Vasküler Manşetler Kullanılarak Fare Heterotopik Servikal Kardiyak Transplantasyonu
Summary
Fare kardiyak transplantasyon modelleri, transplantasyon immünolojisini incelemek için değerli araştırma araçlarını temsil etmektedir. Mevcut protokol, laminer kan akışına izin vermek için alıcının ortak karotis arterine ve donörün pulmoner arter gövdesine manşetlerin yerleştirilmesini içeren fare heterotopik servikal kardiyak transplantasyonunu detaylandırmaktadır.
Abstract
Kardiyak transplantasyonun murin modelleri, iskemi-reperfüzyon hasarını, transplantasyon sonrası doğuştan gelen ve adaptif immün yanıtları ve immünomodülatör tedavilerin greft reddi üzerindeki etkisini incelemek için sıklıkla kullanılmaktadır. Farelerde heterotopik servikal kalp transplantasyonu ilk olarak 1991 yılında dikişli anastomozlar kullanılarak tanımlanmış ve daha sonra manşet tekniklerini içerecek şekilde modifiye edilmiştir. Bu değişiklik, başarı oranlarının iyileştirilmesine izin verdi ve o zamandan beri, daha fazla teknik iyileştirme öneren birden fazla rapor yapıldı. Bununla birlikte, greft anastomozları ile ilişkili teknik zorluk nedeniyle daha yaygın kullanıma çeviri sınırlı kalmaktadır, bu da vasküler anastomoz bükülmesini veya aşırı gerginliği önlemek için manşetlerin yeterli uzunluğunu ve kalibresini elde etmek için hassasiyet gerektirir ve bu da greftin zarar görmesine neden olabilir. Bu protokol, farelerde heterotopik servikal kardiyak transplantasyon için modifiye edilmiş bir tekniği tanımlamaktadır ve bu da alıcının ortak karotis arterine ve donörün pulmoner arterine kan akışının yönü ile uyumlu olarak manşet yerleştirilmesini içerir.
Introduction
Abbott ve ark.1964 yılında sıçanlarda heterotopik abdominal kalp transplantasyonunun ilk tanımını 1 kez yayınlamıştır. Bu cerrahi teknikler 1969 yılında Ono ve ark. tarafından rafine edilmiş ve basitleştirilmiştir2. Corry ve ark. ilk olarak 1973 yılında farelerde heterotopik abdominal kalp nakli için bir yöntem tanımladılar; Daha önce bildirilen sıçan modellerine benzer şekilde, bu, donörün pulmoner arterinin uçtan yana anastomozları ve alıcının inferior vena kava ve abdominal aortuna yükselen aort ile revaskülarizasyon ile konakçının karnına engraftasyonu içeriyordu, sırasıyla3. Sıçanlarda heterotopik servikal kalp transplantasyonu 1971 yılında Heron tarafından 16 G (1.6 mm dış çaplı) intravenöz kateterlerden yapılmış Teflon manşetler kullanılarak tanımlanmıştır4. Chen5 ve Matsuura ve ark.6 daha sonra 1991 yılında farelerde heterotopik servikal kalp transplantasyonunu bildirmişlerdir ve bu transplantasyonlar öncelikle re-anastomoz yöntemlerinde farklılık göstermiştir. Chen’in yaklaşımı, donörün yükselen aortunun alıcının karotis arterine ve donörün pulmoner arterinin alıcının dış juguler venine dikişli anastomozlarını içeriyordu5. Bu mikrocerrahi dikişli anastomozlar için gereken ileri teknik beceri nedeniyle, yüksek bir başarı oranı elde etmek için önemli miktarda zaman ve deneyim gerekliydi. Matsuura ve ark., Heron tarafından kullanılana benzer, manşetlerin ekstra luminal yerleşimini kullanarak uçtan uca anastomozları içeren sütür olmayan bir manşet tekniği kullanan bir yöntem tanımlamıştır. 22 G (0.8 mm dış çap) ve 24 G (0.67 mm dış çap) intravenöz kateterlerden Teflon manşetler tasarladı ve bunları sırasıyla alıcının dış juguler veni ve ortak karotis arteri üzerine yerleştirdi6. Bu manşetler daha sonra donörün pulmoner arterinin ve aortunun içine yerleştirildi ve bağlantı etrafında bir sütür bağı bağlanarak sabitlendi. Bu yaklaşım gelişmiş bir başarı oranına dönüştü. En önemlisi, her iki servikal anastomozu tamamlamak için gereken sürenin kısalmasına neden oldu, böylece greftin sıcak iskemik zamanını abdominal dikiş yöntemi kullanılarak üçte birinden daha azına düşürdü. Ayrıca, manşetler damarın dış yüzeyinin etrafına yerleştirildiğinden, damar lümenine maruz kalan yabancı cisim yoktur, bu da ameliyat sonrası tromboz olasılığını büyük ölçüde azaltır7. Bu arada, manşet tekniğinin kullanılması, herhangi bir dikiş gerektirmeden anastomoz bölgesindeki damarların etrafında destek sağlar ve bu da revaskülarizasyon sonrası kanama riskini azaltır6.
Bu tekniğin çok sayıda revizyonu önerilmiştir. Fare ortak karotis arterinin kısa uzunluğunu (yaklaşık 5 mm) karşılamak için Tomita ve ark.8, bu tekniğin daha küçük bir arteriyel manşetle (0.6 mm dış çap) bir modifikasyonunu geliştirirken, tutma sütürlerini atlamış ve arteri doğrudan manşetten ince forseps ile çekmiştir. Wang ve ark., donörün sağ pulmoner arterine ve alıcının sağ ortak karotis arterine sırasıyla22 G ve 24 G manşetler yerleştirerek bu yaklaşımı daha da basitleştirdiler, 9. Çeşitli raporlar, özel manşetler, mikrocerrahi kelepçeler, damar dilatatörleri ve kardiyopleji10,11,12 kullanımı da dahil olmak üzere bu yaklaşımlardaki değişiklikleri tanımlamıştır. Özellikle, tüm bu yöntemler, kanın kalpten retrograd dolaşımını içerir; kan, alıcı ortak karotis arterden donör aort, koroner arterler, koroner sinüs için akar, daha sonra sağ atriyuma boşalır ve pulmoner arterden alıcının dış juguler venine çıkar.
Karındaki engraftmanla karşılaştırıldığında, servikal kalp nakli birçok avantaj sunar. Daha önce de belirtildiği gibi, servikal maruziyet daha hızlı revaskülarizasyon ve daha kısa sıcak iskemik zamanlar6 sağlar. Servikal yöntem de daha az invazivdir ve laparotomi6’dan kaçındığı için daha kısa postoperatif iyileşme süreleri ile ilişkilidir. Daha da önemlisi, uçtan uca anastomozlar yerine manşetlerle uçtan uca anastomozlar yapılabilir, bu da anastomoz kanaması gibi komplikasyon riskini azaltır. Abdominal yaklaşım ayrıca abdominal aort veya inferior vena kavada trombotik komplikasyonlar gelişme riski taşır ve omurilik iskemisi ve arka bacak felcine yol açar. Transplantasyonun yüzeysel servikal lokalizasyonu, palpasyon, elektrokardiyografi ve invaziv veya non-invaziv görüntüleme ile greft canlılığı değerlendirmesine kolay erişim sağlar. Servikal greftler reperfüzyon sonrası spontan kardiyak aktiviteye devam etmelerine rağmen, alıcının sistolik ve diyastolik parametrelerini anlamlı olarak etkilemezler. Bu model, transplantasyon sonrası iskemi-reperfüzyon hasarı ve greft reddi gibi hücresel yanıtları incelemek için değerli bilgiler sağlar. Ayrıca, bu model intravital iki foton mikroskopisi veya pozitron emisyon tomografisi (PET) görüntüleme gibi nakil sonrası görüntülemeye izin vermek için ideal bir yaklaşım sunmaktadır. Bu amaçla, laboratuvarımız daha önce iskemi-reperfüzyon hasarı sırasında ve aterosklerotik plaklar içinde lökosit kaçakçılığını görselleştirmek için heterotopik servikal transplantasyonu takiben murin kalpleri ve aort ark greftlerini atarak murin kalpleri ve aort ark greftlerini de içeren faredeki hareketli doku ve organları görüntülemek için yöntemler bildirmiştir, sırasıyla13,14,15 . Ek olarak, yüzeysel konumu ve maruz kalma kolaylığı nedeniyle, bu model kardiyak re-transplantasyon için uygundur16.
Bu raporda, kan akışının kaynaklandığı damarlara vasküler manşetlerin dışarıdan yerleştirilmesiyle laminer kan akışına izin veren bir teknik açıklanmaktadır. Bu, kan akışının bir damardan diğerine yumuşak bir şekilde geçmesine izin verir ve distal damar kenarının vasküler lümene maruz kalmasını önler. Ek olarak, teknik, donör pulmoner arterin alıcıya kan akışının bol miktarda geri dönmesini sağlamak için daha önce kullanılan 22 G manşet yerine daha büyük bir 20 G manşet kullanır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu tekniği kullanarak, fare heterotopik servikal kalp nakli, deneyimli bir mikrocerrah tarafından 40 dakikadan daha kısa bir sürede ve giriş seviyesi bir mikrocerrah tarafından yaklaşık 60 dakika içinde gerçekleştirilebilir. Servikal kalp nakli çok sayıda hayvan modelinde incelenmiş olsa da, bir fare modeli, çok sayıda iyi tanımlanmış genetik suş, genetik değişiklik yetenekleri ve monoklonal antikorlar da dahil olmak üzere çok sayıda reaktifin mevcudiyeti nedeniyle altın standart olmaya devam et…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
DK, Ulusal Sağlık Enstitüleri hibeleri 1P01AI116501, R01HL094601, R01HL151078, Gaziler İdaresi Liyakat İncelemesi hibesi 1I01BX002730 ve Barnes-Yahudi Hastanesi Vakfı tarafından desteklenmektedir.
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
- Abbott, C. P., Lindsey, E. S., Creech, O., Dewitt, C. W. A technique for heart transplantation in the rat. The Archives of Surgery. 89, 645-652 (1964).
- Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 57 (2), 225-229 (1969).
- Corry, R. J., Winn, H. J., Russell, P. S. Heart transplantation in congenic strains of mice. Transplantation Proceedings. 5 (1), 733-735 (1973).
- Heron, I. A technique for accessory cervical heart transplantation in rabbits and rats. Acta Pathologica Microbiologica Scandinavica Section A Pathology. 79 (4), 366-372 (1971).
- Chen, Z. H. A technique of cervical heterotopic heart transplantation in mice. Transplantation. 52 (6), 1099-1101 (1991).
- Matsuura, A., Abe, T., Yasuura, K. Simplified mouse cervical heart transplantation using a cuff technique. Transplantation. 51 (4), 896-898 (1991).
- Yu, Y., et al. Cuff anastomosis of both renal artery and vein to minimize thrombosis: a novel method of kidney transplantation in mice. Journal of Investigative Surgery. 35 (1), 56-60 (2022).
- Tomita, Y., et al. Improved technique of heterotopic cervical heart transplantation in mice. Transplantation. 64 (11), 1598-1601 (1997).
- Wang, Q., Liu, Y., Li, X. K. Simplified technique for heterotopic vascularized cervical heart transplantation in mice. Microsurgery. 25 (1), 76-79 (2005).
- Oberhuber, R., et al. Murine cervical heart transplantation model using a modified cuff technique. Journal of Visualized Experiments. (92), e50753 (2014).
- Ratschiller, T., et al. Heterotopic cervical heart transplantation in mice. Journal of Visualized Experiments. (102), e52907 (2015).
- Mao, X., Xian, P., You, H., Huang, G., Li, J. A modified cuff technique for mouse cervical heterotopic heart transplantation model. Journal of Visualized Experiments. (180), e63504 (2022).
- Li, W., et al. Intravital 2-photon imaging of leukocyte trafficking in beating heart. Journal of Clinical Investigation. 122 (7), 2499-2508 (2012).
- Kreisel, D., et al. In vivo two-photon imaging reveals monocyte-dependent neutrophil extravasation during pulmonary inflammation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (42), 18073-18078 (2010).
- Li, W., et al. Visualization of monocytic cells in regressing atherosclerotic plaques by intravital 2-photon and positron emission tomography-based imaging-brief report. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (5), 1030-1036 (2018).
- Li, W., et al. Lung transplant acceptance is facilitated by early events in the graft and is associated with lymphoid neogenesis. Mucosal Immunology. 5 (5), 544-554 (2012).
- Faust, N., Varas, F., Kelly, L. M., Heck, S., Graf, T. Insertion of enhanced green fluorescent protein into the lysozyme gene creates mice with green fluorescent granulocytes and macrophages. Blood. 96 (2), 719-726 (2000).
- Krupnick, A. S., et al. Orthotopic mouse lung transplantation as experimental methodology to study transplant and tumor biology. Nature Protocols. 4 (1), 86-93 (2009).
- Westhofen, S., et al. The heterotopic heart transplantation in mice as a small animal model to study mechanical unloading – Establishment of the procedure, perioperative management and postoperative scoring. PLoS One. 14 (4), 0214513 (2019).
- Ma, Y., et al. Optimization of the cuff technique for murine heart transplantation. Journal of Visualized Experiments. (160), e61103 (2020).
- Latchana, N., Peck, J. R., Whitson, B., Black, S. M. Preservation solutions for cardiac and pulmonary donor grafts: a review of the current literature. Journal of Thoracic Disease. 6 (8), 1143-1149 (2014).
- Hartley, C. J., et al. Doppler velocity measurements from large and small arteries of mice. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 301 (2), 269-278 (2011).
- Bovenkamp, P. R., et al. Velocity mapping of the aortic flow at 9.4 T in healthy mice and mice with induced heart failure using time-resolved three-dimensional phase-contrast MRI (4D PC MRI). MAGMA. 28 (4), 315-327 (2015).
- Wang, H. Small animal models of xenotransplantation. Methods in Molecular Biology. 885, 125-153 (2012).
- Martins, P. N. Assessment of graft function in rodent models of heart transplantation. Microsurgery. 28 (7), 565-570 (2008).
