Modifierad Heterotopisk bakben Osteomyocutore flik modell i råtta för translationell vascularized sammansatt Allotransplantation forskning
Summary
Vascularized komposit transplantatavstötning erbjuder livsförändrande fördelar för transplantations mottagarna, men de biologiska orsakerna till transplantatavstötning och Vaskulopati är fortfarande dåligt förstådda. Den kirurgiska modellen som presenteras här erbjuder en reproducerbar, kliniskt relevant modell för transplantation, vilket gör det möjligt för forskare att utvärdera avstötnings händelser och potentiella terapeutiska strategier för att förhindra deras förekomst.
Abstract
Vascularized sammansatta allotransplantation (VCA) är ett relativt nytt område i rekonstruktiv kirurgi. Kliniska prestationer i mänskliga VCA inkluderar hand-och ansikts transplantationer och, mer nyligen, buk väggen, livmodern, och Urogenitala transplantationer. De funktionella resultaten har överskridit de initiala förväntningarna och de flesta mottagarna har en förbättrad livskvalitet. Men som klinisk erfarenhet ackumuleras, kronisk avstötning och komplikationer från immunsuppression måste åtgärdas. I många fall där transplantat har misslyckats, den orsakande patologi har varit ischemisk vasculopati. De biologiska mekanismerna för akut och kronisk avstötning i samband med VCA, särskilt ischemisk vasculopati, är viktiga forsknings områden. På grund av det mycket ringa antalet patienter med VCA behandlas dock utvärderingen av de föreslagna mekanismerna bättre i en experimentell modell. Flera grupper har använt djur modeller för att ta itu med några av de relevanta olösta frågorna i VCA avslag och vasculopathy. Flera modell mönster som involverar en mängd olika arter beskrivs i litteraturen. Här presenterar vi en reproducerbar modell av VCA heterotopisk bakben osteomyocutore flik i råtta som kan utnyttjas för translationell VCA forskning. Denna modell möjliggör en seriell utvärdering av transplantatet, inklusive biopsier och olika avbildnings metoder, samtidigt som en låg nivå av sjuklighet bibehålls.
Introduction
Rekonstruktiv kirurgi för den katastrofala vävnads förlusten från amputation, spräng skador, maligniteter, och medfödda defekter begränsas av till gången på vävnad från patienten och den ytterligare sjuklighet som orsakas på givar platsen. I vissa fall, såsom Bränn skador eller fyrsidiga amputerade, är livskraftig vävnad för återuppbyggnad inte tillgänglig från patienten. I 1964, den första moderna hand transplantation utfördes i Ecuador. Även om detta var en teknisk framgång, immunsuppression tillgänglig vid den tiden var otillräcklig för att förhindra avstötning, och transplantatet försvann på mindre än 3 veckor1. I 1998 och 1999, de första hand transplantationer i modern tid av immunsuppression utfördes i Lyon, France2 och Louisville, Kentucky, USA3. För den första tiden kunde rekonstruktiv kirurgar byta ut något liknande med något liknande. Ansikts transplantation utfördes först i 20054, och ett antal andra VCA-transplantat är nu rutinmässigt utförda, såsom buk väggen5, uterin, och Urogenitala transplantationer6.
Till skillnad från fast organ transplantation, de flesta VCA tekniker innebär närvaron av mycket antigena donator hud. Klinisk erfarenhet har fastställt att det akuta avstötning av huden är relativt lätt att kontrol lera, men kan bidra till kronisk avstötning av de underliggande vävnader och kärl, som inte svarar bra på behandling7. Den vaskulära dysfunktion i samband med en Alloimmun svar är ett mer olycksförande hinder för området VCA7. Makrovasculopathies leda till per fusion underskott, fördröjd läkning, och proinflammatoriska tillstånd. Både konflytande aggressiva stora kärl vasculopati och fokal intimans hyperplasi förekommer i hand transplanterade mottagare7. Dessutom, microvasculopathies sannolikt bidrar till VCA komplikationer samt och kan även leda till avslag händelser. Medan både immun och icke-immuna faktorer sannolikt spelar en roll i Vaskulopati av hand transplantation mottagare, de specifika mekanismerna främja distala kärl dysfunktion i VCA är inte kända, särskilt i samband med låggradig, kronisk avstötning. Dessa obesvarade frågor kräver utveckling av en djur VCA modell som gör det möjligt för den seriella bedömningen av transplantatet under den kliniska loppet av VCA avslag/underhåll och vasculopathy. En sådan modell kommer att erbjuda insikter i avstötning och vasculopati i ansiktet av immunsuppression, infektiös utmaning, och/eller andra postoperativa traumatisk skada8,9.
Presenteras här är en allogena råtta VCA heterotopisk hindlem osteomyocutore flik modell. Baserat på tidigare publicerade VCA-modeller är denna procedur tekniskt lätt att utföra, reproducerbar i ett stort antal, och uppvisar minimal morbiditet och obehag för mottagar djuret. Denna modell har utformats för att möjliggöra kliniska och histopatologiska bedömningar av VCA acceptans vs avslag, och ger en möjlighet att utvärdera underliggande immun försvar och icke-immunologiska mekanismer inblandade i avstötning.
Protocol
Representative Results
Discussion
I utvecklingen av denna modell av VCA, flera viktiga frågor övervägdes. Först var det viktigt att inkludera intakt ben (Tibia och Fibula), benmärg, och hud i transplantatet. Medan kliniska hand transplantationer från vuxna donatorer inte överföra betydande mängder aktivt hematopoetisk benmärg, studier av den roll som benmärg nisch är bättre speglas med en intakt, vaskulariserad ben snarare än en klippa lång ben, vilket resulterar i fibros i den exponerade märgen. Dessutom minskar den slutna ben osteomyocu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av kansliet för biträdande sekreterare i försvaret för hälso frågor genom Kongressiskt riktat medicinskt forsknings program under Award nr. W81XWH-13-2-0057. Åsikter, tolkningar, satser och rekommendationer är de av författarna och är inte nödvändigt vis godkänts av försvarsdepartementet.
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).
