Transplantation trachéale intrapulmonaire murine : un modèle pour étudier la maladie oblitérante des voies respiratoires après une transplantation pulmonaire
Summary
Le modèle de transplantation trachéale intrapulmonaire (IPTT) murine est précieux pour l’étude de la maladie oblitérante des voies respiratoires (OAD) après une transplantation pulmonaire. Il offre un aperçu du comportement immunologique et angiogénique spécifique du poumon dans l’oblitération des voies respiratoires après allotransplantation avec une reproductibilité élevée. Nous décrivons ici la procédure IPTT et ses résultats attendus.
Abstract
La transplantation trachéale intrapulmonaire (IPTT) murine est utilisée comme modèle de maladie oblitérante des voies respiratoires (OAD) après une transplantation pulmonaire. Initialement rapporté par notre équipe, ce modèle a été utilisé dans l’étude de l’OAD en raison de sa haute reproductibilité technique et de son aptitude à étudier les comportements immunologiques et les interventions thérapeutiques.
Dans le modèle IPTT, un greffon trachéal de rongeur est directement inséré dans le poumon du receveur par la plèvre. Ce modèle est distinct du modèle de greffe trachéale hétérotopique (HTT), dans lequel les greffons sont transplantés dans des sites sous-cutanés ou omentaux, et du modèle de greffe trachéale orthotopique (OTT) dans lequel la trachée du donneur remplace la trachée du receveur.
La mise en œuvre réussie du modèle IPTT nécessite des compétences avancées en anesthésie et en chirurgie. Les compétences en anesthésie comprennent l’intubation endotrachéale du receveur, l’établissement des paramètres ventilatoires appropriés et l’extubation au moment opportun après la récupération de l’anesthésie. Les compétences chirurgicales sont essentielles pour une mise en place précise du greffon dans le poumon et pour assurer une étanchéité efficace de la plèvre viscérale afin d’éviter les fuites d’air et les saignements. En général, le processus d’apprentissage dure environ 2 mois.
Contrairement aux modèles HTT et OTT, dans le modèle IPTT, les voies respiratoires allogreffées développent une oblitération des voies respiratoires dans le microenvironnement pulmonaire concerné. Cela permet aux chercheurs d’étudier les processus immunologiques et angiogéniques spécifiques aux poumons impliqués dans l’oblitération des voies respiratoires après une transplantation pulmonaire. De plus, ce modèle est également unique en ce sens qu’il présente des organes lymphoïdes tertiaires (TLO), qui sont également observés dans les allogreffes pulmonaires humaines. Les TLO sont composés de populations de lymphocytes T et B et caractérisés par la présence de veinules endothéliales élevées qui dirigent le recrutement des cellules immunitaires ; Par conséquent, ils sont susceptibles de jouer un rôle crucial dans l’acceptation et le rejet des greffons. Nous concluons que le modèle IPTT est un outil utile pour étudier les voies immunitaires et profibrotiques intrapulmonaires impliquées dans le développement de l’oblitération des voies respiratoires dans l’allogreffe de transplantation pulmonaire.
Introduction
La transplantation pulmonaire s’est avérée être un traitement efficace pour les patients atteints de maladies respiratoires en phase terminale. Cependant, le taux de survie médian des receveurs de transplantation pulmonaire humaine n’est que d’environ 6 ans, le développement d’une bronchiolite oblitérante (OB), un type de maladie obstructive des voies respiratoires (OAD), étant une cause majeure de décès après la première année suivant la transplantation1.
Plusieurs modèles animaux ont été utilisés pour étudier le mécanisme sous-jacent à l’OAD. L’un de ces modèles est le modèle2 de transplantation trachéale hétérotopique (HTT). Dans ce modèle, les greffons trachéaux sont implantés dans le tissu sous-cutané ou l’épiploon du receveur. Une perte induite par l’ischémie des cellules épithéliales du greffon trachéal se produit, suivie d’une infiltration lymphocytaire alloréactive et d’une apoptose des cellules épithéliales du donneur. Les fibroblastes et les myofibroblastes migrent autour de la trachée, produisant une matrice extracellulaire. Enfin, une oblitération fibreuse complète de la lumière des voies respiratoires se produit. Le modèle HTT est techniquement simple, offre un environnement in vivo et offre une grande reproductibilité.
Un autre modèle d’étude de l’OAD est le modèle de transplantation trachéale orthotopique (OTT) chez le rat, où des greffons trachéaux sont interposés dans la trachée du receveur pour maintenir la ventilation physiologique3. Dans ce modèle, l’épuisement des cellules épithéliales du donneur induit par l’ischémie entraîne leur remplacement par des cellules épithéliales receveuses dans la trachée, formant des voies respiratoires non obstruées accompagnées d’une fibrose modérée. Bien que ces modèles aient contribué à la compréhension de l’oblitération des voies respiratoires après transplantation pulmonaire, ils présentent des limites en termes de récapitulation du microenvironnement parenchymateux pulmonaire.
Notre groupe de recherche a introduit le modèle de transplantation trachéale intrapulmonaire (IPTT) chez le rat, où les greffons trachéaux sont implantés dans le poumon receveur4 (Figure 1). Le modèle IPTT présente une oblitération fibreuse de la lumière des voies respiratoires se produisant dans le microenvironnement pulmonaire. De plus, il a été appliqué avec succès à des souris qui sont techniquement plus difficiles que le rat IPTT 5,6,7,8,9,10. Cette adaptation du modèle IPTT murin nous a permis d’approfondir les détails complexes de l’environnement immunologique pulmonaire de l’OAD après une transplantation pulmonaire à l’aide de souris transgéniques.
Le modèle IPTT possède des caractéristiques uniques. L’une est la néoangiogenèse, qui est facilitée par la circulation pulmonaire et joue un rôle crucial dans l’oblitération des voiesrespiratoires 4,10. De plus, le modèle IPTT présente des agrégats lymphoïdes, dont certains ont des veinules endothéliales élevées exprimant l’adresse des ganglions périphériques, ce qui indique qu’il s’agit d’organes lymphoïdes tertiaires (TLO)7,8. Les TLO ressemblent à des ganglions lymphatiques et sont constitués de lymphocytes T, de lymphocytes B et, fréquemment, d’un centre germinatif accompagné de cellules dendritiques folliculaires11,12. Des TLO ont été rapportés dans diverses maladies inflammatoires chroniques, y compris l’oblitération des voies respiratoires, ce qui rend le modèle IPTT adapté à l’étude du rôle des TLO dans l’oblitération des voies respiratoires 7,8,11,12,13. Cet article présente la méthodologie du modèle IPTT murin, dans le but de familiariser les chercheurs avec ce modèle et de faciliter d’autres recherches sur l’oblitération des voies respiratoires après une transplantation pulmonaire.
Protocol
Representative Results
Discussion
La procédure IPTT murine comprend des étapes critiques. En ce qui concerne l’anesthésie, la première étape cruciale est l’intubation endotrachéale. Il est essentiel de tenir la souris à une hauteur appropriée avec ses pattes sur la table pour visualiser les cordes vocales et faciliter l’intubation immédiate. De plus, un réglage minutieux du volume respiratoire et de la pression expiratoire positive (PEEP) est nécessaire. En règle générale, un volume respiratoire de 500 μL et une PEEP de 2 cmH2</…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier Jerome Valero pour l’édition de ce manuscrit. La figure 1 et la figure 3I,J,L ont été créées avec BioRender.com.
Materials
| BALB/cJ | The Jackson Laboratory | 8-10 weeks 25-30 g | Male, Donor |
| BD 1 mL Syringe | Becton Dickinson | 309659 | |
| BD PrecisionGlide Needle Aiguile BD PrecisionGlide |
Becton Dickinson | 305122 | |
| Bovie Change-A-Tip Deluxe High-Temperture | Bovie | DEL1 | |
| C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 8-10 weeks 25-30 g | Male, Recipient |
| Dumont #5/45 Forceps | F·S·T | 11251-35 | |
| Ethicon Ligaclip Multiple -Clip Appliers- | Ethicon | LX107 | |
| Extra Fine Graefe Forceps | F·S·T | 11150-10 | |
| Glover Bulldog Clamp | Integra | 320-127 | |
| Halsted-Mosquito Hemostats | F·S·T | 13009-12 | |
| Horizon Titanium Ligating Clips | Teleflex | 001201 | |
| Leica M651 Manual surgical microscope for microsurgical procedures | Leica | ||
| Magnetix Fixator with spring lock | CD+ LABS | ACD-001 | |
| Microsurgical Scissor | Jarit | 277-051 | |
| Mouse and Perinatal Rat Ventilator Model 687 | Harvard | 55-0001 | |
| Perfadex Plus | XVIVO | 19850 | |
| Retractor Tip Blunt – 2.5 mm | CD+ LABS | ACD-011 | |
| small animal table | CD+ LABS | ACD-003 | |
| Surgipro Blue 24" CV-1 Taper, Double Armed | Covidien | VP702X | |
| Systane ointment | Alconn | 1444062 | |
| System Elastomer | CD+ LABS | ACD-007 | |
| Terumo Surflo IV Catheter, 20 G x 1 in | Terumo Medical Corporation | SR-OX2025CA | |
| VMT table Top | benson | 91803300 |
Referências
- Chambers, D. C., et al. The International Thoracic Organ Transplant Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: Thirty-fifth adult lung and heart-lung transplant report-2018; Focus theme: Multiorgan Transplantation. J Heart Lung Transplant. 37 (10), 1169-1183 (2018).
- Hertz, M. I., Jessurun, J., King, M. B., Savik, S. K., Murray, J. J. Reproduction of the obliterative bronchiolitis lesion after heterotopic transplantation of mouse airways. American J Pathol. 142 (6), 1945-1951 (1993).
- Ikonen, T. S., Brazelton, T. R., Berry, G. J., Shorthouse, R. S., Morris, R. E. Epithelial re-growth is associated with inhibition of obliterative airway disease in orthotopic tracheal allografts in non-immunosuppressed rats. Transplantation. 70 (6), 857 (2000).
- Dutly, A. E., et al. A novel model for post-transplant obliterative airway disease reveals angiogenesis from the pulmonary circulation. Am J Transplant. 5 (2), 248-254 (2005).
- Wagnetz, D., et al. Rejection of tracheal allograft by intrapulmonary lymphoid neogenesis in the absence of secondary lymphoid organs. Transplantation. 93 (12), 1212-1220 (2012).
- Hirayama, S., et al. Local long-term expression of lentivirally delivered IL-10 in the lung attenuates obliteration of intrapulmonary allograft airways. Hum Gene Ther. 22 (11), 1453-1460 (2011).
- Watanabe, T., et al. Recipient bone marrow-derived IL-17 receptor A-positive cells drive allograft fibrosis in a mouse intrapulmonary tracheal transplantation model. Transpl Immunol. 69, 101467 (2021).
- Matsuda, Y., et al. Spleen tyrosine kinase modulates fibrous airway obliteration and associated lymphoid neogenesis after transplantation. Am J Transplant. 16 (1), 342-352 (2016).
- Suzuki, Y., et al. Effect of CTLA4-Ig on Obliterative bronchiolitis in a mouse intrapulmonary tracheal transplantation model. Ann Thorac Cardiovasc Surg. 27 (6), 355-365 (2021).
- Watanabe, T., et al. A potent anti-angiogenic factor, vasohibin-1, ameliorates experimental bronchiolitis obliterans. Transplant Proc. 44 (4), 1155-1157 (2012).
- Aloisi, F., Pujol-Borrell, R. Lymphoid neogenesis in chronic inflammatory diseases. Nat Rev Immunol. 6 (3), 205-217 (2006).
- Cupedo, T., Jansen, W., Kraal, G., Mebius, R. E. Induction of secondary and tertiary lymphoid structures in the skin. Immunity. 21 (5), 655-667 (2004).
- Sato, M., et al. The role of intrapulmonary de novo lymphoid tissue in obliterative bronchiolitis after lung transplantation. J Immunol. 182 (11), 7307-7316 (2009).
- Okazaki, M., et al. Maintenance of airway epithelium in acutely rejection orthotopic vascularized mouse lung transplants. A J Resp Cell Mol Biol. 37 (6), 625-630 (2007).
- Yamada, Y., et al. Chronic airway fibrosis in orthotopic mouse lung transplantation models-an experimental reappraisal. Transplantation. 102 (2), e49-e58 (2018).
- Watanabe, T., et al. A B cell-dependent pathway drives chronic lung allograft rejection after ischemia-reperfusion injury in mice. Am J Transplant. 19 (12), 3377-3389 (2019).
- Guo, Y., et al. Vendor-specific microbiome controls both acute and chronic murine lung allograft rejection by altering CD4+Foxp3+ regulatory T cell levels. Am J Transplant. 19 (10), 2705-2718 (2019).
