Transplantasjon av Pulmonary Valve Bruke en mus modell av Heterotop hjertetransplantasjon

Summary

For å forstå de cellulære og molekylære mekanismene bak neotissue dannelse og stenose utvikling i vev konstruert hjerteklaffer, ble en murine modell av heterotop hjerteklafftransplantasjon utviklet. En lunge hjerteventil ble transplantert til mottaker ved hjelp av heterotop hjertetransplantasjon teknikk.

Abstract

Tissue konstruert hjerteklaffer, spesielt decellularized ventiler, er begynt å skyte fart i klinisk bruk av rekonstruktiv kirurgi med blandede resultater. Imidlertid er de cellulære og molekylære mekanismer av neotissue utvikling, ventil jevning, og stenose utviklingen ikke forsket mye. For å svare på spørsmålene ovenfor, har vi utviklet en murine heterotop hjerteklaff transplantasjon modell. En hjerteventil ble høstet fra en ventil donor mus og transplantert til et hjerte donor mus. Hjertet til en ny ventil ble transplantert heterotopically til en mottaker mus. Den transplanterte hjertet viste sin egen hjerterytme, uavhengig av mottakerens hjerterytme. Blodstrømmen ble kvantifisert ved hjelp av en høyfrekvent ultralydsystem med en pulset doppler. Strømmen gjennom den implanterte pulmonalklaff viste frem strømmen med minimal oppstøt og toppstrømmen var tilnærmet 100 mm / sek. Denne murine modell av hjerteklafftransplantasjon er highly allsidig, slik at den kan modifiseres og tilpasses for å tilveiebringe forskjellige hemodynamiske miljøer og / eller kan brukes sammen med forskjellige transgene mus for å studere neotissue utvikling i et vev konstruert hjerteklaff.

Introduction

Medfødte kardiovaskulære defekter er en av de viktigste årsakene til spedbarnsdødelighet i den vestlige verden ^1,2. Blant dem, pulmonalklaffen stenose og bicuspid aortaklaffen defekter er en hyppig forekommende form ^tre. Hjerte ventil erstatning kirurgi er en rutinemessig utvalg av rekonstruktiv kirurgi; imidlertid komplikasjoner inkludert stenose og forkalkning av hjerteventilen, og livslang avhengighet av antikoagulanter er en betydelig kilde av kronisk sykdom og død ^4-7. Videre mangel på vekstpotensialet krever revisjon operasjoner, noe som ytterligere øker dødeligheten av de unge pasientene ^4,8,9.

I et forsøk på å utvikle en funksjonell erstatning hjerteklaff med vekstpotensial, Shinoka et al. Seeded autologe celler inn på en biologisk nedbrytbar syntetisk hjerteklaff ^8.. Den syntetiske ventil forvandlet til en innfødt hjerteklaff som struktur med vekst potenal. Foreløpige store dyrestudier vist gjennomførbarheten av å bruke denne metoden for å lage en funksjonell hjerteklaff ^10.. Imidlertid langtids implantasjon studier vist dårlig holdbarhet på grunn av progressiv fortykning av ventil neotissue resulterer i innsnevring av hjerteklaffen. Arbeid fra Sodian et al. Brukte Shinoka metodikk, men til slutt erstattet PGA matrise med et biologisk nedbrytbart elastomer, som ga de biomekaniske egenskapene til vevet konstruert ventil konstruere en mer fysiologisk profil ^9,11,12. I in vivo-studie, til tross for suksessen med implantering, en konfluent endotelcelle foring ble ikke dannet noe som kan begrense den langsiktige suksess for denne stillaset ^12..

For å rasjonelt designe en forbedret andre generasjon syntetisk hjerteklaff, ble en murine modell av hjerteklafftransplantasjon opprettet for å undersøke de cellulære og molekylære mekanismer underlying neotissue formasjon, ventil jevning, og stenose utvikling. Murine modellene har et stort utvalg av molekylære reagenser, inkludert transgenics, som ikke er lett tilgjengelig i andre arter ^7. I denne hjerteklafftransplantasjon modell, ble en ex vivo syngene pulmonal hjerteklaff erstatning utført første; og deretter hjertet med den implanterte hjerteklaff ble implantert heterotopically inn i en syngene vert ved hjelp av et mikrokirurgisk teknikk. Denne modellen gjør at hjertet ventil erstatning uten behov for hjerte-bypass.

I dette papiret, en detaljert forklaring av en hjerteklaff høst, donor hjerte forberedelser, hjerteklafftransplantasjon, og heterotop hjertetransplantasjon er beskrevet. Resultatene viste en kontinuerlig hjerteslag fra donor hjertet, som var uavhengig av mottakeren hjerteslag. Blodstrømmen gjennom den implanterte pulmonalklaff ble målt ved hjelp av en høyfrekvent ultralydsystem med en pulset gjøreppler.

Protocol

Merk: Alle dyr prosedyrer ble godkjent av Nationwide Children Hospital Institutional Animal Care og bruk komité. En. Lungehjerteklaff innhøsting fra en hjerteklaff Donor Mouse Autoklav alle kirurgiske verktøy før operasjonen: 1x gode saks, 3x mikro tang, 2x mikro vaskulære klemmer, 1x klemme søker tang, 1x mikro nål holder, 1x våren saks, 1x beltesnellen. A 6-8 ukers gamle hunn C57BL / 6 mus blir brukt som en pulmonal hjerteklaff donor. Fjern musen fra buret sitt…

Representative Results

Figur 1 illustrerer skjematisk av hjerteklaffen transplantasjon modellen ved hjelp heterotop hjertetransplantasjon. Hjerteventilen ble høstet fra en donor hjerte og implantert på et hjerte fra en annen donor mus. Deretter hjertet med den nye hjerteklaff ble implantert i bukhulen til et mottaker mus. Figur 2 viser en illustrasjon av den implanterte hjerte på mage mellomrom (A), rett etter hjertetransplantasjon (B), og 5 minutter etter transplantasjon….

Discussion

Dødeligheten av denne fremgangsmåten er i nærheten av 20%, som var for det meste forårsaket av blødning ved PV transplantasjon området og anastomose på donor aorta til mottakeren abdominal aorta. I de fleste tilfellene, dødeligheten reduseres betydelig 48 timer etter inngrepet. Overlevelses mus viste sterke hjerteslag og blodstrøm gjennom implantert PV. Hele prosessen tar fire timer for en erfaren kirurg micro. Det vil ta omtrent 250 mus for å mestre teknikken. Den heterotop hjertetransplantasjon er forholdsvi…

Materials

DPBS	gibco	14190-144
Microscope	Leica	M80
C57BL/6J (H-2b), Female	Jackson Laboratories	664	8-12 weeks
Ketamine Hydrochloride Injection	Hospira Inc.	NDC 0409-2053
Xylazine Sterile Solution	Akorn Inc.	NADA# 139-236
ketoprofen	Fort Dodge Animal Health	NDC 0856-4396-01
Ibuprofen	PrecisionDose	NDC 68094-494-59
Heparin Sodium	Sagent Pharmaceticals	NDC 25021-400
Saline solution (Sterile 0.9% Sodium Chloride)	Hospira Inc.	NDC 0409-0138-22
0.9% Sodium Chloride Injection	Hospira Inc.	NDC 0409-4888-10
Petrolatum Ophthalmic Ointment	Dechra Veterinary Products	NDC 17033-211-38
Iodine Prep Pads	Triad Disposables, Inc.	NDC 50730-3201-1
Alcohol Prep Pads	McKesson Corp.	NDC 68599-5805-1
Cotton tipped applicators	Fisher Sientific	23-400-118
Fine Scissor	FST	14028-10
Micro-Adson Forcep	FST	11018-12
Clamp Applying Forcep	FST	00072-14
S&T Vascular Clamp	FST	00396-01
Spring Scissors	FST	15008-08
Colibri Retractors	FST	17000-04
Dumont #5 Forcep	FST	11251-20
Dumont #7 – Fine Forceps	FST	11274-20
Dumont #5/45 Forceps	FST	11251-35
Tish Needle Holder/Forceps	Micrins	MI1540
Black Polyamide Monofilament Suture, 10-0	AROSurgical Instruments Corporation	TI638402	For sutureing the graft
Black Polyamide Monofilament Suture, 6-0	AROSurgical Instruments	SN-1956	For musculature and skin closure
Non-Woven Songes	McKesson Corp.	94442000
Absorbable hemostat	Ethicon	1961
1 ml Syringe	BD	309659
3 ml Syringe	BD	309657
10 ml Syringe	BD	309604
18G 1 1/2 in, Needle	BD	305190
25G 1 in., Needle	BD	305125
30G 1 in., Needle	BD	305106
Warm Water Recircultor	Gaymar	TP-700
Warming Pad	Gaymar	TP-22G
Trimmer	Wahl	9854-500
VEVO2100 HIGH-FREQUENCY ULTRASOUND	VisualSonics	http://www.visualsonics.com/vevo2100	The catalog number and pricing can be acquired from the sales representatives.
Ultrasound transmission gel	PARKER LABORATORIES,  INC.	01-02
Table Top Laboratory Animal Anesthesia System	VetEquip, INC.	901806
Isoflurane	Baxter	1001936060