Summary
Vi visar hur man upprättar en murin modell av pulmonell rot implantation i den fallande stora kroppspulsåder för att simulera Ross förfarandet. Denna modell möjliggör en utvärdering på medellång/lång sikt av pulmonell autograft ombyggnad i en systemisk position, som utgör grunden för att utveckla terapeutiska strategier för att främja dess anpassning.
Abstract
Ross operation för aorta ventil sjukdom har återfått nytt intresse på grund av dess enastående långsiktiga resultat. Icke desto mindre, när används som fristående rot ersätter, beskrivs den möjliga dilation av pulmonell autograft och efterföljande aorta uppstötning. Flera djurmodeller har föreslagits. Dessa är dock vanligtvis begränsade till ex-vivo-modeller eller in vivo-experiment med relativt dyra stora djurmodeller. I denna studie försökte vi upprätta en gnagare modell av pulmonell gatan moderplantor (PAG) implantation i en systemisk position. Totalt inkluderades 39 vuxna Lewis råttor. Omedelbart efter dödshjälp skördades lungroten från ett donatordjur (n=17). Syngeneic mottagare (n=17) och sham-operated (n=5) råttor sederades och ventilerades. I den mottagande gruppen implanterades PAG med en end-to-end annastomosis i infra-renal buken kolorektal position. Sham-operated råttor genomgick endast transection och re-anastomosis av aorta. Djur följdes med seriell ultraljud studier i två månader och post-mortem histologiska analys. Medianvärdet för PAG-diameter i den ursprungliga positionen var 3, 20 mm (IQR=3,18-3, 23). Vid uppföljning var mediandiametern för PAG 4, 03 mm (IQR=3, 74-4, 13) vid 1 vecka, 4, 07 mm (IQR=3, 80-4, 28) vid 1 månad och 4, 27 mm (IQR=3, 90-4, 35) vid 2 månader (p<0). Toppsystolisk hastighet var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) vid 1 vecka, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) vid 1 månad och 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) vid 2 månader (p=0,02) och skilde sig inte från den skenstyrda gruppen i slutet av experimentet (p=0,02). Histological analys visade inte några tecken på endotel blodpropp. Denna studie visade att gnagare modeller kan möjliggöra utvärdering av den långsiktiga anpassningen av lungroten till ett högtryckssystem. En systemiskt placerad syngenesk PAG implantation representerar en enkel och genomförbar plattform för utveckling och utvärdering av nya kirurgiska tekniker och läkemedelsbehandlingar för att ytterligare förbättra resultaten av Ross operationen.
Introduction
Medfödda aorta valve stenos är en undergrupp av medfödda hjärtsjukdomar som kännetecknas av en obstruktion av det vänstra ventrikulärt systemet där lesion ligger på valvular nivå. Missbildningen påverkar cirka 0,04-0,38 per 1000 levande födda1.
De tillgängliga alternativen för korrigeringen är många, var och en med sina egna fördelar och nackdelar. För patienter som är lämpliga för en biventrikulär korrigering2 kan tillvägagångssättet syfta till ventilreparation (perkutan eller kirurgisk valvulotomy) eller dess ersättning3. Den senare föredras när aortaventilen anses vara oanningsbar; De tillgängliga alternativen är dock begränsade för pediatriska patienter. Bioprosthetic ventiler är inte indicerade för aorta ersättning i den unga befolkningen på grund av deras tidiga förkalkning4. Å andra sidan är degenerering i mekaniska ventiler betydligt långsammare, men dessa kräver livslång antikoagulantiabehandling5. Dessutom representeras den stora begränsningen av dessa proteser av bristen på tillväxtpotential, vilket predisponerar patienterna för ytterligare reinterventioner.
Ett intressant terapeutiskt alternativ i pediatrisk befolkning är överföringen av lungauktorympatet till den aorta positionen som heter "Ross operation". I detta fall ersätts lungventilen med ett homograft (figur 1)6. Detta förfarande kan möjligen utgöra det bästa kirurgiska valet för barn eftersom pulmonell autograft bevarar sin tillväxtpotential och inte medför riskerna för livslång antikoagulantia terapi. Dessutom kan Ross-proceduren vara av stort värde även hos unga vuxna för att undvika en mekanisk eller biologisk ventil, med potential att bli den bästa kirurgiska lösningen.
Resultaten efter aorta ventil ersätter med pulmonell autograft är utmärkt, med överlevnad större än 98% och goda långsiktiga resultat7. Litteraturstudier rapporterar 93% och 90% frihet från att ersätta pulmonell homograft vid 4 respektive 12 år, respektive8.
Den största begränsningen av detta förfarande är tendensen hos autograft att vidga på lång sikt, särskilt när det används som en fristående rot ersättning. Detta kan orsaka valvulär inkompetens som kan kräva en omintervention. Faktum är att den längsta uppföljningsstudien som hittills utförts rapporterar frihet från reoperation för autograft ersättning av 88% vid 10 år och 75% vid 20 år9.
Möjligheten att återskapa en Ross operation i en experimentell miljö representerar en grundläggande förutsättning för att undersöka den underliggande mekanismen för pulmonell autograft anpassning till systemiska tryck. Flera modeller har föreslagits tidigare. Dessa är dock vanligtvis begränsade till ex-vivo-experiment eller in vivo-djurmodeller med relativt dyra stora djur. I denna studie försökte vi upprätta en gnagare modell av pulmonell gatan moderplantor (PAG) implantation i en systemisk position, som fristående rot.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla förfaranden har godkänts av universitetet i Padova Animal Care Committee (OPBA, protokollnummer n° 55/2017) och godkänts av det italienska hälsoministeriet (tillstånd nr 700/2018-PR), i enlighet med EU:s direktiv 2010/63/UE och den italienska lagen 26/2014 för vård och användning av laboratoriedjur.
1. Djurvård och experimentell modell
- Se till att alla Lewis råttor erhålls från ett enda företag (materialtabell). Håll råttorna i konventionella anläggningar med fri tillgång till mat och vatten.
- Se till att råttornas vikt varierar från 320-400 g för mottagargruppen och 200-250 g för givargruppen.
2. Preoperativt protokoll
OBS: Alla åtgärder måste utföras under rena förhållanden. Använd manliga och kvinnliga vuxna Lewis råttor som mottagare och donatorer också för att utföra en syngenesk transplantation.
- Utför en intraperitoneal injektion av tramadol (5 mg/kg) 15 min före operationen.
- Administrera en engångsdos intramuskulärt gentamicin (5 mg/kg) omedelbart före operationen.
- För anestesiinduktion, leverera 4% sevofluran i 1 L/min syre till en poly(metylmetakelrylat) kammare där djuret placeras. För anestesi underhåll, använd 2,0-2,5% sevofluran i 1 L/min syre under hela proceduren.
- Raka djuret längs mittlinjen i 2 cm bredd från bröstbenet till 1 cm ovanför underlivet med en rakhyvel. Sterilisera sedan huden med jodlösning.
- För att förhindra att djuret blir vått och för att förhindra värmespridning under operationen, täck djuret med en genomskinlig plastfilm.
- Utvärdera anestesinivån innan du utför proceduren genom att bedöma frånvaron av svar på en skadlig stimulans.
3. Givarinsats
- Djur- och hjärtberedning:
- Placera det sövda djuret på en korkbricka med den kaudala sidan vänd mot kirurgen. Utför ett xipho-pubic snitt på ca 5-6 cm och dra tillbaka de två muskuloskenana klaffarna i sidled.
- Administrera en volym på 1 ml saltlösning vid 4 °C innehållande 500 IE heparin genom buk vena cava.
- Efter 1 min, skär membranet från vänster till höger och utför en främre thoracotomy för att exponera hjärtat.
- Kyl det bultande hjärtat genom droppande saltlösning vid 4 °C.
- Utför en pericardiectomy och en thymectomy för att få en fullständig bild av aortabågen. Ta bort de återstående fettvävnaderna som omger aortan.
- Skär vid bågen, strax ovanför ursprunget till den innominate artären; den senare också.
- Skär brösten sämre vena cava (IVC) och sätt in en 22 G kanyl för att ingjuta hjärtat med 20-25 ml saltlösning vid 4 °C, med lätt tryck. Avbryt perfusionen när hjärtat slutar slå och flödet från aortan blev tydligt.
- PAG explant:
OBS: En noggrann skörd och känslig hantering av PAG är obligatorisk för att uppnå optimal implantation hos mottagaren. Rör den inte direkt med instrument, använd istället bomullspinne.- Utför en ultraljudsstudie för att bedöma PA-diametern i sin ursprungliga position.
- Sätt in en mikroplog under kärlets bakre vägg och skär den senare med en mikrosax så nära dess bifurcation som möjligt för att maximera pag-längden.
- Håll försiktigt PA med de ringspetsade mikrotångarna och separera den från höger kammare med mikrofjädersaxen. Skörda PAG, inklusive några rätt ventrikulära muskler.
- PAG-förberedelse:
- Placera PAG på en gasväv fuktad med kall saltlösning på operationsbordet och inspektera kärlet under operationsmikroskopet.
- Skär någon riklig omgivande vävnad och lämna endast 1 mm ventrikulära muskler. Ställ in kärlets längd på 5 mm.
4. Implantation av lungartärer (PAG)
- Beredning av det mottagande djuret:
- Placera det sövda djuret på en korkbricka med den kaudala sidan vänd mot kirurgen.
- Utför ett längsgående snitt i medianen och använd två mini-upprullningsdon för att hålla buken öppen.
- Extrahera tarmarna med två bomullspinne och täck dem med en gasväv som blötläggs med 39 °C saltlösning som möjliggör visualisering av retroperitonealområdet med exponering av infra-renal bukaorta (AA).
OBS: Under operationen är det viktigt att ibland fukta tarmarna med en spruta som innehåller 39 °C saltlösning för att förhindra hypotermi, ett kritiskt tillstånd som är vanligt hos gnagare. - Strippa den bakre parietal peritoneum mellan de två njurlymfknutor artärer och iliac bifurcation med hjälp av två bomull svabbprover och ta bort fettvävnaden runt den infraröda AA. Lämna endast en liten del av fettet ovanför AA, för att underlätta hanteringen på kärlet.
- Separera AA från IVC. För att utföra denna procedur, passera först en krökt tång bakom den bakre aortaväggen och använd den för att öppna en passage mellan AA och IVC. Använd sedan en 2-0 silkessyst för att skapa en slinga runt AA, för att lyfta fartyget och separera AA från IVC. Liga alla ländryggartärer som härrör från den infraröda AA med 6/0 silkessyssatur och dela den.
- Vrid djuret 90° moturs och placera huvudet på operatörens vänstra sida. AA låg nu horisontellt i det mikroskopiska fältet.
- Använd två Yasargil-klämmor för att klämma fast den infraröda AA och placera dem på ett avstånd av 1,5 cm från varandra. Transect AA vid mittpunkten mellan de två klippen.
- Bevattna kärlens två ändar med heparin (1 UI/ml) i saltlösning för att avlägsna eventuella blodproppar. Ta bort eventuella oavsiktliga skräp från kärlen.
- PAG-implantation:
- Placera PAG mellan de två ändarna, med ventrikulära änden mot djurets kraniala del.
- Använd en 10-0 polypropylen sutur för att utföra två landmärke enstaka stygn som förbinder PG till AA. Utför proceduren i båda ändarna av PAG genom att placera suturen på motsatta sidor av kärlomkretsen.
- Utför en end-to-end anastomosis mellan PAG och AA, börjar med det distala slutet. Använd en av de två ändarna av distala landmärke sutur för den bakre anastomosis med hjälp av en mottagare-till-ympning ut/in-ut sekvens för att utföra en löpande sutur av cirka sex stygn.
- När suturen når det proximala landmärket, utför en dubbel halv hitch som kompletteras av en fyrkantig knut med suturen och en av de två ändarna av den proximala landmärke suturen. Applicera gummi-shod myggtång på suturerna för att ge dragkraft.
- Utför samma anastomosis på den främre väggen. Fortsätt hela proceduren på den proximala änden av PAG. Var särskilt uppmärksam när du utför proximal anestesi för att undvika att inkludera någon broschyr i suturlinjen.
- Släpp först det distala klippet för att låta PAG fyllas med bakåtsträvande blod (lågtrycksflöde) för att kontrollera anastomosen. Reparera eventuella blodläckage med en enda sutur. När den distala anestesin utvärderas, utför samma procedur på den proximala änden.
- Slutfasen av operationen på mottagaren:
- Utvärdera PAG: s patency och applicera två remsor gelatinsvamp över suturlinjerna på båda sidor av PAG (om det behövs). Utöva mjukt tryck i några sekunder med två bomullspinnar för att hjälpa hemostas.
- Flytta tarmarna in i bukhålan och stäng väggarna med en 4/0 polypropylen som löper sutur.
5. Skenfritt förfarande
- Utför en identisk beredning av djuret som tidigare illustrerats för mottagarråttor.
- Skär infra-renal AA, halvvägs mellan njurlymfknutor och iliaca artärer ursprung.
- Återbedöm de två ändarna av AA med hjälp av en end-to-end annastomosis, som tidigare beskrivits. Ta bort de två klippen och utför en korrekt hemostasprocedur.
- Flytta tarmarna och stäng bukväggen i lager, som för mottagardjuren.
6. Postoperativ vård och uppföljning
- Administrera varm saltlösning (5 ml) i den subkutana vävnaden i djurets rygg för hydrering. Placera råttan under en värmelampa och övervaka den visuellt tills den vaknar, vilket vanligtvis tar upp till 5 minuter efter att anestesin har stoppats. Placera djuret i en bur vid en rumstemperatur på 22-24 °C, med omedelbar och obegränsad tillgång till mat och vatten.
- Administrera intramuskulär tramadol (5 mg/kg) för postoperativ analgesi två gånger dagligen under de första 48 h efter operationen. Därefter regelbundet övervaka mottagarens hälsostatus och kroppsvikt.
- Uppföljning: Under uppföljningen, utför seriat ultraljud studier på en vecka, en månad och två månader för att utvärdera PAG funktion. Mät kärldiametern, toppsystolisk hastighet (PSV) och den enddiastoliska hastigheten under dessa studier. Mät dessa parametrar inom PAG och på nivån för proximal och distal AA.
- Avliva djuren efter två månaders uppföljning genom tillämpning av CO2 i några minuter och sedan explantera PAG, som kommer att genomgå histopatologiska analyser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Totalt 39 vuxna Lewis råttor ingick i denna studie: 17 djur användes som PAG-donatorer, 17 djur som mottagare och 5 som sham-operated (kontrollgrupp) (tabell 1). Hanråttor var 22 (56%) och kvinnliga 17 (44%); de senare användes endast i givargruppen.
Ingen dödlig händelse inträffade under operationen med 100% överlevnad. Under uppföljningen hade två djur i transplantationsgruppen ett dödligt utfall, vid 12 respektive 51 dagar. Överlevnadsgraden i slutet av studien var 91% (tabell 1).
Råttornas medianvikt var 387 g (interquartile range, IQR, 358- 394 g) för mottagargruppen och 328 g (IQR=304-337 g) för givargruppen. En vecka efter operationen var medianvikten 363 g (IQR=350-376 g) med en minskning på 6% jämfört med den preoperativa vikten. Djuren återfick sin vikt under den första uppföljningsmånaden (median 387 g, IQR 369-392 g), med en slutlig vikt vid två månaders 397 g (IQR=391-402 g) (figur 2).
Medianuppföljningstiden var 62, 5 dagar (IQR=60-68 dagar) i transplantationsgruppen och 62 dagar (IQR=61-67 dagar) i den skenstyrda gruppen (p=0, 68).
Den preoperative PA mediandiametern i sitt ursprungliga läge var 3,20 mm (IQR= 3,18-3,23 mm). Pag:s mediandiameter var 4,03 mm (IQR=3,74-4,13 mm) på en vecka, 4,07 mm (IQR=3,80-4, 28 mm) vid en månad och 4, 27 mm (IQR=3,90-4,35 mm) vid två månader (figur 3A). Detta var en ökning med 25,9%, 27,2% respektive 33,5% jämfört med diametern i den inhemska positionen. Ökningen av diametern var signifikant annorlunda när man jämförde värdet i den ursprungliga positionen och värdet vid en vecka (p=0, 003), medan ingen signifikant ökning hittades under följande studier. Aorta diameter i den sham-operated gruppen var 1,41 mm (IQR=1,35-1,62 mm) på en vecka och 1,41 mm (IQR=1,29-1,70 mm) vid två månader. Median PSV på pag-nivå var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41 mm/s) på en vecka, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=395,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en månad och 373,68 mm/s (IQR=375,28-495,56 mm/s) vid en Jämfört med den skenstyrda gruppen hittades en betydande skillnad i PSV på en vecka (median 419,12 mm/s, IQR=408,42-561,32 mm/s; p<0,001), medan ingen skillnad hittades i slutet av studien (392,92 mm/s, IQR=305,89- 5).
I slutet av studien visade histologisk analys att inga tecken på endoteltrombos och väggförkalkning inte var signifikanta i de flesta fall (figur 4).
Bild 1: Representativ bild av Ross-operationen. Bilden visar faserna i Ross-operationen. A) Aortaklaff och rotexplant. B) Autograft införlivande av lungartären i aortaläge. (C) Autograftersättning av lungartärer med homograft. A: aortaventil och rot; H: homograft; P: Lungventil och rot. Klicka här för att se en större version av den här figuren.
Figur 2: Tid för kroppsvikt i transplantationsgruppen. Diagrammet visar kursen över tiden för råttans vikt i transplantationsgruppen. Värdena uttrycks som median- och interkvartilintervall. Klicka här för att se en större version av den här figuren.
Figur 3: Variation av diametern och toppsystolisk hastighet i lungartärtransplantatet. Diagrammen visar variationen av diametern (A) och topp systolisk hastighet (B) inuti lungartären ympning under seriat ultrasonographic utvärderingar. Värdena uttrycks som median- och interkvartilintervall. Klicka här för att se en större version av den här figuren.
Figur 4: Mikroskopisk utvärdering av PAG. Bilden visar PAG efter explant (A). B) Radiografisk utvärdering. C) Hematoxylin och Eosin fläck, original förstoring 12,5x. Klicka här för att se en större version av den här figuren.
| VARIABEL | TRANSPLANTATION | DONATORER | SHAM-DRIVNA | TOTAL |
| Antal händelser | 17 | 17 | 5 | 39 |
| Dödliga händelser vid kirurgi | 0 | // | 0 | 0 |
| Dödliga händelser under uppföljning (%) | 2 | // | 0 | 2 (91) |
| Vikt vid operation* | 387 (358-394) | 327,5 (303-337) | 389 (321-404) |
Tabell 1: Studiens egenskaper och resultat. *Värdena uttrycks som median- och interkvartilintervall.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Aorta ventil ersätter med autologa pulmonell rot (Ross operation) representerar ett attraktivt alternativ för medfödda aorta ventil stenos reparation på grund av den gynnsamma profilen och potentiella tillväxten av autograft10. Den största begränsningen till detta förfarande är den potentiella dilateringen av den aorta neo-valve, som predisponerar för utvecklingen av långsiktiga uppstötning. Möjligheten att karakterisera modifieringar på pulmonell gatan efter exponering för systemiska tryck kan utgöra grunden för att förstå orsakerna till pulmonell autograft misslyckande. Av denna anledning utvecklade vi en experimentell modell av syngenesk PAG-implantation i en systemisk position i en gnagaremodell
Den rapporterade kirurgiska tekniken är säker, effektiv och reproducerbar. Den lilla storleken på de djur som användes förenklar kirurgisk och postoperativa förvaltningen. Detta gjorde det möjligt för oss att få en användbar modell med begränsade material och djurkostnader. Lewis råttor valdes eftersom dessa råttor är isogena som en inavlade stam, med över 99% av deras alleler fixerade. Således är de en lämplig modell för studier av transplantation av lungventiler mellan djur. Vi bestämde oss för att sätta en två månaders effekt för studien eftersom litteraturdata indikerar ett 1:11-förhållande mellan mänskliga och råtta dagar11. Därför kan vi anta att vår uppföljningstid skulle motsvara ungefär fem år, vilket gör det möjligt för oss att utvärdera PAG-anpassningen på medellång sikt.
Våra första resultat visade en snabb ökning av PAG diameter och en minskning av PVS mätt på dess nivå inom den första veckan efter implantation. Därefter observerades en partiell platå av diameterökningen. Vi kan spekulera i att minskningen av PSV sett under den kortsiktiga perioden kan relateras till den ökade PAG diametern, orsakar en retardation av blodflödet i PAG själv.
Ytterligare studier som syftar till att omvakta PAG-modifieringen i en systemisk position efter kortare uppföljningsslutpunkter kommer att bidra till att klargöra utvecklingen av denna anpassning över tid. Möjlig framtida utveckling av denna modell med hjälp av olika strategier för att modulera PAG missbildning kan möjligen förhindra dess utvidgning och därmed förbättra resultaten efter Ross ingripande. Dessa strategier kan vara en farmakologisk behandling, såsom tryckkontroll (dvs. användning av ACE-hämmare eller angiotensin II-receptorblockerare) antioxidantbehandlingar, eller en mekanisk inneslutning av PAG-utvidgning med en extern förstärkning (som nyligen föreslogs av vissa författare12).
Vissa kritiska steg i proceduren bör utföras med särskild uppmärksamhet. För det första är det grundläggande att inkludera rätt mängd rätt ventrikelmuskel när man skördar lungartären. Faktum är att när för mycket muskelvävnad bevaras ökar risken för läckage av annastomosis, medan en otillräcklig mängd muskler kan predisponera för skador på ventilens broschyrer. Vid utförandet av den proximala end-to-end-anastomosisen mellan PA och AA bör särskild uppmärksamhet ägnas åt att inte inkludera ventilens broschyrer för att undvika att deras rörelseområde påverkas. Slutligen är adekvat hemostas grundläggande för att undvika överdriven blodförlust som kan äventyra den postoperativa kursen.
En viktminskning på upp till 6% anses acceptabel under uppföljningen. Djur bör dock återfå sin ursprungliga vikt inom den första månaden av uppföljningen och fortsätta att öka sin vikt efteråt. Om ett misslyckande att nå den ursprungliga vikten är förknippat med bevis på en uppåtgående trend kan också betraktas som ett index för djurens välbefinnande. Å andra sidan bör varje viktminskning på mer än 6% och varje underlåtenhet att nå den ursprungliga vikten vid en månad med en nedåtgående trend ge upphov till oro för potentiellt dåliga förhållanden hos djuren.
Det viktigaste tekniska förslaget för utredare som närmar sig denna modell är användningen av kontinuerlig suturering för att utföra end-to-end annastomosis. Medan mikrokirurgi läroböcker föreslår att använda separata stygn för denna typ av annastomosis, föredrar vi kontinuerlig suturering eftersom det stramar bättre lungroten. Utöver detta observerade vi att det på detta sätt är lättare att minska den potentiella obalansen med mottagarens aorta, som fortfarande finns trots användningen av ett mindre djur för lungrotskörd.
Andra djurmodeller för studier av pulmonell rottryck överbelastning har redan beskrivits i den aktuella litteraturen. Dessa involverar vanligtvis PA banding13. Trots den effektiva ökningen av uppströms tryck reproducerar dessa modeller inte helt en Ross-procedur. Faktum är att den första begränsningen är en hög variation i trycköverbelastning som beror på hur tätt bandaget är jämfört med PA-diametern. Av dessa skäl kan pulmonell överbelastning inte alltid återspegla det faktiska systemiska trycket. Bevarandet av lungroten i sin ursprungliga position representerar den andra begränsningen av PA-bandmodeller. I en Ross förfarande pa förlorar alla vaskulär och nervösa anslutningar som kan påverka dess ytterligare anpassning till systemiska tryck.
Forskarsamhället har också redan beskrivit vissa djurmodeller av heterotopic införlivande av PA i en systemisk position. Alla dessa modeller omfattar dock användning av stora djur som lamm eller får14,15. Dessa djur kunde utan tvekan förenkla under vissa aspekter det kirurgiska ingreppet genom att ge möjlighet att utföra ett faktiskt Ross-förfarande. Behovet av en kardiopulmonär bypass samt behovet av fler personer som är involverade i kirurgisk och postoperativ förvaltning ökar dock enormt kostnaderna, vilket begränsar användningen av denna modell i stor skala. Dessutom skulle smådjursmodeller, såsom råttor, göra det möjligt att utföra ett stort antal casuistiska, vilket skulle minska variabiliteten och möjliggöra olika tidsmått samt möjligheten att jämföra flera grupper.
Även om det ger möjlighet att utvärdera modifieringen av PA-roten till systemiska tryck som i Ross-operationen, har denna modell vissa begränsningar. Den största begränsningen är omöjligheten att utföra en faktisk Ross-operation med kranskärlen lösgöring och reimplantation. För våra ändamål var detta dock bara en mindre begränsning eftersom studien var inriktad på lungväggen. Trycket i den infraröda buken aorta skiljer sig från de i den stigande aortan, vilket begränsar jämförelsen med Ross drift när det gäller ventil broschyrer rörelse; men återigen var vårt huvudfokus PA roten som primum movens av PAG misslyckande. Dessutom kan användningen av gnagare ha vissa begränsningar relaterade till en annan systemisk tryckskala jämfört med stora djur. Denna skillnad är dock proportionell mot de tryck som den ursprungliga roten utsätts för.
Sammanfattningsvis visade den aktuella studien att en systemiskt placerad syngenetisk PAG-implantation i en gnagaremodell representerar en enkel och genomförbar plattform för utveckling och utvärdering av nya kirurgiska tekniker och läkemedelsbehandlingar för att ytterligare förbättra resultaten av Ross-operationen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Studien finansierades genom den integrerade budgeten för interdelmental 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).
