Dit protocol beschrijft een eenvoudige en efficiënte methode voor de transplantatie van aortaklepblaadjes onder de niercapsule om de studie van alloreactiviteit van hartkleppen mogelijk te maken.
Er is een dringende klinische behoefte aan hartklepvervangingen die bij kinderen kunnen groeien. Hartkleptransplantatie wordt voorgesteld als een nieuw type transplantatie met het potentieel om duurzame hartkleppen te leveren die in staat zijn tot somatische groei zonder dat antistolling nodig is. De immunobiologie van hartkleptransplantaties blijft echter onontgonnen, wat de noodzaak benadrukt voor diermodellen om dit nieuwe type transplantatie te bestuderen. Eerdere rattenmodellen voor heterotopische aortakleptransplantatie in de abdominale aorta zijn beschreven, hoewel ze technisch uitdagend en duur zijn. Om deze uitdaging aan te gaan, werd een niersubcapsulair transplantatiemodel ontwikkeld bij knaagdieren als een praktische en meer eenvoudige methode voor het bestuderen van de immunobiologie van hartkleptransplantatie. In dit model wordt een enkele aortaklepfolder geoogst en in de renale subcapsulaire ruimte ingebracht. De nier is gemakkelijk toegankelijk en het getransplanteerde weefsel is veilig opgenomen in een subcapsulaire ruimte die goed gevasculariseerd is en geschikt is voor verschillende weefselgroottes. Bovendien, omdat een enkele rat drie donoraortablaadjes kan leveren en een enkele nier meerdere plaatsen voor getransplanteerd weefsel kan bieden, zijn er minder ratten nodig voor een bepaald onderzoek. Hier wordt de transplantatietechniek beschreven, die een belangrijke stap voorwaarts biedt in het bestuderen van de transplantatieimmunologie van hartkleptransplantatie.
Aangeboren hartafwijkingen zijn de meest voorkomende aangeboren handicap bij mensen en treffen elk jaar 7 op de 1.000 levend geboren kinderen1. In tegenstelling tot volwassen patiënten waarbij verschillende mechanische en bioprothesekleppen routinematig worden geïmplanteerd, hebben pediatrische patiënten momenteel geen goede opties voor klepvervanging. Deze conventionele implantaten hebben niet het potentieel om te groeien bij ontvangende kinderen. Als gevolg hiervan zijn morbide heroperaties nodig om de hartklepimplantaten te vervangen voor achtereenvolgens grotere versies naarmate de kinderen groeien, waarbij getroffen kinderen vaak tot vijf of meer openhartoperaties in hun leven nodig hebben 2,3. Studies hebben aangetoond dat de vrijheid van interventie of overlijden significant slecht is voor zuigelingen dan oudere kinderen, waarbij 60% van de baby’s met prothetische hartkleppen binnen 3 jaar na hun eerste operatie opnieuw wordt geopereerd of sterft4. Daarom is er een dringende behoefte aan het leveren van een hartklep die kan groeien en de functie bij pediatrische patiënten kan behouden.
Decennialang zijn pogingen om groeiende hartklepvervangingen te leveren gericht op tissue engineering en stamcellen. Pogingen om deze kleppen naar de kliniek te vertalen zijn tot nu toe echter mislukt 5,6,7,8. Om dit aan te pakken, wordt een hartkleptransplantatie voorgesteld als een meer creatieve operatie voor het leveren van groeiende hartklepvervangingen met het vermogen om zichzelf te herstellen en trombogenese te voorkomen. In plaats van het hele hart te transplanteren, wordt alleen de hartklep getransplanteerd en zal dan met het ontvangende kind meegroeien, vergelijkbaar met conventionele harttransplantaties of een Ross pulmonale handtekening 9,10,11. Postoperatief zullen ontvangende kinderen immunosuppressie krijgen totdat de getransplanteerde klep kan worden vervangen door een mechanische prothese van volwassen formaat wanneer de groei van de klep niet langer nodig is. De transplantatiebiologie van hartkleptransplantatietransplantaten blijft echter onontgonnen. Daarom zijn diermodellen nodig om dit nieuwe type transplantatie te bestuderen.
Verschillende rattenmodellen zijn eerder beschreven voor heterotopische transplantatie van de aortaklep in de abdominale aorta 12,13,14,15,16,17,18. Deze modellen zijn echter onbetaalbaar lastig en vereisen vaak getrainde chirurgen om succesvol te opereren. Bovendien zijn ze duur en tijdrovend19. Een nieuw rattenmodel werd ontwikkeld om een eenvoudiger diermodel te creëren voor het bestuderen van de immunobiologie van hartkleptransplantaties. Enkele aortaklepblaadjes worden weggesneden en in de renale subcapsulaire ruimte ingebracht. De nier is bijzonder geschikt om transplantaatafstoting te bestuderen, omdat deze sterk gevasculariseerd is met toegang tot circulerende immuuncellen20,21. Terwijl verschillende anderen een niersubcapsulair model hebben gebruikt om de transplantatiebiologie van andere allografttransplantaties zoals pancreas, lever, nieren en hoornvlies 22,23,24,25,26,27 te bestuderen, is dit de eerste beschrijving van transplantatie van hartweefsel in deze positie. Hier wordt de transplantatietechniek beschreven, die een belangrijke stap voorwaarts biedt in het bestuderen van de transplantatieimmunologie van hartkleptransplantatie.
Belang en potentiële toepassingen
Hoewel mechanische en bioprothese hartkleppen routinematig worden gebruikt bij volwassen patiënten die klepvervanging nodig hebben, missen deze kleppen het potentieel om te groeien en zijn daarom suboptimaal voor pediatrische patiënten. Hartkleptransplantatie is een experimentele operatie die is ontworpen om groeiende hartklepvervangingen te leveren voor pasgeborenen en baby’s met een aangeboren hartaandoening. In tegenstelling tot de transplantatie-immunobiologie …
The authors have nothing to disclose.
Figuur 1 is gemaakt met biorender.com. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door het AATS Foundation Surgical Investigator Program aan TKR, het Children’s Excellence Fund van het Department of Pediatrics aan de Medical University of South Carolina aan TKR, een Emerson Rose Heart Foundation-subsidie aan TKR, filantropie door senator Paul Campbell aan TKR, NIH-NHLBI Institutional Postdoctoral Training Grants (T32 HL-007260) aan JHK en BG, en de Medical University of South Carolina College of Medicine Pre-clerkship FLEX Research Fund naar MAH.
0.9% Sodium Chlordie, USP | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
4-0 Polyglactin 910 | Ethicon | J415H | |
7.5% Povidone-Iodine | CareFusion | 29904-004 | |
70% ETOH | Fisher Scientific | BP82031GAL | |
Anesthesia induction chamber | Harvard Apparatus | 75-2030 | Air-tight inducton chamber for rats |
Anesthesia machine | Harvard Apparatus | 75-0238 | Mobile Anesthesia System with Passive Scavenging |
Anesthesia Mask | Harvard Apparatus | 59-8255 | Rat anesthesia mask |
Brown Norway Rats (BN/Crl) | Charles River | Strain Code 091 | Male, 5-7 weeks, 100-200 g |
Buprenorphine Hydrochloride, 0.3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | 0.03 mg/kg, administered subcutaneously |
Electric hair clippers | WAHL | 79434 | |
Electric Heating Pad | Harvard Apparatus | 72-0492 | Maintained at 36-38 °C |
Heparin | Sagent Pharmaceuticals | NDC 25021-400-10 | 100U/100g injection into the left atrium |
Insulin Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | |
Iris forceps curved | World Precision Instruments | 15917 | |
Iris forceps straight | World Precision Instruments | 15916 | |
Isoflurane, USP | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | Induced at 5% isoflurance in oxygen and maintained with 3.5% isoflurane in oxygen |
Lewis Rats (LEW/ Crl) | Charles River | Strain Code 004 | Male, 5-7 weeks, 100-200 g |
Micro forceps | World Precision Instruments | 500233 | Dumont #5 |
Micro scissors | World Precision Instruments | 501930 | Spring-loaded Vannas Scissors |
Needle Driver | World Precision Instruments | 500226 | Ryder Needle Driver |
Operating microscope | AmScope | SM-3BZ-80S | 3.5x – 90x Stereo Microscope |
Petri Dish | Fisher Scientific | FB0875714 | |
Petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
Skin staples | Ethicon | PXR35 | Proximate 35 |
Sterile cotton swabs | Puritan | 25-806 1WC | |
Sterile gauze sponges | Fisher Scientific | 22-037-902 | |
Surgical Scissors | World Precision Instruments | 1962C | Metzenbaum Scissors |
University of Wisconsin Buffer (Servator B) | S.A.L.F S.p.A. | 6484A1 | Stored at 4 °C |