מודל עכבר הטרוטופי לחקר השתלת גרון
Summary
מטרתו של כתב יד זה היא לתאר את הצעדים המיקרו-כירורגיים הנדרשים לביצוע השתלת גרון הטרוטופית בעכברים. היתרונות של מודל עכבר זה בהשוואה למודלים אחרים של בעלי חיים של השתלת גרון הם עלות-תועלת שלו ואת הזמינות של בדיקות אימונולוגיות ונתונים.
Abstract
השתלה הטרוטופית של הגרון, למרות שהיא הליך מאתגר מבחינה טכנית, מציעה ניתוח מדעי יותר ויתרונות עלות בהשוואה למודלים אחרים של בעלי חיים. למרות שתואר לראשונה על ידי Shipchandler et al. בשנת 2009, טכניקה זו אינה בשימוש נרחב, אולי בשל הקשיים בלמידת הטכניקה המיקרו-כירורגית והזמן הנדרש כדי לשלוט בה. מאמר זה מתאר את הצעדים הכירורגיים בפירוט, כמו גם מכשולים פוטנציאליים שיש להימנע מהם, על מנת לעודד שימוש יעיל בטכניקה זו.
במודל זה, עורקי הצוואר הדו-צדדיים של הגרון התורם עוברים אנסטומוס לעורק הצוואר המקבל ולווריד הג’וגולרי החיצוני, מה שמאפשר זרימת דם דרך השתל. זרימת הדם יכולה להיות מאושרת תוך ניתוחית על ידי הדמיה של מילוי דם בעורקי הצוואר הדו-צדדיים של השתל, אדמומיות של בלוטות התריס של השתל, ודימום מכלי מיקרו בשתל. המרכיבים החיוניים להצלחה כוללים שימור עדין של כלי השתל, ביצוע כריתת עורקים ווונוטומיה בגודל הנכון, ושימוש במספר המתאים של תפרים על האנסטומוזים העורקיים-עורקיים והעורקים-ורידיים כדי לאבטח כלי דם ללא דליפה ולמנוע חסימה.
כל אחד יכול להיות מיומן במודל זה עם הכשרה מספקת ולבצע את ההליך בערך 3 שעות. אם מבוצע בהצלחה, מודל זה מאפשר לבצע מחקרים אימונולוגיים בקלות ובעלות נמוכה.
Introduction
עבור חולים הסובלים מנזק בלתי הפיך לגרון או מסרטן הגרון, כריתת גרון כוללת היא לעתים קרובות האפשרות היחידה1. כריתת גרון כוללת משאירה את המטופלים ללא יכולת לנשום ולדבר בכוחות עצמם, בנוסף לחוות מצוקה חברתית ופסיכולוגית2. חולים עם סרטן הגרון הזקוקים לכריתת גרון כוללת הם מועמדים פוטנציאליים מצוינים להשתלת גרון. בעוד השתלת הגרון האנושי בסביבה של נזק בלתי הפיך לגרון בוצעה, allotransplantation של הגרון נמנע כיום בחולים אלה בשל החשש מהישנות הגידול, את האפשרות של דחייה כרונית, וזיהומים שמקורם בתורם3. דיכוי חיסוני הוא הגורם העיקרי לחששות אלה. האובדן הדרמטי של החולה הראשון שעבר השתלת גרון חלקית עקב הישנות הגידול לאחר טיפול חיסוני קונבנציונלי הוא עדות לכך שיש להמציא משטר דיכוי חיסוני מתאים לפני שיבוצעו ניסיונות נוספים להשתלה בחולי סרטן הגרון 4,5.
כדי להבין טוב יותר את התגובה החיסונית של המארח לגרון מושתל, מודל השתלת הגרון הראשון בחולדות פותח בשנת 1992 על ידי Strome, ושיפורים בטכניקה הניתוחית נעשו בשנת 2002 6,7. למרות שמודל זה יעיל לחקר השתלת גרון, המחסור בחומרים חיסוניים ספציפיים לחולדה והעלות הגבוהה יותר הכרוכה במודלים של חולדות הובילו לפיתוח מודל עכברים חדש לחקר השתלת גרון בשנת 20098.
היישום העיקרי של הטכניקה המתוארת הוא ללמוד משטרי תרופות אימונוסופרסיביים שונים בהשתלת גרון. שיפור הטיפולים האימונוסופרסיביים הנוכחיים עשוי להרחיב את מאגר המועמדים ולהוביל להשתלה בטוחה בחולי סרטן. היתרונות של מודל עכבר זה הם העלות-תועלת שלו והזמינות הרחבה של נתונים אימונולוגיים וריאגנטים.
צוותים העובדים על משטרי טיפול מדכאי חיסון להשתלת גרון יכולים להשתמש בשיטה זו כדי לאסוף נפח גדול של נתונים אימונולוגיים, וניתן לבדוק ולהשוות במהירות משטרי תרופות שונים. שיטות טיפול פוטנציאליות אחרות שיכולות לווסת את התגובה החיסונית להשתלה, כגון זריקות תאי גזע, ניתנות לבדיקה גם באמצעות מודל זה. לבסוף, ניתן להמציא ניסויים כדי לבחון השפעות מערכתיות ארוכות טווח של השתלת גרון על ידי הארכת תקופת המעקב.
הטכניקה המתוארת כאן משתמשת באנסטומוזות מקצה לצד כדי לספק זרימה עורקית וורידית לשתל גרון הטרוטופי. השתל הוא קומפלקס לרינגוטרכאו-ושט (LTE) הכולל את הגרון, בלוטות התריס, בלוטות יותרת התריס, קנה הנשימה והוושט של התורם, עם עורקי קרוטיד דו-צדדיים ופדיקלים שלמים. עורק הצוואר של תורם אחד עובר אנסטומוס לעורק הצוואר המקבל ומספק זרימת דם עורקית, בעוד שעורק הצוואר של התורם השני משוקע לווריד הג’וגולרי החיצוני של המקבל ומספק זרימת דם ורידית (איור 1).
מספר שינויים נעשו בטכניקה הכירורגית של מודל החולדה כדי להבטיח הצלחה במודל העכבר. לדוגמה, נעשה שימוש בחומר הרדמה בשאיפה במקום בחומר הזרקה כדי להגביר את השליטה על עומק ההרדמה ולהפחית את הסיבוכים. תפירה רציפה משמשת באנסטומוזיס עורקי-עורקי בחולדות; עם זאת, בשל גודל קטן יותר של כלי עכבר, זה קשה מבחינה טכנית יכול לגרום להיצרות של כלי לומן7. כתוצאה מכך, תפרים מופרעים משמשים במודל העכבר ומביאים לפטנטיות כלי משופרת. בנוסף, במודל החולדה, פדיקל עורק בלוטת התריס העליון (STA) מנותח החוצה ומדמיין. בהתחשב בגודלו הקטן יותר של ה-STA בעכברים, דיסקציה זו עלולה לגרום לנזק ואף להעברה של ה-STA. כתוצאה מכך, הוא אינו מנותח במודל העכבר. במקום זאת, החיתולית הסמוכה נשמרת כדי להבטיח שה-STA יישאר שלם.
המלכודות הפוטנציאליות העיקריות של טכניקה זו כוללות פגיעה בפדיקלים המורכבים של LTE התורם, ביצוע כריתת עורקים או כריתת כלי דם בגודל שגוי, חסימת כלי דם באתרי האנסטומוזה או השארת רווחים באתרי האנסטומוזיס שעלולים לגרום לדימום. כדי להימנע מטעויות אלה, יש לנקוט בזהירות בעת רכישת השתל התורם על ידי השארת שרוול של רקמה סביב פדיקל STA. העורקים והוונוטומיות צריכים להיות גדולים מספיק כדי לאפשר זרימת דם, אך קטנים מספיק כדי למנוע דליפה. יש להשתמש במספר מתאים של תפרים עבור anastomoses כדי לסגור את כל הפערים, אבל לא יותר מדי כדי להסתיר את כלי.
אם היכרות עם טכניקות microsurgical מתקבל, הליך זה יכול להתבצע כ 3 שעות. מודל השתלת הגרון הזה יכול להתבצע באופן אמין בעכברים ולהשתמש בו כדי לחקור את התגובה החיסונית של המארח לאחר allotransplantation מרוכב וסקולרי.
Protocol
Representative Results
Discussion
השכיחות והשכיחות של סרטן הגרון עלו ב -12% ו -24%, בהתאמה, במהלך שלושת העשורים האחרונים, ורבים מהחולים הללו עוברים כריתת גרוןלטיפול 10. הליך זה מחמיר באופן משמעותי את איכות חייו של האדם, ולכן רצוי טיפול חלופי. allotransplantation מרוכב וסקולרי של הגרון יכול לשפר את יכולתו של המטופל לנשום ולדב?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות לרנדל רייש על עזרתו המצוינת בצילום וידאו ובעריכה.
Materials
| #1 Paperclips | Staples | OP-7404 | Clips are shaped manually to be used as retractors |
| 1 cc Insulin Syringes | BD | 329412 | 27 G 5/8 |
| 10-0 Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 2870G | |
| 25 G Precision Glide Needle | BD | 305125 | 1 in |
| 3 mL Luer-Lok Tip Syringe | BD | 309657 | |
| 30 G Sterile Standard Blunt Needles | Cellink | NZ5300505001 | |
| 5-0 Monocryl Suture | Ethicon | Y822G | |
| 8-0 Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 2815G | |
| Adson Forceps | Fine Science Tools | 11027-12 | Straight, 1 x 2 teeth |
| Adventitia scissors | S&T | SAS-10 | 19 mm, 10 cm, straight |
| Angled Forceps | Fine Science Tools | 00109-11 | 45/11 cm |
| Artifical Tears Lubricant Opthalmic Ointment | Akorn Animal Health | 59399-162-35 | |
| Bandaid Fabric Fingertip | Cardinal Healthcare | 299399 | |
| Betadine Solution Swabsticks | Purdue Products | 67618-153-01 | |
| Buprenex Injection | CIII | 12495-0757-1 | 0.3 mg/mL |
| Clamp applying forceps without lock | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.CAF5 | 14 cm |
| Cotton Swabs | Puritan | 10806-001-PK | |
| DeBakey forceps | |||
| Dermabond Mini | Cardinal Healthcare | 315999 | |
| Dissecting Boards | Mopec | 22-444-314 | |
| Falcon Sterile Disposable Petri Dish | Corning | 25373-041 | 35 mm |
| Fine Scisssors | Fine Science Tools | 14029-10 | Curved Sharp-Blunt 10 cm |
| Golden A5 2-Speed Blade Clipper | Oster | 008OST-78005-140 | #10 |
| Hair Remover Sensitive Formula | Nair | 2260000033 | |
| Heparin | Meitheal Pharmaceuticals | 71288-4O2-10 | 10,000 USP units per 10 mL |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | 66794-013-25 | |
| Low-Temp Micro Fine Tip Cautery | Bovie Medical | AA90 | |
| Mercian Visibility Background Material | Synovis Micro Companies | VB3 | Green |
| Microvascular Approximator Clamp without Frame | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.ABB11V | 0.4-1 mm Vessel Diameter |
| Mouse face mask kit | Xenotec | XRK-S | Small |
| Needle holder | S&T | C-14 W | 5.5", 8 mm, 0.4 mm |
| Press n' Seal | Glad | 70441 | |
| Scalpel | Braun | BA210 | 10 blade |
| Single Mini Vessel Clamp | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.ABB11M | .31 (8 mm), 3 x 1 mm Rnd. Bl., Black Pair |
| Stereomicroscope | Olympus | SZ61 | |
| Sterile Alcohol Prep Pads | Fisherbrand | 06-669-62 | |
| Sterile Disposable Drape Sheets | Dynarex | DYN4410-CASE | |
| Sterile Gauze Pads | Dukal | 1212 | |
| Sterile Saline | Hospira | 236173 | NaCl 0.9% |
| Sterile Surgical Gloves | Gammex | 851_A | |
| Straight Forceps | Fine Science Tools | 00108-11 | 11 cm |
| Tissue forceps | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.JFLP3 | 13.5 cm, 8 mm, 0.3 mm |
| Vannas Pattern Scissors | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.SDC15RV | 15 cm, 8 mm, curved 7mm blade |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-10 | 3 mm cutting edge, curved |
| Vessel Dilator Tip | Fine Science Tools | 00126-11 | Diameter 0.1 mm/Angled 10/11 cm |
| Vessel Dilator, Classic line | S&T | D-5a.3 W | 9 mm, 0.3 mm, angled 10 |
References
- Strome, M., et al. Laryngeal transplantation and 40-month follow-up. The New England Journal of Medicine. 344 (22), 1676-1679 (2001).
- Hilgers, F. J. M., Ackerstaff, A. H., Aaronson, N. K., Schouwenburg, P. F., Zandwijk, N. Physical and psychosocial consequences of total laryngectomy. Clinical Otolaryngology. 15 (5), 421-425 (1990).
- Heyes, R., Iarocci, A., Tchoukalova, Y., Lott, D. G. Immunomodulatory role of mesenchymal stem cell therapy in vascularized composite allotransplantation. Journal of Transplantation. 2016, (2016).
- Kluyskens, P., Ringoir, S. Follow-up of a human larynx transplantation. Laryngoscope. 80 (8), 1244-1250 (1970).
- Krishnan, G., et al. The current status of human laryngeal transplantation in 2017: A state of the field review. Laryngoscope. 127 (8), 1861-1868 (2017).
- Strome, S., Sloman-Moll, E., Wu, J., Samonte, B. R., Strome, M. Rat model for a vascularized laryngeal allograft. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 101 (11), 950-953 (1992).
- Lorenz, R. R., Dan, O., Nelson, M., Fritz, M. A., Strome, M. Rat laryngeal transplant model: technical advancements and a redefined rejection grading system. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 111 (12), 1120-1127 (2002).
- Shipchandler, T. Z., et al. New mouse model for studying laryngeal transplantation. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 118 (6), 465-468 (2009).
- Strome, M., Wu, J., Strome, S., Brodsky, G. A comparison of preservation techniques in a vascularized rat laryngeal transplant model. The Laryngoscope. 104 (6), 666-668 (1994).
- Nocini, R., Molteni, G., Mattiuzzi, C., Lippi, G. Updates on larynx cancer epidemiology. Chinese Journal of Cancer Research. 32 (1), 18-25 (2020).
- Strome, S., Sloman-Moll, E., Wu, J., Samonte, B. R., Strome, M. Rat model for a vascularized laryngeal allograft. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 101 (11), (1992).
- Work, W. P., Boles, R. Larynx: Replantation in the dog. Archives of Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 82 (4), 401-402 (1965).
- Birchall, M. A., et al. Model for experimental revascularized laryngeal allotransplantation. British Journal of Surgery. 89 (11), 1470-1475 (2002).
- Nakai, K., et al. Rat model of laryngeal transplantation with normal circulation maintained by combination with the tongue. Microsurgery. 23 (2), 135-140 (2003).
- Lott, D. G., Dan, O., Lu, L., Strome, M. Long-term laryngeal allograft survival using low-dose everolimus. Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 142 (1), 72-78 (2010).
- Lott, D. G., Russell, J. O., Khariwala, S. S., Dan, O., Strome, M. Ten-month laryngeal allograft survival with use of pulsed everolimus and anti-αβ T-cell receptor antibody immunosuppression. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 120 (2), 131-136 (2011).
- Lott, D. G., Dan, O., Lu, L., Strome, M. Decoy NF-κB fortified immature dendritic cells maintain laryngeal allograft integrity and provide enhancement of regulatory T cells. The Laryngoscope. 120 (1), 44-52 (2010).
