Intrapulmonale Trachealtransplantation bei Mäusen: Ein Modell zur Untersuchung obliterativer Atemwegserkrankungen nach Lungentransplantation
Summary
Das Modell der intrapulmonalen Trachealtransplantation (IPTT) ist wertvoll für die Untersuchung der obliterativen Atemwegserkrankung (OAD) nach Lungentransplantation. Es bietet Einblicke in das lungenspezifische immunologische und angiogene Verhalten bei der Atemwegsobliteration nach Allotransplantation mit hoher Reproduzierbarkeit. Hier beschreiben wir das IPTT-Verfahren und die zu erwartenden Ergebnisse.
Abstract
Die intrapulmonale Trachealtransplantation (IPTT) wird als Modell für obliterative Atemwegserkrankungen (OAD) nach Lungentransplantation verwendet. Dieses Modell, das ursprünglich von unserem Team berichtet wurde, hat sich aufgrund seiner hohen technischen Reproduzierbarkeit und Eignung für die Untersuchung immunologischer Verhaltensweisen und therapeutischer Interventionen in der Untersuchung von OAD durchgesetzt.
Im IPTT-Modell wird ein Nagetier-Trachealtransplantat durch das Rippenfell direkt in die Lunge des Empfängers eingeführt. Dieses Modell unterscheidet sich von der heterotopen Trachealtransplantation (HTT), bei der Transplantate in subkutane oder omentale Stellen transplantiert werden, und vom orthotopen Trachealtransplantationsmodell (OTT), bei dem die Spenderluftröhre die Luftröhre des Empfängers ersetzt.
Die erfolgreiche Umsetzung des IPTT-Modells erfordert fortgeschrittene anästhetische und chirurgische Fähigkeiten. Zu den Anästhesiefähigkeiten gehören die endotracheale Intubation des Empfängers, die Einstellung geeigneter Beatmungsparameter und die zeitlich angemessen abgestimmte Extubation nach der Genesung von der Anästhesie. Chirurgische Fähigkeiten sind unerlässlich für die präzise Platzierung des Transplantats in der Lunge und für eine effektive Abdichtung des viszeralen Rippenfells, um Luftleckagen und Blutungen zu verhindern. In der Regel dauert der Lernprozess ca. 2 Monate.
Im Gegensatz zu den HTT- und OTT-Modellen entwickelt der Allotransplantat-Atemweg im IPTT-Modell eine Atemwegsobliteration in der relevanten Lungenmikroumgebung. Dies ermöglicht es den Forschern, lungenspezifische immunologische und angiogene Prozesse zu untersuchen, die an der Verödung der Atemwege nach einer Lungentransplantation beteiligt sind. Darüber hinaus ist dieses Modell auch insofern einzigartig, als es tertiäre lymphatische Organe (TLOs) aufweist, die auch in menschlichen Lungentransplantaten zu finden sind. TLOs bestehen aus T- und B-Zellpopulationen und zeichnen sich durch das Vorhandensein hoher endothelialer Venolen aus, die die Rekrutierung von Immunzellen steuern. Daher spielen sie wahrscheinlich eine entscheidende Rolle bei der Annahme und Abstoßung von Transplantaten. Wir kommen zu dem Schluss, dass das IPTT-Modell ein nützliches Werkzeug ist, um intrapulmonale Immun- und profibrotische Signalwege zu untersuchen, die an der Entwicklung der Atemwegsobliteration im Lungentransplantat-Allotransplantat beteiligt sind.
Introduction
Die Lungentransplantation hat sich als wirksame Behandlung für Patienten mit Atemwegserkrankungen im Endstadium etabliert. Die mediane Überlebensrate für Empfänger menschlicher Lungentransplantate beträgt jedoch nur etwa 6 Jahre, wobei die Entwicklung einer obliterativen Bronchiolitis (OB), einer Art obstruktiver Atemwegserkrankung (OAD), eine der Haupttodesursachen nach dem ersten Jahr nach der Transplantation ist1.
Mehrere Tiermodelle wurden verwendet, um den Mechanismus zu untersuchen, der OAD zugrunde liegt. Ein solches Modell ist das Modell der heterotopen Trachealtransplantation (HTT)2. Bei diesem Modell werden Trachealtransplantate in das Unterhautgewebe oder Omentum des Empfängers implantiert. Es kommt zu einem Ischämie-induzierten Verlust von Trachealtransplantat-Epithelzellen, gefolgt von alloreaktiver Lymphozyteninfiltration und Apoptose von Spenderepithelzellen. Fibroblasten und Myofibroblasten wandern um die Luftröhre herum und produzieren eine extrazelluläre Matrix. Schließlich kommt es zu einer vollständigen fibrösen Verödung des Atemwegslumens. Das HTT-Modell ist technisch einfach, bietet eine In-vivo-Umgebung und bietet eine hohe Reproduzierbarkeit.
Ein weiteres Modell zur Untersuchung von OAD ist das Modell der orthotopen Trachealtransplantation (OTT) der Ratte, bei dem Trachealtransplantate in die Luftröhre des Empfängers eingesetzt werden, um die physiologische Beatmung aufrechtzuerhalten3. In diesem Modell führt die Ischämie-induzierte Depletion von Spenderepithelzellen dazu, dass diese durch Empfängerepithelzellen in der Luftröhre ersetzt werden, wodurch ein ungehinderter Atemweg entsteht, der von einer moderaten Fibrose begleitet wird. Obwohl diese Modelle zum Verständnis der Atemwegsobliteration nach Lungentransplantation beigetragen haben, haben sie Einschränkungen in Bezug auf die Rekapitulation der Lungenparenchymmikroumgebung.
Unsere Forschungsgruppe führte das Modell der intrapulmonalen Trachealtransplantation (IPTT) der Ratte ein, bei dem Trachealtransplantate in die Empfängerlunge implantiert werden4 (Abbildung 1). Das IPTT-Modell zeigt eine fibröse Verödung des Atemwegslumens in der Mikroumgebung der Lunge. Darüber hinaus wurde es erfolgreich bei Mäusen angewendet, die technisch anspruchsvoller sind als Ratten-IPTT 5,6,7,8,9,10. Diese Anpassung des murinen IPTT-Modells ermöglichte es uns, tiefer in die komplizierten Details der lungenimmunologischen Umgebung von OAD nach Lungentransplantation mit transgenen Mäusen einzutauchen.
Das IPTT-Modell verfügt über einige einzigartige Funktionen. Eine davon ist die Neoangiogenese, die durch die Lungenzirkulation begünstigt wird und eine entscheidende Rolle bei der Verödung der Atemwege spielt 4,10. Darüber hinaus weist das IPTT-Modell lymphatische Aggregate auf, von denen einige hohe endotheliale Venolen aufweisen, die peripheres Knotenadressin exprimieren, was darauf hindeutet, dass es sich um tertiäre lymphatische Organe (TLOs) handelt7,8. TLOs ähneln Lymphknoten und bestehen aus T-Zellen, B-Zellen und häufig einem Keimzentrum, das von follikulären dendritischen Zellen begleitet wird11,12. TLOs wurden bei verschiedenen chronisch entzündlichen Erkrankungen, einschließlich der Obliteration der Atemwege, beschrieben, so dass das IPTT-Modell für die Untersuchung der Rolle von TLOs bei der Verödung der Atemwege geeignet ist 7,8,11,12,13. In dieser Arbeit wird die Methodik des murinen IPTT-Modells vorgestellt, mit dem Ziel, Forscher mit diesem Modell vertraut zu machen und weitere Untersuchungen zur Atemwegsverödung nach Lungentransplantation zu ermöglichen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das murine IPTT-Verfahren umfasst kritische Schritte. In Bezug auf die Anästhesie ist der erste entscheidende Schritt die endotracheale Intubation. Es ist wichtig, die Maus mit den Beinen auf dem Tisch auf einer angemessenen Höhe zu halten, um die Stimmbänder sichtbar zu machen und eine sofortige Intubation zu ermöglichen. Darüber hinaus ist eine sorgfältige Einstellung des Atemvolumens und des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) erforderlich. Typischerweise sind ein Atemvolumen von 500 μl und ein PEEP von…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Jerome Valero für die Bearbeitung dieses Manuskripts. Abbildung 1 und Abbildung 3I,J,L wurden mit BioRender.com erstellt.
Materials
| BALB/cJ | The Jackson Laboratory | 8-10 weeks 25-30 g | Male, Donor |
| BD 1 mL Syringe | Becton Dickinson | 309659 | |
| BD PrecisionGlide Needle Aiguile BD PrecisionGlide |
Becton Dickinson | 305122 | |
| Bovie Change-A-Tip Deluxe High-Temperture | Bovie | DEL1 | |
| C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 8-10 weeks 25-30 g | Male, Recipient |
| Dumont #5/45 Forceps | F·S·T | 11251-35 | |
| Ethicon Ligaclip Multiple -Clip Appliers- | Ethicon | LX107 | |
| Extra Fine Graefe Forceps | F·S·T | 11150-10 | |
| Glover Bulldog Clamp | Integra | 320-127 | |
| Halsted-Mosquito Hemostats | F·S·T | 13009-12 | |
| Horizon Titanium Ligating Clips | Teleflex | 001201 | |
| Leica M651 Manual surgical microscope for microsurgical procedures | Leica | ||
| Magnetix Fixator with spring lock | CD+ LABS | ACD-001 | |
| Microsurgical Scissor | Jarit | 277-051 | |
| Mouse and Perinatal Rat Ventilator Model 687 | Harvard | 55-0001 | |
| Perfadex Plus | XVIVO | 19850 | |
| Retractor Tip Blunt – 2.5 mm | CD+ LABS | ACD-011 | |
| small animal table | CD+ LABS | ACD-003 | |
| Surgipro Blue 24" CV-1 Taper, Double Armed | Covidien | VP702X | |
| Systane ointment | Alconn | 1444062 | |
| System Elastomer | CD+ LABS | ACD-007 | |
| Terumo Surflo IV Catheter, 20 G x 1 in | Terumo Medical Corporation | SR-OX2025CA | |
| VMT table Top | benson | 91803300 |
Referenzen
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