理(13.5μm±0.6)ラットと比較して、ステント(12.9μm±0.7)において有意に減少した(p = 0.03)。蛍光血管造影は、最終FUの終了時にラットごとに実施した。再灌流は6匹のコイル処理動物すべてで示されたが、再灌流は8匹のステント処理動…
Discussion
この研究は、新内膜形成が動脈瘤複合体の親動脈を起源とする内皮細胞を介して媒介されるが、重要な動脈瘤における動脈瘤壁に由来する細胞の動員によって支持されることを実証する。それにもかかわらず、動脈瘤治癒における循環前駆細胞の役割は依然として議論の余地がある12,13。全体として、31匹の雄ルイスラットがこの調査に含まれてい?…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、長期の動物衛生の献身的な監督に対して、Alessandra Bergadano、DVM、PhDに感謝している。この研究は、研究評議会、カントンスピタル・アーラウ、アーラウ、スイス、スイス国立科学財団SNF(310030_182450)の研究資金によって支援されました。
Materials
| 3-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP428G | |
| 4-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | G0762563 | |
| 6-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non-absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Atipamezol | Arovet AG, Switzerland | ||
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bicycle spotlight | any other | ||
| Board (20 x 10 cm) | any other | ||
| Buprenorphine | Indivior, Switzerland | 1014197 | |
| Camera | Sony NEX-5R, Sony, Tokyo, Japan | ||
| Cannula (27-1/2 G) | any other | ||
| Cell count software | Image-J version 1.52n, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/ | ||
| CellTracker CM-Dil dye | ThermoFisher SCIENTIFIC, USA | C7000 | |
| Coil-Device | Styker, Kalamazoo, MI, USA | 2 cm of Target 360 TM Ultra, 2-mm diameter | |
| Desinfection | any other | ||
| Eye-lubricant | any other | ||
| Fentanyl | Sintetica, S.A., Switzerland | 98683 | any generic |
| Flumazenil | Labatec-Pharma, Switerzland | ||
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | any generic |
| Fluorescence microscope | Olympus BX51, Hamburg, Germany; Cell Sens Dimension Imaging software v1.8 | ||
| Foil mask | any other | ||
| Glucose (5%) | any other | ||
| Heating pad | Homeothermic Control Unit, Harvard, Edenbridge, England | any other | |
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | any generic |
| Isoflurane | any generic | ||
| Longuettes | any other | ||
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | any generic |
| Medetomidine | Virbac, Switzerland | QN05CM91 | |
| Micro needle holder | any other | ||
| Midazolam | Roche, Switzerland | ||
| Monitoring-system | Starr Life Sciences Corp., 333 Allegheny Ave, Oakmont, PA 15139, United States | ||
| Needle holder | any other | ||
| O2-Face mask | any other | ||
| Operation microscope | OPMI, Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany | any other | |
| Oxygen | any other | ||
| Rectal temperature probe | any other | ||
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | any other |
| Small animal shaver | any other | ||
| Smartphone | any other | ||
| Sodium dodecyl sulfate (0.1%) | Sigma-Aldrich | 11667289001 | |
| Soft feed | Emeraid Omnivore | any generic | |
| Soft tissue forceps | any other | ||
| Soft tissue spreader | any other | ||
| Stainless steel sponge bowls | any other | ||
| Stent-Device | Biotroni, Bülach, Switzerland | modified magmaris device, AMS with polymer coating, 6-mm length, 2-mm diameter | |
| Sterile micro swabs | any other | ||
| Straight and curved microforceps | any other | ||
| Straight and curved microscissors | any other | ||
| Straight and curved forceps | any other | ||
| Surgery drape | any other | ||
| Surgical scissors | any other | ||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | any other | ||
| Tape | any other | ||
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T | temporary |
Referanslar
- Vergouwen, M. D., et al. Definition of delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid hemorrhage as an outcome event in clinical trials and observational studies: proposal of a multidisciplinary research group. Stroke. 41 (10), 2391-2395 (2010).
- Macdonald, R. L., et al. Preventing vasospasm improves outcome after aneurysmal subarachnoid hemorrhage: rationale and design of CONSCIOUS-2 and CONSCIOUS-3 trials. Neurocritical Care. 13 (3), 416-424 (2010).
- Wanderer, S., et al. Levosimendan as a therapeutic strategy to prevent neuroinflammation after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Journal of Neurointerventional Surgery. , (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of Neurointerventional Surgery. 14 (2), 189-195 (2021).
- Gruter, B. E., et al. Patterns of neointima formation after coil or stent treatment in a rat saccular sidewall aneurysm model. Stroke. 52 (3), 1043-1052 (2021).
- Kilkenny, C., et al. Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines. British Journal of Pharmacology. 160 (7), 1577-1579 (2010).
- Tornqvist, E., et al. Strategic focus on 3R principles reveals major reductions in the use of animals in pharmaceutical toxicity testing. PLoS One. 9 (7), 101638 (2014).
- Nevzati, E., et al. Aneurysm wall cellularity affects healing after coil embolization: assessment in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 12 (6), 621-625 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rt model – introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Kadirvel, R., et al. Cellular mechanisms of aneurysm occlusion after treatment with a flow diverter. Radiology. 270 (2), 394-399 (2014).
- Li, Z. F., et al. Endothelial progenitor cells contribute to neointima formation in rabbit elastase-induced aneurysm after flow diverter treatment. CNS Neuroscience & Therapeutics. 19 (5), 352-357 (2013).
- Marbacher, S., et al. Intraluminal cell transplantation prevents growth and rupture in a model of rupture-prone saccular aneurysms. Stroke. 45 (12), 3684-3690 (2014).
- Frosen, J., et al. Contribution of mural and bone marrow-derived neointimal cells to thrombus organization and wall remodeling in a microsurgical murine saccular aneurysm model. Neurosurgery. 58 (5), 936-944 (2006).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Frosen, J. Smooth muscle cells and the formation, degeneration, and rupture of saccular intracranial aneurysm wall–a review of current pathophysiological knowledge. Translational Stroke Research. 5 (3), 347-356 (2014).
- Fang, X., et al. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells are involved in aneurysm repair in rabbits. Journal of Clinical Neuroscience. 19 (9), 1283-1286 (2012).
- Morel, S., et al. Sex-related differences in wall remodeling and intraluminal thrombus resolution in a rat saccular aneurysm model. Journal of Neurosurgery. , 1-14 (2019).
- Gruter, B. E., et al. Fluorescence video angiography for evaluation of dynamic perfusion status in an aneurysm preclinical experimental setting. Operative Neurosurgery. 17 (4), 432-438 (2019).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (5), 922-938 (2020).
- Ravindran, K., et al. Mechanism of action and biology of flow diverters in the treatment of intracranial aneurysms. Neurosurgery. 86, 13-19 (2020).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Morosanu, C. O., et al. Neurosurgical cadaveric and in vivo large animal training models for cranial and spinal approaches and techniques – systematic review of current literature. Neurologia i Neurochirurgia Polska. 53 (1), 8-17 (2019).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
Bu Makaleden Alıntı Yapın
Wanderer, S., Grüter, B. E., Kümin, J., Boillat, G., Sivanrupan, S., Catalano, K., von Gunten, M., Widmer, H. R., Marbacher, S., Andereggen, L. Using a Cell-Tracer Injection to Investigate the Origin of Neointima-Forming Cells in a Rat Saccular Side Wall Model. J. Vis. Exp. (181), e63580, doi:10.3791/63580 (2022).