زرع القصبة الهوائية داخل الرغام: نموذج للتحقيق في مرض مجرى الهواء بعد زرع الرئة
Summary
يعد نموذج زرع القصبة الهوائية داخل الرئة (IPTT) ذا قيمة لدراسة مرض مجرى الهواء المسد (OAD) بعد زرع الرئة. يقدم نظرة ثاقبة على السلوك المناعي والوعائي الخاص بالرئة في طمس مجرى الهواء بعد الخيفي مع قابلية عالية للاستنساخ. هنا ، نصف إجراء IPTT ونتائجه المتوقعة.
Abstract
يستخدم زرع القصبة الهوائية داخل الرئة (IPTT) كنموذج لمرض مجرى الهواء المسد (OAD) بعد زرع الرئة. تم الإبلاغ عن هذا النموذج في البداية من قبل فريقنا ، وقد اكتسب استخداما في دراسة OAD نظرا لقابليته العالية للتكاثر التقني وملاءمته للتحقيق في السلوكيات المناعية والتدخلات العلاجية.
في نموذج IPTT ، يتم إدخال طعم القصبة الهوائية للقوارض مباشرة في رئة المتلقي من خلال غشاء الجنب. يختلف هذا النموذج عن نموذج زرع القصبة الهوائية غير المتجانسة (HTT) ، حيث يتم زرع الطعوم في مواقع تحت الجلد أو تحت الجلد ، وعن نموذج زرع القصبة الهوائية التقويمية (OTT) حيث تحل القصبة الهوائية للمتبرع محل القصبة الهوائية للمتلقي.
يتطلب التنفيذ الناجح لنموذج IPTT مهارات تخدير وجراحة متقدمة. تشمل مهارات التخدير التنبيب الرغامي للمتلقي ، وتحديد معايير التهوية المناسبة ، ونزع الأنبوب في الوقت المناسب بعد الشفاء من التخدير. المهارات الجراحية ضرورية لوضع الكسب غير المشروع بدقة داخل الرئة ولضمان الإغلاق الفعال لغشاء الجنب الحشوي لمنع تسرب الهواء والنزيف. بشكل عام ، تستغرق عملية التعلم حوالي 2 أشهر.
على عكس نماذج HTT و OTT ، في نموذج IPTT ، يطور مجرى الهواء الخيفي طمس مجرى الهواء في البيئة المكروية للرئة ذات الصلة. يسمح هذا للباحثين بدراسة العمليات المناعية والأوعية الدموية الخاصة بالرئة التي تنطوي على طمس مجرى الهواء بعد زرع الرئة. علاوة على ذلك ، يعد هذا النموذج فريدا أيضا من حيث أنه يعرض الأعضاء اللمفاوية الثالثية (TLOs) ، والتي تظهر أيضا في الطعم الخيفي للرئة البشرية. تتكون TLOs من مجموعات الخلايا التائية والبائية وتتميز بوجود الأوردة البطانية العالية التي توجه تجنيد الخلايا المناعية. لذلك ، من المحتمل أن يلعبوا دورا حاسما في قبول الكسب غير المشروع ورفضه. نستنتج أن نموذج IPTT هو أداة مفيدة لدراسة المسارات المناعية داخل الرئة والبروليفية المشاركة في تطوير طمس مجرى الهواء في الطعم الخيفي لزراعة الرئة.
Introduction
تم تأسيس زراعة الرئة كعلاج فعال للمرضى الذين يعانون من أمراض الجهاز التنفسي في المرحلة النهائية. ومع ذلك ، فإن متوسط معدل البقاء على قيد الحياة لمتلقي زراعة الرئة البشرية هو حوالي 6 سنوات فقط ، مع تطور التهاب القصيبات المسد (OB) ، وهو نوع من مرض انسداد مجرى الهواء (OAD) ، كونه سببا رئيسيا للوفاة بعد السنة الأولى بعد الزرع1.
تم استخدام العديد من النماذج الحيوانية للتحقيق في الآلية الكامنة وراء OAD. أحد هذه النماذج هو نموذج زرع القصبة الهوائية غير المتجانسة (HTT)2. في هذا النموذج ، يتم زرع ترقيع القصبة الهوائية في الأنسجة تحت الجلد أو الثرب للمتلقي. يحدث فقدان الخلايا الظهارية الطعم الرغامي الناجم عن نقص التروية ، يليه تسلل الخلايا الليمفاوية التفاعلية وموت الخلايا المبرمج للخلايا الظهارية المانحة. تهاجر الخلايا الليفية والخلايا الليفية العضلية حول القصبة الهوائية ، مما ينتج عنه مصفوفة خارج الخلية. أخيرا ، يحدث طمس ليفي كامل لتجويف مجرى الهواء. نموذج HTT بسيط تقنيا ، ويوفر بيئة في الجسم الحي ، ويوفر قابلية عالية للتكرار.
نموذج آخر لدراسة OAD هو نموذج زرع القصبة الهوائية التقويمية للفئران (OTT) ، حيث يتم إدخال ترقيع القصبة الهوائية في القصبة الهوائية للمتلقي للحفاظ على التهوية الفسيولوجية3. في هذا النموذج ، يؤدي استنفاد الخلايا الظهارية المانحة الناجم عن نقص التروية إلى استبدالها بالخلايا الظهارية المتلقية داخل القصبة الهوائية ، مما يشكل مجرى هوائي غير مسدود مصحوبا بتليف معتدل. على الرغم من أن هذه النماذج قد ساهمت في فهم طمس مجرى الهواء بعد زرع الرئة ، إلا أن لها قيودا من حيث تلخيص البيئة المكروية لحمية الرئة.
قدمت مجموعتنا البحثية نموذج زرع القصبة الهوائية داخل الرئة (IPTT) للفئران ، حيث يتم زرع ترقيع القصبة الهوائية في رئة المتلقي4 (الشكل 1). يظهر نموذج IPTT طمسا ليفيا لتجويف مجرى الهواء يحدث داخل البيئة المكروية للرئة. علاوة على ذلك ، تم تطبيقه بنجاح على الفئران التي تمثل تحديا تقنيا أكثر من الفئران IPTT5،6،7،8،9،10. مكننا هذا التكيف لنموذج IPTT للفئران من التعمق في التفاصيل المعقدة للبيئة المناعية للرئة ل OAD بعد زرع الرئة باستخدام الفئران المعدلة وراثيا.
يمتلك نموذج IPTT بعض الميزات الفريدة. الأول هو تكوين الأوعية الدموية الجديدة ، والذي يتم تسهيله عن طريق الدورة الدموية الرئوية ويلعب دورا حاسما في طمس مجرى الهواء4،10. بالإضافة إلى ذلك ، يعرض نموذج IPTT مجاميع لمفاوية ، بعضها يحتوي على وريدات بطانية عالية تعبر عن عنوان العقدة المحيطية ، مما يشير إلى أنها أعضاء ليمفاوية ثالثية (TLOs)7,8. تشبه TLOs الغدد الليمفاوية وتتكون من الخلايا التائية والخلايا البائية ، وفي كثير من الأحيان ، مركز جرثومي مصحوب بخلايا متغصنة مسامية 11,12. تم الإبلاغ عن TLOs في العديد من الأمراض الالتهابية المزمنة ، بما في ذلك طمس مجرى الهواء ، مما يجعل نموذج IPTT مناسبا للتحقيق في دور TLOs في طمس مجرى الهواء7،8،11،12،13. تقدم هذه الورقة منهجية نموذج IPTT للفأر ، بهدف تعريف الباحثين بهذا النموذج وتسهيل إجراء مزيد من التحقيقات في طمس مجرى الهواء بعد زرع الرئة.
Protocol
Representative Results
Discussion
يتضمن إجراء IPTT للفأر خطوات حاسمة. فيما يتعلق بالتخدير ، فإن الخطوة الأولى الحاسمة هي التنبيب الرغامي. من الضروري حمل الماوس على ارتفاع مناسب مع وضع أرجله على الطاولة لتصور الحبال الصوتية وتسهيل التنبيب الفوري. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تعديل حجم الجهاز التنفسي الدقيق وضغط الزفير النه?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يود المؤلفون أن يشكروا جيروم فاليرو على تحرير هذه المخطوطة. تم إنشاء الشكل 1 والشكل 3I و J و L باستخدام 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 |
References
- 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).
