Sonraki Adım Taking: Bir Nöral Coaptation Ortotopic Hind Limb Transplant Modeli Sıçan Fonksiyonel Kurtarma Maksimize etmek
Summary
Bu protokol, immünoloji ve fonksiyonel iyileşme nin eşzamanlı çalışmasına yönelik sağlam, tekrarlanabilir vasküler kompozit allotransplant (VCA) modelini sunmaktadır. El dikilmiş vasküler anastomozlar ve nöral coaptation ile sağ orta uyluk arka ekstremite ortopik nakli titiz tekniği yatırım zaman fonksiyonel kurtarma çalışma yeteneği verir.
Abstract
Özellikle ekstremite nakli ve genel olarak vaskülarize kompozit allotransplant (VCA) immünsupresif ve fonksiyonel nöromotor kurtarma mevcut sınırlamalar tarafından stymied edilmiştir geniş terapötik söz var. Birçok hayvan modelleri VCA benzersiz özellikleri incelemek için geliştirilmiştir, ama burada aynı anda mevcut VCA sınırlama her iki yönünü araştırmak için tasarlanmış sıçanlarda ortotopik arka ekstremite nakli sağlam bir tekrarlanabilir modeli mevcut: immünsupresyon stratejileri ve fonksiyonel nöromotor kurtarma. Modelin özünde titiz bir taahhüt dinleniyor, el dikilmiş vasküler anastomozlar ve femoral sinir ve siyatik sinir el dikilmiş nöral coaptation gibi zaman test mikrocerrahi teknikleri. Bu yaklaşım, rehabilitasyon, günlük faaliyetlerin devamı ve fonksiyonel testler yeteneğine sahip daha uzun ömürlü hayvanlar için izin dayanıklı ekstremite rekonstrüksiyonları verir. Konvansiyonel immünsupresif ajanların kısa süreli tedavisi ile, allotransplanted hayvanlar nakil sonrası 70 güne kadar hayatta, ve isotransplanted hayvanlar ameliyat sonrası 200 gün ötesinde uzun ömürlü kontroller sağlar. Nörolojik fonksiyonel iyileşme nin kanıtları ameliyat sonrası 30 gün mevcuttur. Bu model sadece VCA ve sinir rejenerasyonu için benzersiz immünolojik soruları sorgulamak için yararlı bir platform sağlar, ama aynı zamanda vca için özel olarak tasarlanmış yeni tedavi stratejileri in vivo test sağlar.
Introduction
Vaskülarize-kompozit allotransplant (VCA) veya kompozit doku allotransplant (CTA) daha geniş kategori altında ekstremite nakli henüz terapötik sözünü yerine getirmemiştir. Lyon, Fransa ve Louisville, Kentucky 1998 ve 1999 yılında ilk başarılı insan el nakli bu yana, 100’den fazla üst ekstremite nakli dikkatle seçilmiş hastalarda dünya çapında yapılmıştır1. Daha geniş uygulanabilirlik önemli immünsupresyon ve sınırlı fonksiyonel nöromotor kurtarma tarafından stymied olmuştur. Mevcut immünsupresyon stratejileri fırsatçı enfeksiyon2%77 insidansı karşısında akut ret% 85 insidansı ile sonuçlanır. Öte yandan, el nakli sonrası fonksiyonel iyileşme gerçekleşir; Kol Omuz ve El (DASH) puanları ortalama Sakatlık 71 den 43 geliştirmek, ancak fonksiyon bu düzeyde hala bir sakatlık2olarak nitelendirebilir . Ekstremite naklinin hayat kurtarıcı olmayan doğası göz önüne alındığında, VCA’da bir sonraki adımı atmak için hayvan modellerinde mevcut teknikler rafine edilmelidir.
1978 yılında ekstremite nakli ilk sıçan modeli bu yana3, Birçok yenilikçi hayvan modelleri VCA alanında ilerletmek için geliştirilmiştir4, operatif zaman en aza indirmek için vasküler kelepçeli anastomozlar birleştiren5,6, heterotopik osteomiyokutanöz nakli alıcıhayvanafizyolojik hakaret en aza indirmek için 7,8,9,10,11, ve yeni immünolojik yaklaşımlar7,12,13,14. Burada sunulan ortotopik sağ arka ekstremite orta uyluk naklisıçan modeli aynı anda mevcut VCA sınırlama her iki yönünü araştırmak için sağlam, tekrarlanabilir model platformu bir ön yatırım olarak el dikilmiş vasküler anastomoz ve nöral coaptation gibi titiz, zaman test mikrocerrahi teknikleri vurgulamaktadır: immünsupresyon stratejileri ve fonksiyonel nöromotor kurtarma.
Protocol
Representative Results
Discussion
Limb transplantasyonu, vaskülarize komponent allotransplantasyonu (VCA) daha geniş bir kategori altında, henüz yerine getirilmemiş olarak yaygın olarak uygulanabilir terapötik söz vardır. Ana barikatlar vca ve nöromotor kurtarma teknikleri şu anda kullanılan benzersiz çözülmemiş immünolojik sorunlar yatıyor. Yeni tekniklerin geliştirilmesi esnek, sağlam ve tekrarlanabilir hayvan modelleme bağlıdır.
VCA’da her biri özel avantajlara sahip4hayvan mo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Frankel Vakfı ve Northwestern Memorial Hastanesi McCormick Grant (Operation RESTORE) tarafından finanse edilmiştir. Bu yayında bildirilen araştırma, T32GM008152 Ödül Numarası kapsamında Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Medicial Sciences Ulusal Enstitüsü tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma Northwestern Üniversitesi Mikrocerrahi Çekirdek ve Davranışsal Fenotilik Core tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Anesthesia machine | Vet Equip | 911103 | |
| 0.5cc syringe | Exel | 26018 | |
| 18-gauge needle | BD | 305196 | |
| 1cc syringe | BD | 309659 | |
| 22-gauge needle | BD | 305156 | |
| 24-gauge angiocatheter | Sur-Vet | SROX2419V | |
| 25-gauge needle | Exel | 26403 | |
| 3 cc syringe | BD | 309657 | |
| 5cc syringe | Exel | 26230 | |
| Alcohol | Fisher Scientific | HC-600-1GAL | |
| Anesthesia induction chamber | Vet Equip | 941443 | |
| Anesthetic gas scavenger system | Vet Equip | 931401 | |
| Bipolar electrocautery | Aura | 26-500 | |
| Bitter Spray Mist | Henry Schein | 5553 | |
| Bone wax | CP Medical | CPB31A | |
| Breathing circuit | Vet Equip | 921413 | |
| Buprenophine | Reckitt Benckiser | 12496075705 | |
| Castro-Viejos needle drivers | Roboz | RS-6416 | |
| Cordless rotary saw | Dremel | 8050-N/18 | |
| Cotton swab stick | Fisher Scientific | 23-400-101 | For hemostasis |
| DigiGait Appparatus and Software | Mouse Specifics | MSI-DIG, DIG-SOFT | |
| Dumont forceps (#4) | Roboz | RS-4972 | |
| Dumont forceps (#5) | Roboz | RS-5035 | |
| Enrofloxacin | Norbrook | ANADA 200-495 | |
| FK-506 | Astellas | 301601 | |
| Gauze | Kendall | 1903 | |
| Gauze | Covidien | 8044 | |
| Gloves | Microflex | DGP-350-M | |
| Hair clippers | Oster | 078005-010-003 | |
| Handheld monopolar electrocautery | Bovie | AA00 | |
| Hargreaves Apparatus | Ugo Basile S.R.L. Gemonio, Italy | 37370 | |
| Heating pad | Walgreens | 126987 | |
| Heparin | Fresenius Kabi | 42592K | |
| Hot plate | Corning | PC-351 | For warming resusscitation fluid |
| Isoflurane | Henry Schein | 29405 | |
| Lactated ringers | Baxter | 2B2074 | |
| Large petri dish | Fisher Scientific | FB0875713 | For donor graft while in chilled saline |
| Meloxicam | Henry Schein | 49755 | |
| micro Collin Hartmann retractor | |||
| Micro dissecting scissors | Roboz | RS-5841 | |
| Microfibrillar collagen powder | BD | 1010590 | For hemostasis |
| Microvascular clips | Roboz | RS-5420 | |
| Normal saline | Baxter | 2F7124 | |
| Opthalmic lube | Dechra | IS4398 | |
| Rapmycin | MedChem Express | HY-10219 | |
| Small petri dish | Fisher Scientific | FB0875713A | For warmed resusscitation fluid |
| Sterile drapes | ProAdvantage | N207100 | |
| Surgical gown | Cardinal Health | 9511 | |
| Surgical mask | 3M | 1805 | |
| Surgical microscope, optic model OPMIMD | Zeiss | 169756 | |
| Surgical microscope, Universal S3 | Zeiss | 243188 | |
| Suture 10-0 nylon | Covidien | N2512 | |
| Suture 5-0 vicryl | Ethicon | J213H | |
| Suture 7-0 silk tie | Teleflex | 103-S | |
| Tape | 3M | 1530-1 | |
| Ultrasonic instrument cleaner | Roboz | RS-9911 | |
| Vessel dilation forceps | Roboz | RS-5047 |
References
- Elliott, R. M., Tintle, S. M., Levin, L. S. Upper extremity transplantation: current concepts and challenges in an emerging field. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 7 (1), 83-88 (2014).
- Petruzzo, P., et al. The International Registry on Hand and Composite Tissue Transplantation. Transplantation. 90 (12), 1590-1594 (2010).
- Shapiro, R. I., Cerra, F. B. A model for reimplantation and transplantation of a complex organ: the rat hind limb. Journal of Surgical Research. 24 (6), 501-506 (1978).
- 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).
- Furtmuller, G. J., et al. Orthotopic Hind Limb Transplantation in the Mouse. Journal of Visualized Experiments. (108), e53483 (2016).
- Sucher, R., et al. Orthotopic hind-limb transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (41), e2022 (2010).
- Horner, B. M., et al. In vivo observations of cell trafficking in allotransplanted vascularized skin flaps and conventional skin grafts. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 63 (4), 711-719 (2010).
- Fleissig, Y., et al. Modified Heterotopic Hindlimb Osteomyocutaneous Flap Model in the Rat for Translational Vascularized Composite Allotransplantation Research. Journal of Visualized Experiments. (146), e59458 (2019).
- Zhou, X., et al. A series of rat segmental forelimb ectopic implantation models. Scientific Reports. 7 (1), (2017).
- Adamson, L. A., et al. A modified model of hindlimb osteomyocutaneous flap for the study of tolerance to composite tissue allografts. Microsurgery. 27 (7), 630-636 (2007).
- 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).
- Fries, C. A., et al. enzyme responsive, tacrolimus-eluting hydrogel enables long-term survival of orthotopic porcine limb vascularized composite allografts: A proof of concept study. PLoS One. 14 (1), 0210914 (2019).
- Cottrell, B. L., et al. Neuroregeneration in composite tissue allografts: effect of low-dose FK506 and mycophenolate mofetil immunotherapy. Plastic and Reconstructive Surgery. 118 (3), 5 (2006).
- Benhaim, P., Anthony, J. P., Lin, L. Y., McCalmont, T. H., Mathes, S. J. A long-term study of allogeneic rat hindlimb transplants immunosuppressed with RS-61443. Transplantation. 56 (4), 911-917 (1993).
- Greene, E. C. . Anatomy of the rat. Volume N.S. American Philos. Soc. , 27 (1935).
- Schmalbruch, H. Fiber composition of the rat sciatic nerve. Anatomical Record. 215 (1), 71-81 (1986).
- Cheah, M., Fawcett, J. W., Andrews, M. R. Assessment of Thermal Pain Sensation in Rats and Mice Using the Hargreaves Test. Bio-protocol. 7 (16), (2017).
- Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain. 32 (1), 77-88 (1988).
- Hong, S. H., Eun, S. C. Experimental Forelimb Allotransplantation in Canine Model. BioMed Research International. 2016, 1495710 (2016).
- Mathes, D. W., et al. A preclinical canine model for composite tissue transplantation. Journal of Reconstructive Microsurgery. 26 (3), 201-207 (2010).
- Ibrahim, Z., et al. A modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (VCA) research. Journal of Visualized Experiments. (80), e50475 (2013).
- Fries, C. A., et al. A Porcine Orthotopic Forelimb Vascularized Composite Allotransplantation Model: Technical Considerations and Translational Implications. Plastic and Reconstructive Surgery. 138 (3), 71 (2016).
- Kim, M., Fisher, D. T., Powers, C. A., Repasky, E. A., Skitzki, J. J. Improved Cuff Technique and Intraoperative Detection of Vascular Complications for Hind Limb Transplantation in Mice. Transplantation Direct. 4 (2), 345 (2018).
- Chong, A. S., Alegre, M. L., Miller, M. L., Fairchild, R. L. Lessons and limits of mouse models. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 3 (12), 015495 (2013).
- Sucher, R., et al. Mouse hind limb transplantation: a new composite tissue allotransplantation model using nonsuture supermicrosurgery. Transplantation. 90 (12), 1374-1380 (2010).
- Tung, T. H., Mohanakumar, T., Mackinnon, S. E. Development of a mouse model for heterotopic limb and composite-tissue transplantation. Journal of Reconstructive Microsurgery. 17 (4), 267-273 (2001).
- Tang, J., et al. A vascularized elbow allotransplantation model in the rat. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 24 (5), 779-786 (2015).
- Yan, Y., et al. Nerve regeneration in rat limb allografts: evaluation of acute rejection rescue. Plastic and Reconstructive Surgery. 131 (4), 511 (2013).
- Georgiade, N. G., Serafin, D. . A Laboratory Manual of Microsurgery. Fourth Printing. , (1986).
- Tseng, S. H. Suppression of autotomy by N-methyl-D-aspartate receptor antagonist (MK-801) in the rat. Neuroscience Letters. 240 (1), 17-20 (1998).
- Haselbach, D., et al. Regeneration patterns influence hindlimb automutilation after sciatic nerve repair using stem cells in rats. Neuroscience Letters. 634, 153-159 (2016).
- Kloos, A. D., Fisher, L. C., Detloff, M. R., Hassenzahl, D. L., Basso, D. M. Stepwise motor and all-or-none sensory recovery is associated with nonlinear sparing after incremental spinal cord injury in rats. Experimental Neurology. 191 (2), 251-265 (2005).
- Berryman, E. R., Harris, R. L., Moalli, M., Bagi, C. M. Digigait quantitation of gait dynamics in rat rheumatoid arthritis model. Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions. 9 (2), 89-98 (2009).
- Hamers, F. P., Lankhorst, A. J., van Laar, T. J., Veldhuis, W. B., Gispen, W. H. Automated quantitative gait analysis during overground locomotion in the rat: its application to spinal cord contusion and transection injuries. Journal of Neurotrauma. 18 (2), 187-201 (2001).
- Deumens, R., Marinangeli, C., Bozkurt, A., Brook, G. A. Assessing motor outcome and functional recovery following nerve injury. Methods in Molecular Biology. 11622, 179-188 (2014).
- Bozkurt, A., et al. Aspects of static and dynamic motor function in peripheral nerve regeneration: SSI and CatWalk gait analysis. Behavioural Brain Research. 219 (1), 55-62 (2011).
- Neckel, N. D. Methods to quantify the velocity dependence of common gait measurements from automated rodent gait analysis devices. Journal of Neuroscience Methods. 253, 244-253 (2015).
- Yeh, L. S., Gregory, C. R., Theriault, B. R., Hou, S. M., Lecouter, R. A. A functional model for whole limb transplantation in the rat. Plastic and Reconstructive Surgery. 105 (5), 1704-1711 (2000).
