Denne protokol beskriver en enkel og effektiv metode til transplantation af aortaklappere under nyrekapslen for at muliggøre undersøgelse af alloreaktivitet af hjerteklapper.
Der er et presserende klinisk behov for udskiftning af hjerteklappen, der kan vokse hos børn. Hjerteventiltransplantation foreslås som en ny type transplantation med potentiale til at levere holdbare hjerteklapper, der er i stand til somatisk vækst uden krav om antikoagulation. Imidlertid forbliver immunbiologien af hjerteventiltransplantationer uudforsket, hvilket fremhæver behovet for dyremodeller til at studere denne nye type transplantation. Tidligere rottemodeller til heterotopisk aortaklaptransplantation i abdominal aorta er blevet beskrevet, selvom de er teknisk udfordrende og dyre. For at løse denne udfordring blev der udviklet en renal subkapsulær transplantationsmodel hos gnavere som en praktisk og mere ligetil metode til undersøgelse af hjerteklaptransplantationsimmunbiologi. I denne model høstes en enkelt aortaklapper og indsættes i det renale subkapsulære rum. Nyren er let tilgængelig, og det transplanterede væv er sikkert indeholdt i et subkapsulært rum, der er godt vaskulariseret og kan rumme en række vævsstørrelser. Da en enkelt rotte kan give tre donor-aortablade, og en enkelt nyre kan give flere steder til transplanteret væv, kræves der desuden færre rotter til en given undersøgelse. Her beskrives transplantationsteknikken, hvilket giver et væsentligt skridt fremad i studiet af transplantationsimmunologien ved hjerteklaptransplantation.
Medfødte hjertefejl er den mest almindelige medfødte handicap hos mennesker og påvirker 7 ud af 1.000 levendefødte børn hvert år1. I modsætning til voksne patienter, hvor forskellige mekaniske og bioprostetiske ventiler rutinemæssigt implanteres, har pædiatriske patienter i øjeblikket ingen gode muligheder for udskiftning af ventilen. Disse konventionelle implantater har ikke potentiale til at vokse hos modtagerbørn. Som følge heraf kræves sygelige genoperationer for at udskifte hjerteklapimplantaterne til successivt større versioner, når børnene vokser, hvor berørte børn ofte kræver op til fem eller flere åbne hjerteoperationer i deres levetid 2,3. Undersøgelser har vist, at frihed fra intervention eller død er signifikant dårlig for spædbørn end ældre børn, hvor 60% af spædbørn med protetiske hjerteklapper står over for reoperation eller død inden for 3 år efter deres første operation4. Derfor er der et presserende behov for at levere en hjerteklap, der kan vokse og opretholde funktion hos pædiatriske patienter.
I årtier har forsøg på at levere voksende udskiftninger af hjerteklapper været centreret om vævsteknik og stamceller. Forsøg på at oversætte disse ventiler til klinikken har dog hidtil været forgæves 5,6,7,8. For at løse dette foreslås en hjerteventiltransplantation som en mere kreativ operation til levering af voksende udskiftninger af hjerteklappen, der har evnen til selvreparation og undgå trombogenese. I stedet for at transplantere hele hjertet transplanteres kun hjerteklappen og vil derefter vokse med modtagerbarnet, svarende til konventionelle hjertetransplantationer eller en Ross lungeautograf 9,10,11. Postoperativt vil modtagerbørn modtage immunsuppression, indtil den transplanterede ventil kan udskiftes med en mekanisk protese i voksenstørrelse, når ventilens vækst ikke længere er nødvendig. Transplantationsbiologien af hjerteventiltransplantationstransplantater forbliver imidlertid uudforsket. Derfor er dyremodeller nødvendige for at studere denne nye type transplantation.
Flere rottemodeller er tidligere beskrevet til heterotopisk transplantation af aortaklappen i abdominal aorta 12,13,14,15,16,17,18. Disse modeller er imidlertid uoverkommeligt vanskelige og kræver ofte, at uddannede kirurger opererer med succes. Derudover er de dyre og tidskrævende19. En ny rottemodel blev udviklet for at skabe en enklere dyremodel til undersøgelse af immunbiologien af hjerteklaptransplantationer. Enkelt aortaklappere udskæres og indsættes i det renale subkapsulære rum. Nyren er specielt velegnet til at studere transplantationsafstødning, da den er stærkt vaskulariseret med adgang til cirkulerende immunceller20,21. Mens flere andre har brugt en renal subkapsulær model til at studere transplantationsbiologien af andre allografttransplantationer såsom bugspytkirtel, lever, nyre og hornhinde 22,23,24,25,26,27, er dette den første beskrivelse af transplantation af hjertevæv i denne position. Her beskrives transplantationsteknikken, hvilket giver et væsentligt skridt fremad i studiet af transplantationsimmunologien ved hjerteklaptransplantation.
Betydning og potentielle anvendelser
Mens mekaniske og bioprostetiske hjerteklapper rutinemæssigt anvendes til voksne patienter, der kræver udskiftning af ventilen, mangler disse ventiler potentialet til at vokse og er derfor suboptimale for pædiatriske patienter. Hjerteventiltransplantation er en eksperimentel operation designet til at levere voksende hjerteventiludskiftninger til nyfødte og spædbørn med medfødt hjertesygdom. I modsætning til transplantationsimmunobiologien ved konventionelle…
The authors have nothing to disclose.
Figur 1 blev oprettet med biorender.com. Dette arbejde blev delvist støttet af AATS Foundation Surgical Investigator Program til TKR, Children’s Excellence Fund afholdt af Department of Pediatrics ved Medical University of South Carolina til TKR, et Emerson Rose Heart Foundation-tilskud til TKR, Filantropi af senator Paul Campbell til TKR, NIH-NHLBI Institutional Postdoctoral Training Grants (T32 HL-007260) til JHK og BG, og Medical University of South Carolina College of Medicine Pre-clerkship FLEX Research Fund til MAH.
0.9% Sodium Chlordie, USP | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
4-0 Polyglactin 910 | Ethicon | J415H | |
7.5% Povidone-Iodine | CareFusion | 29904-004 | |
70% ETOH | Fisher Scientific | BP82031GAL | |
Anesthesia induction chamber | Harvard Apparatus | 75-2030 | Air-tight inducton chamber for rats |
Anesthesia machine | Harvard Apparatus | 75-0238 | Mobile Anesthesia System with Passive Scavenging |
Anesthesia Mask | Harvard Apparatus | 59-8255 | Rat anesthesia mask |
Brown Norway Rats (BN/Crl) | Charles River | Strain Code 091 | Male, 5-7 weeks, 100-200 g |
Buprenorphine Hydrochloride, 0.3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | 0.03 mg/kg, administered subcutaneously |
Electric hair clippers | WAHL | 79434 | |
Electric Heating Pad | Harvard Apparatus | 72-0492 | Maintained at 36-38 °C |
Heparin | Sagent Pharmaceuticals | NDC 25021-400-10 | 100U/100g injection into the left atrium |
Insulin Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | |
Iris forceps curved | World Precision Instruments | 15917 | |
Iris forceps straight | World Precision Instruments | 15916 | |
Isoflurane, USP | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | Induced at 5% isoflurance in oxygen and maintained with 3.5% isoflurane in oxygen |
Lewis Rats (LEW/ Crl) | Charles River | Strain Code 004 | Male, 5-7 weeks, 100-200 g |
Micro forceps | World Precision Instruments | 500233 | Dumont #5 |
Micro scissors | World Precision Instruments | 501930 | Spring-loaded Vannas Scissors |
Needle Driver | World Precision Instruments | 500226 | Ryder Needle Driver |
Operating microscope | AmScope | SM-3BZ-80S | 3.5x – 90x Stereo Microscope |
Petri Dish | Fisher Scientific | FB0875714 | |
Petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
Skin staples | Ethicon | PXR35 | Proximate 35 |
Sterile cotton swabs | Puritan | 25-806 1WC | |
Sterile gauze sponges | Fisher Scientific | 22-037-902 | |
Surgical Scissors | World Precision Instruments | 1962C | Metzenbaum Scissors |
University of Wisconsin Buffer (Servator B) | S.A.L.F S.p.A. | 6484A1 | Stored at 4 °C |