Sebezhető plakk a carotis ateroszklerózis sertésmodelljében

Absztrakt

HÁTTÉR ÉS CÉL: A carotis betegségben szenvedő betegeknél a stroke gyakori mechanizmusa a disztális embólia és a sérülékeny érelmeszesedés plakkjának felszakadásából eredő akut trombózis. A vizsgálat célja a sebezhető carotis atherosclerotikus plakk első állatmodelljének kidolgozása volt.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK: A carotis atheroscleroticus modelleket 12 yucatani minicsigában hoztuk létre részleges ligálás és magas koleszterinszintű étrend kombinációjának felhasználásával. Az ezen állatokból származó retia mirabilia-t hisztopatológiailag megvizsgáltuk a disztális embólia azonosítására. A distalis embólia összefüggését előrehaladott érelmeszesedéssel és egy vékony rostos kupakkal Fisher-pontos teszt alkalmazásával elemeztük.

EREDMÉNYEK: A sérülékeny plakkok jellemző tulajdonságait, köztük egy vékony rostos kupakot, nekrotikus magot és intraplaque vérzést, figyeltek meg ebben a sertés carotis ateroszklerózis modellben. Distalis embólia volt észlelhető a retia mirabiliában, amelyet 10 carotis artéria 7 szállított előrehaladott ateroszklerotikus plakkokkal, szemben a 14 carotis artériából 3-zal, előrehaladott plakkok nélkül (P 1–3

Anyagok és metódusok

Állatkísérletek

Valamennyi állatkísérletet az Országos Egészségügyi Intézet irányelveinek és az UCLA Állat-kutatási Bizottságának politikájával összhangban hajtották végre. Tizenkét 20–30 kg súlyú hím Yucatan minicigát (S&S Farms, Ranchita, Calif) használtunk a carotis ateroszklerózisának kifejlesztésére részleges műtéti lekötés és hiperlipidémia kombinációjának alkalmazásával, az előzőekben leírtak szerint. 8 Minden állatot magas zsír- és magas koleszterinszintű étrenddel etettek, amely 4% koleszterint, 20% telített zsírt és 1,5% kiegészítő kolint tartalmazott (Test Diet; Purina, St. Louis, Mo) 2 héttel a műtét előtt, és ezen az étrenden tartották legalább 3 hónap a hiperkoleszterinémia kiváltására.

Tizenhét nyaki artériát részlegesen ligáltak, hogy körülbelül 80% -os szűkület keletkezzen, és a másik 7 artérián álműtéteket hajtottak végre. A műtéti részleteket korábban leírták. 8 Az állatokat hagyták helyreállítani a műtét után, és 3 hónapig éltek az áldozat előtt. A carotis artériák 3D rotációs angiogramjait kaptuk a carotis artériák szűkületének és átjárhatóságának megerősítésére közvetlenül a műtét után és az áldozat idején.

Közvetlenül az eutanázia után katétert helyeztünk az állatok brachiocephalicus törzsébe, és a bilaterális carotis artériákat 10% -os formalinnal perfúzióval fiziológiás diasztolés nyomáson 10 percig végeztük, hogy minimalizáljuk ezen artériák összeomlását a rögzítés során. Ezektől az állatoktól a kétoldali carotis artériákat és a retia mirabilia-t összegyűjtöttük és 10% -os formalinban rögzítettük legalább 24 órán át.

A carotis artériák szövettani és immunhisztokémiai elemzése

A carotis artériákat 4 mm-es szegmensekre vágtuk, paraffinba ágyazottuk, 5 μm vastagságban metszettük és hematoxilin-eozinnal (HE) festettük, hogy meghatározzuk az érelmeszesedéses elváltozások jelenlétét. A ateroszklerotikus elváltozások jellemzésére immunohisztokémiai vizsgálatot is alkalmaztunk a simaizom aktin primer antitestjével (SMA; DakoCytomation Denmark, Glostrup, Dánia). Ezen carotis artériák ateroszklerotikus változásait az American Heart Association vascularis elváltozások bizottsága által meghatározott I-től VI-ig terjedő Stary-stádiumokkal osztályozták. 12 Röviden, az I. típusú elváltozásokat a simaizom proliferációja jellemzi az intimán belül; a II-es típusú elváltozások intim szaporodást mutatnak habos makrofágokkal; a III. típusú elváltozások kis mennyiségű extracelluláris lipidet tartalmaznak; a IV típusú elváltozások extracelluláris lipidmaggal rendelkeznek; az V. típusú elváltozások IV. típusú jellemzőkkel és rostos megvastagodással rendelkeznek; és a VI-os típusra intraplaque vérzés jellemző. A IV-VI típusú elváltozásokat előrehaladott plakkként definiálták. A rostos kupak vastagságát HE-vel festett szakaszokon mértük az atherosclerosis legsúlyosabb stádiumának helyén.

A distalis embólia azonosítása Rete Mirabile-ban

A carotis artéria plakkokból származó disztális embólia bizonyítékát a rete mirabile-ban keresték. Rögzítés után a rete mirabile mintáit parafinba ágyazottuk, és soros 6 μm vastag metszeteket kaptunk. A paraffin blokkokban lévő rete mirabile 3 különböző mélységéből vett metszeteket HE-vel és van Gieson gumival festettük az intraluminalis embóliák azonosítására. A szomszédos metszeteket anti-collagen IV-vel (DakoCytomation Denmark) és simaizom-ellenes aktinnal is megfestették, hogy tovább jellemezzék a rete mirabile arteriole lumenén belüli szövettani változásokat.

Statisztika

A rete mirabile disztális embóliájának előrehaladott ateroszklerotikus elváltozásokkal és a carotis artériák vékony rostos kupakjával való kapcsolatát Fisher-pontos teszt alkalmazásával elemeztük. Valamennyi adatot átlag ± átlagos átlaghibaként fejeztük ki.

Eredmények

A részleges műtéti lekötés 84,6 ± 4,7% -os szűkületet eredményezett a carotis artéria középső szakaszában (1A, -C. Ábra). Mind a 24 carotis artéria szabadalmaztatott maradt a 3 hónapos carotis angiográfián, és a szűkület mértéke jól megmaradt (77,4 ± 7,5%) (1B. Ábra, -D). Az ateroszklerózis szegmenseiben angiográfiásan szabálytalanságokat és szűkületeket figyeltek meg, de 3 hónapon belül csak egy intraplaque vérzéssel rendelkező edény> 70% -os szűkületet okozott. A posztstenotikus dilatációt minden artériában észlelték.

Részben ligált carotis artériák 3D rotációs angiogramjai. A carotis angiogram 82% -os szűkületet mutat a parciális műtéti ligálás helyén a középnyaki carotis artériában. B, Luminális szabálytalanságokat 3 hónappal később észlelnek a proximális szegmensben, összhangban az ateroszklerotikus plakkok kialakulásával. A ligációs helyen a szűkület> 70% marad. A posztstenotikus dilatáció a ligálástól disztálisan látható, ami az érrendszer átalakulására utal.

A Stary I és II stádium korai érelmeszesedését 14 artériában figyelték meg. Tíz artérián az V. és VI. Stádium előrehaladott plakkjai voltak nekrotikus maggal, rostos kupakkal, kalciumlerakódással és intraplaque vérzéssel (2. ábra). Ebből a 10 nyaki artériából nyolc a műtéti ligációs csoportba tartozott, míg a kontroll csoportban csak 2 edényben voltak előrehaladott plakkok (táblázat). Haladó érelmeszesedéses plakkokat találtunk gyakrabban az érfalban, a parciális ligáláshoz közel.

Sebezhető carotis atheroscleroticus plakk. Az ateroszklerotikus plakk HE-vel festett szakaszainak alacsony nagyítású képe vékony rostos kupakot mutat (nyílhegyek között) és nekrotikus centrumot (csillagot). B, Ugyanazon emléktábla nagyított nézetében apró intraplaque vérzések (nyilak) láthatók. A nekrotikus központ a bal alsó sarokban található. A kép bal oldalán vörösvértestek húrjai is láthatók, amelyek a neovaszkularitást képviselik. A panel bal oldalán található bazofil anyag kalcium. A skála oszlopai egyenlőek 500 μm-rel A-ban és 200 μm-vel B-ben.

Fejlett érelmeszesedéses plakk és disztális embólia

A distalis embólia bizonyítékát 24 retia mirabilia közül 10-ben találták. Jellemzően habosított makrofágokat és kollagén mátrixot találtak az elzáródott arteriolák lumenében (3. ábra). A belső rugalmas lemez sértetlen maradt, ami arra utal, hogy a kóros folyamat az ér luminális felületére korlátozódott. A 24 retia mirabilia 20-ból 20-ban az erek kis számában figyeltek meg helyi érelmeszesedést, az intim hiperpláziától kezdve az előrehaladott plakkokig. Ezen lokális ateroszklerotikus változások többsége hiperplasztikus intimból állt, néhány mögöttes lipiddel terhelt makrofággal. A fejlett helyi érelmeszesedéses plakkok mindegyike megzavarta a belső rugalmas rétegeket és az ép rostos kupakokat, megkülönböztetve őket az embóliáktól. Jelentősen megnőtt a disztális embólia gyakorisága a carotis artériákban, előrehaladott plakkokkal, összehasonlítva a korai ateroszklerózis stádiumú erekkel (70% versus 21%, P = .02) (táblázat). Minden előrehaladott disztális embóliás elváltozás 400 μm-es vékony rostos kupakot tartalmazott (P = 0,012).

Distalis atheroembolia a rete mirabile-ban. A – D, Ezt a kis arteriolát teljesen elzárja a habos makrofágokat (tiszta területek) és a kollagén rostokat (A-ban eozinofil, a D-ben pedig barna) tartalmazó elváltozás. A belső rugalmas réteg (fekete vonal B-ben) ép. Az ér lumenében nagyon kevés simaizomsejt található (pozitív immunfestés C-ben). A, HE festés. B, van Gieson rugalmas festés. C, Anti-simaizom aktin festés. D, IV-es típusú kollagén festés. A skálasávok egyenlőek 100 μm-rel.

Vita

A sebezhető plakkok olyan ateroszklerotikus elváltozások, amelyeknél nagy a valószínűsége a trombotikus szövődményeknek vagy a gyors progressziónak. A carotis atherosclerosisnak ez a sertésmodellje számos sérülékeny carotis ateroszklerotikus plakk morfológiai jellemzőjét tartalmazza, mint például nekrotikus mag, vékony rostos kupak és intraplaque vérzés. Ezeket a jellemzőket gyakran megfigyelik az endarterectomia során kapott tüneti carotis atherosclerotikus plakkokban. 14 MR képalkotó vizsgálat megalapozta ezen carotis plakkjellemzők és az iszkémiás események összefüggését kezdetben tünetmentes betegeknél. 3 A disztális atheroembólia megállapítása teljesíti a sebezhető plakk funkcionális meghatározását ebben az állatmodellben. A közbeeső rete mirabile nélkül ezek az embóliák az agyba utaznak és infarktusokat okoznak.

Ez az első érelmeszesedéses állatmodell, amely distalis embóliát mutat. A korábbi sertés csípő és carotis atherosclerosis modelleket az endothelium ballonos denudációjával és az azt követő intim hiperpláziával hoztuk létre, amely stabil és rostos elváltozásokat eredményezett. 15,16 Az ateroszklerotikus elváltozások előrehaladott stádiumait nem figyelték meg ezekben a modellekben. Plakkrepedéseket figyeltek meg az érelmeszesedés egérmodelljeiben, amelyeket a koszorúér-betegségek szimulálására hoztak létre. 4,6 Mivel a distalis embólia nem az akut koszorúér-szindróma fő mechanizmusa, ezt a jelenséget ezekben a modellekben még soha nem jelentették.

Úgy gondolják, hogy az akut koszorúér-szindrómában szenvedő betegeknél a vékony rostos kupak megrepedése a gyulladás és a nagy nyíróstressz esetén az átalakulás fő mechanizmusa az istállóról a tüneti plakkra. A disztális embólia összefüggése az előrehaladott érelmeszesedéses elváltozások és vékony rostos kupakok jelenlétével az ipsilateralis carotis artériákban arra utal, hogy ez a mechanizmus hozzájárulhat az érelmeszesedéshez ebben a carotis érelmeszesedési modellben. A habosított makrofágok jelenléte az atheroemboliában összhangban van az érelmeszesedésekkel, amelyek az érelmeszesedéses plakkok lebontása következtében keletkeznek a lepedék repedése következtében. A proximális elváltozások némelyikében egy vékony rostos sapka megszakadását figyelték meg. A szakaszok közötti egyéb elváltozásoknál hiányozhattak a kis lepedékrepedések, vagy a repedés sok nappal korábban bekövetkezhetett, amikor a szakadás helyei az áldozat idejére meggyógyultak. 3 disztális embóliával rendelkező retia mirabilia esetében a proximális carotis artériákban nem volt előrehaladott elváltozás; ismétlődő angiográfiák és más mechanizmusok szerepet játszhatnak a distalis embólia kialakulásában ezekben az állatokban.

Bár a jukatani minihabok erősen beltenyésztettek, egyáltalán nem tiszta törzs. A heterogén genetikai háttér hozzájárulhatott az aterogenezis variabilitásához ebben az állatmodellben. Valójában változó reakciókat figyeltünk meg a magas koleszterinszintű étrendre a közelmúlt állatokban. A magas koleszterinszintű étrendre adott válasz hiánya magyarázhatja az előrehaladott ateroszklerotikus plakk kissé alacsonyabb arányát a jelenlegi vizsgálatban (7/17), összehasonlítva az előzetes sorozatunkkal (4/6). 8 A kontrollállatok közül két fejlett ateroszklerotikus plakkot is kifejlesztett. Mindkettejük előrehaladott ateroszklerotikus plakkokkal rendelkezett az ellenoldali műtéti oldalon is. 1 carotis artériai lekötése megnövelhette az áramlást az kontralaterális kontroll oldalon. Alternatív megoldásként önmagában a magas koleszterinszintű étrend előrehaladott érelmeszesedést indukálhat az állatok egy részében is.

Ezt az állatmodellt hiperlipidémiával és az áramlási dinamika megváltoztatásával hozzák létre az intima fizikai sérülése nélkül. Az érelmeszesedés molekuláris és sejtes mechanizmusai tehát várhatóan a primer emberi érelmeszesedést szorosan szimulálják a restenosis helyett. A sertés carotis artériáinak részleges ligálásával kiváltott pontos hemodinamikai változások további jellemzést igényelnek. Noha a sertés közös nyaki artériája elsősorban a külső nyaki ágakba áramlik, a sertések nyaki artériáiban a Doppler-hullámforma (publikálatlan megfigyelés, L. F., 2007) hasonló az emberi nyaki artériákéhoz, ami arra utal, hogy az áramlás ellenállása közepes. A közepesen elterjedt carotis artériák részleges ligálása megzavarja az artériában a lamináris áramlást, és az áramlás és a turbulencia megfordulását eredményezheti a ligációhoz mind proximális, mind disztális helyeken. A fal nyírófeszültsége és a ligálás körüli egyéb áramlási jellemzők számítógépes áramlás dinamikus szimulációval mérhetők, és korrelálhatnak az érfal molekuláris útvonalaival és kóros változásaival.

A sertés carotis artériák nagy mérete lehetővé teszi a betegek sebezhető plakkjainak kimutatására kifejlesztett képalkotó technikák közvetlen alkalmazását. Lehetséges korrelálni a képalkotási eredményeket az aterogenezissel és a lepedék felszakadásával az idővel. A sztent és a natív ateroszklerotikus plakkok közötti interakció szintén értékelhető ebben a modellben, hogy betekintést nyújtson a disztális embólia minimalizálásába.

Következtetések

Ez a sertés carotis atherosclerosis modell mind a sebezhető plakkok, mind a disztális atheroembólia hisztopatológiai jellemzőit bizonyítja.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük a Leo G. Rigler Center technikai személyzetének, John Robertsnek, ifjabb Fernando Viñuelának és Shawn McGillnek a felbecsülhetetlen segítséget a kísérletek elvégzésében.

Lábjegyzetek

H.V.V. támogatja a Daljit S. és Elaine Sarkaria diagnosztikai orvoslás elnöke és az Országos Egészségügyi Intézet NS044378 támogatása.

Korábban részben bemutatott cikk: A NeuroIntervencionális Sebészeti Társaság éves találkozóján, 2007. július 30–3. Dana Point, Kalifornia.