혈관 수갑을 이용한 마우스 이종 자궁 경부 심장 이식
Summary
마우스 심장 이식 모델은 이식 면역학을 연구하기 위한 귀중한 연구 도구입니다. 본 프로토콜은 층류 혈류를 허용하기 위해 수혜자의 총 경동맥 및 기증자의 폐동맥 트렁크에 커프를 배치하는 것을 포함하는 마우스 이종 자궁 경부 심장 이식을 자세히 설명합니다.
Abstract
심장 이식의 뮤린 모델은 허혈-재관류 손상, 이식 후 선천성 및 적응성 면역 반응, 이식 거부에 대한 면역 조절 요법의 영향을 연구하는 데 자주 사용됩니다. 마우스의 이종 자궁 경부 심장 이식은 봉합 된 문합을 사용하여 1991 년에 처음 기술되었으며 이후 커프 기술을 포함하도록 수정되었습니다. 이 수정을 통해 성공률이 향상되었으며 그 이후로 추가 기술 개선을 제안한 여러 보고서가 있었습니다. 그러나, 이식편 문합과 관련된 기술적 어려움으로 인해 보다 광범위한 활용으로의 번역은 여전히 제한적이며, 이는 이식편에 손상을 초래할 수 있는 혈관 문합 비틀림 또는 과도한 장력을 피하기 위해 커프의 적절한 길이와 구경을 달성하기 위해 정밀도가 필요합니다. 본 프로토콜은 혈류의 방향과 정렬하여 수용자의 총 경동맥 및 공여자의 폐동맥 상에 커프를 배치하는 것을 포함하는 마우스에서 이종성 자궁 경부 심장 이식을 수행하기 위한 변형된 기술을 기술한다.
Introduction
Abbott et al.1964 년에 쥐에서 이종 복부 심장 이식에 대한 최초의 설명을 발표했습니다. 이러한 수술 기술은 1969 년 Ono et al.에 의해 개선되고 단순화되었습니다2. Corry et al. 1973 년에 마우스에서 이종 복부 심장 이식 방법을 처음 기술했다. 이전에보고 된 쥐 모델과 유사하게, 이것은 기증자의 폐동맥의 종단 간 문합에 의한 혈관 재생과 수혜자의 하대 정맥 및 복부 대동맥으로 각각 상행 대동맥에 의한 혈관 재생과 함께 숙주의 복부에 생착하는 것을 포함했다3. 쥐에서의 이종 자궁 경부 심장 이식은 1971 년 Heron에 의해 16 G (1.6 mm 외경) 정맥 내 카테터4로 제조 된 테프론 커프를 사용하여 기술되었다. Chen5 와 Matsuura et al.6 은 나중에 1991 년 마우스에서 이종 자궁 경부 심장 이식을보고했으며, 그 기술은 주로 재 문합 방법에서 달랐습니다. Chen의 접근법은 기증자의 상행 대동맥을 수혜자의 경동맥으로, 기증자의 폐동맥을 수혜자의 외부 경정맥으로 봉합하는 것을 포함했습니다5. 이러한 미세 수술 봉합 문합에 필요한 고급 기술로 인해 높은 성공률을 달성하기 위해서는 상당한 시간과 경험이 필요했습니다. Matsuura et al.은 Heron이 사용한 것과 유사한 비 봉합사 커프 기술을 사용하는 방법을 설명했는데, 이는 커프의 추가 광속 배치를 사용하여 종단 간 문합을 포함했습니다. 그는 22G(외경 0.8mm)과 24G(외경 0.67mm) 정맥 카테터로 테프론 커프스를 만들어 수혜자의 외부 경정맥과 총경동맥 위에 각각 배치했습니다6. 그런 다음이 커프를 기증자의 폐동맥과 대동맥 내부에 배치하고 연결 주위에 봉합사 합자를 묶어 고정했습니다. 이 접근 방식은 성공률 향상으로 이어졌습니다. 가장 중요한 것은 두 자궁 경부 문합을 완료하는 데 필요한 시간이 단축되어 이식편의 온열 허혈 시간이 복부 봉합 방법을 사용하는 시간의 1/3 미만으로 단축되었다는 것입니다. 또한, 커프가 혈관의 외부 표면 주위에 배치되기 때문에 혈관 내강에 이물질이 노출되지 않아 수술 후 혈전증의 가능성을 크게 줄입니다7. 한편, 커프 기술의 활용은 봉합을 요구하지 않고 문합 부위의 혈관 주변을지지하여 혈관 재생 후 출혈의 위험을 줄입니다6.
이 기술의 수많은 개정이 제안되었습니다. 짧은 길이의 마우스 총 경동맥 (약 5mm)을 수용하기 위해 Tomita et al.8은 봉합사를 생략하고 대신 미세한 집게로 커프를 통해 동맥을 직접 당기면서 더 작은 동맥 커프 (외경 0.6mm)로이 기술을 수정했습니다. Wang et al. 기증자의 오른쪽 폐동맥과 수혜자의 오른쪽 총 경동맥에 각각 22G 및 24G 커프를 배치하여이 접근법을 더욱 단순화했습니다9. 다양한 보고서에서는 특수 커프, 미세 수술 클램프, 혈관 확장기 및 심근 마비10,11,12의 사용을 포함하여 이러한 접근 방식에 대한 수정 사항을 설명했습니다. 특히, 이러한 모든 방법은 혈액이 수혜자 총 경동맥에서 기증자 대동맥, 관상 동맥, 관상 동맥으로 흐른 다음 우심방으로 비워지고 폐동맥에서 수혜자 외부 경정맥으로 빠져 나가는 심장을 통한 혈액의 역행 순환을 포함합니다.
복부의 생착과 비교하여 자궁 경부 심장 이식은 여러 가지 이점을 제공합니다. 앞서 언급했듯이 자궁 경부 노출은 더 빠른 혈관 재생과 더 짧은 따뜻한 허혈 시간을 허용합니다6. 자궁 경부 방법은 또한 덜 침습적이며 개복술을 피하기 때문에 수술 후 회복 시간이 짧아집니다6. 중요한 것은 종단 간 문합 대신 커프가있는 종단 간 문합을 수행 할 수있어 문합 출혈과 같은 합병증의 위험을 줄입니다. 복부 접근법은 또한 복부 대동맥 또는 하대 정맥에서 혈전 합병증이 발생할 위험이 증가하여 척수 허혈 및 뒷다리 마비를 유발합니다. 이식의 표면 자궁 경부 위치는 촉진, 심전도 및 침습적 또는 비 침습적 영상에 의한 이식 생존력 평가에 쉽게 접근 할 수있게합니다. 자궁 경부 이식편은 재관류 후 자발적인 심장 활동을 재개하지만 수혜자의 수축기 및 이완기 매개 변수에는 큰 영향을 미치지 않습니다. 이 모델은 허혈 재관류 손상 및 이식 거부와 같은 이식 후 세포 반응을 연구하는 데 귀중한 통찰력을 제공합니다. 또한 이 모델은 생체 내 이광자 현미경 또는 양전자 방출 단층 촬영(PET) 이미징과 같은 이식 후 이미징을 허용하는 이상적인 접근 방식을 제공합니다. 이를 위해 우리 연구실은 이전에 허혈 재관류 손상 중 및 죽상 경화성 플라크 내에서 백혈구 밀매를 시각화하기 위해 이종 자궁 경부 이식 후 쥐 심장 박동 및 대동맥 궁 이식편을 포함하여 마우스의 움직이는 조직과 장기를 이미지화하는 방법을보고했습니다 13,14,15 . 또한, 그의 표면 위치 및 노출의 용이성 때문에, 이 모델은 심장 재이식에 적합하다16.
이 보고서는 혈류가 시작되는 혈관에 혈관 커프의 외부 배치와 함께 층류 혈류를 허용하는 기술을 설명합니다. 이것은 한 혈관에서 다음 혈관으로의 혈류의 원활한 전환을 허용하여 원위 혈관 가장자리가 혈관 내강으로 노출되는 것을 방지합니다. 또한이 기술은 기증자 폐동맥이 수혜자에게 혈류를 충분히 되돌릴 수 있도록 이전에 사용 된 20G 커프 대신 더 큰 22G 커프를 사용합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 기술을 활용하여 마우스 이종 자궁 경부 심장 이식은 숙련 된 미세 외과 의사가 40 분 이내에, 초급 미세 외과 의사가 약 60 분 안에 수행 할 수 있습니다. 자궁 경부 심장 이식은 수많은 동물 모델에서 연구되었지만, 마우스 모델은 여러 잘 정의 된 유전 균주, 유전 적 변형 능력 및 단일 클론 항체24를 포함한 수많은 시약의 가용성으로 인해 황금 표준으로 남아 있습니다. 여기에…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
DK는 국립 보건원 보조금 1P01AI116501, R01HL094601, R01HL151078, 재향 군인 관리 공로 검토 보조금 1I01BX002730 및 Barnes-Jewish Hospital 재단의 지원을 받습니다.
Materials
| 6-0 braided silk ties | Henry Schein Inc | 7718729 | |
| 0.75% Providone iosine scrub | Priority Care Inc | NDC 57319-327-0 | |
| 10-0 nylon suture | Surgical Specialties Corporation | AK-0106 | |
| 655-nm nontargeted Q-dots | Invitrogen | Q21021MP | |
| 70% Ethanol | Pharmco Products Inc | 111000140 | |
| 8-0 braided silk ties | Henry Schein Inc | 1005597 | |
| Adson forceps | Fine Science Tools Inc | 91127-12 | |
| BALB/c and C57BL/6 mice (6-8 weeks) | Jackson Laboratories | ||
| Bipolar coagulator | Valleylab Inc | SurgII-20, E6008/E6008B | |
| Carprofen (Rimadyl) injection | Transpharm | 35844 | |
| Carprofen (Rimadyl) oral chewable tablet | Transpharm | 38995/37919 | |
| Custom-built 2P microscope running ImageWarp acquisition software | A&B Software | ||
| Dumont no. 5 forceps | Fine Science Tools Inc | 11251-20 | |
| Fine vannas style spring scissors | Fine Science Tools Inc | 15000-03 | |
| GraphPad Prism 5.0 | Sun Microsystems Inc. | ||
| Halsey needle holder | Fine Science Tools Inc | 91201-13 | |
| Halsted-Mosquito clamp curved tip | Fine Science Tools Inc | 91309-12 | |
| Harvard Apparatus mouse ventilator model 687 | Harvard Apparatus | MA1 55-0001 | |
| Heparin solution (100 U/mL) | Abraxis Pharmaceutical Products | 504031 | |
| Imaris | Bitplane | ||
| Ketamine (50 mg/kg) | Wyeth | 206205-01 | |
| Microscope—Leica Wild M651 × 6–40 magnification | Leica Microsystems | ||
| Moria extra fine spring scissors | Fine Science Tools Inc | 15396-00 | |
| Ohio isoflurane vaporizer | Parkland Scientific | V3000i | |
| Qdots | ThermoFisher | 1604036 | |
| S&T SuperGrip Forceps angled tip | Fine Science Tools Inc | 00649-11 | |
| S&T SuperGrip Forceps straight tip | Fine Science Tools Inc | 00632-11 | |
| Sterile normal saline (0.9% (wt/vol) sodium chloride | Hospira Inc | NDC 0409-4888-20 | |
| Sterile Q-tips (tapered mini cotton tipped 3-inch applicators) | Puritan Medical Company LLC | 823-WC | |
| Surflow 20 gauge 1/4-inch Teflon angiocatheter | Terumo Medical Corporation | SR-OX2032CA | |
| Surflow 24 gauge 3/4-inch Teflon angiocatheter | Terumo Medical Corporation | R-OX2419CA | |
| ThermoCare Small Animal ICU System (recovery settings 3 L/min O2, 80 °C, 40% humidity) | Thermocare Inc | ||
| VetBond | Santa Cruz Biotechnology SC361931 | NC0846393 | |
| Xylazine (10 mg/kg) | Lloyd Laboratories | 139-236 |
References
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