Ross Operasyonunun Kemirgen Modeli: Sistemik Pozisyonda Singeneik Pulmoner Arter Greft İmplantasyonu
Summary
Ross prosedürünü simüle etmek için alçalma aortuna pulmoner kök implantasyonunun bir murine modelinin nasıl kurulacağımızı gösteriyoruz. Bu model, pulmoner otograft remodeling’in sistemik bir pozisyonda orta/uzun vadeli değerlendirilmesini sağlar ve adaptasyonunu teşvik etmek için terapötik stratejiler geliştirmenin temelini temsil eder.
Abstract
Aort kapak hastalığı için Ross operasyonu, olağanüstü uzun vadeli sonuçları nedeniyle yeni bir ilgi kazandı. Bununla birlikte, bağımsız kök replasmanı olarak kullanılırken, pulmoner otograft ve sonraki aort kusmasının olası genişlemesi açıklanmaktadır. Birkaç hayvan modeli önerilmiştir. Bununla birlikte, bunlar genellikle ex-vivo modelleriyle veya nispeten pahalı büyük hayvan modelleriyle in-vivo deneylerle sınırlıdır. Bu çalışmada, sistemik bir pozisyonda pulmoner arter grefti (PAG) implantasyonunun kemirgen modelini oluşturmaya çalıştık. Toplam 39 yetişkin Lewis sıçanı dahil edildi. Ötanaziden hemen sonra pulmoner kök donör bir hayvandan toplanmıştır (n=17). Singeneik alıcı (n=17) ve sham-operated (n=5) sıçanlar yatıştırıldı ve havalandırıldı. Alıcı grupta PAG’a infra-renal abdominal aort pozisyonunda uç-uç anastomoz takıldı. Sham tarafından işletilen sıçanlara sadece aort transeksiyonu ve yeniden anastomoz uygulandı. Hayvanlar iki ay boyunca seri ultrason çalışmaları ve ölüm sonrası histolojik analizlerle takip edildi. Ortanca PAG çapı 3,20 mm idi (IQR=3,18-3,23). Takipte PAG’nin ortanca çapı 1 haftada 4,03 mm (IQR=3,74-4,13) idi, 1 ayda 4,07 mm (IQR=3,80-4,28), 2 ayda 4,27 mm (IQR=3,90-4,35) (s<0,01). Pik sistolik hız 1 haftada 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41), 1 ayda 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) idi, ve 2 ayda (p=0,02) 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) ve denemenin sonundaki sahtekâr gruptan farklı değildi (p=0,5). Histolojik analizde endotel trombozu belirtisine rastlanmadı. Bu çalışma, kemirgen modellerinin pulmoner kökün yüksek basınç sistemine uzun süreli adaptasyonunun değerlendirilmesine izin verebileceğini göstermiştir. Sistemik olarak yerleştirilmiş bir syngeneic PAG implantasyonu, Ross operasyonunun sonuçlarını daha da iyileştirmek için yeni cerrahi tekniklerin ve ilaç tedavilerinin geliştirilmesi ve değerlendirilmesi için basit ve uygulanabilir bir platformu temsil eder.
Introduction
Konjenital aort kapak darlığı, lezyonun valvüler düzeyde bulunduğu sol ventrikül yolunun tıkanma ile karakterize konjenital kalp hastalığının bir alt grubudur. Malformasyon her 1000 canlı doğumda yaklaşık 0.04-0.38’i etkiler1.
Düzeltme için mevcut seçenekler, her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan birçok seçenektir. Biventriküler düzeltmeye uygun hastalar için2, yaklaşım kapak onarımı (perkütan veya cerrahi valvulotomi) veya değiştirilmesine yönelik olabilir3. İkincisi, aort kapağının kurtarılamaz olduğu düşünüldüğünde tercih edilir; ancak pediatrik hastalar için mevcut seçenekler sınırlıdır. Nitekim biyoprostetik kapaklar erken kireçlenmeleri nedeniyle genç popülasyonda aort replasmanı için belirtilmemiştir4. Öte yandan, mekanik kapakçıklardaki dejenerasyon oldukça yavaştır, ancak bunlar ömür boyu antikoagülan tedavi gerektirir5. Ek olarak, bu protezlerin ana sınırlaması, hastaları ek yeniden yorumlamalara yatkın olan büyüme potansiyelinin eksikliği ile temsil edilir.
Pediatrik popülasyonda ilginç bir terapötik seçenek, pulmoner otograftın “Ross operasyonu” adlı aort pozisyonuna aktarılmasıdır. Bu durumda pulmoner kapak daha sonra bir homograft ile değiştirilir (Şekil 1)6. Bu prosedür muhtemelen çocuklar için en iyi cerrahi seçimi temsil edebilir, çünkü pulmoner otograft büyüme potansiyelini korur ve ömür boyu antikoagülan tedavi risklerini taşımaz. Ayrıca, Ross prosedürü, en iyi cerrahi çözüm olma potansiyeline sahip mekanik veya biyolojik bir kapaktan kaçınmak için genç yetişkinlerde de büyük değere sahip olabilir.
Pulmoner otograft ile aort kapak değişimi sonrası sonuçlar mükemmeldir, sağkalım% 98’den büyüktür ve iyi uzun vadeli sonuçlar7. Literatür çalışmaları pulmoner homograftın yerine sırasıyla 4 ve 12 yaşlarında %93 ve %90 özgürlük bildirmektedir8.
Bu prosedürün en büyük sınırlaması, özellikle bağımsız bir kök değişimi olarak kullanılırken, otograftın uzun vadede genişleme eğilimidir. Bu, yeniden yorumlama gerektirebilecek valvüler yetersizliğe neden olabilir. Gerçekten de, şimdiye kadar yapılan en uzun takip çalışması, 10 yılda% 88 ve 20 yıl9’da% 75 otograft değişimi için yeniden çalışma özgürlüğü bildirmektedir.
Bir Ross operasyonunu deneysel bir ortamda yeniden yaratma olasılığı, pulmoner otograft adaptasyonunun sistemik basınçlara temel mekanizmasını araştırmak için temel bir ön koşulu temsil eder. Geçmişte birkaç model önerildi. Bununla birlikte, bunlar genellikle nispeten pahalı büyük hayvanlara sahip ex-vivo deneyleri veya in-vivo hayvan modelleri ile sınırlıdır. Bu çalışmada, bağımsız kök olarak sistemik bir pozisyonda pulmoner arter grefti (PAG) implantasyonunun kemirgen modelini oluşturmaya çalıştık.
Protocol
Representative Results
Discussion
Otolog pulmoner kök (Ross operasyonu) ile aort kapak değişimi, otograft10’un olumlu profili ve potansiyel büyümesi nedeniyle konjenital aort kapak darlığı onarımı için çekici bir seçeneği temsil eder. Bu prosedürün en büyük sınırlaması, uzun süreli kusma gelişimine yatkın olan aort neo-kapakçığının potansiyel genişlemesidir. Sistemik basınçlara maruz kaldıktan sonra pulmoner arterdeki modifikasyonların karakterize etme olasılığı, pulmoner otograft yetmezliğin…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Çalışma, bölümler arası araştırma (BIRD) 2019 için entegre bütçe ile finanse edildi.
Materials
| 0.9% Sodium Chloride | Monico SpA | AIC 030805105 | Two bottles of 100 mL. The cold one (4°C) for flushing the harvesting organ; the warm one (39°C) for moistening, and rehydration of the recipient |
| 7.5% Povidone-Iodine | B Braun | AIC 032151211 | |
| Barraquer | Aesculap | FD 232R | Straight micro needle holder for the vascular anastomoses |
| Castroviejo needle holder | Not available | J 4065 | To close the animal |
| Clip applying forceps | Rudolf Medical | RU 3994-05 | For clip application |
| Cotton swabs | Johnson & Johnson Medical SpA | N/A | Supermarket product. Sterilized |
| Curved micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-06 | Used to pass sutures underneath the vases. |
| Depilatory cream | RB healthcare | N/A | Supermarket product |
| Electrocautery machine | LED SpA | Surton 200 | |
| Fine scissors | Rudolf Medical | RU 2422-11 | For opening the abdomen (recipient) |
| Fine-tip curved Vannas micro scissors | Aesculap | OC 497R | Only for preparing the pulmonary root, cut the lumbar vases and the 10/0 Prolene |
| Fluovac Isoflurane/Halotane Scavanger unit | Harvard Apparatus Ltd | K 017041 | Complete of anesthesia machine, anesthesia tubing, induction chamber and scavenger unit with absorbable filter |
| Gentamycin | MSD Italia Srl | AIC 020891014 | Antibiotic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular, administered during surgery |
| Heparin | Pharmatex Italia Srl | AIC 034692044 | 500 IU into the recipient abdominal vena cava |
| I.V. Catheter | Smiths Medical Ltd | 4036 | 20G |
| Insulin Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | To inject heparin in the harvesting animal and to flush the sectioned aorta in the recipient |
| Jeweler bipolar forceps | GIMA SpA | 30665 | 0.25 mm tip. For electrocautery of very small vases |
| Lewis rats (LEW/HanHsd) | Envigo RMS SRL, San Pietro al Natisone, Udine, Italy | 86104M | Male or female, weighing 200-250 g (pulmonary root harvesting animals) and 320-400 g (recipients) |
| Micro-Mosquito | Rudolf Medical | RU 3121-10 | In number of four, with tips covered with silicon tubing. To keep in traction the Prolene suture during anastomosis |
| Operating microscope | Leica Microsystems | M 400-E | Used with 6x, 10x and 16x in-procedure interchangeable magnifications |
| Perma-Hand silk 2-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | C026D | To lift the aorta |
| Petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Prolene 10-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W2790 | Very fine non-absorbable suture, with a BV75-3 round bodied needle, for the vascular anastomoses |
| Retractors | Not any | N/A | Two home-made retractors |
| Ring tip micro forceps | Rudolf Medical | RU 4079-14 | For delicate manipulation |
| Sevoflurane | AbbVie Srl | AIC 031841036 | Mixed with oxygen, for inhalatory anesthesia |
| Spring type micro scissors | Rudolf Medical | RU 2380-14 | Straight; 14 cm long |
| Standard aneurysm clips | Rudolf Medical | RU 3980-12 | Two clips (7.5 mm; 180 g; 1.77 N) to close the aorta |
| Sterile gauze of non-woven fabric material | Luigi Salvadori SpA | 26161V | 7.5×7.5 cm, four layers |
| Straight Doyen scissors | Rudolf Medical | RU/1428-16 | For use to the donor |
| Straight micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-04 | 10.5 cm long. Used throughout the anastomosis |
| Syringes | Artsana SpA | N/A | 20 mL (for the harvesting animal) and 5 mL (for the recipient). For saline flushing and dipping |
| TiCron 4-0 | Covidien | CV-331 | For closing muscles and skin |
| Tissue forceps V. Mueller | McKesson | CH 6950-009 | Used for skin and muscles |
| Tramadol | SALF SpA | AIC 044718029 | Analgesic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular |
| Virgin silk 8-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W818 | For arterial branch ligation |
References
- Botto, L. D., Correa, A., Erickson, J. D. Racial and temporal variations in the prevalence of heart defects. Pediatrics. 107 (3), 32 (2001).
- Vergnat, M., et al. Aortic stenosis of the neonate: A single-center experience. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 318-326 (2019).
- Hraška, V., et al. The long-term outcome of open valvotomy for critical aortic stenosis in neonates. The Annals of Thoracic Surgery. 94 (5), 1519-1526 (2012).
- Kaza, A. K., Pigula, F. A. Are bioprosthetic valves appropriate for aortic valve replacement in young patients. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. 19 (1), 63-67 (2016).
- Myers, P. O., et al. Outcomes after mechanical aortic valve replacement in children and young adults with congenital heart disease. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 329-340 (2019).
- Donald, J. S., et al. Ross operation in children: 23-year experience from a single institution. The Annals of thoracic surgery. 109 (4), 1251-1259 (2020).
- Khwaja, S., Nigro, J. J., Starnes, V. A. The Ross procedure is an ideal aortic valve replacement operation for the teen patient. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. , 173-175 (2005).
- Elkins, R. C., Lane, M. M., McCue, C. Ross operation in children: late results. The Journal of Heart Valve Disease. 10 (6), 736-741 (2001).
- Chambers, J. C., Somerville, J., Stone, S., Ross, D. N. Pulmonary autograft procedure for aortic valve disease: long-term results of the pioneer series. Circulation. 96 (7), 2206-2214 (1997).
- Mazine, A., et al. Ross procedure in adults for cardiologists and cardiac surgeons: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (22), 2761-2777 (2018).
- Sengupta, P. The laboratory rat: Relating its age with humans. International Journal of Preventive Medicine. 4 (6), 624-630 (2013).
- Ashfaq, A., Leeds, H., Shen, I., Muralidaran, A. Reinforced ross operation and intermediate to long term follow up. Journal of Thoracic Disease. 12 (3), 1219-1223 (2020).
- Vida, V. L., et al. Age is a risk factor for maladaptive changes of the pulmonary root in rats exposed to increased pressure loading. Cardiovascular Pathology: The Official Journal of the Society for Cardiovascular Pathology. 21 (3), 199-205 (2012).
- Nappi, F., et al. An experimental model of the Ross operation: Development of resorbable reinforcements for pulmonary autografts. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 149 (4), 1134-1142 (2015).
- Vanderveken, E., et al. Mechano-biological adaptation of the pulmonary artery exposed to systemic conditions. Scientific Reports. 10 (1), 2724 (2020).
