En gnagermodell av Ross-operasjonen: Syngeneic Pulmonary Artery Graft Implantation i en systemisk posisjon

Summary

Vi demonstrerer hvordan man etablerer en murinmodell av lungerotimplantasjon i den synkende aorta for å simulere Ross-prosedyren. Denne modellen muliggjør mellomlang/langsiktig evaluering av pulmonal autograft-ombygging i en systemisk posisjon, som representerer grunnlaget for å utvikle terapeutiske strategier for å fremme tilpasningen.

Abstract

Ross-operasjonen for aortaventilsykdom har fått ny interesse på grunn av sine fremragende langsiktige resultater. Likevel, når ansatt som frittstående roterstatning, beskrives mulig utvidelse av lunge autograft og påfølgende aortaregurgitasjon. Flere dyremodeller er foreslått. Imidlertid er disse vanligvis begrenset til ex-vivo-modeller eller in-vivo-eksperimenter med relativt dyre store dyremodeller. I denne studien forsøkte vi å etablere en gnagermodell av lungearteriegraft (PAG) implantasjon i en systemisk posisjon. Totalt 39 voksne Lewis rotter ble inkludert. Umiddelbart etter eutanasi ble lungeroten høstet fra et donordyr (n = 17). Syngeneiske mottaker (n=17) og sham-opererte (n=5) rotter ble bedøvet og ventilert. I mottakergruppen ble PAG implantert med en ende-til-ende anastomose i infra-nyre abdominal aorta posisjon. Sham-opererte rotter gjennomgikk bare transeksjon og re-anastomose av aorta. Dyr ble fulgt med serielle ultralydstudier i to måneder og post-mortem histologisk analyse. Median PAG-diameter i opprinnelig posisjon var 3,20 mm (IQR = 3,18-3,23). Ved oppfølging var median diameter på PAG 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13) ved 1 uke, 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28) ved 1 måned og 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35) ved 2 måneder (s<0,01). Høyeste systoliske hastighet var 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) ved 1 uke, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) ved 1 måned, og 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) ved 2 måneder (p = 0,02) og var ikke forskjellig fra den sham-opererte gruppen på slutten av eksperimentet (p = 0,5). Histologisk analyse viste ingen tegn på endoteltrombose. Denne studien viste at gnagermodeller kan tillate evaluering av den langsiktige tilpasningen av lungeroten til et høytrykkssystem. En systemisk plassert syngeneisk PAG-implantasjon representerer en enkel og gjennomførbar plattform for utvikling og evaluering av nye kirurgiske teknikker og legemiddelbehandlinger for å forbedre resultatene av Ross-operasjonen ytterligere.

Introduction

Medfødt aortaventilstenose er en undergruppe av medfødt hjertesykdom preget av en hindring av venstre ventrikulære kanal der lesjonen ligger på valvulært nivå. Misdannelse påvirker ca. 0,04-0,38 per 1000 ^{levendefødte1}.

De tilgjengelige alternativene for korreksjonen er mange, hver med sine egne fordeler og ulemper. For pasienter som er egnet for en biventrikulær ^korreksjon2, kan tilnærmingen være rettet mot ventilreparasjon (perkutan eller kirurgisk valvulotomi) eller ^erstatning3. Sistnevnte foretrekkes når aortaventilen anses som usalvasjerbar; De tilgjengelige alternativene er imidlertid begrenset for pediatriske pasienter. Faktisk er bioprosthetiske ventiler ikke indikert for aorta erstatning i den unge befolkningen på grunn av deres tidlige ^forkalkning4. På den annen side er degenerasjon i mekaniske ventiler betydelig langsommere, men disse krever livslang antikoagulantbehandling5. I tillegg er den store begrensningen av disse protesene representert av mangelen på vekstpotensial, noe som predisponerer pasientene for ytterligere gjenintervensjoner.

Et interessant terapeutisk alternativ i den pediatriske befolkningen er overføringen av lunge autograft til aortaposisjonen kalt “Ross operasjon”. I dette tilfellet erstattes lungeventilen med en homograft (figur 1)⁶. Denne prosedyren kan muligens representere det beste kirurgiske valget for barn fordi lunge autograften bevarer vekstpotensialet og ikke bærer risikoen for livslang antikoagulantbehandling. Videre kan Ross-prosedyren være av stor verdi også hos unge voksne for å unngå en mekanisk eller biologisk ventil, med potensial til å bli den beste kirurgiske løsningen.

Resultater etter aortaventilutskifting med lunge autograft er utmerket, med overlevelse større enn 98% og gode langsiktige ^resultater7. Litteraturstudier rapporterer 93% og 90% frihet fra å erstatte lunge homograft på henholdsvis 4 og 12 år, ^henholdsvis8.

Den største begrensningen i denne prosedyren er tendensen til at autograften utvider seg på lang sikt, spesielt når den brukes som en frittstående roterstatning. Dette kan føre til valvulær inkompetanse som kan kreve en ny intervensjon. Faktisk rapporterer den lengste oppfølgingsstudien som er utført så langt frihet fra reoperering for autograftering på 88% på 10 år og 75% ved 20 ^år9.

Muligheten for å gjenskape en Ross-operasjon i eksperimentell setting representerer en grunnleggende forutsetning for å undersøke den underliggende mekanismen for lunge autograft tilpasning til systemisk trykk. Flere modeller har blitt foreslått tidligere. Imidlertid er disse vanligvis begrenset til ex-vivo eksperimenter eller in-vivo dyremodeller med relativt dyre store dyr. I denne studien forsøkte vi å etablere en gnagermodell av lungearteriegraft (PAG) implantasjon i en systemisk posisjon, som frittstående rot.

Protocol

Alle prosedyrer er godkjent av University of Padova Animal Care Committee (OPBA, protokollnummer n° 55/2017) og autorisert av det italienske helsedepartementet (Autorisasjon n° 700/2018-PR), i samsvar med EU-direktivet 2010/63/UE og den italienske loven 26/2014 for pleie og bruk av forsøksdyr. 1. Dyrepleie og eksperimentell modell Forsikre deg om at alle Lewis rotter er hentet fra et enkelt selskap (Tabell over materialer). Vedlikehold rotter i ko…

Representative Results

Totalt 39 voksne Lewis-rotter ble inkludert i denne studien: 17 dyr ble brukt som PAG-donorer, 17 dyr som mottakere og 5 som sham-opererte (kontrollgruppe) (tabell 1). Hannrotter var 22 (56 %) og kvinner 17 (44 %); sistnevnte ble bare brukt i givergruppen. Ingen dødelig hendelse skjedde under operasjonen med 100% overlevelse. Under oppfølgingen hadde to dyr i transplantasjonsgruppen et dødelig utfall, henholdsvis 12 og 51 dager; overlevelsesraten ved slutten av studien var …

Discussion

Aortaventilutskifting med autolog lungerot (Ross-operasjon) representerer et attraktivt alternativ for medfødt aortaventilstenosereparasjon på grunn av den gunstige profilen og potensiell vekst av ^autograft10. Den største begrensningen i denne prosedyren er den potensielle dilatasjonen av den aortaiske neoventilen, som predisponerer for utviklingen av langsiktig oppblåsthet. Muligheten for å karakterisere modifikasjonene på lungearterien etter eksponering for systemisk trykk kan representere…

Materials

0.9% Sodium Chloride	Monico SpA	AIC 030805105	Two bottles of 100 mL. The cold one (4°C) for flushing the harvesting organ; the warm one (39°C) for moistening, and rehydration of the recipient
7.5% Povidone-Iodine	B Braun	AIC 032151211
Barraquer	Aesculap	FD 232R	Straight micro needle holder for the vascular anastomoses
Castroviejo needle holder	Not available	J 4065	To close the animal
Clip applying forceps	Rudolf Medical	RU 3994-05	For clip application
Cotton swabs	Johnson & Johnson Medical SpA	N/A	Supermarket product. Sterilized
Curved micro jeweller forceps	Rudolf Medical	RU 4240-06	Used to pass sutures underneath the vases.
Depilatory cream	RB healthcare	N/A	Supermarket product
Electrocautery machine	LED SpA	Surton 200
Fine scissors	Rudolf Medical	RU 2422-11	For opening the abdomen (recipient)
Fine-tip curved Vannas micro scissors	Aesculap	OC 497R	Only for preparing the pulmonary root, cut the lumbar vases and the 10/0 Prolene
Fluovac Isoflurane/Halotane Scavanger unit	Harvard Apparatus Ltd	K 017041	Complete of anesthesia machine, anesthesia tubing, induction chamber and scavenger unit with absorbable filter
Gentamycin	MSD Italia Srl	AIC 020891014	Antibiotic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular, administered during surgery
Heparin	Pharmatex Italia Srl	AIC 034692044	500 IU into the recipient abdominal vena cava
I.V. Catheter	Smiths Medical Ltd	4036	20G
Insulin Syringe, 1 mL	Fisher Scientific	14-841-33	To inject heparin in the harvesting animal and to flush the sectioned aorta in the recipient
Jeweler bipolar forceps	GIMA SpA	30665	0.25 mm tip. For electrocautery of very small vases
Lewis rats (LEW/HanHsd)	Envigo RMS SRL, San Pietro al Natisone, Udine, Italy	86104M	Male or female, weighing 200-250 g (pulmonary root harvesting animals) and 320-400 g (recipients)
Micro-Mosquito	Rudolf Medical	RU 3121-10	In number of four, with tips covered with silicon tubing. To keep in traction the Prolene suture during anastomosis
Operating microscope	Leica Microsystems	M 400-E	Used with 6x, 10x and 16x in-procedure interchangeable magnifications
Perma-Hand silk 2-0	Johnson & Johnson Medical SpA	C026D	To lift the aorta
Petrolatum ophthalmic ointment	Dechra	NDC 17033-211-38
Prolene 10-0	Johnson & Johnson Medical SpA	W2790	Very fine non-absorbable suture, with a BV75-3 round bodied needle, for the vascular anastomoses
Retractors	Not any	N/A	Two home-made retractors
Ring tip micro forceps	Rudolf Medical	RU 4079-14	For delicate manipulation
Sevoflurane	AbbVie Srl	AIC 031841036	Mixed with oxygen, for inhalatory anesthesia
Spring type micro scissors	Rudolf Medical	RU 2380-14	Straight; 14 cm long
Standard aneurysm clips	Rudolf Medical	RU 3980-12	Two clips (7.5 mm; 180 g; 1.77 N) to close the aorta
Sterile gauze of non-woven fabric material	Luigi Salvadori SpA	26161V	7.5×7.5 cm, four layers
Straight Doyen scissors	Rudolf Medical	RU/1428-16	For use to the donor
Straight micro jeweller forceps	Rudolf Medical	RU 4240-04	10.5 cm long. Used throughout the anastomosis
Syringes	Artsana SpA	N/A	20 mL (for the harvesting animal) and 5 mL (for the recipient). For saline flushing and dipping
TiCron 4-0	Covidien	CV-331	For closing muscles and skin
Tissue forceps V. Mueller	McKesson	CH 6950-009	Used for skin and muscles
Tramadol	SALF SpA	AIC 044718029	Analgesic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular
Virgin silk 8-0	Johnson & Johnson Medical SpA	W818	For arterial branch ligation