Summary
Demostramos cómo establecer un modelo murino de implantación de raíz pulmonar en la aorta descendente para simular el procedimiento de Ross. Este modelo permite la evaluación a medio/largo plazo de la remodelación del autoinjerto pulmonar en posición sistémica, representando la base del desarrollo de estrategias terapéuticas para promover su adaptación.
Abstract
La operación Ross para la enfermedad de la válvula aórtica ha recuperado un nuevo interés debido a sus excelentes resultados a largo plazo. No obstante, cuando se emplea como reemplazo radicular independiente, se describe la posible dilatación del autoinjerto pulmonar y la posterior regurgitación aórtica. Se han propuesto varios modelos animales. Sin embargo, estos generalmente se limitan a modelos ex-vivo o experimentos in vivo con modelos animales grandes relativamente caros. En este estudio, buscamos establecer un modelo de roedor de implantación de injerto de arteria pulmonar (PAG) en posición sistémica. Se incluyeron un total de 39 ratas Lewis adultas. Inmediatamente después de la eutanasia, la raíz pulmonar fue cosechada de un animal donante (n = 17). Las ratas receptoras singénicas (n = 17) y operadas simuladamente (n = 5) fueron sedadas y ventiladas. En el grupo receptor, el PAG fue implantado con una anastomosis de extremo a extremo en posición aórtica abdominal infrarrenal. Las ratas operadas simuladamente se sometieron solo a transección y reanastomosis de la aorta. Los animales fueron seguidos con estudios de ultrasonido en serie durante dos meses y análisis histológico post mortem. El diámetro medio del PAG en la posición nativa fue de 3,20 mm (IQR=3,18-3,23). En el seguimiento, el diámetro medio del PAG fue de 4,03 mm (IQR=3,74-4,13) a la semana 1, 4,07 mm (IQR=3,80-4,28) a 1 mes, y 4,27 mm (IQR=3,90-4,35) a los 2 meses (p<0,01). La velocidad sistólica máxima fue de 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) a 1 semana, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) a 1 mes, y 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) a los 2 meses (p=0,02) y no difirió del grupo operado simuladamente al final del experimento (p=0,5). El análisis histológico no mostró ningún signo de trombosis endotelial. Este estudio mostró que los modelos de roedores pueden permitir la evaluación de la adaptación a largo plazo de la raíz pulmonar a un sistema de alta presión. Un implante de PAG singénico colocado sistémicamente representa una plataforma simple y factible para el desarrollo y la evaluación de nuevas técnicas quirúrgicas y terapias farmacológicas para mejorar aún más los resultados de la operación de Ross.
Introduction
La estenosis congénita de la válvula aórtica es un subgrupo de cardiopatía congénita caracterizada por una obstrucción del tracto ventricular izquierdo en el que se localiza la lesión a nivel valvular. La malformación afecta aproximadamente a 0,04-0,38 por cada 1000 nacidos vivos1.
Las opciones disponibles para la corrección son muchas, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Para los pacientes aptos para una corrección biventricular2, el abordaje puede estar dirigido a la reparación valvulolítica (valvulotomía percutánea o quirúrgica) o a su sustitución3. Este último se prefiere cuando la válvula aórtica se considera insalvable; sin embargo, las opciones disponibles son limitadas para los pacientes pediátricos. De hecho, las válvulas bioprotésicas no están indicadas para el reemplazo aórtico en la población joven debido a su calcificación temprana4. Por otro lado, la degeneración en las válvulas mecánicas es considerablemente más lenta, pero estas requieren terapia anticoagulante de por vida5. Además, la mayor limitación de estas prótesis está representada por la falta de potencial de crecimiento, lo que predispone a los pacientes a reintervenciones adicionales.
Una opción terapéutica interesante en la población pediátrica es la transferencia del autoinjerto pulmonar a la posición aórtica denominada "operación ross". En este caso, la válvula pulmonar se sustituye por un homoinjerto (Figura 1)6. Este procedimiento puede representar la mejor opción quirúrgica para los niños porque el autoinjerto pulmonar preserva su potencial de crecimiento y no conlleva los riesgos de la terapia anticoagulante de por vida. Además, el procedimiento de Ross puede ser de gran valor también en adultos jóvenes para evitar una válvula mecánica o biológica, teniendo el potencial de convertirse en la mejor solución quirúrgica.
Los resultados tras la sustitución de la válvula aórtica con autoinjerto pulmonar son excelentes, con una supervivencia superior al 98% y buenos resultados a largo plazo7. Los estudios bibliográficos reportan 93% y 90% de ausencia de reemplazo del homoinjerto pulmonar a los 4 y 12 años, respectivamente8.
La principal limitación de este procedimiento es la tendencia del autoinjerto a dilatarse a largo plazo, especialmente cuando se emplea como un reemplazo radicular independiente. Esto puede causar incompetencia valvular que puede requerir una nueva intervención. De hecho, el estudio de seguimiento más largo realizado hasta ahora reporta la ausencia de reoperación para el reemplazo de autoinjertos del 88% a los 10 años y del 75% a los 20 años9.
La posibilidad de recrear una operación de Ross en un entorno experimental representa un requisito previo fundamental para investigar el mecanismo subyacente de la adaptación del autoinjerto pulmonar a las presiones sistémicas. En el pasado se han propuesto varios modelos. Sin embargo, estos generalmente se limitan a experimentos ex vivo o modelos animales in vivo con animales grandes relativamente caros. En este estudio, buscamos establecer un modelo de roedor de implantación de injerto de arteria pulmonar (PAG) en posición sistémica, como raíz independiente.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Todos los procedimientos han sido aprobados por el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad de Padua (OPBA, número de protocolo n° 55/2017) y autorizados por el Ministerio de Salud italiano (Autorización n° 700/2018-PR), de conformidad con la Directiva de la Unión Europea 2010/63/UE y la Ley italiana 26/2014 para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio.
1. Cuidado animal y modelo experimental
- Asegúrese de que todas las ratas Lewis se obtengan de una sola empresa (Tabla de materiales). Mantener a las ratas en instalaciones convencionales con libre acceso a alimentos y agua.
- Asegúrese de que el peso de las ratas oscile entre 320-400 g para el grupo receptor y 200-250 g para el grupo donante.
2. Protocolo preoperatorio
NOTA: Todas las operaciones deben realizarse en condiciones limpias. Utilice ratas Lewis adultas macho y hembra como receptoras y donantes también para realizar un trasplante singénico.
- Realizar una inyección intraperitoneal de tramadol (5 mg/kg) 15 min antes de la cirugía.
- Administrar una dosis única de gentamicina intramuscular (5 mg/kg) inmediatamente antes de la cirugía.
- Para la inducción de la anestesia, suministre sevoflurano al 4% en 1 L/min de oxígeno a una cámara de poli(metacrilato de metilo) donde se coloca el animal. Para el mantenimiento de la anestesia, use sevoflurano al 2.0-2.5% en 1 L/min de oxígeno durante todo el procedimiento.
- Afeite al animal a lo largo de la línea media durante 2 cm de ancho desde el esternón hasta 1 cm por encima del área genital con una maquinilla de afeitar. Luego, esterilice la piel con solución de yodo.
- Para evitar que el animal se moje y para evitar la dispersión del calor durante la cirugía, cubra al animal con una película de plástico transparente.
- Evalúe el nivel de anestesia antes de realizar el procedimiento evaluando la ausencia de respuesta a un estímulo nocivo.
3. Operación del donante
- Preparación animal y del corazón:
- Coloque el animal anestesiado en una bandeja de corcho con el lado caudal mirando hacia el cirujano. Realice una incisión xifopúbica de unos 5-6 cm y retraiga los dos colgajos musculocutáneos lateralmente.
- Administrar un volumen de 1 ml de solución salina a 4 °C que contenga 500 UI de heparina a través de la vena cava abdominal.
- Después de 1 min, corte el diafragma de izquierda a derecha y realice una toracotomía anterior para exponer el corazón.
- Enfríe el corazón que late goteando solución salina a 4 °C.
- Realizar una pericardiectomía y una timectomía con el fin de obtener una visión completa del arco aórtico. Retire los tejidos grasos restantes que rodean la aorta.
- Corte en el arco, justo encima del origen de la arteria innominada; corta este último, también.
- Cortar la vena cava inferior torácica (IVC) e insertar una cánula de 22 G para infundir el corazón con 20-25 ml de solución salina a 4 °C, ejerciendo una ligera presión. Suspenda la perfusión cuando el corazón deja de latir y el flujo de la aorta se vuelve claro.
- Explante PAG:
NOTA: Una cosecha precisa y un manejo delicado del PAG es obligatorio para lograr una implantación óptima en el receptor. No lo toque directamente con instrumentos, en su lugar use hisopos de algodón.- Realizar un estudio ecográfico para evaluar el diámetro de la AP en su posición nativa.
- Inserte un microalicate debajo de la pared posterior del recipiente y corte este último con una microjera lo más cerca posible de su bifurcación para maximizar la longitud del PAG.
- Sostenga suavemente el PA con las microfórceps de punta anillada y sepárelo del ventrículo derecho con las tijeras de microflujo. Cosecha el PAG, incluyendo algo de músculo ventricular derecho.
- Preparación PAG:
- Coloque el PAG en una gasa humedecida con solución salina fría en la mesa de operaciones e inspeccione el recipiente bajo el microscopio de operación.
- Corte cualquier tejido circundante abundante, dejando solo 1 mm de músculo ventricular. Fije la longitud del recipiente en 5 mm.
4. Implantación de injerto de arteria pulmonar (PAG)
- Preparación del animal receptor:
- Coloque el animal anestesiado en una bandeja de corcho con el lado caudal mirando hacia el cirujano.
- Realice una incisión longitudinal mediana y use dos mini retractores para mantener el abdomen abierto.
- Extraer los intestinos con dos hisopos de algodón y cubrirlos con una gasa empapada con solución salina a 39 °C permitiendo la visualización de la zona retroperitoneal con exposición de la aorta abdominal infrarrenal (AA).
NOTA: Durante la cirugía, es importante humedecer ocasionalmente los intestinos con una jeringa que contenga solución salina de 39 ° C para prevenir la hipotermia, una condición crítica común en roedores. - Elimine el peritoneo parietal posterior entre las dos arterias renales y la bifurcación ilíaca con dos hisopos de algodón y elimine el tejido graso alrededor del AA infrarrenal. Deje solo una pequeña porción de grasa por encima del AA, para facilitar el manejo en el recipiente.
- Separe el AA del IVC. Para realizar este procedimiento, primero, pase una pinza curva detrás de la pared aórtica posterior y úsela para abrir un pasaje entre el AA y el IVC. Luego, use una sutura de seda 2-0 para crear un bucle alrededor del AA, con el fin de levantar el recipiente y separar el AA del IVC. Ligar cualquier arteria lumbar que surja de la AA infrarrenal con sutura de seda 6/0 y dividirla.
- Gire el animal 90° en sentido contrario a las agujas del reloj, colocando la cabeza en el lado izquierdo del operador. El AA ahora se encuentra horizontalmente en el campo microscópico.
- Utilice dos clips Yasargil para sujetar el AA infrarrenal y colóquelos a una distancia de 1,5 cm entre sí. Transecte el AA en el punto medio entre los dos clips.
- Irrigar los dos extremos de los vasos con heparina (1 UI/ml) en solución salina para eliminar cualquier coágulo. Retire cualquier residuo adventicio de los vasos.
- Implantación PAG:
- Coloque el PAG entre los dos extremos, con el extremo ventricular hacia la porción craneal del animal.
- Use una sutura de polipropileno 10-0 para realizar dos puntos de sutura únicos que conectan el PG con el AA. Realice el procedimiento en ambos extremos del PAG colocando la sutura en lados opuestos de la circunferencia del vaso.
- Realizar una anastomosis de extremo a extremo entre PAG y AA, comenzando por el extremo distal. Use uno de los dos extremos de la sutura de punto de referencia distal para la anastomosis posterior utilizando una secuencia de receptor a injerto de entrada / entrada para realizar una sutura en ejecución de aproximadamente seis puntos de sutura.
- Una vez que la sutura alcanza el punto de referencia proximal, realice un doble medio enganche completado por un nudo cuadrado utilizando la sutura y uno de los dos extremos de la sutura de punto de referencia proximal. Aplique pinzas de mosquito con calzado de goma a las suturas para proporcionar tracción.
- Realizar la misma anastomosis en la pared anterior. Continúe todo el procedimiento en el extremo proximal del PAG. Preste especial atención al realizar la anastomosis proximal para evitar incluir cualquier folíolo en la línea de sutura.
- Suelte primero el clip distal para permitir que el PAG se llene con sangre retrógrada (flujo de baja presión) para controlar la anastomosis. Repare cualquier fuga de sangre con una sola sutura. Una vez evaluada la anastomosis distal, realizar el mismo procedimiento en el extremo proximal.
- Etapas finales de la operación en el destinatario:
- Evalúe la permeabilidad del PAG y aplique dos tiras de esponja de gelatina sobre las líneas de sutura a ambos lados del PAG (si es necesario). Ejerza una presión suave durante unos segundos con dos hisopos de algodón para ayudar a la hemostasia.
- Reubique los intestinos en la cavidad abdominal y cierre las paredes con una sutura de polipropileno 4/0.
5. Procedimiento operado simuladamente
- Realice una preparación idéntica del animal como se ilustró anteriormente para las ratas receptoras.
- Cortar el AA infrarrenal, a medio camino entre el origen de las arterias renal y ilíaca.
- Reapromoximar los dos extremos de la AA usando una anastomosis de extremo a extremo, como se describió anteriormente. Retire los dos clips y realice un procedimiento de hemostasia preciso.
- Reposicione los intestinos y cierre la pared abdominal en capas, como para los animales receptores.
6. Cuidados postoperatorios y seguimiento
- Administrar solución salina tibia (5 ml) en el tejido subcutáneo de la espalda del animal para su hidratación. Coloque a la rata debajo de una lámpara de calefacción y monitoréela visualmente hasta que se despierte, lo que generalmente toma hasta 5 minutos después de suspender la anestesia. Coloque al animal en una jaula a una temperatura ambiente de 22-24 ° C, con acceso inmediato y sin restricciones a alimentos y agua.
- Administrar tramadol intramuscular (5 mg/kg) para analgesia postoperatoria dos veces al día durante las primeras 48 h después de la cirugía. A partir de entonces, controle el estado de salud y el peso corporal del receptor diariamente, de forma regular.
- Seguimiento: Durante el seguimiento, realice estudios de ultrasonido seriados a la semana, un mes y dos meses para evaluar la función de PAG. Durante estos estudios, mida el diámetro del vaso, la velocidad sistólica máxima (PSV) y la velocidad diastólica final. Medir estos parámetros dentro del PAG y a nivel de AA proximal y distal.
- Sacrificar a los animales después de dos meses de seguimiento mediante la aplicación de CO2 durante unos minutos, y luego explantar el PAG, que se someterá a un análisis histopatológico.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Un total de 39 ratas Lewis adultas fueron incluidas en este estudio: 17 animales fueron utilizados como donantes de PAG, 17 animales como receptores y 5 como operados simuladamente (grupo de control) (Tabla 1). Las ratas macho fueron 22 (56%) y las hembras 17 (44%); estos últimos se utilizaron solo en el grupo de donantes.
No se produjo ningún evento fatal durante la operación con una supervivencia del 100%. Durante el seguimiento, dos animales del grupo de trasplante tuvieron un desenlace fatal, a los 12 y 51 días, respectivamente; la tasa de supervivencia al final del estudio fue del 91% (Tabla 1).
La mediana de peso de las ratas fue de 387 g (rango intercuartílico, IQR, 358-394 g) para el grupo receptor y de 328 g (IQR=304-337 g) para el grupo donante. Una semana después de la cirugía, el peso medio fue de 363 g (IQR=350-376 g) con una disminución del 6% en comparación con el peso preoperatorio. Los animales recuperaron su peso dentro del primer mes de seguimiento (mediana 387 g, IQR 369-392 g), con un peso final a los dos meses de 397 g (IQR=391-402 g) (Figura 2).
La mediana del tiempo de seguimiento fue de 62,5 días (IQR=60-68 días) en el grupo de trasplante y de 62 días (IQR=61-67 días) en el grupo de operación simulada (p=0,68).
El diámetro medio de PA preoperatorio en su posición nativa fue de 3,20 mm (IQR=3,18-3,23 mm). La mediana del diámetro del PAG fue de 4,03 mm (IQR=3,74-4,13 mm) a la semana, 4,07 mm (IQR=3,80-4,28 mm) al mes, y 4,27 mm (IQR=3,90-4,35 mm) a los dos meses (Figura 3A). Esto fue un aumento del 25,9%, 27,2% y 33,5% en comparación con el diámetro en la posición nativa, respectivamente. El aumento en el diámetro fue significativamente diferente al comparar el valor en la posición nativa y el valor en una semana (p = 0,003), mientras que no se encontró un aumento significativo durante los siguientes estudios. El diámetro de la aorta en el grupo operado simuladamente fue de 1,41 mm (IQR=1,35-1,62 mm) a la semana y de 1,41 mm (IQR=1,29-1,70 mm) a los dos meses. La mediana del PSV a nivel del PAG fue de 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41 mm/s) a una semana, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) al mes y 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81 mm/s) a los dos meses. En comparación con el grupo operado simuladamente, se encontró una diferencia significativa en el PSV a la semana (mediana 419,12 mm/s, IQR=408,42-561,32 mm/s; p<0,001), mientras que no se encontraron diferencias al final del estudio (392,92 mm/s, IQR=305,89-514,27 mm/s; p=0,5) (Figura 3B).
Al final del estudio, el análisis histológico no mostró signos de trombosis endotelial y la calcificación de la pared no fue significativa en la mayoría de los casos (Figura 4).
Figura 1: Imagen representativa de la operación Ross. La foto muestra las fases de la operación Ross. (A) Válvula aórtica y explante radicular; (B) Transposición del autoinjerto de la arteria pulmonar en la posición aórtica; (C) Reemplazo del autoinjerto de la arteria pulmonar con un homoinjerto. A: válvula aórtica y raíz; H: homoinjerto; P: válvula pulmonar y raíz. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Curso temporal del peso corporal en el grupo de trasplante. El gráfico muestra el curso durante el tiempo del peso de la rata en el grupo de trasplante. Los valores se expresan como mediana y rango intercuartílico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Variación del diámetro y la velocidad sistólica máxima en el injerto de la arteria pulmonar. Los gráficos muestran la variación del diámetro (A) y la velocidad sistólica máxima (B) dentro del injerto de arteria pulmonar durante las evaluaciones ultrasonográficas seriadas. Los valores se expresan como mediana y rango intercuartílico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Evaluación microscópica del PAG. La imagen muestra el PAG después del explante (A). B) Evaluación radiográfica; (C) Tinción de hematoxilina y eosina, aumento original 12.5x. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| VARIABLE | TRASPLANTE | DONANTES | OPERADO POR SIMULACIÓN | TOTAL |
| Número de eventos | 17 | 17 | 5 | 39 |
| Eventos fatales en la cirugía | 0 | // | 0 | 0 |
| Eventos fatales durante el seguimiento (%) | 2 | // | 0 | 2 (91) |
| Peso en la cirugía* | 387 (358-394) | 327,5 (303-337) | 389 (321-404) |
Tabla 1: Características y resultados del estudio. *Los valores se expresan como mediana y rango intercuartílico.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
El reemplazo de la válvula aórtica con la raíz pulmonar autóloga (operación ross) representa una opción atractiva para la reparación de la estenosis congénita de la válvula aórtica debido al perfil favorable y al crecimiento potencial del autoinjerto10. La principal limitación de este procedimiento es la posible dilatación de la neoválvula aórtica, que predispone al desarrollo de regurgitación a largo plazo. La posibilidad de caracterizar las modificaciones en la arteria pulmonar después de la exposición a presiones sistémicas podría representar la base para comprender las causas de la falla del autoinjerto pulmonar. Por esta razón, desarrollamos un modelo experimental de implantación singénica de PAG en posición sistémica en un modelo de roedor.
La técnica quirúrgica reportada es segura, efectiva y reproducible. El pequeño tamaño de los animales que se utilizaron simplifica el manejo quirúrgico y postoperatorio. Esto nos permitió obtener un modelo útil con materiales y gastos de animales limitados. Las ratas Lewis fueron elegidas porque, como cepa endogámica, estas ratas son isogénicas, con más del 99% de sus alelos fijos. Por lo tanto, son un modelo apropiado para el estudio del trasplante de válvulas pulmonares entre animales. Decidimos establecer un punto final de dos meses para el estudio porque los datos de la literatura indican una proporción de 1:11 entre los días humanos y ratas11. Por lo tanto, podemos suponer que nuestro tiempo de seguimiento correspondería a unos cinco años, lo que nos permite evaluar la adaptación de PAG en el período de mediano-largo plazo.
Nuestros resultados iniciales mostraron un rápido aumento en el diámetro del PAG y una disminución en el PVS medido a su nivel dentro de la primera semana después de la implantación. Posteriormente, se observó una meseta parcial del aumento del diámetro. Podemos especular que la disminución del PSV observada en el período a corto plazo puede estar relacionada con el aumento del diámetro del PAG, causando una desaceleración del flujo sanguíneo en el propio PAG.
Estudios adicionales dirigidos a indagar la modificación de PAG en una posición sistémica después de criterios de valoración de seguimiento más cortos ayudarán a aclarar la evolución de esta adaptación a lo largo del tiempo. El posible desarrollo futuro de este modelo utilizando diferentes estrategias para modular la desadaptación PAG podría prevenir su dilatación y, por lo tanto, mejorar los resultados después de la intervención de Ross. Estas estrategias pueden ser un tratamiento farmacológico, como el control de la presión (es decir, el uso de inhibidores de la ECA o bloqueadores de los receptores de angiotensina II), terapias antioxidantes, o una contención mecánica a la dilatación de PAG con un refuerzo externo (como propusieron recientemente algunos autores12).
Algunos pasos críticos en el procedimiento deben realizarse con especial atención. En primer lugar, es fundamental incluir la cantidad correcta de músculo del ventrículo derecho al cosechar la arteria pulmonar. De hecho, cuando se conserva demasiado tejido muscular, aumenta el riesgo de fuga de la anastomosis, mientras que una cantidad insuficiente de músculo podría predisponer a dañar las valvas de la válvula. Al realizar la anastomosis proximal de extremo a extremo entre PA y AA, se debe prestar especial atención a no incluir las valvas de la válvula para evitar afectar su rango de movimiento. Por último, una hemostasia adecuada es fundamental para evitar una pérdida excesiva de sangre que pueda comprometer el curso postoperatorio.
Una reducción de peso de hasta el 6% se considera aceptable durante el seguimiento. Sin embargo, los animales deben recuperar su peso inicial dentro del primer mes de seguimiento y seguir aumentando su peso después. Si un fracaso en alcanzar el peso inicial se asocia con evidencia de una tendencia al alza también puede considerarse un índice de bienestar animal. Por otro lado, cualquier reducción de peso de más del 6% y cualquier falla en alcanzar el peso inicial al mes con una tendencia a la baja debería plantear preocupaciones sobre las posibles malas condiciones de los animales.
La principal sugerencia técnica para los investigadores que se acercan a este modelo es el uso de sutura continua para realizar la anastomosis de extremo a extremo. Si bien los libros de texto de microcirugía sugieren el uso de puntos separados para este tipo de anastomosis, preferimos la sutura continua porque aprieta mejor la raíz pulmonar. Además de esto, observamos que de esta manera es más fácil reducir el posible desajuste con la aorta receptora, que todavía está presente a pesar del uso de un animal más pequeño para la recolección de raíces pulmonares.
Otros modelos animales para el estudio de la sobrecarga de presión radicular pulmonar ya han sido descritos en la literatura actual. Estos generalmente involucran bandas PA13. A pesar del aumento efectivo de la presión aguas arriba, estos modelos no reproducen completamente un procedimiento de Ross. De hecho, la primera limitación es una alta variabilidad en la sobrecarga de presión que depende de qué tan apretado esté el vendaje en comparación con el diámetro de PA. Por estas razones, la sobrecarga pulmonar no siempre puede reflejar las presiones sistémicas reales. La preservación de la raíz pulmonar en su posición nativa representa la segunda limitación de los modelos de bandas PA. En un procedimiento de Ross, la AF pierde todas las conexiones vasculares y nerviosas, lo que puede afectar su adaptación adicional a las presiones sistémicas.
La comunidad científica también ha descrito ya algunos modelos animales de transposición heterotópica de la AP en posición sistémica. Sin embargo, todos estos modelos implican el uso de animales de gran tamaño como corderos u ovejas14,15. Estos animales sin duda podrían simplificar bajo algunos aspectos el procedimiento quirúrgico al proporcionar la posibilidad de realizar un procedimiento de Ross real. Sin embargo, la necesidad de un bypass cardiopulmonar, así como la necesidad de más personas involucradas en el manejo quirúrgico y postoperatorio aumenta enormemente los costos, lo que limita el uso de este modelo a gran escala. Además, los modelos de animales pequeños, como las ratas, permitirían realizar una casuística numerosa, reduciendo así la variabilidad y permitiendo diferentes puntos finales de tiempo, así como la posibilidad de comparar múltiples grupos.
Aunque brinda la posibilidad de evaluar la modificación de la raíz de PA a presiones sistémicas como en la operación de Ross, este modelo tiene algunas limitaciones. La principal limitación es la imposibilidad de realizar una operación de Ross real con desprendimiento de arterias coronarias y reimplantación. Sin embargo, para nuestros propósitos esto fue solo una limitación menor, ya que el estudio se centró en la pared pulmonar. La presión en la aorta abdominal infrarrenal difiere de la de la aorta ascendente, lo que limita la comparación con la operación de Ross en lo que respecta al movimiento de las valvas valvulares; sin embargo, nuevamente nuestro enfoque principal fue la raíz de PA como el primum movens de falla de PAG. Además, el uso de roedores puede tener algunas limitaciones relacionadas con una escala de presión sistémica diferente en comparación con los animales grandes. Sin embargo, esta diferencia es proporcional a las presiones a las que está sometida la raíz nativa.
En conclusión, el estudio actual mostró que un implante de PAG singénico colocado sistémicamente en un modelo de roedor representa una plataforma simple y factible para el desarrollo y la evaluación de nuevas técnicas quirúrgicas y terapias farmacológicas para mejorar aún más los resultados de la operación de Ross.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
El estudio fue financiado por el presupuesto integrado para la investigación interdepartamental (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).
