血管カフを用いたマウスヘテロトピック頸部心臓移植
Summary
マウス心臓移植モデルは、移植免疫学を研究するための貴重な研究ツールとなります。本プロトコルは、層流を可能にするためにレシピエントの総頸動脈およびドナーの肺動脈幹にカフを配置することを含むマウス異所性頸部心臓移植を詳述する。
Abstract
心臓移植のマウスモデルは、虚血再灌流損傷、移植後の自然免疫応答および適応免疫応答、および移植片拒絶反応に対する免疫調節療法の影響を研究するために頻繁に利用されています。マウスにおける異所性頸部心臓移植は、縫合吻合を用いて1991年に最初に記載され、その後、カフ技術を含むように改変された。この変更により成功率が向上し、それ以来、さらなる技術的改善を提案する複数の報告がありました。しかし、移植片の吻合に関連する技術的な困難のために、より広範な利用への変換は依然として制限されており、血管の吻合部のねじれや過度の張力を避けるためにカフの適切な長さと口径を達成するための精度が必要であり、移植片の損傷につながる可能性があります。本プロトコルは、血流の方向に沿ってレシピエントの共通頸動脈およびドナーの肺動脈上にカフ留置することを含む、マウスにおける異所性頸部心臓移植を行うための修正技術を記載する。
Introduction
Abbottらは、 1964年にラットにおける異所性腹部心臓移植の最初の説明を発表しました。これらの手術技術は、1969年に小野らによって洗練され、簡素化されました2。Corryらは、1973年にマウスにおける異所性腹部心臓移植の方法を最初に記述した。以前に報告されたラットモデルと同様に、これは、ドナーの肺動脈の末端から側への吻合による血行再建を伴う宿主の腹部への生着と、レシピエントの下大静脈および腹部大動脈への上行大動脈をそれぞれ伴いました3。ラットにおける異所性頸部心臓移植は、1971年にヘロンによって16 G(外径1.6 mm)の静脈内カテーテルから作られたテフロンカフを使用して説明されました4。Chen5 とMatsuuraら6 は、1991年にマウスにおける異所性頸部心臓移植を報告したが、その技術は主に再吻合の方法において異なっていた。Chenのアプローチには、ドナーの上行大動脈をレシピエントの頸動脈に縫合し、ドナーの肺動脈をレシピエントの外頸静脈に縫合することが含まれていました5。これらの顕微手術縫合吻に必要な高度な技術技術により、高い成功率を達成するにはかなりの時間と経験が必要でした。松浦らは、ヘロンが使用しているものと同様の非縫合カフ技術を利用する方法について説明し、カフの管腔外配置を使用したエンドツーエンドの吻合を含む。彼は、22 G(外径0.8 mm)と24 G(外径0.67 mm)の静脈内カテーテルからテフロンカフを作り、レシピエントの外頸静脈と総頸動脈の上にそれぞれ配置しました6。次に、これらのカフをドナーの肺動脈と大動脈の内側に配置し、接続の周りに縫合糸結紮糸を結ぶことによって固定しました。このアプローチは、成功率の向上につながりました。最も重要なことは、両方の頸部吻合を完了するのに必要な時間が短縮され、移植片の温虚血時間が腹部縫合法を利用した時間の3分の1未満に短縮されたことです。さらに、カフは血管の外面の周りに配置されているため、血管内腔に異物が露出することがなく、手術後の血栓症の可能性が大幅に減少します7。一方、カフ技術の利用は、縫合を必要とせずに吻合部位の血管周辺をサポートし、血行再建術後の出血のリスクを低減します6。
この手法の多数の改訂が提案されています。マウスの総頸動脈の長さ(約5mm)に対応するために、冨田ら8は、縫合糸の保持を省略し、代わりに細い鉗子でカフを通して動脈を直接引っ張りながら、より小さな動脈カフ(外径0.6mm)でこの技術の修正を開発しました。Wangらは、ドナーの右肺動脈とレシピエントの右総頸動脈にそれぞれ22Gと24Gのカフを配置することにより、このアプローチをさらに簡素化しました9。特殊なカフ、顕微手術クランプ、血管拡張器、および心臓麻痺の使用を含む、これらのアプローチに対するさまざまな報告が説明されています10、11、12。特に、これらの方法はすべて、血液がレシピエントの総頸動脈からドナー大動脈、冠状動脈、冠状静脈洞に流れ、次に右心房に空になり、肺動脈からレシピエントの外頸静脈に流れ込む、心臓を通る血液の逆行性循環を伴う。
腹部の生着と比較して、頸部心臓移植には複数の利点があります。前述のように、子宮頸部曝露により、より迅速な血行再建術とより短い温虚血時間が可能になります6。子宮頸部法も侵襲性が低く、開腹術を回避するため、術後の回復時間が短くなります6。重要なことに、端から側への吻合の代わりに、カフによる端から端までの吻合を行うことができ、吻合出血などの合併症のリスクが減少します。腹部アプローチはまた、腹部大動脈または下大静脈に血栓性合併症を発症するリスクを高め、脊髄虚血および後肢麻痺を引き起こす。移植の表在子宮頸部の位置は、触診、心電図、および侵襲的または非侵襲的イメージングによる移植片生存率評価への容易なアクセスを可能にする。子宮頸部移植片は再灌流後に自発的な心臓活動を再開しますが、レシピエントの収縮期および拡張期のパラメーターに大きな影響を与えません。このモデルは、虚血再灌流障害や移植片拒絶反応など、移植後の細胞応答を研究するための貴重な洞察を提供します。さらに、このモデルは、生体内2光子顕微鏡や陽電子放出断層撮影(PET)イメージングなどの移植後のイメージングを可能にする理想的なアプローチを提供します。この目的のために、私たちの研究室は、虚血再灌流損傷時およびアテローム硬化性プラーク内の白血球輸送をそれぞれ可視化するために、異所性子宮頸部移植後のマウス心臓および大動脈弓移植片を含む、マウスの移動組織および臓器を画像化する方法を以前に報告しています13,14,15。.さらに、その表面的な位置と曝露の容易さのために、このモデルは心臓再移植に適しています16。
この報告では、血流が発生する血管に血管カフを外部に配置することで層流血流を可能にする技術について説明します。これにより、ある血管から次の血管への血流のスムーズな移行が可能になり、遠位血管端が血管内腔に露出するのを回避できます。さらに、この技術は、ドナーの肺動脈に、以前に使用されていた22Gカフの代わりに、より大きな20Gカフを利用して、レシピエントへの血流の十分な戻りを保証します。
Protocol
Representative Results
Discussion
この技術を利用することで、マウスの異所性子宮頸部心臓移植は、経験豊富なマイクロ外科医が40分未満、エントリーレベルのマイクロ外科医が約60分で行うことができます。子宮頸部心臓移植は多くの動物モデルで研究されてきましたが、マウスモデルは、複数の明確に定義された遺伝的株、遺伝子改変能力、およびモノクローナル抗体を含む多数の試薬の入手可能性により、依然としてゴ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
DKは、国立衛生研究所の助成金1P01AI116501、R01HL094601、R01HL151078、退役軍人管理メリットレビュー助成金1I01BX002730、およびバーンズユダヤ病院財団によってサポートされています。
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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