Summary
We laten zien hoe een muizenmodel van pulmonale wortelimplantatie in de dalende aorta kan worden vastgesteld om de Ross-procedure te simuleren. Dit model maakt de evaluatie op middellange/lange termijn van pulmonale autograftremodellering in een systemische positie mogelijk en vormt de basis voor het ontwikkelen van therapeutische strategieën om de aanpassing ervan te bevorderen.
Abstract
De Ross-operatie voor aortaklepaandoeningen heeft nieuwe interesse herwonnen vanwege de uitstekende langetermijnresultaten. Niettemin, wanneer gebruikt als vrijstaande wortelvervanging, wordt de mogelijke verwijding van de pulmonale autograft en de daaropvolgende aortaregurgitatie beschreven. Er zijn verschillende diermodellen voorgesteld. Deze zijn echter meestal beperkt tot ex-vivo modellen of in-vivo experimenten met relatief dure grote diermodellen. In deze studie probeerden we een knaagdiermodel van pulmonale arterietransplantaat (PAG) implantatie in een systemische positie vast te stellen. In totaal werden 39 volwassen Lewis-ratten opgenomen. Direct na euthanasie werd de longwortel geoogst bij een donordier (n=17). Syngeneïsche recipiënte (n=17) en schijngeoperatieerde (n=5) ratten werden verdoofd en geventileerd. In de ontvangende groep werd de PAG geïmplanteerd met een end-to-end anastomose in infra-renale abdominale aortapositie. Sham-geopereerde ratten ondergingen alleen transsectie en re-anastomose van de aorta. De dieren werden gevolgd met seriële echografie gedurende twee maanden en postmortale histologische analyse. De mediane PAG-diameter in de oorspronkelijke positie was 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23). Bij follow-up was de mediane diameter van de PAG 4,03 mm (IQR=3,74-4,13) na 1 week, 4,07 mm (IQR=3,80-4,28) na 1 maand en 4,27 mm (IQR=3,90-4,35) na 2 maanden (p<0,01). De piek systolische snelheid was 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) na 1 week, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) na 1 maand en 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) na 2 maanden (p=0,02) en verschilde niet van de schijngroep aan het einde van het experiment (p=0,5). Histologische analyse toonde geen enkel teken van endotheeltrombose. Deze studie toonde aan dat knaagdiermodellen de evaluatie van de langetermijnadaptatie van de longwortel aan een hogedruksysteem mogelijk maken. Een systemisch geplaatste syngenetische PAG-implantatie vertegenwoordigt een eenvoudig en haalbaar platform voor de ontwikkeling en evaluatie van nieuwe chirurgische technieken en medicamenteuze therapieën om de resultaten van de Ross-operatie verder te verbeteren.
Introduction
Congenitale aortaklepstenose is een subgroep van aangeboren hartaandoeningen die wordt gekenmerkt door een obstructie van het linkerventrikelkanaal waarin de laesie zich op valvulair niveau bevindt. De misvorming treft ongeveer 0,04-0,38 per 1000 levendgeborenen1.
De beschikbare opties voor de correctie zijn talrijk, elk met zijn eigen voor- en nadelen. Voor patiënten die geschikt zijn voor een biventriculaire correctie2, kan de aanpak gericht zijn op klepreparatie (percutane of chirurgische valvulotomie) of de vervanging ervan3. Dit laatste heeft de voorkeur wanneer de aortaklep als onherstelbaar wordt beschouwd; de beschikbare opties zijn echter beperkt voor pediatrische patiënten. Bioprothetische kleppen zijn inderdaad niet geïndiceerd voor aortavervanging bij de jonge populatie vanwege hun vroege verkalking4. Aan de andere kant is degeneratie in mechanische kleppen aanzienlijk langzamer, maar deze vereisen levenslange antistollingstherapie5. Bovendien wordt de belangrijkste beperking van deze prothesen vertegenwoordigd door het gebrek aan groeipotentieel, waardoor de patiënten vatbaar zijn voor extra re-interventies.
Een interessante therapeutische optie in de pediatrische populatie is de overdracht van de pulmonale autograft naar de aortapositie genaamd "Ross-operatie". In dit geval wordt de longklep dan vervangen door een homograft (figuur 1)6. Deze procedure kan mogelijk de beste chirurgische keuze voor kinderen zijn, omdat het pulmonale autograft zijn groeipotentieel behoudt en niet de risico's van levenslange antistollingstherapie met zich meebrengt. Bovendien kan de Ross-procedure ook bij jonge volwassenen van grote waarde zijn om een mechanische of biologische klep te vermijden, met het potentieel om de beste chirurgische oplossing te worden.
De resultaten na vervanging van de aortaklep met pulmonale autograft zijn uitstekend, met een overleving van meer dan 98% en goede resultaten op lange termijn7. Literatuurstudies melden 93% en 90% vrijheid van vervanging van het pulmonale homograft na respectievelijk 4 en 12 jaar8.
De belangrijkste beperking van deze procedure is de neiging van de autograft om op de lange termijn te verwijden, vooral wanneer het wordt gebruikt als een vrijstaande wortelvervanger. Dit kan valvulaire incompetentie veroorzaken die een herinterventie kan vereisen. Inderdaad, de langste follow-upstudie die tot nu toe is uitgevoerd, meldt een vrijheid van heroperatie voor autograftvervanging van 88% na 10 jaar en 75% na 20 jaar9.
De mogelijkheid om een Ross-operatie in een experimentele setting te recreëren, is een fundamentele voorwaarde om het onderliggende mechanisme van de pulmonale autograftaanpassing aan systemische druk te onderzoeken. In het verleden zijn verschillende modellen voorgesteld. Deze zijn echter meestal beperkt tot ex-vivo experimenten of in-vivo diermodellen met een relatief duur groot dier. In deze studie probeerden we een knaagdiermodel van pulmonale artery graft (PAG) implantatie in een systemische positie vast te stellen, als vrijstaande wortel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedures zijn goedgekeurd door de University of Padova Animal Care Committee (OPBA, protocolnummer nr. 55/2017) en goedgekeurd door het Italiaanse ministerie van Volksgezondheid (Autorisatie nr. 700/2018-PR), in overeenstemming met de Richtlijn 2010/63/UE van de Europese Unie en de Italiaanse wet 26/2014 voor de verzorging en het gebruik van proefdieren.
1. Dierverzorging en experimenteel model
- Zorg ervoor dat alle Lewis-ratten worden verkregen van één bedrijf (tabel met materialen). Onderhoud de ratten in conventionele faciliteiten met gratis toegang tot voedsel en water.
- Zorg ervoor dat het gewicht van de ratten varieert van 320-400 g voor de ontvangende groep en 200-250 g voor de donorgroep.
2. Preoperatief protocol
OPMERKING: Alle bewerkingen moeten onder schone omstandigheden worden uitgevoerd. Gebruik ook mannelijke en vrouwelijke volwassen Lewisratten als ontvangers en donoren om een syngeneïsche transplantatie uit te voeren.
- Voer een intraperitoneale injectie van tramadol (5 mg/kg) uit 15 minuten voor de operatie.
- Dien een enkele dosis intramusculaire gentamicine (5 mg/kg) toe onmiddellijk vóór de operatie.
- Voor anesthesie-inductie, toevoer 4% sevofluraan in 1 L / min zuurstof naar een poly (methylmethacrylaat) kamer waar het dier wordt geplaatst. Gebruik voor anesthesieonderhoud 2,0-2,5% sevofluraan in 1 l / min zuurstof gedurende de hele procedure.
- Scheer het dier langs de middellijn gedurende 2 cm breed van het borstbeen tot 1 cm boven het genitale gebied met een scheermes. Steriliseer vervolgens de huid met jodiumoplossing.
- Om te voorkomen dat het dier nat wordt en om warmteverspreiding tijdens de operatie te voorkomen, bedek het dier met een transparante plastic film.
- Evalueer het niveau van anesthesie voordat u de procedure uitvoert door de afwezigheid van respons op een schadelijke stimulus te beoordelen.
3. Donoroperatie
- Voorbereiding van dieren en hart:
- Plaats het verdoofde dier op een kurkbak met de caudale kant naar de chirurg gericht. Voer een xipho-schaambeenincisie van ongeveer 5-6 cm uit en trek de twee musculocutane flappen zijdelings in.
- Dien een volume van 1 ml zoutoplossing bij 4 °C toe met 500 IE heparine via de abdominale vena cava.
- Snijd na 1 minuut het diafragma van links naar rechts en voer een voorste thoracotomie uit om het hart bloot te leggen.
- Koel het kloppend hart af door zoutoplossing bij 4 °C te druppelen.
- Voer een pericardiectomie en een thymectomie uit om een volledig beeld van de aortaboog te krijgen. Verwijder de resterende vetweefsels rond de aorta.
- Gesneden bij de boog, net boven de oorsprong van de innominate slagader; scheid ook de laatste.
- Snijd de thoracale inferieure vena cava (IVC) en breng een canule van 22 G in om het hart te infunderen met 20-25 ml zoutoplossing bij 4 °C, waarbij lichte druk wordt uitgeoefend. Stop met de perfusie wanneer het hart stopt met kloppen en de stroom uit de aorta duidelijk wordt.
- PAG explant:
OPMERKING: Een nauwkeurige oogst en delicate behandeling van de PAG is verplicht voor het bereiken van een optimale implantatie in de ontvanger. Raak het niet direct aan met instrumenten, gebruik in plaats daarvan wattenstaafjes.- Voer een echografisch onderzoek uit om de PA-diameter in zijn oorspronkelijke positie te beoordelen.
- Plaats een microtang onder de achterwand van het vat en knip deze laatste met een microschaar zo dicht mogelijk bij de bifurcatie om de lengte van de PAG te maximaliseren.
- Houd de PA voorzichtig vast met de micro-tang met de ringpunt en scheid deze van de rechter ventrikel met de microveerschaar. Oogst de PAG, inclusief wat rechterventrikelspier.
- PAG voorbereiding:
- Plaats de PAG op een gaas bevochtigd met koude zoutoplossing op de operatietafel en inspecteer het vat onder de operatiemicroscoop.
- Snijd alle overvloedige omliggende weefsels af, waardoor er slechts 1 mm ventriculaire spier overblijft. Stel de lengte van het vat in op 5 mm.
4. Implantatie van longslagadertransplantaat (PAG)
- Bereiding van het ontvangende dier:
- Plaats het verdoofde dier op een kurkbak met de caudale kant naar de chirurg gericht.
- Voer een mediane longitudinale incisie uit en gebruik twee mini-retractors om de buik open te houden.
- Extraheer de darmen met twee wattenstaafjes en bedek ze met een gaas gedrenkt in zoutoplossing van 39 °C, waardoor het retroperitoneale gebied kan worden gevisualiseerd met blootstelling aan de infra-renale abdominale aorta (AA).
OPMERKING: Tijdens de operatie is het belangrijk om af en toe de darmen te bevochtigen met een spuit met een zoutoplossing van 39 °C om onderkoeling te voorkomen, een kritieke aandoening die veel voorkomt bij knaagdieren. - Strip het achterste pariëtale peritoneum tussen de twee nierslagaders en de iliacale bifurcatie met behulp van twee wattenstaafjes en verwijder het vetweefsel rond de infrarode AA. Laat slechts een klein deel van het vet boven de AA, om de hantering op het schip te vergemakkelijken.
- Scheid de AA van de IVC. Om deze procedure uit te voeren, passeert u eerst een gebogen tang achter de achterste aortawand en gebruikt u deze om een doorgang tussen de AA en IVC te openen. Gebruik vervolgens een 2-0 zijden hechtdraad om een lus rond de AA te maken, om het vat op te tillen en de AA van IVC te scheiden. Lileer elke lumbale slagader die ontstaat uit de infrarode AA met 6/0 zijden hechtdraad en verdeel deze.
- Draai het dier 90° tegen de klok in en plaats het hoofd aan de linkerkant van de bediener. De AA lag nu horizontaal in het microscopische veld.
- Gebruik twee Yasargil clips om de infrarode AA vast te klemmen en plaats ze op een afstand van 1,5 cm van elkaar. Transect de AA op het middelpunt tussen de twee clips.
- Irrigeer de twee uiteinden van de vaten met heparine (1 UI / ml) in zoutoplossing om eventuele stolsels te verwijderen. Verwijder eventueel overtollig puin van de vaten.
- PAG implantatie:
- Plaats de PAG tussen de twee uiteinden, met het ventriculaire uiteinde naar het schedelgedeelte van het dier.
- Gebruik een 10-0 polypropyleen hechtdraad om twee opvallende enkele steken uit te voeren die de PG met de AA verbinden. Voer de procedure aan beide uiteinden van de PAG uit door de hechting aan weerszijden van de omtrek van het vat te plaatsen.
- Voer een end-to-end anastomose uit tussen PAG en AA, te beginnen met het distale uiteinde. Gebruik een van de twee uiteinden van de distale oriëntatiepuntnaad voor de posterieure anastomose met behulp van een ontvanger-om-te-enten out-in / in-out-sequentie om een lopende hechting van ongeveer zes hechtingen uit te voeren.
- Zodra de hechting het proximale oriëntatiepunt bereikt, voert u een dubbele halve trekhaak uit, voltooid door een vierkante knoop met behulp van de hechtdraad en een van de twee uiteinden van de proximale oriëntatiepuntnaad. Breng rubberen muggentang aan op de hechtingen om tractie te bieden.
- Voer dezelfde anastomose uit op de voorste wand. Voer de hele procedure uit aan het proximale uiteinde van de PAG. Let vooral op bij het uitvoeren van de proximale anastomose om te voorkomen dat u een bijsluiter in de hechtlijn opneemt.
- Laat eerst de distale clip los om de PAG te laten vullen met retrograde bloed (lagedrukstroom) om de anastomose te controleren. Herstel eventuele bloedlekkage met een enkele hechting. Zodra de distale anastomose is geëvalueerd, voert u dezelfde procedure uit aan het proximale uiteinde.
- Laatste fasen van de handeling bij de ontvanger:
- Beoordeel de doorgankelijkheid van de PAG en breng twee stroken gelatinespons aan op de hechtlijnen aan beide zijden van de PAG (indien nodig). Oefen een paar seconden zachte druk uit met twee wattenstaafjes om hemostase te helpen.
- Verplaats de darmen in de buikholte en sluit de wanden af met een 4/0 polypropyleen lopende hechting.
5. Schijnprocedure
- Voer een identiek preparaat van het dier uit zoals eerder geïllustreerd voor ontvangende ratten.
- Snijd de infra-renale AA, halverwege tussen de oorsprong van de nierslagader en de iliacale slagader.
- Hersluit de twee uiteinden van de AA met behulp van een end-to-end anastomose, zoals eerder beschreven. Verwijder de twee clips en voer een nauwkeurige hemostaseprocedure uit.
- Verplaats de darmen en sluit de buikwand in lagen, zoals bij de ontvangende dieren.
6. Postoperatieve zorg en follow-up
- Dien warme zoutoplossing (5 ml) toe in het onderhuidse weefsel van de rug van het dier voor hydratatie. Plaats de rat onder een verwarmingslamp en houd deze visueel in de gaten totdat hij wakker wordt, wat meestal tot 5 minuten duurt nadat de anesthesie is gestopt. Plaats het dier in een kooi bij een kamertemperatuur van 22-24 °C, met onmiddellijke en onbeperkte toegang tot voedsel en water.
- Dien intramusculaire tramadol (5 mg/kg) toe voor postoperatieve analgesie tweemaal daags gedurende de eerste 48 uur na de operatie. Controleer daarna dagelijks de gezondheidstoestand en het lichaamsgewicht van de ontvanger, op regelmatige basis.
- Follow-up: Voer tijdens de follow-up seriate echografiestudies uit na één week, één maand en twee maanden om de PAG-functie te evalueren. Meet tijdens deze studies de vaatdiameter, de piek systolische snelheid (PSV) en de einddiastolische snelheid. Meet deze parameters binnen de PAG en op het niveau van proximale en distale AA.
- Euthanaseer de dieren na twee maanden follow-up door het aanbrengen van CO2 gedurende een paar minuten en explant vervolgens de PAG, die histopathologische analyse zal ondergaan.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
In totaal werden 39 volwassen Lewisratten in deze studie opgenomen: 17 dieren werden gebruikt als PAG-donoren, 17 dieren als ontvangers en 5 als sham-operated (controlegroep) (tabel 1). Mannelijke ratten waren 22 (56%) en vrouwelijke 17 (44%); deze laatste werden alleen in de donorgroep gebruikt.
Er deed zich geen fatale gebeurtenis voor tijdens de operatie met 100% overleving. Tijdens de follow-up hadden twee dieren van de transplantatiegroep een fatale afloop, respectievelijk na 12 en 51 dagen; de overlevingskans aan het einde van het onderzoek was 91% (tabel 1).
Het mediane gewicht van de ratten was 387 g (interkwartielbereik, IQR, 358-394 g) voor de ontvangende groep en 328 g (IQR= 304-337 g) voor de donorgroep. Een week na de operatie was het mediane gewicht 363 g (IQR=350-376 g) met een afname van 6% ten opzichte van het preoperatieve gewicht. De dieren kregen hun gewicht terug binnen de eerste maand van follow-up (mediaan 387 g, IQR 369-392 g), met een eindgewicht na twee maanden van 397 g (IQR = 391-402 g) (figuur 2).
De mediane follow-uptijd was 62,5 dagen (IQR=60-68 dagen) in de transplantatiegroep en 62 dagen (IQR=61-67 dagen) in de sham-geopereerde groep (p=0,68).
De preoperatieve PA-mediane diameter in zijn oorspronkelijke positie was 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23 mm). De mediane diameter van de PAG was 4,03 mm (IQR=3,74-4,13 mm) na één week, 4,07 mm (IQR=3,80-4,28 mm) na één maand en 4,27 mm (IQR=3,90-4,35 mm) na twee maanden (figuur 3A). Dit was een toename van respectievelijk 25,9%, 27,2% en 33,5% ten opzichte van de diameter in de oorspronkelijke positie. De toename in diameter was significant verschillend bij het vergelijken van de waarde in de oorspronkelijke positie en de waarde na één week (p = 0,003), terwijl er geen significante toename werd gevonden tijdens de volgende onderzoeken. De diameter van de aorta in de sham-geopereerde groep was 1,41 mm (IQR= 1,35-1,62 mm) na één week en 1,41 mm (IQR = 1,29-1,70 mm) na twee maanden. De mediane PSV op het niveau van de PAG was 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41 mm/s) na één week, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) na één maand en 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81 mm/s) na twee maanden. In vergelijking met de schijngroep werd een significant verschil in PSV gevonden na één week (mediaan 419,12 mm/s, IQR=408,42-561,32 mm/s; p<0,001), terwijl er aan het einde van het onderzoek geen verschil werd gevonden (392,92 mm/s, IQR=305,89-514,27 mm/s; p=0,5) (figuur 3B).
Aan het einde van het onderzoek toonde histologische analyse geen tekenen van endotheeltrombose en was wandverkalking in de meeste gevallen niet significant (figuur 4).
Figuur 1: Representatief beeld van de Ross-operatie. De foto toont de fasen van de Ross-operatie. (A) Aortaklep en wortel explant; (B) pulmonale arterie autograft transpositie in de aorta positie; (C) Pulmonale arterie autograft vervanging door een homograft. A: aortaklep en wortel; H: homograft; P: longklep en wortel. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Tijdsverloop van het lichaamsgewicht in de transplantatiegroep. De grafiek toont het verloop over de tijd van het gewicht van de rat in de transplantatiegroep. Waarden worden uitgedrukt als mediaan en interkwartielbereik. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Variatie van de diameter en de piek systolische snelheid in het longslagadertransplantaat. De grafieken tonen de variatie van de diameter (A) en de piek systolische snelheid (B) in de longslagadertransplantaat tijdens de seriate echografische evaluaties. Waarden worden uitgedrukt als mediaan en interkwartielbereik. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Microscopische evaluatie van de PAG. De afbeelding toont de PAG na explant (A). b) radiografische evaluatie; (C) Hematoxyline en Eosine vlek, originele vergroting 12,5x. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| VERANDERLIJK | TRANSPLANTATIE | DONORS | SHAM-BEDIEND | TOTAAL |
| Aantal evenementen | 17 | 17 | 5 | 39 |
| Fatale gebeurtenissen bij een operatie | 0 | // | 0 | 0 |
| Fatale voorvallen tijdens de follow-up (%) | 2 | // | 0 | 2 (91) |
| Gewicht bij de operatie* | 387 (358-394) | 327,5 (303-337) | 389 (321-404) |
Tabel 1: Kenmerken en uitkomsten van het onderzoek. *Waarden worden uitgedrukt als mediaan en interkwartielbereik.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Aortaklepvervanging door de autologe longwortel (Ross-operatie) is een aantrekkelijke optie voor aangeboren aortaklepstenoseherstel vanwege het gunstige profiel en de potentiële groei van het autograft10. De belangrijkste beperking van deze procedure is de potentiële dilatatie van de aorta neo-klep, die vatbaar is voor de ontwikkeling van langdurige regurgitatie. De mogelijkheid om de modificaties op de longslagader na blootstelling aan systemische druk te karakteriseren, zou de basis kunnen vormen voor het begrijpen van de oorzaken van pulmonaal autograftfalen. Om deze reden hebben we een experimenteel model ontwikkeld van syngenetische PAG-implantatie in een systemische positie in een knaagdiermodel
De gerapporteerde chirurgische techniek is veilig, effectief en reproduceerbaar. De kleine omvang van de gebruikte dieren vereenvoudigt het chirurgische en postoperatieve beheer. Hierdoor konden we een bruikbaar model verkrijgen met beperkte materiaal- en dierkosten. Lewisratten werden gekozen omdat deze ratten als inteeltsoort isogeen zijn, met meer dan 99% van hun allelen gefixeerd. Ze zijn dus een geschikt model voor de studie van transplantatie van longkleppen tussen dieren. We besloten om een eindpunt van twee maanden voor de studie in te stellen omdat literatuurgegevens wijzen op een verhouding van 1:11 tussen menselijke en rattendagen11. Daarom kunnen we veronderstellen dat onze follow-uptijd ongeveer vijf jaar zou bedragen, wat ons in staat stelt om pag-aanpassing op de middellange termijn te evalueren.
Onze eerste resultaten toonden een snelle toename van de PAG-diameter en een afname van de PVS gemeten op het niveau binnen de eerste week na implantatie. Vervolgens werd een gedeeltelijk plateau van de diametertoename waargenomen. We kunnen speculeren dat de afname van PSV op korte termijn verband kan houden met de verhoogde PAG-diameter, waardoor de bloedtoevoer naar de PAG zelf vertraagt.
Verdere studies gericht op het initiëren van de PAG-modificatie in een systemische positie na kortere follow-up eindpunten zullen helpen de evolutie van deze aanpassing in de loop van de tijd te verduidelijken. Mogelijke toekomstige ontwikkeling van dit model met behulp van verschillende strategieën om PAG-maladaptatie te moduleren, zou mogelijk de dilatatie ervan kunnen voorkomen en zo de resultaten na Ross-interventie kunnen verbeteren. Deze strategieën kunnen een farmacologische behandeling zijn, zoals drukcontrole (d.w.z. met behulp van ACE-remmers of angiotensine II-receptorblokkers), antioxiderende therapieën, of een mechanische insluiting in PAG-dilatatie met een externe versterking (zoals onlangs voorgesteld door sommige auteurs12).
Enkele kritische stappen in de procedure moeten met bijzondere aandacht worden uitgevoerd. Ten eerste is het van fundamenteel belang om de juiste hoeveelheid rechter ventrikelspier op te nemen bij het oogsten van de longslagader. In feite, wanneer te veel spierweefsel wordt bewaard, neemt het risico op lekken van de anastomose toe, terwijl een onvoldoende hoeveelheid spier vatbaar kan zijn voor schade aan de blaadjes van de klep. Bij het uitvoeren van de proximale end-to-end anastomose tussen PA en AA, moet bijzondere aandacht worden besteed aan het niet opnemen van de blaadjes van de klep om te voorkomen dat hun bewegingsbereik wordt beïnvloed. Ten slotte is adequate hemostase van fundamenteel belang om overmatig bloedverlies te voorkomen dat het postoperatieve beloop in gevaar kan brengen.
Een gewichtsvermindering tot 6% wordt aanvaardbaar geacht tijdens de follow-up. Dieren moeten echter hun oorspronkelijke gewicht binnen de eerste maand na de follow-up terugkrijgen en daarna hun gewicht blijven verhogen. Als het niet bereiken van het begingewicht gepaard gaat met bewijs van een opwaartse trend, kan dit ook worden beschouwd als een index van het welzijn van dieren. Aan de andere kant zou elke gewichtsvermindering van meer dan 6% en het niet bereiken van het begingewicht na één maand met een neerwaartse trend bezorgdheid moeten wekken over mogelijke slechte omstandigheden van de dieren.
De belangrijkste technische suggestie voor onderzoekers die dit model benaderen, is het gebruik van continu hechten om de end-to-end anastomose uit te voeren. Hoewel microchirurgieboeken suggereren om afzonderlijke hechtingen te gebruiken voor dit soort anastomose, geven we de voorkeur aan continu hechten omdat het de longwortel beter aanspant. Daarnaast merkten we op dat het op deze manier gemakkelijker is om de potentiële mismatch met de ontvangende aorta te verminderen, die nog steeds aanwezig is ondanks het gebruik van een kleiner dier voor het oogsten van longwortels.
Andere diermodellen voor de studie van pulmonale worteldrukoverbelasting zijn al beschreven in de huidige literatuur. Deze omvatten meestal PA-banding13. Ondanks de effectieve toename van de stroomopwaartse druk, reproduceren deze modellen een Ross-procedure niet volledig. In feite is de eerste beperking een hoge variabiliteit in drukoverbelasting die afhangt van hoe strak het verband is in vergelijking met de PA-diameter. Om deze redenen weerspiegelt pulmonale overbelasting mogelijk niet altijd de werkelijke systemische druk. Behoud van de longwortel in zijn oorspronkelijke positie vertegenwoordigt de tweede beperking van PA-bandingmodellen. In een Ross-procedure verliest de PA alle vasculaire en nerveuze verbindingen die de verdere aanpassing aan systemische druk kunnen beïnvloeden.
De wetenschappelijke gemeenschap heeft ook al enkele diermodellen beschreven van heterotope omzetting van de PA in een systemische positie. Bij al deze modellen wordt echter gebruik gemaakt van grote dieren zoals lammeren of schapen14,15. Deze dieren zouden ongetwijfeld onder sommige aspecten de chirurgische ingreep kunnen vereenvoudigen door de mogelijkheid te bieden om een echte Ross-procedure uit te voeren. De behoefte aan een cardiopulmonale bypass en de behoefte aan meer mensen die betrokken zijn bij chirurgisch en postoperatief beheer verhogen echter enorm de kosten, waardoor het gebruik van dit model op grote schaal wordt beperkt. Bovendien zouden kleine diermodellen, zoals ratten, het mogelijk maken om een groot aantal casuïstiek uit te voeren, waardoor de variabiliteit wordt verminderd en verschillende tijdeindpunten mogelijk worden, evenals de mogelijkheid om meerdere groepen te vergelijken.
Hoewel het de mogelijkheid biedt om de modificatie van de PA-wortel aan systemische druk zoals in Ross-operatie te evalueren, heeft dit model enkele beperkingen. De belangrijkste beperking is de onmogelijkheid om een echte Ross-operatie uit te voeren met kransslagaderloslating en herplantatie. Voor onze doeleinden was dit echter slechts een kleine beperking, omdat het onderzoek gericht was op de longwand. De druk in de infrarode abdominale aorta verschilt van die in de opgaande aorta, waardoor de vergelijking met Ross-werking met betrekking tot de beweging van klepblaadjes wordt beperkt; echter, opnieuw onze belangrijkste focus was de PA-wortel als de primum beweegt van PAG-falen. Bovendien kan het gebruik van knaagdieren enkele beperkingen hebben die verband houden met een andere systemische drukschaal in vergelijking met grote dieren. Dit verschil is echter evenredig met de druk waaraan de inheemse wortel wordt blootgesteld.
Concluderend toonde de huidige studie aan dat een systemisch geplaatste syngenetische PAG-implantatie in een knaagdiermodel een eenvoudig en haalbaar platform vormt voor de ontwikkeling en evaluatie van nieuwe chirurgische technieken en medicamenteuze therapieën om de resultaten van de Ross-operatie verder te verbeteren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De studie werd gefinancierd uit het integraal budget voor interdepartementaal onderzoek (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).
