Summary
Vi demonstrerer, hvordan man etablerer en murinmodel af lungerodimplantation i den faldende aorta for at simulere Ross-proceduren. Denne model muliggør mellemlang / langsigtet evaluering af lungeautograftombygning i en systemisk position, der repræsenterer grundlaget for udvikling af terapeutiske strategier til fremme af tilpasningen.
Abstract
Ross-operationen for aortaklappens sygdom har genvundet ny interesse på grund af sine fremragende langsigtede resultater. Ikke desto mindre beskrives den mulige udvidelse af lungeautgraften og efterfølgende aorta-regurgitation, når den anvendes som fritstående roderstatning. Flere dyremodeller er blevet foreslået. Disse er dog normalt begrænset til ex-vivo-modeller eller in vivo-forsøg med relativt dyre dyremodeller. I denne undersøgelse forsøgte vi at etablere en gnavermodel for implantation af lungearterietransplantat (PAG) i en systemisk position. I alt 39 voksne Lewis-rotter blev inkluderet. Umiddelbart efter aflivning blev lungeroden høstet fra et donordyr (n = 17). Syngeneiske modtagerrotter (n=17) og sham-opererede (n=5) rotter blev bedøvet og ventileret. I modtagergruppen blev PAG implanteret med en ende-til-ende anastomose i infra-renal abdominal aortaposition. Sham-opererede rotter gennemgik kun transektion og re-anastomose af aorta. Dyr blev fulgt med serielle ultralydsundersøgelser i to måneder og post mortem histologisk analyse. Den mediane PAG-diameter i den oprindelige position var 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23). Ved opfølgning var mediandiameteren af PAG 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13) efter 1 uge, 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28) efter 1 måned og 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35) efter 2 måneder (s<0,01). Den systoliske maksimale hastighed var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) efter 1 uge, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) efter 1 måned og 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) efter 2 måneder (p=0,02) og adskilte sig ikke fra den sham-opererede gruppe i slutningen af eksperimentet (p=0,5). Histologisk analyse viste ingen tegn på endoteltrombose. Denne undersøgelse viste, at gnavermodeller kan muliggøre evaluering af den langsigtede tilpasning af lungeroten til et højtrykssystem. En systemisk placeret syngeneisk PAG-implantation repræsenterer en enkel og gennemførlig platform for udvikling og evaluering af nye kirurgiske teknikker og lægemiddelterapier for yderligere at forbedre resultaterne af Ross-operationen.
Introduction
Medfødt aortaklapstenose er en undergruppe af medfødt hjertesygdom karakteriseret ved en obstruktion af venstre ventrikulære kanal, hvor læsionen er placeret på valvulært niveau. Misdannelsen påvirker ca. 0,04-0,38 pr. 1000 levendefødte1.
De tilgængelige muligheder for korrektionen er mange, hver med sine egne fordele og ulemper. For patienter, der er egnede til biventrikulær korrektion2, kan fremgangsmåden være rettet mod ventilreparation (perkutan eller kirurgisk valvulotomi) eller udskiftning heraf3. Sidstnævnte foretrækkes, når aortaklappen betragtes som uoprettelig; De tilgængelige muligheder er dog begrænsede for pædiatriske patienter. Faktisk er bioprotetiske ventiler ikke indiceret til aortaudskiftning hos den unge befolkning på grund af deres tidlige forkalkning4. På den anden side er degeneration i mekaniske ventiler betydeligt langsommere, men disse kræver livslang antikoagulerende behandling5. Derudover er den største begrænsning af disse proteser repræsenteret af manglen på vækstpotentiale, hvilket prædisponerer patienterne for yderligere reinterventioner.
En interessant terapeutisk mulighed i den pædiatriske befolkning er overførslen af lungeautgraften til aortapositionen med navnet "Ross operation". I dette tilfælde udskiftes lungeventilen derefter med en homograft (figur 1)6. Denne procedure kan muligvis repræsentere det bedste kirurgiske valg for børn, fordi lungeautograften bevarer sit vækstpotentiale og ikke bærer risikoen ved livslang antikoagulerende behandling. Desuden kan Ross-proceduren også være af stor værdi hos unge voksne for at undgå en mekanisk eller biologisk ventil, der har potentiale til at blive den bedste kirurgiske løsning.
Resultater efter udskiftning af aortaklappen med lungeautografi er fremragende, med en overlevelse på mere end 98 % og gode langsigtede resultater7. Litteraturstudier rapporterer 93% og 90% frihed fra at erstatte lungehomografit efter henholdsvis 4 og 12 år8.
Den største begrænsning ved denne procedure er autograftens tendens til at udvide sig på lang sigt, især når den anvendes som en fritstående roderstatning. Dette kan forårsage valvulær inkompetence, som kan kræve en reintervention. Faktisk rapporterer den længste opfølgende undersøgelse, der hidtil er udført, frihed fra reoperation til autograftudskiftning på 88% efter 10 år og 75% efter 20 år9.
Muligheden for at genskabe en Ross-operation i en eksperimentel indstilling repræsenterer en grundlæggende forudsætning for at undersøge den underliggende mekanisme for lungeautgrafttilpasningen til systemiske tryk. Flere modeller er tidligere blevet foreslået. Disse er dog normalt begrænset til ex-vivo-forsøg eller in vivo-dyremodeller med relativt dyre store dyr. I denne undersøgelse søgte vi at etablere en gnavermodel af pulmonal arterietransplantat (PAG) implantation i en systemisk position som fritstående rod.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedurer er godkendt af University of Padova Animal Care Committee (OPBA, protokolnummer nr. 55/2017) og godkendt af det italienske sundhedsministerium (tilladelse nr. 700/2018-PR) i overensstemmelse med EU-direktivet 2010/63 / UE og den italienske lov 26/2014 om pleje og brug af forsøgsdyr.
1. Dyrepleje og eksperimentel model
- Sørg for, at alle Lewis-rotter fås fra et enkelt firma (Tabel over materialer). Vedligehold rotterne i konventionelle faciliteter med fri adgang til mad og vand.
- Sørg for, at rotternes vægt varierer fra 320-400 g for modtagergruppen og 200-250 g for donorgruppen.
2. Præoperativ protokol
BEMÆRK: Alle operationer skal udføres under rene forhold. Brug også mandlige og kvindelige voksne Lewis-rotter som modtagere og donorer for at udføre en syngeneisk transplantation.
- Udfør en intraperitoneal injektion af tramadol (5 mg/kg) 15 minutter før operationen.
- Administrere en enkelt dosis intramuskulært gentamicin (5 mg/kg) umiddelbart før operationen.
- Til anæstesiinduktion leveres 4% sevofluran i 1 l / min ilt til et poly (methylmethacrylat) kammer, hvor dyret er placeret. Til anæstesi vedligeholdelse, brug 2,0-2,5% sevofluran i 1 L / min ilt under hele proceduren.
- Barber dyret langs midterlinjen i 2 cm bredde fra brystbenet til 1 cm over kønsområdet med en barbermaskine. Steriliser derefter huden med jodopløsning.
- For at forhindre dyret i at blive vådt og for at forhindre varmespredning under operationen skal du dække dyret med en gennemsigtig plastfilm.
- Evaluer niveauet af anæstesi, inden du udfører proceduren ved at vurdere fraværet af respons på en skadelig stimulus.
3. Donoroperation
- Forberedelse af dyr og hjerte:
- Placer det abestede dyr på en korkbakke med den kaudale side vendt mod kirurgen. Udfør et xipho-pubic snit på ca. 5-6 cm, og træk de to muskulokutane klapper sideværts.
- Administrer et volumen på 1 ml saltopløsning ved 4 °C indeholdende 500 IE heparin gennem abdominal vena cava.
- Efter 1 minut skal du skære membranen fra venstre mod højre og udføre en forreste thoracotomi for at udsætte hjertet.
- Afkøl det bankende hjerte ved at dryppe saltopløsning ved 4 °C.
- Udfør en pericardiektomi og en thymektomi for at opnå et fuldstændigt overblik over aortabuen. Fjern de resterende fedtvæv, der omgiver aorta.
- Skær ved buen, lige over oprindelsen af den innominate arterie; afse den sidstnævnte også.
- Skær thorax inferior vena cava (IVC) og indsæt en 22 G kanyle for at tilføre hjertet 20-25 ml saltopløsning ved 4 ° C, der udøver let tryk. Afbryd perfusionen, når hjertet holder op med at slå, og strømmen fra aorta blev klar.
- PAG-udplantning:
BEMÆRK: En nøjagtig høst og delikat håndtering af PAG er obligatorisk for at opnå optimal implantation hos modtageren. Rør det ikke direkte med instrumenter, brug i stedet vatpinde.- Udfør en ultralydsundersøgelse for at vurdere PA-diameteren i sin oprindelige position.
- Indsæt en mikrotang under beholderens bageste væg, og skær sidstnævnte ved hjælp af en mikrosaks så tæt som muligt på dens bifurcation for at maksimere LÆNGDEN AF PAG.
- Hold forsigtigt PA'en med den ringtippede mikrotang og adskil den fra højre ventrikel med mikrofjedersaksen. Høst PAG, herunder nogle højre ventrikulære muskler.
- PAG forberedelse:
- Placer PAG på en gasbind fugtet med koldt saltvand på operationsbordet og inspicér beholderen under driftsmikroskopet.
- Skær ethvert rigeligt omgivende væv, og efterlad kun 1 mm ventrikulær muskel. Indstil fartøjets længde til 5 mm.
4. Implantation af lungearterietransplantat (PAG)
- Forberedelse af modtagerdyret:
- Placer det abestede dyr på en korkbakke med den kaudale side vendt mod kirurgen.
- Udfør et median langsgående snit og brug to mini retraktorer til at holde maven åben.
- Uddrag tarmene med to vatpinde og dæk dem med en gasbind gennemblødt med 39 ° C saltvand, der muliggør visualisering af retroperitonealområdet med eksponering af den infra-renale abdominal aorta (AA).
BEMÆRK: Under operationen er det vigtigt at lejlighedsvis fugte tarmene ved hjælp af en sprøjte indeholdende 39 ° C saltvand for at forhindre hypotermi, en kritisk tilstand, der er almindelig hos gnavere. - Strip den bageste parietale peritoneum mellem de to nyrearterier og iliac bifurcation ved hjælp af to bomuldspindler og fjern fedtvævet omkring den infrarøde AA. Efterlad kun en lille del fedt over AA for at lette håndteringen på fartøjet.
- Adskil AA fra IVC. For at udføre denne procedure skal du først passere en buet tang bag den bageste aortavæg og bruge den til at åbne en passage mellem AA og IVC. Brug derefter en 2-0 silkesutur til at skabe en løkke omkring AA for at løfte beholderen og adskille AA fra IVC. Ligat enhver lændehvirvelarterie, der stammer fra den infrarøde AA med 6/0 silkesutur og del den.
- Drej dyret 90° mod uret, og placer hovedet på operatørens venstre side. AA lå nu vandret i det mikroskopiske felt.
- Brug to Yasargil-clips til at klemme den infrarøde AA og placere dem i en afstand af 1,5 cm fra hinanden. Transekt AA i midtpunktet mellem de to klip.
- De to ender af karrene vandles med heparin (1 UI/ml) i saltopløsning for at fjerne eventuelle blodpropper. Fjern eventuelt utilsigtet affald fra karrene.
- PAG-implantation:
- Placer PAG mellem de to ender med den ventrikulære ende mod dyrets kraniale del.
- Brug en 10-0 polypropylensutur til at udføre to skelsættende enkeltsting, der forbinder PG med AA. Udfør proceduren i begge ender af PAG ved at placere suturen på modsatte sider af fartøjets omkreds.
- Udfør en end-to-end anastomose mellem PAG og AA, begyndende med den distale ende. Brug en af de to ender af den distale landemærkesutur til den bageste anastomose ved hjælp af en recipient-to-graft out-in/in-out sekvens til at udføre en løbende sutur på ca. seks sting.
- Når suturen når det proksimale vartegn, skal du udføre et dobbelt halvt træk afsluttet med en firkantet knude ved hjælp af suturen og en af de to ender af den proksimale landemærkesutur. Påfør gummiskod myggestik på suturerne for at give trækkraft.
- Udfør den samme anastomose på den forreste væg. Fortsæt hele proceduren i den proksimale ende af PAG. Vær særlig opmærksom, når du udfører den proksimale anastomose for at undgå at inkludere indlægsseddel i suturlinjen.
- Slip det distale klip først for at lade PAG fyldes med retrograd blod (lavtryksstrøm) for at kontrollere anastomosen. Reparer enhver blodlækage med en enkelt sutur. Når den distale anastomose er evalueret, skal du udføre den samme procedure i den proksimale ende.
- Afsluttende faser af operationen på modtageren:
- Vurder PAG's patency og påfør to strimler gelatinesvamp over suturlinjerne på begge sider af PAG (om nødvendigt). Udøv blidt tryk i et par sekunder med to vatpinde for at hjælpe hæmostase.
- Flyt tarmene ind i bukhulen og luk væggene med en 4/0 polypropylen løbende sutur.
5. Sham-opereret procedure
- Udfør en identisk tilberedning af dyret som tidligere illustreret for modtagerrotter.
- Skær den infra-renale AA, midtvejs mellem nyren og iliac arteriernes oprindelse.
- Reproximate de to ender af AA ved hjælp af en ende-til-ende anastomose, som tidligere beskrevet. Fjern de to klip og udfør en nøjagtig hæmostaseprocedure.
- Flyt tarmene og luk abdominalvæggen i lag, som for modtagerdyrene.
6. Postoperativ pleje og opfølgning
- Administrer varm saltopløsning (5 ml) i det subkutane væv i dyrets ryg til hydrering. Placer rotten under en varmelampe og overvåg den visuelt indtil opvågnen, hvilket normalt tager op til 5 minutter efter anæstesi er stoppet. Anbring dyret i et bur ved en stuetemperatur på 22-24 °C med øjeblikkelig og ubegrænset adgang til mad og vand.
- Intramuskulær tramadol (5 mg/kg) til postoperativ analgesi to gange dagligt i de første 48 timer efter operationen. Derefter overvåge modtagerens sundhedsstatus og kropsvægt dagligt regelmæssigt.
- Opfølgning: Under opfølgningen skal du udføre seriate ultralydsundersøgelser efter en uge, en måned og to måneder for at evaluere PAG-funktionen. Under disse undersøgelser måles beholderdiameteren, den maksimale systoliske hastighed (PSV) og den ende-diastoliske hastighed. Mål disse parametre inde i PAG og på niveauet for proksimal og distal AA.
- Afliv dyrene efter to måneders opfølgning ved påføring af CO2 i et par minutter, og udsluk derefter PAG, som vil gennemgå histopatologisk analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I alt 39 voksne Lewis-rotter blev inkluderet i denne undersøgelse: 17 dyr blev brugt som PAG-donorer, 17 dyr som modtagere og 5 som sham-opererede (kontrolgruppe) (tabel 1). Hanrotter var 22 (56 %) og hunrotter 17 (44 %); sidstnævnte blev kun brugt i donorgruppen.
Der opstod ingen dødelig hændelse under operationen med 100% overlevelse. Under opfølgningen havde to dyr i transplantationsgruppen dødelig udgang efter henholdsvis 12 og 51 dage; overlevelsesraten ved undersøgelsens afslutning var 91 % (tabel 1).
Rotternes medianvægt var 387 g (interkvartilområde, IQR, 358-394 g) for modtagergruppen og 328 g (IQR=304-337 g) for donorgruppen. En uge efter operationen var medianvægten 363 g (IQR = 350-376 g) med et fald på 6% sammenlignet med den præoperative vægt. Dyrene genvandt deres vægt inden for den første måned efter opfølgningen (median 387 g, IQR 369-392 g) med en endelig vægt på to måneder på 397 g (IQR = 391-402 g) (figur 2).
Den mediane opfølgningstid var 62,5 dage (IQR = 60-68 dage) i transplantationsgruppen og 62 dage (IQR = 61-67 dage) i den sham-opererede gruppe (p = 0,68).
Den præoperative PA-mediandiameter i sin oprindelige position var 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23 mm). PAG's mediandiameter var 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13 mm) efter en uge, 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28 mm) efter en måned og 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35 mm) efter to måneder (figur 3A). Dette var en stigning på henholdsvis 25,9%, 27,2% og 33,5% i forhold til diameteren i den oprindelige position. Stigningen i diameter var signifikant anderledes, når man sammenlignede værdien i den oprindelige position og værdien ved en uge (p = 0,003), mens der ikke blev fundet nogen signifikant stigning i de følgende undersøgelser. Aorta-diameteren i den sham-opererede gruppe var 1,41 mm (IQR = 1,35-1,62 mm) efter en uge og 1,41 mm (IQR = 1,29-1,70 mm) efter to måneder. Median PSV på PAG-niveau var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41 mm/s) på en uge, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) efter en måned og 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81 mm/s) efter to måneder. Sammenlignet med den sham-opererede gruppe blev der fundet en significativ forskel i PSV på en uge (median 419,12 mm/s, IQR=408,42-561,32 mm/s; p<0,001), mens der ikke blev fundet nogen forskel ved undersøgelsens afslutning (392,92 mm/s, IQR=305,89-514,27 mm/s; p=0,5) (figur 3B).
Ved undersøgelsens afslutning viste histologisk analyse ingen tegn på endoteltrombose, og vægforkalkning var i de fleste tilfælde ikke signifikant (figur 4).
Figur 1: Repræsentativt billede af Ross-operationen. Billedet viser faserne i Ross-operationen. A) Aortaklappen og rodudvidelsen B) autografttransponering af lungearterie i aortaposition (C) Udskiftning af lungearterieautgraft med en homograft. A: aortaklap og rod; H: homograft; P: lungeventil og rod. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Tidsforløb for kropsvægt i transplantationsgruppen. Grafen viser forløbet over rottens vægt i transplantationsgruppen. Værdier udtrykkes som median og interkvartilområde. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Variation af diameteren og den maksimale systoliske hastighed i lungearterietransplantatet. Graferne viser variationen i diameteren (A) og den maksimale systoliske hastighed (B) inde i lungearterietransplantatet under de seriate ultralydografiske evalueringer. Værdier udtrykkes som median og interkvartilområde. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Mikroskopisk evaluering af PAG. Billedet viser PAG efter eksplantation (A). B) Radiografisk evaluering (C) Hæmatoxylin og Eosin plet, original forstørrelse 12,5x. Klik her for at se en større version af denne figur.
| VARIABEL | TRANSPLANTATION | DONORER | SHAM-OPERERET | TOTAL |
| Antal begivenheder | 17 | 17 | 5 | 39 |
| Dødelige hændelser ved operationen | 0 | // | 0 | 0 |
| Fatale hændelser under opfølgning (%) | 2 | // | 0 | 2 (91) |
| Vægt ved operation* | 387 (358-394) | 327,5 (303-337) | 389 (321-404) |
Tabel 1: Karakteristika og resultater af undersøgelsen. *Værdier udtrykkes som median og interkvartilområde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Udskiftning af aortaklappen med den autologe lungerod (Ross-operation) repræsenterer en attraktiv mulighed for medfødt reparation af aortaklapstenose på grund af den gunstige profil og potentielle vækst af autograft10. Den største begrænsning for denne procedure er den potentielle udvidelse af aorta-neoventilen, som prædisponerer for udviklingen af langsigtet regurgitation. Muligheden for at karakterisere ændringerne på lungearterien efter udsættelse for systemiske tryk kan danne grundlag for at forstå årsagerne til lungeautograftsvigt. Af denne grund udviklede vi en eksperimentel model af syngeneisk PAG-implantation i en systemisk position i en gnavermodel
Den rapporterede kirurgiske teknik er sikker, effektiv og reproducerbar. Den lille størrelse af de dyr, der blev brugt, forenkler den kirurgiske og postoperative forvaltning. Dette gjorde det muligt for os at få en nyttig model med begrænsede materialer og dyreudgifter. Lewis-rotter blev valgt, fordi disse rotter som en indavlet stamme er isogene, med over 99% af deres alleler fastgjort. Således er de en passende model til undersøgelse af transplantation af lungeventiler mellem dyr. Vi besluttede at fastsætte et to-måneders slutpunkt for undersøgelsen, fordi litteraturdata indikerer et forhold på 1:11 mellem menneske- og rottedage11. Derfor kan vi antage, at vores opfølgningstid ville svare til ca. fem år, hvilket giver os mulighed for at evaluere PAG-tilpasningen på mellemlang sigt.
Vores første resultater viste en hurtig stigning i PAG-diameteren og et fald i PVS målt på dets niveau inden for den første uge efter implantation. Derefter blev der observeret et delvist plateau af diameterforøgelsen. Vi kan spekulere i, at faldet i PSV set på kort sigt kan relateres til den øgede PAG-diameter, hvilket forårsager en deceleration af blodgennemstrømningen ind i SELVE PAG.
Yderligere undersøgelser, der har til formål at indkapsle PAG-ændringen i en systemisk position efter kortere opfølgende endepunkter, vil bidrage til at afklare udviklingen af denne tilpasning over tid. Mulig fremtidig udvikling af denne model ved hjælp af forskellige strategier til modulering af PAG-fejltilpasning kan muligvis forhindre dens udvidelse og dermed forbedre resultaterne efter Ross-intervention. Disse strategier kan være en farmakologisk behandling, såsom trykkontrol (dvs. ved hjælp af ACE-hæmmere eller angiotensin II-receptorblokkere) antioxidantterapier eller en mekanisk indeslutning til PAG-dilatation med en ekstern forstærkning (som for nylig foreslået af nogle forfattere12).
Nogle kritiske trin i proceduren skal udføres med særlig opmærksomhed. For det første er det grundlæggende at inkludere den rigtige mængde højre ventrikelmuskel, når man høster lungearterien. Faktisk, når for meget muskelvæv bevares, øges risikoen for lækage af anastomosen, mens en utilstrækkelig mængde muskler kan prædisponere for beskadigelse af ventilens foldere. Ved udførelse af den proksimale ende-til-ende-anastomose mellem PA og AA skal der lægges særlig vægt på ikke at medtage ventilens foldere for at undgå at påvirke deres bevægelsesområde. Endelig er tilstrækkelig hæmostase grundlæggende for at undgå overdreven blodtab, som kan kompromittere det postoperative forløb.
En vægttab på op til 6% anses for acceptabel under opfølgningen. Dyrene bør dog genvinde deres oprindelige vægt inden for den første måned efter opfølgningen og fortsætte med at øge deres vægt bagefter. Hvis en manglende opnåelse af den oprindelige vægt er forbundet med tegn på en opadgående tendens, kan det også betragtes som et indeks for dyrenes trivsel. På den anden side bør enhver vægttab på mere end 6 % og manglende opnåelse af den oprindelige vægt efter en måned med en nedadgående tendens give anledning til bekymring over dyrenes potentielle dårlige forhold.
Det vigtigste tekniske forslag til efterforskere, der nærmer sig denne model, er brugen af kontinuerlig suturering til at udføre end-to-end anastomose. Mens mikrokirurgiske lærebøger foreslår at bruge separate sting til denne form for anastomose, foretrækker vi kontinuerlig suturering, fordi det strammer lungeroten bedre. Ud over dette observerede vi, at det på denne måde er lettere at reducere det potentielle misforhold til modtageren aorta, som stadig er til stede på trods af brugen af et mindre dyr til lungerodshøst.
Andre dyremodeller til undersøgelse af pulmonal rodtryk overbelastning er allerede beskrevet i den nuværende litteratur. Disse involverer normalt PA banding13. På trods af den effektive stigning i opstrømstrykket gengiver disse modeller ikke fuldstændigt en Ross-procedure. Faktisk er den første begrænsning en høj variation i trykoverbelastning, som afhænger af, hvor tæt bandagen er sammenlignet med PA-diameteren. Af disse grunde afspejler lungeoverbelastning muligvis ikke altid de faktiske systemiske tryk. Bevarelse af lungeroten i sin oprindelige position repræsenterer den anden begrænsning af PA-båndmodeller. I en Ross-procedure mister PA alle vaskulære og nervøse forbindelser, som kan påvirke dets videre tilpasning til systemiske tryk.
Det videnskabelige samfund har også allerede beskrevet nogle dyremodeller for heterotopisk gennemførelse af Betalingsorganet i en systemisk position. Alle disse modeller involverer imidlertid brugen af store dyr som lam eller får14,15. Disse dyr kunne utvivlsomt forenkle det kirurgiske indgreb under visse aspekter ved at give mulighed for at udføre en egentlig Ross-procedure. Behovet for en kardiopulmonal bypass samt behovet for flere mennesker, der er involveret i kirurgisk og postoperativ styring, øger imidlertid omkostningerne enormt og begrænser dermed brugen af denne model i stor skala. Desuden vil små dyremodeller, såsom rotter, gøre det muligt at udføre en lang række kausuistiske, hvilket reducerer variabiliteten og muliggør forskellige tidsslutpunkter samt muligheden for at sammenligne flere grupper.
Selvom det giver mulighed for at evaluere ændringen af PA-roden til systemiske tryk som i Ross-drift, har denne model nogle begrænsninger. Hovedbegrænsningen er umuligheden af at udføre en egentlig Ross-operation med koronararterieløsning og genimplantation. Til vores formål var dette dog kun en mindre begrænsning, da undersøgelsen var fokuseret på lungevæggen. Trykket i den infrarøde abdominale aorta adskiller sig fra trykket i den stigende aorta, hvilket begrænser sammenligningen med Ross-operationen med hensyn til ventilfolderbevægelse; Men igen var vores hovedfokus PA-roden som primum-bevægelserne for PAG-fiasko. Derudover kan gnaverbrug have nogle begrænsninger relateret til en anden systemisk trykskala sammenlignet med store dyr. Denne forskel er imidlertid proportional med det tryk, som den oprindelige rod udsættes for.
Afslutningsvis viste den nuværende undersøgelse, at en systemisk placeret syngeneisk PAG-implantation i en gnavermodel repræsenterer en enkel og gennemførlig platform for udvikling og evaluering af nye kirurgiske teknikker og lægemiddelterapier for yderligere at forbedre resultaterne af Ross-operationen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Undersøgelsen blev finansieret af det integrerede budget for tværministeriel forskning (BIRD) 2019.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% Sodium Chloride | Monico SpA | AIC 030805105 | Two bottles of 100 mL. The cold one (4°C) for flushing the harvesting organ; the warm one (39°C) for moistening, and rehydration of the recipient |
| 7.5% Povidone-Iodine | B Braun | AIC 032151211 | |
| Barraquer | Aesculap | FD 232R | Straight micro needle holder for the vascular anastomoses |
| Castroviejo needle holder | Not available | J 4065 | To close the animal |
| Clip applying forceps | Rudolf Medical | RU 3994-05 | For clip application |
| Cotton swabs | Johnson & Johnson Medical SpA | N/A | Supermarket product. Sterilized |
| Curved micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-06 | Used to pass sutures underneath the vases. |
| Depilatory cream | RB healthcare | N/A | Supermarket product |
| Electrocautery machine | LED SpA | Surton 200 | |
| Fine scissors | Rudolf Medical | RU 2422-11 | For opening the abdomen (recipient) |
| Fine-tip curved Vannas micro scissors | Aesculap | OC 497R | Only for preparing the pulmonary root, cut the lumbar vases and the 10/0 Prolene |
| Fluovac Isoflurane/Halotane Scavanger unit | Harvard Apparatus Ltd | K 017041 | Complete of anesthesia machine, anesthesia tubing, induction chamber and scavenger unit with absorbable filter |
| Gentamycin | MSD Italia Srl | AIC 020891014 | Antibiotic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular, administered during surgery |
| Heparin | Pharmatex Italia Srl | AIC 034692044 | 500 IU into the recipient abdominal vena cava |
| I.V. Catheter | Smiths Medical Ltd | 4036 | 20G |
| Insulin Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | To inject heparin in the harvesting animal and to flush the sectioned aorta in the recipient |
| Jeweler bipolar forceps | GIMA SpA | 30665 | 0.25 mm tip. For electrocautery of very small vases |
| Lewis rats (LEW/HanHsd) | Envigo RMS SRL, San Pietro al Natisone, Udine, Italy | 86104M | Male or female, weighing 200-250 g (pulmonary root harvesting animals) and 320-400 g (recipients) |
| Micro-Mosquito | Rudolf Medical | RU 3121-10 | In number of four, with tips covered with silicon tubing. To keep in traction the Prolene suture during anastomosis |
| Operating microscope | Leica Microsystems | M 400-E | Used with 6x, 10x and 16x in-procedure interchangeable magnifications |
| Perma-Hand silk 2-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | C026D | To lift the aorta |
| Petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Prolene 10-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W2790 | Very fine non-absorbable suture, with a BV75-3 round bodied needle, for the vascular anastomoses |
| Retractors | Not any | N/A | Two home-made retractors |
| Ring tip micro forceps | Rudolf Medical | RU 4079-14 | For delicate manipulation |
| Sevoflurane | AbbVie Srl | AIC 031841036 | Mixed with oxygen, for inhalatory anesthesia |
| Spring type micro scissors | Rudolf Medical | RU 2380-14 | Straight; 14 cm long |
| Standard aneurysm clips | Rudolf Medical | RU 3980-12 | Two clips (7.5 mm; 180 g; 1.77 N) to close the aorta |
| Sterile gauze of non-woven fabric material | Luigi Salvadori SpA | 26161V | 7.5x7.5 cm, four layers |
| Straight Doyen scissors | Rudolf Medical | RU/1428-16 | For use to the donor |
| Straight micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-04 | 10.5 cm long. Used throughout the anastomosis |
| Syringes | Artsana SpA | N/A | 20 mL (for the harvesting animal) and 5 mL (for the recipient). For saline flushing and dipping |
| TiCron 4-0 | Covidien | CV-331 | For closing muscles and skin |
| Tissue forceps V. Mueller | McKesson | CH 6950-009 | Used for skin and muscles |
| Tramadol | SALF SpA | AIC 044718029 | Analgesic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular |
| Virgin silk 8-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W818 | For arterial branch ligation |
References
- Botto, L. D., Correa, A., Erickson, J. D. Racial and temporal variations in the prevalence of heart defects. Pediatrics. 107 (3), 32 (2001).
- Vergnat, M., et al. Aortic stenosis of the neonate: A single-center experience. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 318-326 (2019).
- Hraška, V., et al. The long-term outcome of open valvotomy for critical aortic stenosis in neonates. The Annals of Thoracic Surgery. 94 (5), 1519-1526 (2012).
- Kaza, A. K., Pigula, F. A. Are bioprosthetic valves appropriate for aortic valve replacement in young patients. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. 19 (1), 63-67 (2016).
- Myers, P. O., et al. Outcomes after mechanical aortic valve replacement in children and young adults with congenital heart disease. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 329-340 (2019).
- Donald, J. S., et al. Ross operation in children: 23-year experience from a single institution. The Annals of thoracic surgery. 109 (4), 1251-1259 (2020).
- Khwaja, S., Nigro, J. J., Starnes, V. A. The Ross procedure is an ideal aortic valve replacement operation for the teen patient. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. , 173-175 (2005).
- Elkins, R. C., Lane, M. M., McCue, C. Ross operation in children: late results. The Journal of Heart Valve Disease. 10 (6), 736-741 (2001).
- Chambers, J. C., Somerville, J., Stone, S., Ross, D. N. Pulmonary autograft procedure for aortic valve disease: long-term results of the pioneer series. Circulation. 96 (7), 2206-2214 (1997).
- Mazine, A., et al. Ross procedure in adults for cardiologists and cardiac surgeons: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (22), 2761-2777 (2018).
- Sengupta, P. The laboratory rat: Relating its age with humans. International Journal of Preventive Medicine. 4 (6), 624-630 (2013).
- Ashfaq, A., Leeds, H., Shen, I., Muralidaran, A. Reinforced ross operation and intermediate to long term follow up. Journal of Thoracic Disease. 12 (3), 1219-1223 (2020).
- Vida, V. L., et al. Age is a risk factor for maladaptive changes of the pulmonary root in rats exposed to increased pressure loading. Cardiovascular Pathology: The Official Journal of the Society for Cardiovascular Pathology. 21 (3), 199-205 (2012).
- Nappi, F., et al. An experimental model of the Ross operation: Development of resorbable reinforcements for pulmonary autografts. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 149 (4), 1134-1142 (2015).
- Vanderveken, E., et al. Mechano-biological adaptation of the pulmonary artery exposed to systemic conditions. Scientific Reports. 10 (1), 2724 (2020).
