Summary

Trapianto di cuore addominale eterotopico modificato e un nuovo modello di rigurgito aortico nei ratti

Published: June 02, 2023
doi:

Summary

Questo studio dimostra una tecnica di trapianto di cuore addominale eterotopico riproducibile nei ratti che i principianti possono imparare ed eseguire. Inoltre, un nuovo modello di rigurgito aortico nei ratti viene generato eseguendo un trapianto di cuore addominale eterotopico e danneggiando la valvola aortica del donatore utilizzando un filo guida dopo la raccolta.

Abstract

Negli ultimi 50 anni, molti ricercatori hanno riportato trapianti di cuore addominale eterotopico in topi e ratti, con alcune variazioni nella tecnica chirurgica. Modificare la procedura di trapianto per rafforzare la protezione miocardica potrebbe prolungare il tempo di ischemia preservando la funzione cardiaca del donatore. I punti chiave di questa tecnica sono i seguenti: transettare l’aorta addominale del donatore prima della raccolta per scaricare il cuore del donatore; perfondere le arterie coronarie del donatore con una soluzione cardioplegica fredda; e raffreddamento topico del cuore del donatore durante la procedura di anastomosi. Di conseguenza, poiché questa procedura prolunga il tempo di ischemia accettabile, i principianti possono facilmente eseguirlo e ottenere un alto tasso di successo.

Inoltre, un nuovo modello di rigurgito aortico (AR) è stato stabilito in questo lavoro utilizzando una tecnica diversa da quella esistente, che viene creata inserendo un catetere dall’arteria carotide destra e perforando la valvola aortica nativa sotto guida ecocardiografica continua. Un trapianto di cuore addominale eterotopico è stato eseguito utilizzando il nuovo modello AR. Nel protocollo, dopo che il cuore del donatore è stato raccolto, un filo guida rigido viene inserito nell’arteria brachiocefalica del donatore e avanzato verso la radice aortica. La valvola aortica viene perforata spingendo ulteriormente il filo guida anche dopo che la resistenza è stata avvertita, inducendo così AR. È più facile danneggiare la valvola aortica usando questo metodo che con la procedura descritta nel modello AR convenzionale. Inoltre, questo nuovo modello AR non contribuisce alla circolazione del destinatario; pertanto, questo metodo dovrebbe produrre un modello AR più severo rispetto alla procedura convenzionale.

Introduction

Il trapianto di cuore addominale eterotopico nei ratti è stato riportato per la prima volta nel 1964 da Abbott et al.1 ed è stato utilizzato per studiare il rigetto acuto e cronico dell’allotrapianto, la vasculopatia cardiaca allogenica, il danno da ischemia-riperfusione e il rimodellamento cardiaco 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Alcune modifiche sono state aggiunte alla procedura negli ultimi 50 anni. I fondamenti della procedura attuale sono i seguenti. L’aorta ascendente e l’arteria polmonare (PA) del donatore sono anastomosi da un lato terminale all’aorta addominale del ricevente e alla vena cava inferiore, rispettivamente. Sebbene l’atrio sinistro e il ventricolo del donatore non ricevano alcun flusso intracavitario, il sangue scorre al sistema coronarico del donatore; Pertanto, il cuore del donatore riprende a battere dopo il de-serraggio.

Alcuni esperti con esperienza in centinaia o migliaia di operazioni hanno riportato un alto tasso di successo con breve tempo di ischemia per il trapianto di cuore addominale eterotopico 2,3,4,5; Tuttavia, è difficile per i principianti raggiungere il breve tempo di ischemia fin dall’inizio. Una sufficiente cardioprotezione è un fattore importante per ottenere una buona contrazione cardiaca del cuore del donatore. Una protezione miocardica insufficiente può irrigidire il cuore del donatore. Pertanto, abbiamo modificato la procedura di trapianto per rafforzare la protezione del cuore del donatore. Uno degli obiettivi di questo studio è dimostrare una procedura di trapianto di cuore addominale eterotopico riproducibile che i principianti possono facilmente eseguire poiché prolunga il tempo di ischemia accettabile.

Inoltre, alcuni ricercatori hanno riportato un modello di rigurgito aortico (AR) nei ratti, che è stato utilizzato per esaminare gli effetti degli agenti sul rimodellamento ventricolare sinistro (LV)12,13,14,15. La procedura convenzionale include quanto segue: (1) viene praticata un’incisione laterale destra del collo per esporre l’arteria carotide destra dopo l’anestesia; (2) un catetere viene incannulato da questo vaso e avanzato verso la radice aortica; e (3) l’AR è indotta perforando la valvola aortica nativa sotto guida ecocardiografica continua.

Tuttavia, perforare la valvola aortica mentre si tiene la sonda ecocardiografica e ottenere una buona visione dell’aorta ascendente, della valvola aortica e del catetere con un ecocardiogramma è impegnativo. Inoltre, l’insufficienza cardiaca dopo AR acuta è un’altra complicazione. Pertanto, un nuovo modello AR, che può essere facilmente creato e non contribuisce alla circolazione del destinatario, è stato stabilito in questo lavoro per risolvere queste sfide. L’altro scopo di questo studio è quello di creare un modello AR utilizzando il trapianto di cuore addominale eterotopico e danneggiando la valvola aortica del donatore utilizzando un filo guida dopo la raccolta.

Protocol

Tutte le procedure sugli animali sono state condotte in conformità con “An Outline of the Act on Welfare and Management of Animals” e “Standards Relating to the Care and Keeping and Reducing Pain of Laboratory Animals” del Ministero dell’Ambiente, del Governo del Giappone e le “Linee guida per la corretta condotta della sperimentazione animale” del Consiglio scientifico del Giappone16, 17,18. I protocolli sugli animali sono sta…

Representative Results

Per quanto riguarda il modello normale, una buona contrazione LV è stata stabilita con successo dopo il de-serraggio. Il tempo di ischemia del cuore trapiantato e il tempo di anestesia del ricevente erano rispettivamente di circa 60 minuti e 130 minuti (Tabella 1). Una buona contrazione LV è stata ottenuta anche dopo il de-serraggio nel nuovo modello AR. Il tempo ischemico del cuore trapiantato e il tempo di anestesia del ricevente nel modello AR sono stati circa 5 minuti e …

Discussion

Sono stati scoperti passaggi chiave per evitare che il cuore del donatore si irrigidisca durante l’impianto. In primo luogo, è fondamentale transettare l’aorta addominale del donatore prima della raccolta per scaricare il cuore del donatore 4,7. Se la procedura chirurgica del donatore viene eseguita senza intubazione endotracheale, la respirazione cessa dopo la toracotomia, che ostruisce la circolazione polmonare del donatore. Di conseguenza, il cuore del donato…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vorremmo ringraziare Editage (www.editage.com) per l’editing in lingua inglese.

Materials

Antisedan (atipamezole) Nippon Zenyaku Kogyo Co., Ltd.
Domitor (medetomidine) Nippon Zenyaku Kogyo Co., Ltd.
Dormicum (midazolam) Maruishi Pharmaceutical Co., Ltd.
heparin AY Pharmaceuticals Co.,Ltd.
Jcl:Wistar rats CLEA Japan, Inc.
microscope Orinpas Co., Ltd. SZ61
modified Krebs-Henseleit cardioplegic solution Merck KGaA
sevoflurane FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation
SURGICEL FIBRILLAR Johnson & Johnson K.K.
Vetorphale (butorphanol) Meiji Animal Health Co., Ltd.

References

  1. Abbott, C. P., Lindsey, E. S., Creech, O., Dewitt, C. W. A technique for heart transplantation in the rat. Archives of Surgery. 89, 645-652 (1964).
  2. Plenter, R. J., Zamora, M. R., Grazia, T. J. Four decades of vascularized heterotopic cardiac transplantation in the mouse. Journal of Investigative Surgery. 26 (4), 223-228 (2013).
  3. Niimi, M. The technique for heterotopic cardiac transplantation in mice: experience of 3000 operations by one surgeon. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 20 (10), 1123-1128 (2001).
  4. Westhofen, S., et al. The heterotopic heart transplantation in mice as a small animal model to study mechanical unloading – Establishment of the procedure, perioperative management and postoperative scoring. PLoS One. 14 (4), 0214513 (2019).
  5. Hasegawa, T., et al. Heterotopic vascularized murine cardiac transplantation to study graft arteriopathy. Nature Protocols. 2 (3), 471-480 (2007).
  6. Wang, C., Wang, Z., Allen, R., Bishop, G. A., Sharland, A. F. A modified method for heterotopic mouse heart transplantation. Journal of Visualized Experiments. (88), e51423 (2014).
  7. Weigle, C. A., et al. An immunological model for heterotopic heart and cardiac muscle cell transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (159), e60956 (2020).
  8. Liu, F., Kang, S. M. Heterotopic heart transplantation in mice. Journal of Visualized Experiments. (6), e238 (2007).
  9. Corry, R. J., Winn, H. J., Russell, P. S. Primarily vascularized allografts of hearts in mice. The role of H-2D, H-2K, and non-H-2 antigens in rejection. Transplantation. 16 (4), 343-350 (1973).
  10. Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 57 (2), 225-229 (1969).
  11. Plenter, R. J., Grazia, T. J. Murine heterotopic heart transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (89), e51511 (2014).
  12. Munakata, H., et al. Aortic conduit valve model with controlled moderate aortic regurgitation in rats: A technical modification to improve short- and long-term outcome and to increase the functional results. Circulation Journal. 77 (9), 2295-2302 (2013).
  13. Eskesen, K., et al. Sildenafil treatment attenuates ventricular remodeling in an experimental model of aortic regurgitation. Springerplus. 4, 592 (2015).
  14. Plante, E., et al. Effectiveness of beta-blockade in experimental chronic aortic regurgitation. Circulation. 110 (11), 1477-1483 (2004).
  15. Plante, E., et al. Left ventricular response to sustained volume overload from chronic aortic valve regurgitation in rats. Journal of Cardiac Failure. 9 (2), 128-140 (2003).
  16. An Outline of the Act on Welfare and Management of Animals. Ministry of the Environment, Government of Japan Available from: https://www.care.nagoya-u.ac.jp/statute/public/02OutlineAct.pdf (2007)
  17. Standards Relating to the Care and Keeping and Reducing Pain of Laboratory Animals. Ministry of the Environment, Government of Japan Available from: https://www.env.go.jp/nature/dobutsu/aigo/2_data/laws/nt_h25_84_en.pdf (2013)
  18. Guidelines for Proper Conduct of Animal Experiment. Science Council of Japan Available from: https://www.scj.go.jp/ja/info/kohyo/pdf/kohyo-20-k16-23.pdf (2006)
  19. Shimada, S., et al. Distention of the immature left ventricle triggers development of endocardial fibroelastosis: An animal model of endocardial fibroelastosis introducing morphopathological features of evolving fetal hypoplastic left heart syndrome. Biomed Research International. 2015, 462469 (2015).
  20. Shimada, S., et al. Development of a vascularized heterotopic neonatal rat heart transplantation model. European Surgical Research. 57 (3-4), 240-251 (2016).
check_url/64813?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Tsuji, S., Shimada, S., Ono, M. Modified Heterotopic Abdominal Heart Transplantation and a Novel Aortic Regurgitation Model in Rats. J. Vis. Exp. (196), e64813, doi:10.3791/64813 (2023).

View Video