Features of trans-arterial embolization with large microspheres of rats and rabbits

Full Text

Внутриартериальная (в/а) эмболизация с применением микросфер (МС) из различных материалов используется в онкологии для локального (адресного) выключения кровотока и существенного сокращения солитарных опухолевых узлов вплоть до полного исчезновения [1-4]. Среди показаний в основном первичные неоперабельные или метастатические поражения печени, при которых лекарственная терапия, как правило, малоэффективна. При системной или в/а химиотерапии доксорубицином, гемцитабином или ирино- теканом объективный эффект не превышает 20-30% из-за плохой биодоступности, связанной с особенностями кровотока в печени и кровоснабжения опухоли. Эмболизация улучшает эффективность лечения этой патологии, а нагруженные цитостатиками МС, особенно большой емкости и размеров (диаметр > 0,2 мм), используют также для в/а химиоэмболиза- ции, позволяющей дополнительно повысить биодоступность лекарств за счет адресной доставки и пролонгирования времени контакта с опухолью [1, 2, 5]. Наиболее удобной моделью в эксперименте для изучения эффективности эмболизации с помощью МС служит выключение кровотока в зоне кровоснабжения регионарной артерии у кроликов под рентгенологическим контролем. Для доказательства специфической эффективности химиоэмболизации необходима оценка противоопухолевого действия с помощью лечебного патоморфоза на адекватной модели. В качестве таковой предложены перевиваемые опухоли крыс, среди которых гепатоцеллюлярный рак РС-1, растущий в мышцах бедра в зоне кровоснабжения бедренной артерии [6, 7]. Однако если введение крупных МС диаметром > 0,2 мм в регионарную артерию выполняется свободно кроликам, то для крыс это практически невозможно из-за относительно малого сечения бедренной артерии, составляющего всего 0,16 мм [8]. Таким образом, для доклинического изучения крупных МС актуально выявление особенностей в/а эмбо- лизации под контролем рентгенологически доказанной эффективности на здоровых кроликах. Подготовка таких МС для в/а химиоэмболизациии на модели опухоли крыс требует разработки адекватной методики введения в бедренную артерию. Соответственно сформулированы цель и задачи исследования. Цель исследования - для проведения доклинического изучения крупных МС установить особенности в/а эмболизации на крысах и кроликах. Задачи исследования: 1. Разработать методику введения МС диаметром 0,2-0,3 мм в бедренную артерию крыс. 2. Оценить эффективность в/а эмболизации бедренной артерии кроликов с помощью МС диаметром 0,4-0,6 мм. Материал и методы Исследование проведено на 10 беспородных кры- сах-самках массой тела 90-150 г из разведения РОНЦ и питомника лабораторных животных «Столбовая» и на 6 кроликах-самцах породы «гигант» массой тела 1,0-1,5 кг из питомника «Крюково». Животных содержали в виварии РОНЦ в конвенциональных условиях. Хирургический доступ к бедренной артерии (a. femoralis) крыс или кроликов выполняли под наркозом c помощью препарата золетил-100 (Virbac, Франция) при использовании соответствующего инструментария. МС на основе криогеля поливинилового спирта диаметром 0,2-0,6 мм получали из лаборатории криохимии биополимеров Института элементоорганических соединений им.А.Н.Несмеянова РАН. МС мол. массой 86 кДа и степенью дезацелирования 100% приготовлены по методике криогранулирования при температуре -12oC из 9% водного раствора указанного полимера [9, 10]. Для исследований МС получали в сухом виде в эппендорфах различными объемами от 0,1 до 6 мл. К сухим МС добавляли физиологический раствор до получения 0,1% взвеси. Для проведения в/а инфузии взвесь МС дозировали по объему. Взвесь МС вводили струйно с помощью инфузи- онной системы, составленной из внутривенного периферического катетера «бабочка» размера от G20 до G27 (Troge, Германия) и пластикового шприца 2 мл без иглы. Последовательность манипуляций приведена в разделе «Результаты». Контролем результативности методики в/а введения крупных МС крысам служили состоятельность процедуры при разном диаметре и инфузионном объеме МС, катетерах различного сечения и массе тела, определяющей сечение и длину артерии, а также визуальная оценка патологических изменений тканей в зоне кровоснабжения регионарной артерии сразу и через 7-9 дней после введения. Об эффективности эмболизации бедренной артерии кроликов судили по снижению сосудистого рисунка конечности сразу и через 2 нед после введения МС с помощью рентгеноконтрастной ангиографии. Использовали омнипак для внутрисосудистого введения (ДжиИ Хелскеа, Ирландия), который вводили в артерию дважды - до и после введения МС. После завершения экспериментов животных умерщвляли с помощью передозировки эфирного наркоза при соблюдении гуманных методов обращения, принятых в РФ. Результаты и осуждение При разработке методики введения МС диаметром 0,2-0,3 мм в бедренную артерию крыс использовали известную методику [10] в модификации для крупных МС (рис. 1): • рассечение кожи бедра от паховой области до коленного сустава при медиальном доступе; • выделение сосудисто-нервного пучка при тупой препаровке мягких тканей бедра; • выделение бедренной артерии из сосудистонервного пучка; • лигирование артерии на уровне верхней трети и поднятие ее на корнцанге; • катетеризация артерии; • введение взвеси МС через инфузионную систему; • удаление катетера и лигирование артерии ниже области постановки катетера; • ушивание кожи. Рис. 1. Этапы подготовки и проведения внутриартериальной инфузии МС в бедренную артерию крыс (а-е). а - кожный разрез на медиальной поверхности бедра крысы; б - сосудисто-нервный пучок мышц бедра крысы; в - бедренная артерия крысы, выделенная из сосудисто-нервного пучка; г - лигированный проксимальный отдел и подготовительная лигатура в дистальном отделе артерии крысы; д - бедренная артерия крысы с периферическим катетером; е - инфузионная система для введения МС в бедренную артерию крысы. Последовательная апробация катетеров «бабочка» различных размеров показала, что крысам массой тела 100-150 г инфузионная система с катетером G26 позволяет вводить тестируемые МС струйно и без ограничений. Представленные на рис. 1 манипуляции с использованием этого катетера обеспечивали успешное введение МС объемом 0,2-0,3 мл. При меньшей массе тела крыс этот катетер был несостоятельным, у части крыс (n = 2) отмечали разрыв артерии в начале введения, у других (n = 4) - локальный некроз мягких тканей бедра на 9-е сутки после введения. Эти осложнения свидетельствуют о несоответствии диаметра катетера сечению артерии, перерастяжении и нарушении целости стенки сосуда при введении МС под давлением. Полученные данные дают возможность считать апробированную методику адекватной поставленной задаче при условии использования катетера G26 для крыс массой тела 100-150 г. При в/а эмболизации бедренной артерии кроликов с помощью инфузионной системы были апробированы катетеры размером G20. Оказалось, что именно эти катетеры позволяют струйно вводить МС объемом 0,4-0,9 мл заданного диаметра. У всех животных отмечено снижение сосудистого рисунка конечности сразу (рис. 2) и через 2 нед (рис. 3) после введения. Анализ результатов эмболизации у кроликов показал, что при минимальном объеме взвеси МС 0,4 мл достигается практически полное выключение периферического кровотока в зоне кровоснабжения бедренной артерии (см. рис. 2). Увеличение объема МС до 0,9 мл не приводило к повышению эффективности эмболизации. Полученный эффект сохранялся в течение 14 дней после эмболизации (см. рис. 3). Среди осложнений в/а эмболизации на 14-е сутки после введения МС у некоторых кроликов отмечали локальные абсцессы в месте катетеризации. В одном случае наблюдали сухой некроз конечности. Эти осложнения связаны с тесным контактом МС и сосудистой стенки при моделировании процесса. Заключение Изучение крупных МС из поливинилового спирта диаметром 0,2-0,6 мм в инфузионном объеме 0,4-0,9 мл направлено на обнаружение их особенностей, необходимых для доклинического изучения с хирургическим доступом к бедренной артерии. Были решены две проблемы: разработка методики в/а введения крысам и оценка эффективности в/а эмболизации на кроликах. Эксперименты на крысах под общей анестезией проведены с МС диаметром 0,2-0,3 мм. Для доклинического изучения рекомендована методика с использованием крыс массой тела 120-150 г, ин- фузионной системы с катетером G26 и периодом наблюдения 7 дней, позволяющим контролировать эффективность эмболизации опухоли, перевитой в зону кровоснабжения. Эксперименты на кроликах под общей анестезией проведены с МС диаметром 0,4-0,6 мм. С помощью рентгеноконтрастной визуализации показано, что применение МС независимо от объема в диапазоне 0,4-0,9 мл реализует выраженное, вплоть до полного, и длительное (не менее 14 дней) снижение интенсивности регионарного кровотока. Лучшие результаты эмболизации получены с катетером G20 в инфузионной системе. Локальные изменения трофики, наблюдавшиеся в прямой зависимости от диаметра МС (побочные эффекты), расценены как артефакт моделирования на кроликах, связанный с полным выключением кровотока в относительно мелком сосуде и нарушением иннервации конечности. Анализ выявленных особенностей с подбором адекватных характеристик МС и инструментария, достигнутой эффективностью и осложнениями в/а эмболизации позволяет рекомендовать отработанную методику на крысах для доклинического изучения крупных МС, а сами МС считать перспективными для проведения эмболизации или хи- миоэмболизации опухоли.

About the authors

Marina N. Jakunina

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

Email: irsovet@yandex.ru.
Doctor of veterinary medicine 115478, Moscow, Russian Federation

A. S Fadeev

Soviet Local Veterinary Clinic

115201, Moscow, Russian Federation

M. S Kalishjan

Soviet Local Veterinary Clinic

115201, Moscow, Russian Federation

E. M Treshalina

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

115478, Moscow, Russian Federation

M. B Dolgushin

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

115478, Moscow, Russian Federation

References

Supplementary files