بروتوكول معدل لزراعة القلب غير المتجانس للفأر يتوافق مع المعايير المعاصرة لتقنية التعقيم والتخدير وتسكين الألم
Summary
تصف هذه الورقة تقنية معدلة لزراعة القلب الوعائي غير المتجانس مع تقنية معقمة محدثة وتسكين الألم والتخدير.
Abstract
ساهم تطوير النماذج التجريبية لزراعة القلب في الحيوانات في العديد من التطورات في مجالات علم المناعة وزرع الأعضاء الصلبة. في حين تم استخدام نموذج زرع قلب الفئران الوعائية غير المتجانسة في البداية في دراسات رفض الكسب غير المشروع باستخدام مجموعات من سلالات الفئران الفطرية غير المتطابقة ، فإن الوصول إلى السلالات المعدلة وراثيا والطرائق العلاجية يمكن أن يوفر رؤى جديدة قوية قبل السريرية. في الأساس ، لم تتغير المنهجية الجراحية لهذه التقنية منذ تطويرها ، خاصة فيما يتعلق بالعوامل المهمة مثل تقنية التعقيم والتخدير وتسكين الألم ، والتي لها تأثيرات مادية على المراضة والوفيات بعد الجراحة. بالإضافة إلى ذلك ، من المتوقع أن توفر التحسينات في الإدارة المحيطة بالجراحة تحسينات في كل من رعاية الحيوان والنتائج التجريبية. تقدم هذه الورقة تقريرا عن بروتوكول تم تطويره بالتعاون مع خبير متخصص في التخدير البيطري وتصف التقنية الجراحية مع التركيز على الإدارة المحيطة بالجراحة. بالإضافة إلى ذلك ، نناقش الآثار المترتبة على هذه التحسينات ونقدم تفاصيل حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها الخطوات الجراحية الهامة لهذا الإجراء.
Introduction
نحن مدينون بالكثير من فهمنا لعلم المناعة وزرع الأعضاء للبحث القائم على النماذج التجريبية لزراعة الأعضاء الصلبة باستخدام الحيوانات. منذ الوصف الأول لزراعة القلب الوعائي في الثدييات1 ، ساهمت هذه النماذج في المعرفة في مجالات واسعة النطاق ، بما في ذلك التطبيق العلاجي لانخفاض حرارة الجسم2 ، وفوائد استخدام الغرز المتخصصة3 ، وتقنيات زرع الرئة والقلب الكلي4. قدم تطوير نماذج زرع القلب في الفئران 5,6 نطاقا أوسع للتجارب المناعية بسبب توفر خطوط تكاثر مختلفة. أدى النطاق الأوسع بكثير من سلالات الفئران الفطرية والطافرة المتاحة إلى قيام Corry et al.7 بتطوير تقنية زرع القلب غير المتجانس للفئران بسبب المزايا الكبيرة التي يجلبها هذا النطاق لأبحاث الزرع. تم استخدام هذا النموذج على نطاق واسع وساهم في فهم أكبر لرفض الكسب غير المشروع8 والعلاجات9. ومع ذلك ، منذ وصفها الأول ، ظلت التقنية دون تغيير إلى حد كبير بخلاف بعض التفاصيل الفنية البسيطة مثل التعديلات على موضع مواقع المفاغرة10,11.
منذ دمج تقنية Corry et al.7 في تجاربنا ، حددنا مجالات واعدة لتحسين البروتوكول ، وهي تقنية التعقيم والتخدير وتسكين الألم. كان من المتوقع أن تقدم التحسينات في هذه المجالات تأثيرا إيجابيا على النتائج التجريبية وتحسين رفاهية الحيوان. وقد ظهر هذا سابقا عند استخدام تقنية التعقيم في جراحات الحيوانات الصغيرة لأنها تساعد في الحد من التهابات ما بعد الجراحة12 ، والتي لا تؤثر فقط على المراضة والوفيات ولكن يمكن أن تعرض أيضا التجارب المصممة لتقييم الاستجابة المناعية بعد جراحة الزرع. من وجهة نظر التخدير والمسكنات ، يساعد استخدام نظام مكرر على تقليل التكلفة على الحيوانات وتحقيق التوازن بين الحجة الأخلاقية لهذا النموذج الجراحي من خلال تخفيف آلام ومعاناة الأشخاص التجريبيين. علاوة على ذلك ، يحد التخدير المناسب وتسكين الألم من استجابة الإجهاد المرتبطة بالألم ، مما يحسن جودة التعافي بعد الجراحة ، وفي النهاية يزيد من معدل النجاح الجراحي13.
بهدف تحسين كل من رعاية الحيوان والنتائج التجريبية ، تم تطوير بروتوكول مع تعديلات لسد هذه الفجوات. تم تكييف هذا البروتوكول من البروتوكول الذي وصفه في الأصل Corry et al.7 بالتشاور مع طبيب التخدير البيطري ومع إيلاء الاعتبار الواجب لكل من آثار ومدة تأثيرات التدخلات الدوائية المستخدمة في نظام التخدير والمسكنات. استند النهج إلى مبادئ التخدير المتوازن وتسكين الألم متعدد الوسائط لضمان الرعاية المناسبة المحيطة بالجراحة14. بالإضافة إلى تطبيق تقنية التعقيم ، تم إعطاء البوبرينورفين الأفيوني وبوبيفاكايين المخدر الموضعي بشكل استباقي. تم إجراء التخدير العام باستخدام عامل التخدير المستنشق إيزوفلوران.
Protocol
Representative Results
Discussion
نموذج زرع القلب التقويمي للفئران هو نموذج قوي قبل سريري يستخدم في المقام الأول للتحقيق في آثار عدم تطابق MHC على مستوى وطبيعة الرفض المناعي ، ومؤخرا ، تأثير الزرع على الاحتفاظ بالمناعة المقيمة في أنسجةالكسب غير المشروع 16. بينما نتبع في البداية عن كثب بروتوكول Corry et al.7<…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يود المؤلفون أن يعربوا عن تقديرهم للجهود الرائعة التي بذلها موظفو رعاية الحيوانات في جامعة غرب أستراليا ومعهد هاري بيركنز للأبحاث الطبية ، الذين ساهم تفانيهم وخبرتهم في جدوى ونجاح هذه العمليات الجراحية.
Materials
| 2030 Rycroft irrigating cannula 30 G | McFarlane | 56005HU | |
| Braided surgical silk 7-0 | |||
| Bulldog clamp curved – 35 mm | Roboz | RS-7441-5 | |
| Bupivacaine 0.25% | |||
| Buprenorphine | |||
| Castroviejo needle holder catch curved - 145 mm | Haag-Streit | 11.62.15 | |
| Chlorhexidine 5% solution | Ebos | JJ61371 | |
| Cotton-tipped applicator – 7.5 cm | Dove | SN109510 | |
| Ethanol 70% solution | Ebos | WH130192EE | |
| Gauze 5 x 5 cm white | Aero | AGS50 | |
| Gelfoam 80 mm x 125 mm | Pfizer | 7481D | |
| Hair clipper | Wahl | 9860L | |
| Heparin 1,000 IU in 1 mL | |||
| Iris SuperCut scissors straight – 11.5 cm | Inka Surgical | 11550.11 | |
| Isoflurane vaporiser | Darvall | 9176 | |
| Micro bulldog clamp – 3.7 cm | Greman | 14119-G | |
| Micro scissors curved 105 mm | |||
| Micropore plain paper surgical tape – 2.5 cm wide | Ebos | 7810L | |
| Microsurgical scissors – curved tip | |||
| Monofilament polyprolene suture – 5/0 | Surgipro | P-205-X | |
| Myweigh i101 Precision Scale 100 g x 0.005 g | Myweigh | Kit00053 | |
| Needle – 30 G x 0.5 inch | BD | BD304000 | |
| Needleholder 15 cm curved "super fine" | Surgical Specialists | ST-B-15-8.2 | |
| Nylene 10/0 x 15 cm on 3.8 mm 3/8 circle round bodied taper (diam 0.07mm) CV300 | |||
| Round body suture forceps curved 0.3 mm 120 mm | B. Braun | FD281R | |
| Round body suture forceps straight 0.3 mm 120 mm | B. Braun | FD280R | |
| Round handled vannas spring scissors-str/12.5 cm | 15400-12 | ||
| Spring scissors-Cvd Sm blades | 15001-08 | ||
| Stevens scissors blunt straight 110 mm | |||
| Surgical backboard | Rigid laminated cardboard. 15 x 15 cm | ||
| Surgical drapes | Cut into two sizes. 25 cm x 25 cm, and 25 cm x 40 cm | ||
| Surgical microscope | |||
| Syringe – 1 mL | BD | 592696 | |
| Syringe – 3 mL | Leica | M651 | |
| Toothed forceps | BD | 309657 | |
| University of Wisconsin Solution | |||
| Warming pad | Far infrared warming pad 20 x 25 cm | ||
| Westcott spring scissors | |||
| Yasargil clip applier bayonet | Aesculap | FE582K | |
| Yasargil titanium clip perm 6.6 mm | Aesculap | A19FT222T | |
| Mouse usage | |||
| Strain/SEX/Weight | Donor | Recipent | |
| BALB/c, female, 19-23 g | 7 | 21 | |
| C57BL/6, female, 17-20 g | 7 | 0 | |
| CD45.1 BALB/c, female, 17-21 g | 5 | 0 |
References
- Mann, F. C., Priestley, J. T., Markowitz, J., Yater, W. M. Transplantation of the intact mammalian heart. Archives of Surgery. 26 (2), 219-224 (1933).
- Neptune, W. B., Cookson, B. A., Bailey, C. P., Appler, R., Rajkowski, F. Complete homologous heart transplantation. A.M.A. Archives of Surgery. 66 (2), 174-178 (1953).
- Downie, H. G. Homotransplantation of the dog heart. A.M.A. Archives of Surgery. 66 (5), 624-636 (1953).
- Blanco, G., Adam, A., Rodriguezperez, D., Fernandez, A. Complete homotransplantation of canine heart and lungs. A.M.A. Archives of Surgery. 76 (1), 20-23 (1958).
- Abbott, C. P., Lindsey, E. S., Creech, O., Dewitt, C. W. A technique for heart transplantation in the rat. 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. Primarily vascularized allografts of hearts in mice. The role of H-2D, H-2K, and non-H-2 antigens in rejection. Transplantation. 16 (4), 343-350 (1973).
- Joffre, O., et al. Prevention of acute and chronic allograft rejection with CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T lymphocytes. Nature Medicine. 14 (1), 88-92 (2008).
- Gregori, S., et al. Regulatory T cells induced by 1 alpha,25-dihydroxyvitamin D3 and mycophenolate mofetil treatment mediate transplantation tolerance. The Journal of Immunology. 167 (4), 1945-1953 (2001).
- Niimi, M. The technique for heterotopic cardiac transplantation in mice: Experience of 3000 operations by one surgeon. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 20 (10), 1123-1128 (2001).
- Hasegawa, T., Visovatti, S. H., Hyman, M. C., Hayasaki, T., Pinsky, D. J. Heterotopic vascularized murine cardiac transplantation to study graft arteriopathy. Nature Protocols. 2 (3), 471-480 (2007).
- Hoogstraten-Miller, S. L., Brown, P. A. Techniques in aseptic rodent surgery. Current Protocols in Immunology. 82, 1-14 (2008).
- Navarro, K. L., et al. Mouse anesthesia: The art and science. ILAR Journal. , (2021).
- Adams, S., Pacharinsak, C. Mouse anesthesia and analgesia. Current Protocols in Mouse Biology. 5 (1), 51-63 (2015).
- Australian code for the care and use of animals for scientific purposes. NHMRC Available from: https://www.nhmrc.gov.au/about-us/publications/australian-code-care-and-use-animals-scientific-purposes (2013)
- Prosser, A., et al. Dynamic changes to tissue-resident immunity after MHC-matched and MHC-mismatched solid organ transplantation. Cell Reports. 35 (7), 109141 (2021).
