Резюме

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ И ЦЕЛ: Дисталната емболия и острата тромбоза поради разкъсване на уязвима атеросклеротична плака са често срещаните механизми на инсулт при пациенти с каротидна болест. Целта на това проучване е да се разработи първият животински модел на уязвима каротидна атеросклеротична плака.

атеросклероза

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ: Каротидните атеросклеротични модели са създадени в 12 мини-прасета от Юкатан чрез използване на комбинация от частично лигиране и диета с висок холестерол. Retia mirabilia от тези животни са изследвани хистопатологично за идентифициране на дистална емболия. Асоциацията на дисталната емболия с напреднала атеросклероза и тънка фиброзна капачка беше анализирана с помощта на точния тест на Fisher.

РЕЗУЛТАТИ: Типични характеристики на уязвимите плаки, включително тънка влакнеста капачка, некротично ядро ​​и интраплаквен кръвоизлив, са наблюдавани при този свински модел на каротидна атеросклероза. Дисталната емболия е открита при retia mirabilia, доставена от 7 от 10 каротидни артерии с напреднали атеросклеротични плаки, в сравнение с 3 от 14 каротидни артерии без напреднала плака (Р 1–3

Материали и методи

Експерименти с животни

Всички експерименти с животни са проведени в съответствие с политиките, определени от насоките на Националния институт по здравеопазване и Комитета за изследване на животните към UCLA. Дванадесет мъжки мини прасета Юкатан (S&S Farms, Ranchita, Calif), с тегло 20–30 kg, бяха използвани за развитие на каротидна атеросклероза, като се използва комбинацията от частично хирургично лигиране и хиперлипидемия, както е описано по-горе. 8 Всички животни са били хранени с диета с високо съдържание на мазнини и висок холестерол, съдържаща 4% холестерол, 20% наситени мазнини и 1,5% допълнителен холин (Тестова диета; Purina, Сейнт Луис, Мо) 2 седмици преди операцията и са били на тази диета за поне 3 месеца за предизвикване на хиперхолестеролемия.

Седемнадесет каротидни артерии бяха частично лигирани, за да се създаде приблизително 80% стеноза, и бяха извършени фиктивни операции на останалите 7 артерии. Хирургичните подробности са описани по-рано. 8 Животните бяха оставени да се възстановят след операцията и да живеят 3 месеца преди жертвата. Получени са 3D ротационни ангиограми на каротидни артерии, за да се потвърди степента на стеноза и проходимост на каротидните артерии непосредствено след операцията и по време на жертвата.

Веднага след евтаназия, катетър се поставя в брахиоцефалния ствол на животните и двустранните каротидни артерии се перфузират с 10% формалин при физиологично диастолично налягане в продължение на 10 минути, за да се сведе до минимум колапсът на тези артерии по време на фиксирането. Двустранни каротидни артерии и retia mirabilia от тези животни бяха събрани и фиксирани в 10% формалин за поне 24 часа.

Хистологичен и имунохистохимичен анализ на сънните артерии

Каротидните артерии бяха нарязани на 4-милиметрови сегменти, вградени в парафин, разделени с дебелина 5 μm и оцветени с хематоксилин-еозин (HE), за да се определи наличието на атеросклеротични лезии. За характеризиране на атеросклеротичните лезии е използвано и имунохистохимично проучване, използващо първично антитяло към актина на гладката мускулатура (SMA; DakoCytomation Дания, Glostrup, Дания). Атеросклеротичните промени в тези каротидни артерии бяха класифицирани чрез използване на стадийни стадии от тип I до VI, определени от Комитета на Американската сърдечна асоциация по съдови лезии. 12 Накратко, лезии тип I се характеризират с наличието на гладка мускулна пролиферация в интимата; лезии тип II имат интимна пролиферация с пенести макрофаги; лезии тип III съдържат малки пулове извънклетъчни липиди; лезии тип IV имат извънклетъчни липидни ядра; лезии тип V имат характеристики IV тип плюс фиброзно удебеляване; и тип VI се характеризират с вътреплакален кръвоизлив. Лезиите от тип IV-VI са определени като напреднали плаки. Дебелината на влакнестата капачка беше измерена на оцветени с НЕ участъци на мястото на най-тежкия стадий на атеросклероза.

Идентифициране на дистална емболия при Rete Mirabile

Доказателства за дистална емболия от плаки на сънната артерия бяха търсени в rete mirabile. След фиксирането проби от rete mirabile бяха вградени в парафин и бяха получени серийни участъци с дебелина 6 μm. Секции от 3 различни дълбочини на rete mirabile в парафиновите блокове бяха оцветени с НЕ и еластичност на ван Гийсън за идентифициране на интралуминални емболи. Съседните участъци също бяха оцветени с анти-колаген IV (DakoCytomation Дания) и анти-гладък мускул актин, за да характеризират допълнително хистологичните промени в лумена на артериоли в рамките на rete mirabile.

Статистика

Асоциацията на дистална емболия в rete mirabile с напреднали атеросклеротични лезии и тънка фиброзна капачка в сънните артерии беше анализирана с помощта на точния тест на Fisher. Всички данни са изразени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност.

Резултати

Частичното хирургично лигиране създава 84,6 ± 4,7% стеноза в средния сегмент на каротидната артерия (Фиг. 1А, -С). Всичките 24 каротидни артерии остават патентни при 3-месечно проследяване на каротидната ангиография и степените на стеноза са добре поддържани (77,4 ± 7,5%) (Фигура 1В, -D). Неравномерности и стенози са наблюдавани ангиографски в сегменти на атеросклероза, но само 1 съд с интраплаквен кръвоизлив причинява> 70% стеноза на 3 месеца. Постстенотична дилатация се наблюдава във всички артерии.

3D ротационни ангиограми на частично лигирани каротидни артерии. A, каротидна ангиограма демонстрира 82% стеноза на мястото на частично хирургично лигиране в средната шийка на каротидната артерия. B, Луминални нередности се наблюдават 3 месеца по-късно в проксималния сегмент, в съответствие с развитието на атеросклеротични плаки. Стенозата на мястото на лигиране остава> 70%. Постстенотичната дилатация може да се види дистално от лигирането, което предполага ремоделиране на съдовете.

Ранни атеросклеротични промени на стария I и II стадий са наблюдавани в 14 артерии. Десет артерии показват напреднали плаки от стадий V и VI на Stary с некротично ядро, влакнеста капачка, отлагане на калций и интраплаквен кръвоизлив (Фигура 2). Осем от тези 10 каротидни артерии са били в хирургичната лигираща група, докато само 2 съда в контролната група са с напреднали плаки (Таблица). Напреднали атеросклеротични плаки са открити по-често в стената на съда близо до частичното лигиране.

Уязвима каротидна атеросклеротична плака. A, Изглед с ниско увеличение на оцветени с НЕ участъци от атеросклеротична плака разкрива тънка влакнеста капачка (между върховете на стрелките) и некротичен център (звездичка). B, Увеличен изглед на същата плака показва малки вътреплакови кръвоизливи (стрелки). Некротичният център е в долния ляв ъгъл. Струни от червени кръвни клетки също могат да се видят от лявата страна на изображението, представляващи неоваскуларност. Базофилният материал от лявата страна на този панел е калций. Скалите са равни на 500 μm в A и 200 μm в B.

Напреднала атеросклеротична плака и дистална емболия

Доказателства за дистална емболия са намерени в 10 от 24 retia mirabilia. Обикновено в лумена на запушени артериоли са открити пенести макрофаги и колагенова матрица (Фигура 3). Вътрешната еластична ламина остава непокътната, което предполага, че патологичният процес е ограничен до луминалната повърхност на съда. Локални атеросклеротични заболявания, вариращи от интимна хиперплазия до напреднали плаки, са наблюдавани при малък брой кръвоносни съдове в 20 от 24 retia mirabilia. Повечето от тези локални атеросклеротични промени се състоят от хиперпластична интима с няколко подлежащи натоварени с липиди макрофаги. Всички напреднали локални атеросклеротични плаки имат нарушени вътрешни еластични пластини и непокътнати влакнести капачки, което ги отличава от емболите. Имаше значително увеличена честота на дистална емболия в сънните артерии с напреднали плаки в сравнение с съдове с ранни стадии на атеросклероза (70% срещу 21%, P = .02) (Таблица). Всички напреднали лезии с дистални емболи съдържат тънки влакнести капачки от 400 μm (P = .012).

Дистална атероемболия при rete mirabile. A-D, Тази малка артериола е напълно запушена от лезия, съдържаща пенести макрофаги (чисти области) и колагенови влакна (еозинофилни в A и кафяви в D). Вътрешната еластична ламина (черна линия в B) е непокътната. В лумена на съда има много малко гладкомускулни клетки (положително имунооцветяване в С). А, ОН оцветяване. B, еластично оцветяване на ван Гийсън. C, Оцветяване с актин срещу гладки мускули. D, оцветяване с колаген тип IV. Скалите са равни на 100 μm.

Дискусия

Уязвимите плаки са атеросклеротични лезии с голяма вероятност от тромботични усложнения или бърза прогресия. 13 Този свински модел на каротидна атеросклероза съдържа много морфологични характеристики на уязвимите каротидни атеросклеротични плаки, като некротично ядро, тънка влакнеста капачка и вътреплакален кръвоизлив. Тези характеристики често се наблюдават при симптоматични каротидни атеросклеротични плаки, получени при ендартеректомия. 14 ЯМР образни изследвания установиха връзката между тези характеристики на каротидната плака и исхемичните събития при първоначално асимптоматични пациенти. 3 Откриването на дистална атероемболия отговаря на функционалната дефиниция на уязвимата плака в този животински модел. Без намесата rete mirabile тези емболи щяха да пътуват до мозъка и да причинят инфаркти.

Това е първият животински модел на атеросклероза, който показва дистална емболия. Предишните модели на атеросклероза на илиачна и каротидна свиня са създадени чрез балонна денудация на ендотела и последваща хиперплазия на интимата, което води до стабилни и фиброзни лезии. 15,16 напреднали стадии на атеросклеротични лезии не са наблюдавани при тези модели. Разкъсвания на плака са наблюдавани при миши модели на атеросклероза, които са създадени за симулиране на заболявания на коронарните артерии. 4,6 Тъй като дисталната емболия не е основен механизъм на острия коронарен синдром, това явление никога не е било докладвано в тези модели.

Смята се, че разкъсването на тънка фиброзна капачка в условията на възпаление и силен срязващ стрес е основният механизъм на трансформация от стабилна в симптоматична плака при пациенти с остри коронарни синдроми. 17 Асоциацията на дисталната емболия с наличието на напреднали атеросклеротични лезии и тънки фиброзни капачки в ипсилатералните каротидни артерии предполага, че този механизъм може да допринесе за атероемболия в този модел на каротидна атеросклероза. Наличието на пенести макрофаги в атероемболите е в съответствие с емболите, идващи от разграждането на атеросклеротичните плаки в резултат на разкъсване на плаката. Нарушаването на тънка фиброзна капачка се наблюдава при някои от проксималните лезии. Малки разкъсвания на плака може да са били пропуснати при други лезии между участъци или разкъсването може да е настъпило много дни по-рано, като местата на разкъсване са зараснали по време на жертвоприношението. При 3 retia mirabilia с дистални емболи не може да се открие напреднала лезия в проксималните каротидни артерии; повтарящи се ангиографии и други механизми могат да участват в генерирането на дистална емболия при тези животни.

Въпреки че минисвините на Юкатан са силно инбредни, те в никакъв случай не са чист вид. Хетерогенният генетичен произход може да е допринесъл за променливостта на атерогенезата в този животински модел. Всъщност наблюдаваме променливи реакции на диета с висок холестерол при скорошни животни. Липсата на отговор на диета с висок холестерол може да обясни малко по-ниската честота на напреднала атеросклеротична плака в настоящото проучване (7/17) в сравнение с предварителните ни серии (4/6). 8 Две от контролните животни също са развили атеросклеротични плаки. И двамата имат напреднали атеросклеротични плаки и на контралатералната хирургична страна. Хирургичното лигиране на 1 каротидна артерия би могло да увеличи потока от страна на контралатералната контрола. Алтернативно, диетата с висок холестерол сама по себе си може да предизвика напреднала атеросклероза и при подгрупа животни.

Този животински модел е създаден с хиперлипидемия и промяна на динамиката на потока без физическо нараняване на интимата. По този начин се очаква молекулярните и клетъчните механизми на атеросклерозата да симулират отблизо първичната човешка атеросклероза, вместо рестеноза. Точните хемодинамични промени, предизвикани от частично лигиране на общите каротидни артерии на свинете, изискват допълнителна характеристика. Въпреки че изтичането на общата каротидна артерия на свинете е главно към външните каротидни клонове, доплеровата форма на вълната в общите каротидни артерии на свинете (непубликувано наблюдение, L.F., 2007) е подобна на тази на човешките сънни артерии, което предполага междинно съпротивление на потока. Частичното лигиране в средната обща каротидна артерия нарушава ламинарния поток в артерията и може да генерира обръщане на потока и турбулентност в местата, близки и дистални от лигирането. Напрежението на срязване на стената и други характеристики на потока около лигирането могат да се измерват с изчислителна динамична симулация на потока и да се корелират с молекулярни пътища и патологични промени в съдовата стена.

Щедрите размери на каротидните артерии на свинете позволяват директното прилагане на образни техники, разработени за откриване на уязвими плаки при пациенти. Възможно е резултатите от изображенията да се свържат с атерогенезата и разкъсването на плаката с времето. Взаимодействието между стент и естествени атеросклеротични плаки също може да бъде оценено в този модел, за да даде представа за това как да се минимизира дисталната емболия.

Заключения

Този свински модел на каротидна атеросклероза демонстрира хистопатологични характеристики както на уязвимите плаки, така и на дисталната атероемболия.

Благодарности

Благодарим на техническия персонал в Центъра на Лео Г. Риглер, Джон Робъртс, Фернандо Винюела-младши и Шон Макгил, за безценното съдействие при провеждането на експериментите.

Бележки под линия

H.V.V. се подкрепя от Daljit S. и Elaine Sarkaria председател по диагностична медицина и Национален здравен институт Grant NS044378.

Документ, представен преди това частично на: Годишна среща на обществото по невроинтервенционална хирургия, 30 юли-3 август 2007 г .; Дейна Пойнт, Калифорния.