改良异位异体下肢骨皮瓣模型在大鼠转化血管化复合同种异体移植研究中的应用
Summary
血管化复合同种异体移植为移植受者提供了改变生活的益处, 但移植排斥反应和血管病变的生物学原因仍然鲜为人知。这里介绍的啮齿类动物手术模型提供了一个可重复的, 临床相关的移植模型, 使研究人员能够评估排斥事件和潜在的治疗策略, 以防止其发生。
Abstract
血管化复合同种异体移植 (VCA) 是重建手术中一个比较新的领域。人类 VCA 的临床成就包括手部和面部移植, 以及最近的腹壁、子宫和泌尿生殖系统移植。功能结果超出了最初的预期, 大多数受惠者的生活质量得到改善。然而, 随着临床经验的积累, 必须解决免疫抑制引起的慢性排斥反应和并发症。在移植失败的许多情况下, 病因病理是缺血性血管病变。VCA 相关的急性和慢性排斥反应的生物学机制, 特别是缺血性血管病, 是重要的研究领域。然而, 由于 VCA 患者数量很少, 在实验模型中更好地解决了对拟议机制的评价问题。多个小组使用动物模型来解决 VCA 排斥和血管病变中一些相关的未解决的问题。文献中描述了几种涉及各种物种的模型设计。本文提出了一种可供大鼠应用于翻译 VCA 研究的大鼠 vca 异位后肢肌皮瓣的重现模型。该模型允许对移植物进行连续评估, 包括活检和不同的成像方式, 同时保持较低的发病率。
Introduction
截肢、爆炸伤、恶性肿瘤和先天性缺陷造成的灾难性组织损失的重建手术受到患者组织供应和供体部位造成的额外发病率的限制。在某些情况下, 如烧伤受害者或四边形截肢者, 患者无法获得重建的可行组织。1964年, 厄瓜多尔进行了首次现代手部移植。虽然这是一个技术上的成功, 免疫抑制在当时可用的是不足以防止排斥, 和移植丢失不到 3周 1.1998年和 1999年, 在法国里昂2号和美国肯塔基州路易斯维尔3号进行了免疫抑制现代的第一手移植.重建外科医生第一次可以像那样取代。面部移植于 2005年首次进行, 目前正在进行其他一些 vca 移植, 如腹壁5、子宫和泌尿生殖系统移植 6。
与固体器官移植不同, 大多数 VCA 技术涉及高度抗原性供体皮肤的存在。临床经验已经确定, 急性排斥皮肤是相对容易控制, 但可能有助于慢性排斥的基础组织和血管, 这对治疗没有很好的反应7。与同种异体免疫反应相关的血管功能障碍是 VCA7领域更不祥的障碍。大血管病变会导致灌注缺陷、延迟愈合和炎症疾病。手部移植受者均发生血管扩张性血管病变和局灶性内膜增生7。此外, 微血管病变可能也会导致 VCA 并发症, 甚至可能导致排斥事件。虽然免疫和非免疫因素都可能在手部移植受者的血管病变中发挥作用, 但促进 VCA 远端血管功能障碍的具体机制尚不清楚, 特别是在低品位、慢性排斥的情况下。这些未回答的问题要求开发一个动物 VCA 模型, 这将允许在 VCA 排斥/维持和血管病变的临床过程中对移植进行连续评估。这种模型将提供深入了解排斥和血管病变面对免疫抑制, 感染挑战, 和/或其他术后创伤 8,9。
本文介绍了一种同种异体大鼠 VCA 异位后肢骨膜皮瓣模型。基于先前发布的 VCA 模型, 此过程在技术上易于执行, 可在大量重现, 并显示出最低的发病率和不适的受赠者动物。该模型旨在允许对 VCA 接受与排斥进行临床和组织病理学评估, 并提供一个机会来评估排斥反应所涉及的潜在免疫和非免疫机制。
Protocol
Representative Results
Discussion
在开发这种 VCA 模型时, 考虑了几个关键问题。首先, 重要的是要包括完整的骨头 (胫骨和腓骨), 骨髓, 和皮肤的移植。虽然成人捐献者的临床手移植不会转移大量的积极造血骨髓, 但对骨髓生态位作用的研究使用的是完整的、血管化的骨头, 而不是切长的骨头, 从而导致暴露的骨髓纤维化。此外, 闭合性骨膜瓣设计可降低感染和出血的风险。骨髓和皮肤都是高度免疫原性组织, 如果需要, 可用于触发免…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了主管卫生事务助理国防部长办公室通过第1号奖下的国会指导医学研究方案的支持。W81XWH-13-2-0057。意见、解释、结论和建议是作者的意见、解释、结论和建议, 不一定得到国防部的认可。
Materials
| Acepromazine | Henry Schein | 5700850 | |
| Adventitia Scissors | ASSI | SAS15R8 | |
| Approximator Clamp (Double) | ASSI | ABB2V, ABB22V | |
| Approximator Clamp (single) | FST | 00398-02 | |
| Clamp Applying Forceps | ASSI | CAF4 | |
| Dissecting Scissors | ASSI | SDS18R8 | |
| Flushing blunt needle 27G | SAI | ||
| Heparin Sodium | Sagent | 25021-400-30 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 14043-704-06 | |
| Jewelers Bipolar | ASSI | 103000BPS03 | |
| Jewelers forceps #3 | FST | 11231-30 | |
| Ketamine HCl 100 mg/ml | Zoetis | 043-304 | DEA License required |
| Lactated Ringer Solution | Hospira | 0409-7953-03 | |
| Lactated Ringer Solution + 5% Dextrose | Hospira | 0409-7953-09 | |
| Meloxicam | Henry Schein | 11695-6925-2 | |
| Micro forceps | ASSI | JFAL3 | |
| Micro needle holder | ASSI | B138 | |
| Prograf (Tacrolimus) 5 mg/ml | Astellas | 0469-3016-01 | |
| Suture, 10-0 Prolene | Ethicon | W2790 | or 10-0 Ethilon (2830) |
| Suture, 4-0 Coated Vicryl | Ethicon | J714D | |
| Vessel Dilator Forceps | ASSI | D5AZ | |
| Xylazine | VetOne | 13985-612-50 |
References
- Gilbert Fernandez, J. J., Febres-Cordero, R. G., Simpson, R. L. The Untold Story of the First Hand Transplant: Dedicated to the Memory of one of the Great Minds of the Ecuadorian Medical Community and the World. Journal of Reconstructive Microsurgery. , (2018).
- Dubernard, J. M., et al. Human hand allograft: report on first 6 months. Lancet. 353 (9161), 1315-1320 (1999).
- Jones, J. W., Gruber, S. A., Barker, J. H., Breidenbach, W. C. Successful hand transplantation. One-year follow-up. Louisville Hand Transplant Team. The New England Journal of Medicine. 343 (7), 468-473 (2000).
- Devauchelle, B., et al. First human face allograft: early report. Lancet. 368 (9531), 203-209 (2006).
- Broyles, J. M., et al. Functional abdominal wall reconstruction using an innervated abdominal wall vascularized composite tissue allograft: a cadaveric study and review of the literature. Journal of Reconstructive Microsurgery. 31 (1), 39-44 (2015).
- Kollar, B., et al. Innovations in reconstructive microsurgery: Reconstructive transplantation. Journal of Surgical Oncology. 118 (5), 800-806 (2018).
- Kaufman, C. L., et al. Graft vasculopathy in clinical hand transplantation. American Journal of Transplantation. 12 (4), 1004-1016 (2012).
- Brandacher, G., Grahammer, J., Sucher, R., Lee, W. P. Animal models for basic and translational research in reconstructive transplantation. Birth Defects Research Part C: Embryo Today. 96 (1), 39-50 (2012).
- Kaufman, C. L., et al. Immunobiology in VCA. Transplantation International. 29 (6), 644-654 (2016).
- Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, Institute for Laboratory Animal Research, Division on Earth and Life Studies, National Research Council of the National Academies. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, 8th edition. , (2011).
- Nazzal, J. A., Johnson, T. S., Gordon, C. R., Randolph, M. A., Lee, W. P. Heterotopic limb allotransplantation model to study skin rejection in the rat. Microsurgery. 24 (6), 448-453 (2004).
- Ulusal, A. E., Ulusal, B. G., Hung, L. M., Wei, F. C. Heterotopic hindlimb allotransplantation in rats: an alternative model for immunological research in composite-tissue allotransplantation. Microsurgery. 25 (5), 410-414 (2005).
