Tepny hlavy a krku prasete domácího z pohledu zobrazovacích metod a experimentální chirurgie

Overview

Cílem tohoto sdělení je shrnout dosavadní poznání anatomie tepen hlavy a krku prasete domácího pro potřeby experimentální chirurgie nebo zobrazovacích metod v biomedicínském výzkumu a translační medicíně. Potenciál prasete domácího jako velkého animálního modelu se zdá být značný i pro xenotransplantace některých orgánů. Nároky na znalost morfologických rozdílů analogických struktur člověka a vybraného experimentálního plemena rostou i v souvislosti s potřebou zpřesnění plánování experimentu nebo interpretace jeho výsledků. K prohloubení morfologických znalostí napomáhá také rozvoj zobrazovacích metod. Rešerše byla prováděna s použitím klíčových slov „prase domácí“, „tepny hlavy a krku“ v databázi MEDLINE, rozhraní PubMed.

Klíčová slova:

prase domácí – tepny hlavy a krku – veterinární anatomie

ÚVOD

Testování na zvířatech je nezbytnou součástí preklinické fáze výzkumu při zavádění nových diagnostických nebo terapeutických metod. Přestože hlavní podíl experimentálních zvířat představují drobní hlodavci a králíci, význam velkých zvířecích modelů v oblasti biomedicínského výzkumu (BMV) je zřejmý a v některých oblastech nezastupitelný. Kardiovaskulární výzkum na prasatech zahrnuje široké spektrum témat od testování materiálů, transplantačních technik, intervenčních metod až po zkoumání regulačních faktorů a molekulárních drah [1]. Navzdory doporučením ohledně parametrů studií a publikovaných prací [2,3] je interpretace mnoha výsledků BMV omezena absencí informací o pohlaví, stáří, hmotnosti nebo plemeni použitých zvířat. Studium anatomie z učebnic veterinárního lékařství se pro potřeby orientace na zvířeti osvědčilo jen částečně, neboť jsou psány obvykle z pohledu mezidruhových srovnání, systematický popis často chybí, orientaci ztěžuje i nejednotná terminologie [4–6]. Nové možnosti pro rozšíření znalostí anatomie ve veterinární medicíně a BMV přináší počítačová tomografie, kde nejmodernější CT přístroje umožňují vyšetření cév blížící se kvalitě skiaskopických angiografií, a to při minimální invazivitě. Ve výzkumu anatomie cév prasete domácího s použitím CT angiografie bylo zatím publikováno jen několik studií [7,8]. Ačkoli se z praktických důvodů v BMV stále více používají miniplemena, není-li uvedeno jinak, obecným pojmem „prase“ je v tomto textu míněno velké plemeno prasete domácího, použitá terminologie vychází ze standardizované Nomina anatomica veterinaria [9]. Rešerše publikací byla prováděna s použitím klíčových slov v databázi MEDLINE, rozhraní PubMed.

Arcus aortae a jeho větve

Aorta ascendens vystupuje z levé komory a osrdečníku, její průměrná délka u plemene Landrace a samců hmotnosti 45–49 kg byla 2,5 cm [8]. Nad poloměsíčitými chlopněmi vydává a. coronaria sinistra et dextra a pokračuje do arcus aortae (AAo), ze kterého vystupují hlavní tepny pro hlavu a krk. AAo je u prasete oploštěný, běží paramediánně v úrovni T3–4 (Obr. 1A, B). Je to dáno polohou srdce a tvarem hrudníku, který je u prasete kónický, laterálně oploštěný, kraniokaudálně protáhlý. Srdce se při stoji na všech čtyřech dotýká hrudní kosti (Obr. 1B). AAo vydává u prasete jen dvě větve: truncus brachiocephalicus a a. subclavia sinistra. Truncus brachiocephalicus běží v mediastinu vlevo od vena cava cranialis, končí rozdělením na truncus bicaroticus a a. subclavia dextra (Obr. 1A). Truncus bicaroticus se po krátkém průběhu dělí na a. carotis communis dextra a a. carotis communis sinistra, které pokračují podél průdušnice. Přehled hlavních rozdílů větví AAo prasete a člověka shrnuje Tab. 1.

Rozdíly mezi plemeny se projevují i na kostře hrudníku. Hrudní koš prasete tvoří 7 pravých a 7 nepravých žeber. Hrudní kost je rozdělena chrupavkami, synchondroses sternales (Obr. 1B). Pokud je přítomné 15. žebro, je volné. Prase nemá klíční kost. Páteř tvoří 7 krčních (C), 14–15 hrudních (T), 6–7 bederních (L) a 20–23 ocasních (Ca) obratlů, křížová kost vzniká srůstem 4 sakrálních obratlů. Miniaturní plemena mohou mít méně hrudních a/nebo bederních obratlů [4a,5].

A. carotis communis

A. carotis communis (ACC) dextra a sinistra odstupují z krátkého společného truncus bicaroticus (Obr. 1A, B). Běží podél průdušnice ve vagina carotica jako součást nervově-cévního svazku společně s truncus sympathicus, n. vagus a v. jugularis interna [4b,6a]. ACC končí pod lebeční spodinou v úrovni C1–C2 odstupem a. carotis interna (ACI), poté pokračuje ACC jako a. carotis externa (ACE). ACC ve svém průběhu vydává nekonstantní drobné větve pro jícen, průdušnici a okolní svaly. Dalšími samostatnými větvemi ACC jsou a. thyroidea cranialis, která zásobuje zejména štítnou žlázu, a a. laryngea cranialis, zásobující hrtan.

A. carotis interna

A. carotis interna je u prasete drobná tepna, která odstupuje obvykle ze společného kmene s a. occipitalis jako poslední větev ACC [4b]. V místě větvení se nachází sinus caroticus s baroreceptory. Do lebky vstupuje ACI skrz foramen lacerum, dále probíhá skrz žilní sinus petrosus ventralis. ACI je u prasete i jiných savců průchozí v celé délce pouze fetálně, po narození částečně obliteruje [4b,6b]. ACI a ACE spolu anastomózují na lebeční spodině v síti arteriol zvané rete mirabile epidurale rostrale (RMER) nacházející se v sinus cavernosus. Odtud pak ACI končí cestou ramus anastomoticus caudalis v circulus arteriosus cerebri (CAC) [6b,10].

A. carotis externa

A. carotis externa běží v přímém pokračování ACC po oddělení společného kmene pro ACI a a. occipitalis. Směřuje k lebeční spodině zevně od m. stylohyoideus, kde na vnitřní straně dolní čelisti mezi m. pterygoideus medialis a lateralis pokračuje jako a. maxillaris (někdy označovaná jako a. maxillaris interna) [4b]. A. maxillaris končí ve fossa pterygopalatina, zásobuje kosti, svaly a orgány hlavy kromě mozku [6b].

A. subclavia

Některé z tepen pro hlavu a krk vydává i a. subclavia, která plynule pokračuje na přední končetinu do a. axillaris a dále jako a. brachialis. Pro zásobení krční míchy i mozku má zásadní význam a. vertebralis, která probíhá kanálem příčných výběžků krčních obratlů (canalis transversarius), vydává větve pro hluboké krční svaly a struktury páteřního kanálu. U lebeční spodiny anastomózuje s a. occipitalis (Obr. 1C), vstupuje do foramen magnum a podílí se na vytvoření rete mirabile epidurale caudale [10]. Poté se na basis cranii interna spojuje s druhostrannou a. vertebralis vytváří a. basilaris, která vstupuje do CAC. Dalšími větvemi a. subclavia zásobujícími struktury krku jsou a. cervicalis superficialis pro přední a dolní část krku a poměrně silná a. cervicalis profunda, která zásobuje oblast šíje (Obr. 1B). DISKUZE Arteriae carotides Obě ACC odstupují z krátkého truncus bicaroticus, u velkých plemen prasat jsou významně delší než u člověka, jejich průsvit kolem 5 mm odpovídá šířce ACI u člověka. Přehled morfometrie karotid prasete ukazuje Tab. 2. Ve srovnání s lidskou ACI je prasečí ACC rovná a méně pohyblivá. Mezi člověkem a prasetem jsou na úrovni karotid, kromě odstupujících větví, i další zásadní rozdíly (Tab. 1): ACE je u prasete výrazně mohutnější než ACI a mezi ACE a ACI byly popsány anastomózy, z nichž nejvýraznější tvoří klubko arteriol, rete mirabile (RM). Prasečí ACC se s výhodou používá pro modelaci ACI člověka [11,12].

Rete mirabile

Rete mirabile (pozoruhodná síť) je síť cév tvořená tepennými anastomózami. U savců bylo v oblasti hlavy doposud věnováno nejvíce pozornosti rete mirabile epidurale rostrale (RMER), arteriolární anastomóze v povodí ACI a ACE nacházející se intrakraniálně v zadní části sinus cavernosus [8,10,13]. Studie autorů Graczyk a Zdun [13] na korozivních preparátech prokázala, i v souladu s našimi nálezy (Obr. 1C, D), že část RMER prochází skrz foramem lacerum a nachází se částečně extrakraniálně (Obr. 1C, D). RMER prasete je párová struktura, má oválný tvar, je tvořeno hustou sítí převážně vertikálně běžících a vzájemně propletených arteriol, které se oboustranně spojují kolem fossa hypophysialis. Poznatky o zdrojové tepně se v literatuře rozcházejí. Kromě ACI popisuje část studií RMER v průběhu a. pharyngea ascendens [10,14]. Byly prokázány drobné anastomózy s povodím a. maxillaris, naopak spoje se sinus cavernosus chyběly. Graczyk a Zdun [13] vedle RMER popisují také drobnější, párové rete mirabile epidurale caudale (RMEC), které se nachází v sinus occipitalis a je běžně popisováno např. u koně [4b]. Vstupují do něho a. condylaris, a. vertebralis a a. occipitalis. Spoje mezi RMER a RMEC nebyly prokázány.

Funkce RMER zatím nebyla plně objasněna. Ve stěně arteriol byly prokázány fenestrace, jejichž velikost se u samic ovce měnila ve vztahu k ovulaci [15]. S ohledem na to, že se RM nachází ve stěně žilních splavů, lze předpokládat možnost výměny hormonů a neuropeptidů produkovaných v mozku mezi žilní a tepennou krví. S ohledem na hyperkoagulaci prasečí krve se nabízí i význam RM v prevenci cévních mozkových příhod [16]. Experimentálně vytvořená anastomóza mezi RMER a sinus cavernosus byla použita pro zkoumání arterio- venózních malformací u člověka [17,18], intimální hyperplazie nebo tepenné okluze [19,20].

Přítomnost RM jako husté arteriolární pleteně ve stěně sinus cavernosus byla opakovaně popsána i u pacientů s hypoplastickou nebo aplastickou ACI [21–23]. V úvahu připadá také vznik tepenných anastomóz na základě chronické obstrukce ACI pod karotickým sifonem.

Circulus arteriosus cerebri a tepny mozku

U prasete vystupují hlavní tepny mezimozku a koncového mozku z anastomotického útvaru kolem hypofýzy zvaného circulus arteriosus cerebri, který je u prasete rostrálně otevřený a má tvar písmene U [4b]. Podobně jako u člověka je CAC kaudálně zásobován z a. basilaris (koncová větev aa. vertebrales), dalším zdrojem je přívodná tepna z RMER. Z CAC vystupuje a. cerebri rostralis běžící k vnitřní straně čelních laloků, a. cerebri media směřuje do fissura lateralis cerebri. K týlnímu laloku mediálně běží a. cerebri caudalis. A. cerebellaris rostralis a caudalis odstupují z a. basilaris, která zásobuje i mozkový kmen. Z funkčního hlediska jsou tepny pro mozek i u prasete konečné, mezi sebou prakticky nevytvářejí anastomózy. Větší tepny běží po povrchu mozku, větve do mozkové tkáně vstupují kolmo. Kapilární síť šedé hmoty je významně hustší než v bílé hmotě [6b].

Detekování výpadků perfuze u prasečích modelů cévních mozkových příhod může být nepřesné z důvodu malého průsvitu tepen (≤1 mm) zásobujících mozek [16]. Omezení v použití prasečího modelu představují i významné anastomózy mezi řečištěm ACI a ACE, které u člověka prakticky chybějí [24–26]. Konvolut arteriol znemožňuje endovaskulární přístup do mozkových tepen prasete (Obr. 1C, D).

Tepny očnice

Většina tepen zásobujících struktury očnice odstupuje u prasete z a. ophthalmica externa, větve a. maxillaris [4b,10]. A. ophthalmica externa vydává do čelní krajiny a. supraorbitalis, dalšími větvemi jsou a. lacrimalis zásobující slzní žlázu a laterální část víček, a. ethmoidalis externa do nosní dutiny a aa. ciliares posteriores longae pro oční kouli a sítnici. A. ophthalmica interna odstupuje jako drobná, rudimentární tepna z CAC. Studie autorů Morén, et al. [25,26] prokázaly přítomnost anastomóz mezi oběma tepnami a omezenost použití tohoto modelu pro simulaci ischemie sítnice u člověka.

A. buccalis versus a. facialis

A. buccalis je u prasete silná tepna, která svými větvemi nahrazuje rudimentární a. facialis [4]. Odstupuje z a. maxillaris kaudálně od odstupu a. ophthalmica externa a vydává a. angularis oculi, a. angularis oris, a. labialis superior a a. labialis inferior. Studie autorů Sasaki, et al. [27], která zkoumala anatomii povrchových krajin hlavy u miniprasat, sice popisuje průběh a. facialis před m. masseter a anatomii krajin obličeje podobnou člověku, avšak větvení a průběh a. facialis zkoumány nebyly.

Intervenční metody

Znalost geometrie velkých tepen a úhlů jejich odstupu vyžadují i miniinvazivní metody běžně používané k získávání hemodynamických dat. Např. katetrizace aorty cestou a. brachialis vykazuje významnou pravolevou asymetrii (Obr. 1A). S ohledem na průběh a úhly odstupů je významně snazší použít k perkutánnímu vstupu pravostrannou a. brachialis [7]. Výběr stentu by měl zohledňovat průsvit tepny v cíleném místě tak, aby nedošlo k jejímu poškození (příliš tlustý stent), nebo jeho uvolnění a dislokaci v případě, že je stent příliš tenký (Tab. 2). U testování stentů uvolňujících farmaka je vhodné zohlednit i histologickou stavbu cévní stěny tak, aby se co nejvíce podobala lidskému analogu [28– 30]. Je potřeba zajistit i dostatečnou délku vybraného instrumentária.

Při preparaci ACC na krku hrozí poškození truncus sympathicus, který běží uvnitř vagina carotica spolu s tepnou. Jako prevenci vazospazmu je vhodné použít lokální vazodilatancia [31]. S ohledem na hyperkoagulaci je při intervenčních zákrocích vhodná také antitrombotická profilaxe [7].

ZÁVĚR

Jak ukázala i nedávno provedená první úspěšná transplantace srdce geneticky upraveného prasete pacientovi se srdečním selháním v lednu 2022, prase domácí je s ohledem na podobnost anatomie a fyziologie některých orgánů slibným zdrojem jak pro xenotransplantace, tak i modely experimentálního výzkumu. Zmapování cévního stromu ve vztahu k plemeni a stáří zvířete, včetně porovnání histologické stavby cévní stěny s lidskými analogy, zůstává velikou výzvou a nejspíš i cestou ke zvýšení efektivity výzkumu jak na úrovni plánování, tak i následné interpretace a translace jeho výsledků.

Seznam zkratek:
AAo – arcus aortae
ACC – a. carotis comminis
ACE – a. carotis externa
ACI – a. carotis interna
APA – a. pharyngea ascendens
AS – a. subclavia
AV – a. vertebralis
BMV – biomedicínský výzkum
CAC – circulus arteriosus cerebri
NAV – nomina anatomica veterinaria
RMER – rete mirabile epidurale rostrale
RMEC – rete mirabile epidurale caudale
VRT – volume rendering technique

Grantová podpora
Práce byla podpořena z projektu MŠMT „Aplikace moderních technologií v medicíně a průmyslu“ (AMTMI, CZ.02.1 .01/0.0/0.0/17_048/0007280) a projektem Univerzity Karlovy UNCE/MED006 „Centrum klinické a experimentální jaterní chirurgie“.

Poděkování
Autoři děkují Lence Jetlebové za přípravu schématu.

Konflikt zájmů

Autoři prohlašují, že v souvislosti se vznikem tohoto sdělení nejsou ve střetu zájmů a rukopis nebyl publikován v jiném časopise.

MUDr. Lada Eberlová, Ph.D.
Ústav anatomie LF v Plzni
Karlovarská 48
Plzeň
e-mail: lada.eberlova@lfp.cuni.cz
ORCID: 0000-0002-9835-483X

Rozhl Chir. 2022;101:571–576