Murine इंट्रापल्मोनरी श्वासनली प्रत्यारोपण: फेफड़े के प्रत्यारोपण के बाद विस्मरण वायुमार्ग रोग की जांच के लिए एक मॉडल
Summary
murine इंट्रापल्मोनरी ट्रेकिअल ट्रांसप्लांटेशन (IPTT) मॉडल फेफड़ों के प्रत्यारोपण के बाद विस्मरण वायुमार्ग रोग (OAD) का अध्ययन करने के लिए मूल्यवान है। यह उच्च प्रजनन क्षमता के साथ एलोट्रांसप्लांटेशन के बाद वायुमार्ग विस्मरण में फेफड़े-विशिष्ट प्रतिरक्षाविज्ञानी और एंजियोजेनिक व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। यहां, हम आईपीटीटी प्रक्रिया और इसके अपेक्षित परिणामों का वर्णन करते हैं।
Abstract
मुराइन इंट्रापल्मोनरी ट्रेकिअल ट्रांसप्लांटेशन (आईपीटीटी) का उपयोग फेफड़ों के प्रत्यारोपण के बाद विस्मरण वायुमार्ग रोग (ओएडी) के मॉडल के रूप में किया जाता है। प्रारंभ में हमारी टीम द्वारा रिपोर्ट की गई, इस मॉडल ने प्रतिरक्षाविज्ञानी व्यवहार और चिकित्सीय हस्तक्षेपों की जांच के लिए इसकी उच्च तकनीकी प्रजनन क्षमता और उपयुक्तता के कारण ओएडी के अध्ययन में उपयोग प्राप्त किया है।
आईपीटीटी मॉडल में, एक कृंतक श्वासनली ग्राफ्ट सीधे फुफ्फुस के माध्यम से प्राप्तकर्ता के फेफड़े में डाला जाता है। यह मॉडल हेटेरोटोपिक श्वासनली प्रत्यारोपण (एचटीटी) मॉडल से अलग है, जिसमें ग्राफ्ट को चमड़े के नीचे या ओमेंटल साइटों में प्रत्यारोपित किया जाता है, और ऑर्थोटोपिक श्वासनली प्रत्यारोपण (ओटीटी) मॉडल से जिसमें दाता श्वासनली प्राप्तकर्ता की श्वासनली को बदल देती है।
IPTT मॉडल के सफल कार्यान्वयन के लिए उन्नत संवेदनाहारी और सर्जिकल कौशल की आवश्यकता होती है। संवेदनाहारी कौशल में प्राप्तकर्ता के एंडोट्रैचियल इंटुबैषेण, उपयुक्त वेंटिलेटरी पैरामीटर सेट करना और संज्ञाहरण से वसूली के बाद उचित समय पर एक्सट्यूबेशन शामिल है। सर्जिकल कौशल फेफड़ों के भीतर सटीक ग्राफ्ट प्लेसमेंट के लिए और हवा के रिसाव और रक्तस्राव को रोकने के लिए आंत के फुस्फुस का आवरण की प्रभावी सीलिंग सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं। सामान्य तौर पर, सीखने की प्रक्रिया में लगभग 2 महीने लगते हैं।
एचटीटी और ओटीटी मॉडल के विपरीत, आईपीटीटी मॉडल में, एलोग्राफ्ट वायुमार्ग प्रासंगिक फेफड़ों के माइक्रोएन्वायरमेंट में वायुमार्ग विस्मरण विकसित करता है। यह जांचकर्ताओं को फेफड़े के प्रत्यारोपण के बाद वायुमार्ग विस्मरण में शामिल फेफड़े-विशिष्ट प्रतिरक्षाविज्ञानी और एंजियोजेनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, यह मॉडल इस मायने में भी अद्वितीय है कि यह तृतीयक लिम्फोइड अंगों (टीएलओ) को प्रदर्शित करता है, जो मानव फेफड़ों के एलोग्राफ्ट में भी देखे जाते हैं। टीएलओ में टी और बी सेल आबादी शामिल हैं और उच्च एंडोथेलियल शिराओं की उपस्थिति की विशेषता है जो प्रतिरक्षा कोशिका भर्ती को निर्देशित करते हैं; इसलिए, वे भ्रष्टाचार स्वीकृति और अस्वीकृति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की संभावना रखते हैं। हम निष्कर्ष निकालते हैं कि आईपीटीटी मॉडल फेफड़े के प्रत्यारोपण एलोग्राफ्ट में वायुमार्ग विस्मरण के विकास में शामिल इंट्रापल्मोनरी प्रतिरक्षा और प्रोफाइब्रोटिक मार्गों का अध्ययन करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है।
Introduction
अंतिम चरण के श्वसन रोगों वाले रोगियों के लिए फेफड़े के प्रत्यारोपण को एक प्रभावी उपचार के रूप में स्थापित किया गया है। हालांकि, मानव फेफड़े के प्रत्यारोपण प्राप्तकर्ताओं के लिए औसत जीवित रहने की दर केवल लगभग 6 वर्ष है, जिसमें ओब्लिटरेटिव ब्रोंकियोलाइटिस (ओबी) का विकास होता है, जो एक प्रकार का अवरोधक वायुमार्ग रोग (ओएडी) है, जो प्रत्यारोपण के बाद पहले वर्ष के बाद मृत्यु का एक प्रमुख कारणहै।
ओएडी अंतर्निहित तंत्र की जांच के लिए कई पशु मॉडल का उपयोग किया गया है। ऐसा ही एक मॉडल हेटेरोटोपिक ट्रेकिअल ट्रांसप्लांटेशन (HTT) मॉडल2 है। इस मॉडल में, श्वासनली ग्राफ्ट को प्राप्तकर्ता के चमड़े के नीचे के ऊतक या ओमेंटम में प्रत्यारोपित किया जाता है। श्वासनली ग्राफ्ट उपकला कोशिकाओं के इस्केमिया-प्रेरित नुकसान होता है, इसके बाद एलोरिएक्टिव लिम्फोसाइट घुसपैठ और दाता उपकला कोशिकाओं के एपोप्टोसिस होता है। फाइब्रोब्लास्ट और मायोफिब्रोब्लास्ट्स श्वासनली के चारों ओर पलायन करते हैं, एक बाह्य मैट्रिक्स का उत्पादन करते हैं। अंत में, वायुमार्ग लुमेन का पूर्ण रेशेदार विस्मरण होता है। HTT मॉडल तकनीकी रूप से सरल है, विवो वातावरण में प्रदान करता है, और उच्च प्रजनन क्षमता प्रदान करता है।
ओएडी का अध्ययन करने के लिए एक अन्य मॉडल चूहा ऑर्थोटोपिक श्वासनली प्रत्यारोपण (ओटीटी) मॉडल है, जहां श्वासनली ग्राफ्ट को शारीरिक वेंटिलेशन बनाए रखने के लिए प्राप्तकर्ता की श्वासनली में इंटरपोज़ किया जाता है3. इस मॉडल में, दाता उपकला कोशिकाओं के इस्किमिया-प्रेरित कमी के परिणामस्वरूप श्वासनली के भीतर प्राप्तकर्ता उपकला कोशिकाओं द्वारा उनके प्रतिस्थापन का परिणाम होता है, जिससे मध्यम फाइब्रोसिस के साथ एक अबाधित वायुमार्ग बनता है। यद्यपि इन मॉडलों ने फेफड़ों के प्रत्यारोपण के बाद वायुमार्ग विस्मरण की समझ में योगदान दिया है, लेकिन फेफड़े के पैरेन्काइमल माइक्रोएन्वायरमेंट के पुनरावृत्ति के संदर्भ में उनकी सीमाएं हैं।
हमारे शोध समूह ने चूहे इंट्रापल्मोनरी श्वासनली प्रत्यारोपण (आईपीटीटी) मॉडल की शुरुआत की, जहां श्वासनली ग्राफ्ट प्राप्तकर्ता फेफड़े4 (चित्रा 1) में प्रत्यारोपित किए जाते हैं। आईपीटीटी मॉडल फेफड़ों के माइक्रोएन्वायरमेंट के भीतर होने वाले वायुमार्ग लुमेन के रेशेदार विस्मरण को प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, यह चूहों पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है जो चूहे आईपीटीटी 5,6,7,8,9,10 की तुलना में तकनीकी रूप से अधिक चुनौतीपूर्ण हैं। murine IPTT मॉडल के इस अनुकूलन ने हमें ट्रांसजेनिक चूहों का उपयोग करके फेफड़े के प्रत्यारोपण के बाद OAD के फेफड़ों के प्रतिरक्षाविज्ञानी वातावरण के जटिल विवरणों में गहराई से जाने में सक्षम बनाया।
IPTT मॉडल में कुछ अनूठी विशेषताएं हैं। एक नियोएंजियोजेनेसिस है, जो फुफ्फुसीय परिसंचरण द्वारा सुगम है और वायुमार्ग विस्मरण 4,10 में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अतिरिक्त, आईपीटीटी मॉडल लिम्फोइड समुच्चय प्रदर्शित करता है, जिनमें से कुछ में परिधीय नोड एड्रेसिन को व्यक्त करने वाले उच्च एंडोथेलियल वेन्यूल्स होते हैं, यह दर्शाता है कि वे तृतीयक लिम्फोइड अंग (टीएलओ)7,8हैं। टीएलओ लिम्फ नोड्स जैसा दिखता है और टी कोशिकाओं, बी कोशिकाओं, और अक्सर, कूपिक वृक्ष के समान कोशिकाओं11,12 के साथ एक रोगाणु केंद्र से मिलकर बनता है. वायुमार्ग विस्मरण सहित विभिन्न पुरानी सूजन संबंधी बीमारियों में टीएलओ की सूचना मिली है, जिससे आईपीटीटी मॉडल वायुमार्ग विस्मरण 7,8,11,12,13 में टीएलओ की भूमिका की जांच के लिए उपयुक्त है। यह पत्र इस मॉडल के साथ शोधकर्ताओं को परिचित करने के लक्ष्य के साथ murine IPTT मॉडल की पद्धति प्रस्तुत करता है और फेफड़ों के प्रत्यारोपण के बाद वायुमार्ग विस्मरण में आगे की जांच की सुविधा प्रदान करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
murine IPTT प्रक्रिया में महत्वपूर्ण चरण शामिल हैं। संज्ञाहरण के बारे में, पहला महत्वपूर्ण कदम एंडोट्रैचियल इंटुबैषेण है। मुखर डोरियों की कल्पना करने और तत्काल इंटुबैषेण की सुविधा के लिए मेज पर अपने पैरों ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक इस पांडुलिपि को संपादित करने के लिए जेरोम वलेरो को धन्यवाद देना चाहते हैं। चित्रा 1 और चित्रा 3I, जे, एल BioRender.com के साथ बनाए गए थे।
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).
