El trasplante de la válvula pulmonar Utilizando un modelo de ratón de heterotópico trasplante cardiaco

Summary

Con el fin de comprender los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a la formación de neotejido y el desarrollo de estenosis en las válvulas del corazón de la ingeniería tisular, se desarrolló un modelo murino de trasplante heterotópico de válvula cardiaca. Una válvula cardíaca pulmonar fue trasplantado al receptor mediante la técnica de trasplante cardíaco heterotópico.

Abstract

Ingeniería tisular las válvulas del corazón, válvulas especialmente descelularizado, están empezando a cobrar impulso en el uso clínico de la cirugía reconstructiva con resultados mixtos. Sin embargo, los mecanismos celulares y moleculares de la neotejido desarrollo, engrosamiento de la válvula, y el desarrollo de estenosis no son investigados extensivamente. Para responder a estas preguntas, hemos desarrollado un modelo murino heterotópico de corazón Válvula de trasplante. Una válvula de corazón fue cosechada de un ratón donante y se trasplanta a la válvula de un ratón donante corazón. El corazón con una nueva válvula se trasplantó heterotópicamente a un ratón receptor. El corazón trasplantado mostró su propio latido del corazón, independiente de los latidos del corazón del destinatario. El flujo de sangre se cuantificó usando un sistema de ultrasonido de alta frecuencia con un Doppler pulsado. El flujo a través de la válvula pulmonar implantado mostró delante de flujo con regurgitación mínimo y el flujo pico fue cerca de 100 mm / seg. Este modelo murino de trasplante de válvulas cardíacas es highly versátil, por lo que puede ser modificado y adaptado para proporcionar diferentes entornos hemodinámicas y / o se puede utilizar con varios ratones transgénicos para estudiar el desarrollo neotejido en una válvula de corazón de ingeniería tisular.

Introduction

Defectos cardiovasculares congénitos son una de las principales causas de mortalidad infantil en el mundo occidental ^1,2. Entre ellos, la estenosis de la válvula pulmonar y defectos en las válvulas aórticas bicúspides son una forma que ocurre con frecuencia ^3. La cirugía de reemplazo de válvulas cardíacas es una elección habitual de cirugías reconstructivas; Sin embargo, las complicaciones, incluyendo la estenosis y la calcificación de la válvula del corazón, y la dependencia de por vida con anticoagulantes son una fuente importante de enfermedad crónica y muerte ^4-7. Por otra parte, la falta de potencial de crecimiento requiere cirugías de revisión, lo que aumenta aún más la mortalidad de los pacientes jóvenes ^4,8,9.

En un intento de desarrollar una válvula de corazón de sustitución funcional con potencial de crecimiento, Shinoka et al. Células autólogas sembradas en una válvula de corazón sintético biodegradable ^8. La válvula sintética transformado en una válvula del corazón nativo como la estructura con potenciómetro crecimientoal. Los estudios en animales grandes preliminares demostraron la viabilidad de utilizar esta metodología para crear una válvula cardiaca funcional ^10. Sin embargo, estudios de implantación a largo plazo demostraron poca durabilidad debido al engrosamiento progresivo de la neotejido válvula resulta en el estrechamiento de la válvula cardíaca. Trabaje desde Sodian et al. Utilizaron la metodología Shinoka, pero en última instancia, sustituyó a la matriz de la PGA con un elastómero biodegradable, que dio a las propiedades biomecánicas de la válvula de ingeniería tisular, la construcción de un perfil más fisiológico ^9,11,12. En el estudio in vivo, a pesar del éxito de la implantación, no se formó un revestimiento de células endoteliales confluentes que podría limitar el éxito a largo plazo de este andamio ^12.

Con el fin de diseñar racionalmente una válvula de corazón sintética segunda generación mejorada, un modelo murino de trasplante de válvula de corazón fue creado para investigar los mecanismos celulares y moleculares underlyinla formación de neotejido g, engrosamiento de la válvula, y el desarrollo de estenosis. Los modelos murinos ofrecen una amplia gama de reactivos moleculares, incluyendo los transgénicos, que no son fácilmente disponibles en otras especies ^7. En este modelo de trasplante de válvulas cardíacas, un vivo de reemplazo de válvula cardíaca pulmonar ex syngeneic se realizó en primer lugar; y luego el corazón con la válvula de corazón implantado se implantó heterotópicamente en un hospedador singénico utilizando una técnica de microcirugía. Este modelo permite el reemplazo de la válvula del corazón sin la necesidad de la derivación cardiopulmonar.

En este trabajo, una explicación detallada de la cosecha de la válvula del corazón, preparaciones de corazón donante, trasplante de válvulas cardíacas y el trasplante cardíaco heterotópico se describe. Los resultados mostraron un latido continuo desde el corazón del donante, que era independiente de los latidos del corazón receptor. El flujo de sangre a través de la válvula pulmonar implantado se midió usando un sistema de ultrasonido de alta frecuencia con una onda pulsada hacerppler.

Protocol

Nota: Todos los animales procedimientos fueron aprobados por el Comité del Hospital Institucional Cuidado de Animales y Uso de los Niños de Nationwide. 1. Válvula pulmonar del corazón de la cosecha de un donante de la válvula del corazón del ratón Autoclave todas las herramientas quirúrgicas antes de la cirugía: 1x tijeras finas, 3x fórceps micro, pinzas vasculares micro de 2x, abrazadera 1x fórceps soliciten, sostenedor 1x micro aguja, tijeras de primavera 1x, 1x retra…

Representative Results

La Figura 1 ilustra los esquemas de la modelo de trasplante de válvula de corazón usando el trasplante heterotópico de corazón. La válvula de corazón fue cosechada de un corazón de un donante y se implanta en un corazón de un segundo ratón donante. Entonces el corazón con la nueva válvula cardíaca se implanta en el abdomen de un ratón receptor. La figura 2 muestra una ilustración del corazón implantado en el espacio abdominal (A), justo después de traspl…

Discussion

La tasa de mortalidad de este procedimiento es cercana al 20%, que se debe principalmente a la hemorragia en el lugar de trasplante de PV y anastomosis en la aorta del donante a la aorta abdominal destinatario. En la mayoría de los casos, la tasa de mortalidad disminuye significativamente después de la cirugía 48 horas. Los ratones de supervivencia mostraron fuertes latidos del corazón y el flujo de sangre a través de la PV implantado. Todo el proceso tarda cuatro horas para un cirujano experimentado micro. Tomará…

Materials

DPBS	gibco	14190-144
Microscope	Leica	M80
C57BL/6J (H-2b), Female	Jackson Laboratories	664	8-12 weeks
Ketamine Hydrochloride Injection	Hospira Inc.	NDC 0409-2053
Xylazine Sterile Solution	Akorn Inc.	NADA# 139-236
ketoprofen	Fort Dodge Animal Health	NDC 0856-4396-01
Ibuprofen	PrecisionDose	NDC 68094-494-59
Heparin Sodium	Sagent Pharmaceticals	NDC 25021-400
Saline solution (Sterile 0.9% Sodium Chloride)	Hospira Inc.	NDC 0409-0138-22
0.9% Sodium Chloride Injection	Hospira Inc.	NDC 0409-4888-10
Petrolatum Ophthalmic Ointment	Dechra Veterinary Products	NDC 17033-211-38
Iodine Prep Pads	Triad Disposables, Inc.	NDC 50730-3201-1
Alcohol Prep Pads	McKesson Corp.	NDC 68599-5805-1
Cotton tipped applicators	Fisher Sientific	23-400-118
Fine Scissor	FST	14028-10
Micro-Adson Forcep	FST	11018-12
Clamp Applying Forcep	FST	00072-14
S&T Vascular Clamp	FST	00396-01
Spring Scissors	FST	15008-08
Colibri Retractors	FST	17000-04
Dumont #5 Forcep	FST	11251-20
Dumont #7 – Fine Forceps	FST	11274-20
Dumont #5/45 Forceps	FST	11251-35
Tish Needle Holder/Forceps	Micrins	MI1540
Black Polyamide Monofilament Suture, 10-0	AROSurgical Instruments Corporation	TI638402	For sutureing the graft
Black Polyamide Monofilament Suture, 6-0	AROSurgical Instruments	SN-1956	For musculature and skin closure
Non-Woven Songes	McKesson Corp.	94442000
Absorbable hemostat	Ethicon	1961
1 ml Syringe	BD	309659
3 ml Syringe	BD	309657
10 ml Syringe	BD	309604
18G 1 1/2 in, Needle	BD	305190
25G 1 in., Needle	BD	305125
30G 1 in., Needle	BD	305106
Warm Water Recircultor	Gaymar	TP-700
Warming Pad	Gaymar	TP-22G
Trimmer	Wahl	9854-500
VEVO2100 HIGH-FREQUENCY ULTRASOUND	VisualSonics	http://www.visualsonics.com/vevo2100	The catalog number and pricing can be acquired from the sales representatives.
Ultrasound transmission gel	PARKER LABORATORIES,  INC.	01-02
Table Top Laboratory Animal Anesthesia System	VetEquip, INC.	901806
Isoflurane	Baxter	1001936060