Il trapianto di valvola polmonare Utilizzando un modello murino di trapianto cardiaco eterotopico
Summary
Al fine di comprendere i meccanismi cellulari e molecolari alla base neotissue formazione e lo sviluppo di stenosi in ingegneria tessutale valvole cardiache, è stato sviluppato un modello murino di trapianto di valvole cardiache eterotopico. Una valvola cardiaca polmonare è stato trapiantato al destinatario utilizzando la tecnica di trapianto di cuore eterotopico.
Abstract
Valvole cardiache di ingegneria tessutale, valvole soprattutto decellularized, stanno iniziando a guadagnare slancio in uso clinico di chirurgia ricostruttiva con risultati alterni. Tuttavia, i meccanismi cellulari e molecolari dello sviluppo neotissue, ispessimento della valvola, e lo sviluppo stenosi non sono studiati estesamente. Per rispondere a queste domande, abbiamo sviluppato una valvola cardiaca modello murino di trapianto eterotopico. Una valvola cardiaca è stato raccolto da un topo donatore valvola e trapiantato in un topo donatore di cuore. Il cuore con una nuova valvola è stato trapiantato heterotopically ad un mouse destinatario. Il cuore trapiantato ha mostrato il proprio battito cardiaco, indipendente battito cardiaco del destinatario. Il flusso di sangue è stato quantificato usando un sistema a ultrasuoni ad alta frequenza con un Doppler pulsato. Il flusso attraverso la valvola polmonare impiantata mostrato flusso in avanti con rigurgito minimo e il picco di flusso era vicino a 100 mm / sec. Questo modello murino di trapianto di valvola cardiaca è highly versatile, in modo che possa essere modificato e adattato per fornire diversi ambienti emodinamici e / o può essere usato con vari topi transgenici per studiare lo sviluppo neotissue in una valvola cardiaca ingegneria tessutale.
Introduction
Difetti cardiovascolari congenite sono una delle principali cause di mortalità infantile del 1,2 mondo occidentale. Tra questi, la stenosi valvolare polmonare e premolari difetti valvolari aortici sono una forma che si verificano di frequente 3. Intervento di sostituzione della valvola cardiaca è una scelta di routine di chirurgia ricostruttiva; Tuttavia, le complicanze, tra cui la stenosi e calcificazione della valvola cardiaca, e la dipendenza per tutta la vita su anticoagulanti sono una fonte significativa di malattie croniche e morte 4-7. Inoltre, la mancanza di potenziale di crescita richiede interventi di revisione, che aumenta ulteriormente la mortalità di questi pazienti giovani 4,8,9.
Nel tentativo di sviluppare una valvola cardiaca sostituzione funzionale con potenziale di crescita, le cellule autologhe seminati Shinoka et al. Su una valvola cardiaca sintetico biodegradabile 8. La valvola sintetico trasformato in una valvola cardiaca nativa come la struttura con la crescita potenziometroal. Preliminari studi su animali di grandi dimensioni hanno dimostrato la possibilità di utilizzare questa metodologia per creare una valvola cardiaca funzionale 10. Tuttavia, gli studi di impianto lungo termine hanno dimostrato scarsa durata a causa del progressivo ispessimento della neotissue valvola con conseguente restringimento della valvola cardiaca. Lavorare da Sodian et al. Utilizzata la metodologia Shinoka, ma alla fine sostituito matrice PGA con un elastomero biodegradabile, che ha le proprietà biomeccaniche della valvola di ingegneria tessutale costruire un profilo più fisiologico 9,11,12. Nello studio in vivo, nonostante il successo del l'impianto, un rivestimento delle cellule endoteliali confluenti non era formata che potrebbe limitare il successo a lungo termine di questo ponteggio 12.
Al fine di progettare razionalmente una migliore valvola cardiaca sintetico di seconda generazione, un modello murino di trapianto di valvole cardiache è stato creato per studiare i meccanismi cellulari e molecolari underlyinformazione g neotissue, ispessimento della valvola, e lo sviluppo di stenosi. Modelli murini offrono una vasta gamma di reagenti molecolari, tra cui transgenici, che non sono facilmente disponibili in altre specie 7. In questo cuore modello di trapianto di valvole, un ex vivo singenico sostituzione della valvola cardiaca polmonare è stata eseguita prima; e poi il cuore con la valvola cardiaca impiantato è stato impiantato heterotopically in un ospite singenici utilizzando una tecnica microchirurgica. Questo modello permette la sostituzione della valvola cardiaca senza la necessità di bypass cardiopolmonare.
In questo lavoro, una spiegazione dettagliata di un raccolto valvola cardiaca, preparazioni cuore del donatore, il trapianto di valvole cardiache, e il trapianto di cuore eterotopico è descritto. I risultati hanno mostrato un battito cardiaco continuo dal cuore del donatore, che era indipendente dal battito cardiaco destinatario. Il flusso sanguigno attraverso la valvola polmonare impiantato è stata misurata usando un sistema a ultrasuoni ad alta frequenza con onda pulsata Fareppler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il tasso di mortalità di questa procedura è vicino al 20%, che è stato causato principalmente da emorragia nel sito di trapianto PV e anastomosi sull'aorta donatore all'aorta addominale destinatario. Nella maggior parte dei casi, il tasso di mortalità diminuisce significativamente chirurgia 48 hr postale. I topi hanno mostrato di sopravvivenza cuore batte forte e il flusso di sangue attraverso il fotovoltaico impiantato. L'intero processo dura quattro ore per una micro chirurgo esperto. Ci vorranno circa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto, in parte, da una sovvenzione del NIH (RO1 HL098228) per 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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- Wren, C., Reinhardt, Z., Khawaja, K. Twenty year trends in diagnosis of life threatening neonatal cardiovascular malformations. Arch Dis Child Fetal. 93, F33-F35 (2008).
- Vacanti, J. P. Beyond transplantation Third annual Samuel Jason Mixter lecture. Archives of surgery. 123, 545-549 (1960).
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- Quinn, R. W. Animal Models for Bench to Bedside Translation of Regenerative Cardiac Constructs. Progress in Pediatric cardiology. 35, (2013).
- Shinoka, T., et al. Tissue engineering heart valves valve leaflet replacement study in a lamb model. The Annals of thoracic surgery. 60, S513-S516 (1995).
- Sodian, R., et al. Tissue engineering of heart valves in vitro experiences. The Annals of thoracic surgery. 70, 140-144 (2000).
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- Sodian, R., et al. Evaluation of biodegradable three dimensional matrices for tissue engineering of heart valves. ASAIO journal (American Society for Artificial Internal Organs. 46, 107-110 (1992).
- Sodian, R., et al. Early in vivo experience with tissue-engineered trileaflet heart valves). Circulation. 102, III22-III29 (2000).
