Summary
Vi demonstrerer hvordan man etablerer en murinmodell av lungerotimplantasjon i den synkende aorta for å simulere Ross-prosedyren. Denne modellen muliggjør mellomlang/langsiktig evaluering av pulmonal autograft-ombygging i en systemisk posisjon, som representerer grunnlaget for å utvikle terapeutiske strategier for å fremme tilpasningen.
Abstract
Ross-operasjonen for aortaventilsykdom har fått ny interesse på grunn av sine fremragende langsiktige resultater. Likevel, når ansatt som frittstående roterstatning, beskrives mulig utvidelse av lunge autograft og påfølgende aortaregurgitasjon. Flere dyremodeller er foreslått. Imidlertid er disse vanligvis begrenset til ex-vivo-modeller eller in-vivo-eksperimenter med relativt dyre store dyremodeller. I denne studien forsøkte vi å etablere en gnagermodell av lungearteriegraft (PAG) implantasjon i en systemisk posisjon. Totalt 39 voksne Lewis rotter ble inkludert. Umiddelbart etter eutanasi ble lungeroten høstet fra et donordyr (n = 17). Syngeneiske mottaker (n=17) og sham-opererte (n=5) rotter ble bedøvet og ventilert. I mottakergruppen ble PAG implantert med en ende-til-ende anastomose i infra-nyre abdominal aorta posisjon. Sham-opererte rotter gjennomgikk bare transeksjon og re-anastomose av aorta. Dyr ble fulgt med serielle ultralydstudier i to måneder og post-mortem histologisk analyse. Median PAG-diameter i opprinnelig posisjon var 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23). Ved oppfølging var median diameter på PAG 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13) ved 1 uke, 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28) ved 1 måned og 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35) ved 2 måneder (s<0,01). Høyeste systoliske hastighet var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) ved 1 uke, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) ved 1 måned, og 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) ved 2 måneder (p = 0,02) og var ikke forskjellig fra den sham-opererte gruppen på slutten av eksperimentet (p = 0,5). Histologisk analyse viste ingen tegn på endoteltrombose. Denne studien viste at gnagermodeller kan tillate evaluering av den langsiktige tilpasningen av lungeroten til et høytrykkssystem. En systemisk plassert syngeneisk PAG-implantasjon representerer en enkel og gjennomførbar plattform for utvikling og evaluering av nye kirurgiske teknikker og legemiddelbehandlinger for å forbedre resultatene av Ross-operasjonen ytterligere.
Introduction
Medfødt aortaventilstenose er en undergruppe av medfødt hjertesykdom preget av en hindring av venstre ventrikulære kanal der lesjonen ligger på valvulært nivå. Misdannelse påvirker ca. 0,04-0,38 per 1000 levendefødte1.
De tilgjengelige alternativene for korreksjonen er mange, hver med sine egne fordeler og ulemper. For pasienter som er egnet for en biventrikulær korreksjon2, kan tilnærmingen være rettet mot ventilreparasjon (perkutan eller kirurgisk valvulotomi) eller erstatning3. Sistnevnte foretrekkes når aortaventilen anses som usalvasjerbar; De tilgjengelige alternativene er imidlertid begrenset for pediatriske pasienter. Faktisk er bioprosthetiske ventiler ikke indikert for aorta erstatning i den unge befolkningen på grunn av deres tidlige forkalkning4. På den annen side er degenerasjon i mekaniske ventiler betydelig langsommere, men disse krever livslang antikoagulantbehandling5. I tillegg er den store begrensningen av disse protesene representert av mangelen på vekstpotensial, noe som predisponerer pasientene for ytterligere gjenintervensjoner.
Et interessant terapeutisk alternativ i den pediatriske befolkningen er overføringen av lunge autograft til aortaposisjonen kalt "Ross operasjon". I dette tilfellet erstattes lungeventilen med en homograft (figur 1)6. Denne prosedyren kan muligens representere det beste kirurgiske valget for barn fordi lunge autograften bevarer vekstpotensialet og ikke bærer risikoen for livslang antikoagulantbehandling. Videre kan Ross-prosedyren være av stor verdi også hos unge voksne for å unngå en mekanisk eller biologisk ventil, med potensial til å bli den beste kirurgiske løsningen.
Resultater etter aortaventilutskifting med lunge autograft er utmerket, med overlevelse større enn 98% og gode langsiktige resultater7. Litteraturstudier rapporterer 93% og 90% frihet fra å erstatte lunge homograft på henholdsvis 4 og 12 år, henholdsvis8.
Den største begrensningen i denne prosedyren er tendensen til at autograften utvider seg på lang sikt, spesielt når den brukes som en frittstående roterstatning. Dette kan føre til valvulær inkompetanse som kan kreve en ny intervensjon. Faktisk rapporterer den lengste oppfølgingsstudien som er utført så langt frihet fra reoperering for autograftering på 88% på 10 år og 75% ved 20 år9.
Muligheten for å gjenskape en Ross-operasjon i eksperimentell setting representerer en grunnleggende forutsetning for å undersøke den underliggende mekanismen for lunge autograft tilpasning til systemisk trykk. Flere modeller har blitt foreslått tidligere. Imidlertid er disse vanligvis begrenset til ex-vivo eksperimenter eller in-vivo dyremodeller med relativt dyre store dyr. I denne studien forsøkte vi å etablere en gnagermodell av lungearteriegraft (PAG) implantasjon i en systemisk posisjon, som frittstående rot.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle prosedyrer er godkjent av University of Padova Animal Care Committee (OPBA, protokollnummer n° 55/2017) og autorisert av det italienske helsedepartementet (Autorisasjon n° 700/2018-PR), i samsvar med EU-direktivet 2010/63/UE og den italienske loven 26/2014 for pleie og bruk av forsøksdyr.
1. Dyrepleie og eksperimentell modell
- Forsikre deg om at alle Lewis rotter er hentet fra et enkelt selskap (Tabell over materialer). Vedlikehold rotter i konvensjonelle anlegg med fri tilgang til mat og vann.
- Sørg for at vekten av rotter varierer fra 320-400 g for mottakergruppen og 200-250 g for givergruppen.
2. Preoperativ protokoll
MERK: Alle operasjoner må utføres under rene forhold. Bruk mannlige og kvinnelige voksne Lewis rotter som mottakere og givere også for å utføre en syngeneisk transplantasjon.
- Utfør en intraperitoneal injeksjon av tramadol (5 mg/kg) 15 min før operasjonen.
- Administrer en enkeltdose intramuskulær gentamicin (5 mg/kg) umiddelbart før operasjonen.
- For anestesiinduksjon, tilfør 4% sevofluran i 1 L / min oksygen til et poly (metylmetakrylat) kammer der dyret er plassert. For anestesivedlikehold, bruk 2,0-2,5% sevofluran i 1 l / min oksygen gjennom hele prosedyren.
- Barber dyret langs midtlinjen i 2 cm bredde fra brystbenet til 1 cm over kjønnsområdet med barberhøvel. Steriliser deretter huden med jodoppløsning.
- For å forhindre at dyret blir vått og for å forhindre varmespredning under operasjonen, dekk dyret med en gjennomsiktig plastfilm.
- Evaluer nivået av anestesi før du utfører prosedyren ved å vurdere fraværet av respons på en skadelig stimulans.
3. Donordrift
- Dyre- og hjerteforberedelse:
- Plasser det bedøvede dyret på et korkbrett med kaudalsiden vendt mot kirurgen. Utfør et xipho-pubic snitt på ca 5-6 cm, og trekk tilbake de to muskulokutane klaffene lateralt.
- Administrer et volum på 1 ml saltløsning ved 4 °C som inneholder 500 IE heparin gjennom abdominal vena cava.
- Etter 1 min, kutt membranen fra venstre til høyre og utfør en fremre thoracotomy for å eksponere hjertet.
- Avkjøl det bankende hjertet ved å dryppe saltløsning ved 4 °C.
- Utfør en pericardiektomi og en tymektomi for å få en fullstendig utsikt over aortabuen. Fjern de resterende fettvevene rundt aorta.
- Klipp på buen, like over opprinnelsen til den innominære arterien; sever den sistnevnte også.
- Klipp thoracic dårligere vena cava (IVC) og sett inn en 22 G kanyle for å tilføre hjertet med 20-25 ml saltløsning ved 4 °C, og utøv lett trykk. Avslutt perfusjonen når hjertet slutter å slå og strømmen fra aorta ble klart.
- Utvisning av PAG:
MERK: En nøyaktig høsting og delikat håndtering av PAG er obligatorisk for å oppnå optimal implantasjon hos mottakeren. Ikke berør den direkte med instrumenter, bruk i stedet bomullspinne.- Utfør en ultralydstudie for å vurdere PA-diameteren i sin opprinnelige posisjon.
- Sett inn en mikro-tang under fartøyets bakre vegg og kutt sistnevnte ved hjelp av en mikrosaks så nært som mulig til bifurkasjonen for å maksimere lengden på PAG.
- Hold PA forsiktig med de ringspissede mikro-tangene og skill den fra høyre ventrikel med mikrofjærsaksen. Høst PAG, inkludert noen høyre ventrikulære muskler.
- PAG forberedelse:
- Plasser PAG på en gasbind fuktet med kald saltvann på operasjonsbordet og inspiser fartøyet under operasjonsmikroskopet.
- Klipp ethvert rikelig omkringliggende vev, og la bare 1 mm ventrikulær muskel. Sett fartøyets lengde på 5 mm.
4. Pulmonal arterie graft (PAG) implantasjon
- Forberedelse av mottakerdyret:
- Plasser det bedøvede dyret på et korkbrett med kaudalsiden vendt mot kirurgen.
- Utfør et median langsgående snitt og bruk to mini retraktorer for å holde magen åpen.
- Trekk ut tarmene med to bomullspinne og dekk dem med en gasbind gjennomvåt med 39 °C saltvann, slik at visualiseringen av retroperitonealområdet med eksponering av infra-nyre abdominal aorta (AA).
MERK: Under operasjonen er det viktig å av og til fukte tarmene ved hjelp av en sprøyte som inneholder 39 °C saltvann for å forhindre hypotermi, en kritisk tilstand som er vanlig hos gnagere. - Strip den bakre parietal peritoneum mellom de to nyrearteriene og iliac bifurcation ved hjelp av to bomullspinne og fjern fettvevet rundt den infrarenale AA. La bare en liten del fett over AA, for å lette håndteringen på fartøyet.
- Skill AA fra IVC. For å utføre denne prosedyren, send først en buet tang bak den bakre aortaveggen og bruk den til å åpne en passasje mellom AA og IVC. Bruk deretter en 2-0 silke sutur for å lage en løkke rundt AA, for å løfte fartøyet og skille AA fra IVC. Ligat noen lumbal arterie som oppstår fra den infrarenale AA med 6/0 silke sutur og dele den.
- Roter dyret 90° mot klokken, og plasser hodet på operatørens venstre side. AA lå nå horisontalt i det mikroskopiske feltet.
- Bruk to Yasargil klips for å klemme den infrarenale AA og plassere dem i en avstand på 1,5 cm fra hverandre. Transekter AA midtpunktet mellom de to klipsene.
- Irriger de to endene av fartøyene med heparin (1 UI/ml) i saltløsning for å fjerne blodpropper. Fjern eventuelt adventitialt rusk fra karene.
- PAG-implantasjon:
- Plasser PAG mellom de to endene, med den ventrikulære enden mot kranialdelen av dyret.
- Bruk en 10-0 polypropylen sutur for å utføre to landemerke enkelt masker som forbinder PG til AA. Utfør prosedyren i begge ender av PAG ved å plassere suturen på motsatte sider av karomkretsen.
- Utfør en ende-til-ende-anastomose mellom PAG og AA, som begynner med den distale enden. Bruk en av de to endene av den distale landemerke-suturen for bakre anastomose ved hjelp av en mottaker-til-graft out-in/in-out sekvens for å utføre en løpende sutur på omtrent seks masker.
- Når suturen når det proksimale landemerket, utfør en dobbel halv hitch fullført av en firkantet knute ved hjelp av suturen og en av de to endene av den proksimale landemerke-suturen. Påfør gummi-shod mygg tang på suturene for å gi trekkraft.
- Utfør samme anastomose på den fremre veggen. Fortsett hele prosedyren på den proksimale enden av PAG. Vær spesielt oppmerksom når du utfører den proksimale anastomose for å unngå å inkludere brosjyrer i suturlinjen.
- Slipp den distale klipsen først for å la PAG fylles med retrograd blod (lavtrykksstrøm) for å sjekke anastomose. Reparer eventuell blodlekkasje med en enkelt sutur. Når den distale anastomose er evaluert, utfør samme prosedyre på den proksimale enden.
- Siste fase av operasjonen på mottakeren:
- Vurder patency av PAG og påfør to strimler gelatin svamp over suturlinjene på begge sider av PAG (om nødvendig). Utøv forsiktig trykk i noen sekunder med to bomullspinne for å hjelpe hemostase.
- Flytt tarmene inn i bukhulen og lukk veggene med en 4/0 polypropylen rennende sutur.
5. Sham-operert prosedyre
- Utfør et identisk preparat av dyret som tidligere illustrert for mottakerrotter.
- Klipp infra-renal AA, midt mellom nyrene og iliac arteriene opprinnelse.
- Reapproximate de to endene av AA ved hjelp av en ende-til-ende anastomose, som tidligere beskrevet. Fjern de to klipsene og utfør en nøyaktig hemostaseprosedyre.
- Omplasser tarmene og lukk bukveggen i lag, som for mottakerdyrene.
6. Postoperativ omsorg og oppfølging
- Administrer varm saltløsning (5 ml) i det subkutane vevet på dyrets rygg for hydrering. Plasser rotten under en varmelampe og overvåk den visuelt til oppvåkning, som vanligvis tar opptil 5 minutter etter at anestesi er stoppet. Plasser dyret i et bur ved en romtemperatur på 22-24 °C, med umiddelbar og ubegrenset tilgang til mat og vann.
- Administrer intramuskulær tramadol (5 mg/kg) for postoperativ analgesi to ganger daglig i de første 48 timer etter operasjonen. Deretter overvåker du mottakerens helsestatus og kroppsvekt daglig, med jevne mellomrom.
- Oppfølging: Under oppfølgingen utfører du seriat ultralydstudier på en uke, en måned og to måneder for å evaluere PAG-funksjonen. I løpet av disse studiene måler du kardiameteren, den høyeste systoliske hastigheten (PSV) og den enddiastoliske hastigheten. Mål disse parametrene inne i PAG og på nivået av proksimal og distal AA.
- Avlive dyrene etter to måneders oppfølging ved bruk av CO2 i noen minutter, og deretter utvise PAG, som vil gjennomgå histopatologisk analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Totalt 39 voksne Lewis-rotter ble inkludert i denne studien: 17 dyr ble brukt som PAG-donorer, 17 dyr som mottakere og 5 som sham-opererte (kontrollgruppe) (tabell 1). Hannrotter var 22 (56 %) og kvinner 17 (44 %); sistnevnte ble bare brukt i givergruppen.
Ingen dødelig hendelse skjedde under operasjonen med 100% overlevelse. Under oppfølgingen hadde to dyr i transplantasjonsgruppen et dødelig utfall, henholdsvis 12 og 51 dager; overlevelsesraten ved slutten av studien var 91 % (tabell 1).
Medianvekten til rottene var 387 g (interkvartilt område, IQR, 358-394 g) for mottakergruppen og 328 g (IQR = 304-337 g) for givergruppen. En uke etter operasjonen var medianvekten 363 g (IQR = 350-376 g) med en 6% reduksjon sammenlignet med preoperativ vekt. Dyrene fikk tilbake vekten i løpet av den første måneden av oppfølgingen (median 387 g, IQR 369-392 g), med en endelig vekt på to måneder på 397 g (IQR = 391-402 g) (figur 2).
Median oppfølgingstid var 62,5 dager (IQR= 60-68 dager) i transplantasjonsgruppen og 62 dager (IQR = 61-67 dager) i den sham-opererte gruppen (p = 0,68).
Den preoperative PA-mediandiameteren i sin opprinnelige posisjon var 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23 mm). Median diameter på PAG var 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13 mm) på en uke, 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28 mm) på en måned og 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35 mm) på to måneder (figur 3A). Dette var en økning på henholdsvis 25,9 %, 27,2 % og 33,5 % sammenlignet med diameteren i den opprinnelige posisjonen. Økningen i diameter var signifikant forskjellig ved sammenligning av verdien i opprinnelig stilling og verdien på en uke (p = 0,003), mens det ikke ble funnet noen signifikant økning i følgende studier. Aorta diameter i den sham-opererte gruppen var 1,41 mm (IQR = 1,35-1,62 mm) på en uke og 1,41 mm (IQR = 1,29-1,70 mm) på to måneder. Median PSV på pag-nivået var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41 mm/s) etter en uke, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) på én måned og 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81 mm/s) etter to måneder. Sammenlignet med den sham-opererte gruppen ble det funnet en betydelig forskjell i PSV på en uke (median 419,12 mm/s, IQR=408,42-561,32 mm/s; p<0,001), mens det ikke ble funnet noen forskjell på slutten av studien (392,92 mm/s, IQR=305,89-514,27 mm/s; p=0,5) (figur 3B).
På slutten av studien viste histologisk analyse ingen tegn på endoteltrombose og veggforkalkning var ikke signifikant i de fleste tilfeller (figur 4).
Figur 1: Representativt bilde av Ross-operasjonen. Bildet viser fasene i Ross-operasjonen. (A) Aortaventil og rotutløp; (B) Pulmonal arterie autograft transposisjon i aorta posisjon; (C) Pulmonal arterie autograft erstatning med en homograft. A: aortaventil og rot; H: homograft; P: lungeventil og rot. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Tidsforløp for kroppsvekt i transplantasjonsgruppen. Grafen viser kurset over tidspunktet for rottens vekt i transplantasjonsgruppen. Verdier uttrykkes som median og interkvartilt område. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Variasjon av diameteren og topp systolisk hastighet inn i lungearteriegraftet. Grafene viser variasjonen av diameteren (A) og topp systolisk hastighet (B) inne i lungearteriegraftet under de presenning ultrasonografiske evalueringene. Verdier uttrykkes som median og interkvartilt område. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Mikroskopisk evaluering av PAG. Bildet viser PAG etter utvisning (A). (B) Radiografisk evaluering; (C) Hematoksylin og Eosin flekk, original forstørrelse 12,5x. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| VARIABEL | TRANSPLANTASJON | GIVERE | SHAM-OPERERT | TOTAL |
| Antall hendelser | 17 | 17 | 5 | 39 |
| Dødelige hendelser ved kirurgi | 0 | // | 0 | 0 |
| Fatale hendelser under oppfølging (%) | 2 | // | 0 | 2 (91) |
| Vekt ved kirurgi* | 387 (358-394) | 327,5 (303-337) | 389 (321-404) |
Tabell 1: Kjennetegn og utfall av studien. *Verdier uttrykkes som median og interkvartilt område.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Aortaventilutskifting med autolog lungerot (Ross-operasjon) representerer et attraktivt alternativ for medfødt aortaventilstenosereparasjon på grunn av den gunstige profilen og potensiell vekst av autograft10. Den største begrensningen i denne prosedyren er den potensielle dilatasjonen av den aortaiske neoventilen, som predisponerer for utviklingen av langsiktig oppblåsthet. Muligheten for å karakterisere modifikasjonene på lungearterien etter eksponering for systemisk trykk kan representere grunnlaget for å forstå årsakene til lunge autograftsvikt. Av denne grunn utviklet vi en eksperimentell modell for syngeneisk PAG-implantasjon i en systemisk posisjon i en gnagermodell.
Den rapporterte kirurgiske teknikken er sikker, effektiv og reproduserbar. Den lille størrelsen på dyrene som ble brukt forenkler kirurgisk og postoperativ ledelse. Dette tillot oss å skaffe en nyttig modell med begrensede materialer og dyreutgifter. Lewis rotter ble valgt fordi, som en innavlet stamme, er disse rottene isogene, med over 99% av allelene festet. Dermed er de en passende modell for studiet av transplantasjon av lungeventiler mellom dyr. Vi bestemte oss for å sette et to måneders endepunkt for studien fordi litteraturdata indikerer et 1:11-forhold mellom menneskelige og rottedager11. Derfor kan vi anta at vår oppfølgingstid vil tilsvare omtrent fem år, noe som gjør at vi kan evaluere PAG-tilpasning på mellomlang sikt.
Våre første resultater viste en rask økning i PAG-diameteren og en reduksjon i PVS målt på sitt nivå i løpet av den første uken etter implantasjon. Deretter ble det observert et delvis platå av diameterøkningen. Vi kan spekulere i at nedgangen i PSV sett på kort sikt kan være relatert til den økte PAG-diameteren, noe som forårsaker en retardasjon av blodstrømmen inn i PAG selv.
Videre studier som tar sikte på å indagere PAG-modifikasjonen i en systemisk posisjon etter kortere oppfølgingsendepunkter, vil bidra til å avklare utviklingen av denne tilpasningen over tid. Mulig fremtidig utvikling av denne modellen ved hjelp av forskjellige strategier for å modulere PAG maladaptation kan muligens forhindre dilatasjon og dermed forbedre resultatene etter Ross intervensjon. Disse strategiene kan være en farmakologisk behandling, for eksempel trykkkontroll (dvs. bruk av ACE-hemmere eller angiotensin II-reseptorblokkere) antioksidantbehandlinger, eller en mekanisk inneslutning til PAG-dilatasjon med en ekstern forsterkning (som nylig foreslått av noen forfattere12).
Noen kritiske trinn i prosedyren bør utføres med spesiell oppmerksomhet. For det første er det grunnleggende å inkludere riktig mengde høyre ventrikelmuskel når du høster lungearterien. Faktisk, når for mye muskelvev er bevart, øker risikoen for lekkasje av anastomose, mens en utilstrekkelig mengde muskler kan predisponere for skade på ventilens brosjyrer. Når du utfører den proksimale ende-til-ende-anastomosen mellom PA og AA, bør det tas særlig hensyn til ikke å inkludere ventilens brosjyrer for å unngå å påvirke bevegelsesområdet. Til slutt er tilstrekkelig hemostase grunnleggende for å unngå overdreven blodtap som kan kompromittere den postoperative kursen.
En vektreduksjon på opptil 6% anses som akseptabel under oppfølging. Dyr bør imidlertid gjenvinne sin opprinnelige vekt innen den første måneden av oppfølgingen og fortsette å øke vekten etterpå. Hvis en manglende evne til å nå den opprinnelige vekten er forbundet med bevis på en oppadgående trend, kan det også betraktes som en indeks over dyrs velvære. På den annen side bør enhver vektreduksjon på mer enn 6%, og enhver manglende evne til å nå startvekten på en måned med en nedadgående trend, øke bekymringene for potensielle dårlige forhold hos dyrene.
Det viktigste tekniske forslaget for etterforskere som nærmer seg denne modellen er bruk av kontinuerlig suturing for å utføre ende-til-ende anastomose. Mens mikrokirurgi lærebøker foreslår å bruke separate masker for denne typen anastomose, foretrekker vi kontinuerlig suturing fordi det strammer bedre lungeroten. I tillegg til dette observerte vi at det på denne måten er lettere å redusere den potensielle uoverensstemmelsen med mottakerens aorta, som fortsatt er til stede til tross for bruk av et mindre dyr for lungerothøsting.
Andre dyremodeller for studiet av lungerottrykkoverbelastning er allerede beskrevet i dagens litteratur. Disse involverer vanligvis PA banding13. Til tross for den effektive økningen i oppstrømstrykk, reproduserer disse modellene ikke helt en Ross-prosedyre. Faktisk er den første begrensningen en høy variasjon i trykkoverbelastning som avhenger av hvor stram bandasjen er sammenlignet med PA-diameteren. Av disse grunnene kan lungeoverbelastning ikke alltid gjenspeile det faktiske systemiske trykket. Bevaring av lungeroten i sin opprinnelige posisjon representerer den andre begrensningen av PA-båndmodeller. I en Ross-prosedyre mister PA alle vaskulære og nervøse forbindelser som kan påvirke dens videre tilpasning til systemisk trykk.
Det vitenskapelige samfunnet har også allerede beskrevet noen dyremodeller av heterotop transposisjon av PA i en systemisk posisjon. Imidlertid innebærer alle disse modellene bruk av store dyr som lam eller sauer14,15. Disse dyrene kan utvilsomt forenkle under noen aspekter den kirurgiske prosedyren ved å gi muligheten til å utføre en faktisk Ross-prosedyre. Behovet for en kardiopulmonal bypass samt behovet for flere personer involvert i kirurgisk og postoperativ ledelse øker imidlertid enormt kostnadene, og begrenser dermed bruken av denne modellen i stor skala. Videre vil små dyremodeller, som rotter, tillate å utføre en rekke kasuistiske, og dermed redusere variasjon og muliggjøre forskjellige tidsendepunkt samt muligheten til å sammenligne flere grupper.
Selv om det gir muligheten til å evaluere modifikasjonen av PA-roten til systemisk trykk som i Ross-drift, har denne modellen noen begrensninger. Hovedbegrensningen er umuligheten til å utføre en faktisk Ross-operasjon med koronararterier løsrivelse og reimplantasjon. Men for våre formål var dette bare en mindre begrensning da studien var fokusert på lungeveggen. Trykket i den infrarenale abdominal aorta er forskjellig fra de i stigende aorta, og begrenser dermed sammenligningen med Ross-operasjonen med hensyn til ventilbrosjyrer bevegelse; Men igjen var vårt hovedfokus PA-roten som primum-movens av PAG-feil. I tillegg kan gnagerbruk ha noen begrensninger knyttet til en annen systemisk trykkskala sammenlignet med store dyr. Denne forskjellen er imidlertid proporsjonal med trykket som den opprinnelige roten blir utsatt for.
Avslutningsvis viste den nåværende studien at en systemisk plassert syngeneisk PAG-implantasjon i en gnagermodell representerer en enkel og gjennomførbar plattform for utvikling og evaluering av nye kirurgiske teknikker og legemiddelbehandlinger for å forbedre resultatene av Ross-operasjonen ytterligere.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Studien ble finansiert av det integrerte budsjettet for tverretatlig 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).
