Summary

肺动脉瓣使用异位心脏移植小鼠模型移植

Published: July 23, 2014
doi:

Summary

为了了解neotissue形成和狭窄的发展在组织工程心脏瓣膜相关的细胞和分子机制,开发了异位心脏瓣膜移植的小鼠模型。使用异位心脏移植术肺动脉心脏瓣膜移植到收件人。

Abstract

组织工程心脏瓣膜,特别是脱细胞瓣膜,也开始获得动力在临床使用重建手术的结果好坏参半。然而,neotissue发展,阀增厚和狭窄发展的细胞和分子机制尚未广泛研究。要回答上述问题,我们开发了一个小鼠异位心脏瓣膜移植模型。心脏瓣膜是从阀供体小鼠收获移植到心脏供体小鼠。用一个新的阀的心脏异位移植到受体小鼠。移植心脏表明自己的心跳,独立收件人的心跳。使用高频超声系统用脉冲多普勒血流进行定量。通过植入肺动脉瓣流量呈正向流量以最小的反流和洪峰流量接近100毫米/秒。心脏瓣膜移植的这个小鼠模型是highlÝ通用性,因此它可以被修改和调整以提供不同的血流动力学的环境和/或可用于各种转基因小鼠来研究neotissue发展在组织工程心脏瓣膜。

Introduction

先天性心血管缺陷的婴儿死亡率在西方世界1,2的主要原因之一。其中,肺动脉瓣狭窄和主动脉瓣二瓣缺陷是一个经常出现的形式3。心脏瓣膜置换手术是修复手术的常规选择;然而,并发症,包括狭窄的心脏瓣膜的钙化,以及终身抗凝药物的依赖是慢性疾病和死亡4-7一个显著来源。此外,缺乏增长潜力,需要重新进行手术,这进一步增加了这些年轻患者4,8,9的死亡率。

在试图开发一种功能置换心脏瓣膜的增长潜力,Shinoka 等。种子自体细胞到可生物降解的合成心脏瓣膜8。合成阀转换成一个原生心脏瓣膜状结构与增长电位人。初步大型动物的研究表明使用这种方法来创建一个功能心脏瓣膜10的可行性。然而,长期植入的研究表明耐用性差,由于该阀neotissue导致心脏瓣膜变窄的逐渐增厚。从Sodian工作使用的Shinoka方法,但最终换成了PGA矩阵,可生物降解弹性体,这给了组织工程瓣膜的生物力学特性构建一个更符合生理轮廓9,11,12。体内研究中,尽管植入的成功,一个融合的内皮细胞衬里没有形成这可能限制了长期的成功这个支架12。

为了合理设计改进的第二代人造心脏瓣膜,建立心脏瓣膜移植的小鼠模型来研究underlyin的细胞和分子机制克neotissue形成,瓣膜增厚,管腔狭窄和发展。小鼠模型提供了分子试剂繁多,包括转基因,这是不是在其他物种7一应俱全。在这种心脏瓣膜移植模型, 离体同源的肺心脏瓣膜置换首先执行;然后与植入心脏瓣膜的心脏被植入异位成利用显微外科技术一同源主机。通过此模型,心脏瓣膜置换,无需体外循环。

在本文中,心脏瓣膜收获的详细说明,供体心脏的准备工作,心脏瓣膜移植和异位心脏移植模型描述。结果表明,连续的心跳从供体心脏,这是独立于接收者的心跳。通过植入肺动脉瓣的血流使用高频超声系统用脉冲波执行测量ppler。

Protocol

注:所有动物的程序批准了全国儿童医院实验动物管理和使用委员会。 1,肺动脉心脏瓣膜收获从心脏瓣膜供体小鼠高压灭菌所有的外科手术工具手术前:1倍罚款剪刀,3微型镊子,微型2倍血管钳,1x夹紧应用镊子,1个微型针器,1个弹簧剪刀,1卷收器。 6-8周龄雌性C57BL / 6小鼠作为肺动脉心脏瓣膜捐助。从笼中取出小鼠并称重,然后用安乐死氯胺酮/甲苯​​噻…

Representative Results

图1说明了心脏瓣膜移植模型采用异位心脏移植的原理图。心脏瓣膜是从供体心脏收获,并从第二供体小鼠植入到心脏。然后用新的心脏瓣膜的心脏被植入到受体小鼠的腹部。 图2显示了植入心脏的插图上腹部空间(A),心脏移植后(B)的权利,移植后5分钟。在剔除对主动脉和下腔静脉的两侧缝线,心脏开始后打1-2分钟,成为平克与更多的血液?…

Discussion

死亡率此程序是接近20%,这主要是由出血在PV移植部位吻合捐助主动脉到受体腹主动脉造成的。在大多数情况下,死亡率显著减小后48小时的手术。存活小鼠表现出通过植入光伏强劲的心脏跳动和血液的流动。整个过程需要四个小时有经验的外科医生微。这将需要大约250小鼠掌握的技术。异位心脏移植是比较直截了当相比,光伏植入的供体心脏。其中一个成功的高压移植中最关键的步骤是收获从?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作是支持的,部分由一个津贴从美国国立卫生研究院(RO1 HL098228)到CKB。

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

References

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Cite This Article
Lee, Y., Yi, T., James, I., Tara, S., Stuber, A. J., Shah, K. V., Lee, A. Y., Sugiura, T., Hibino, N., Shinoka, T., Breuer, C. K. Transplantation of Pulmonary Valve Using a Mouse Model of Heterotopic Heart Transplantation. J. Vis. Exp. (89), e51695, doi:10.3791/51695 (2014).

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