Summary
Deze studie toont een reproduceerbare heterotope abdominale harttransplantatietechniek bij ratten die beginners kunnen leren en uitvoeren. Bovendien wordt een nieuw aorta-regurgitatiemodel bij ratten gegenereerd door heterotope abdominale harttransplantatie uit te voeren en de aortaklep van de donor te beschadigen met behulp van een geleidedraad na het oogsten.
Abstract
In de afgelopen 50 jaar hebben veel onderzoekers heterotope abdominale harttransplantatie bij muizen en ratten gemeld, met enkele variaties in de chirurgische techniek. Het aanpassen van de transplantatieprocedure om de myocardiale bescherming te versterken, kan de ischemietijd verlengen met behoud van de hartfunctie van de donor. De belangrijkste punten van deze techniek zijn als volgt: het transecteren van de abdominale aorta van de donor vóór het oogsten om het hart van de donor te ontladen; perfusie van de kransslagaders van de donor met een koude cardioplegische oplossing; en topische koeling van het hart van de donor tijdens de anastomoseprocedure. Bijgevolg, omdat deze procedure de aanvaardbare ischemietijd verlengt, kunnen beginners het gemakkelijk uitvoeren en een hoog slagingspercentage bereiken.
Bovendien werd in dit werk een nieuw aorta-regurgitatiemodel (AR) vastgesteld met behulp van een andere techniek dan de bestaande, die wordt gecreëerd door een katheter uit de rechter halsslagader in te brengen en de oorspronkelijke aortaklep te doorboren onder continue echocardiografische begeleiding. Een heterotope abdominale harttransplantatie werd uitgevoerd met behulp van het nieuwe AR-model. In het protocol wordt, nadat het hart van de donor is geoogst, een stijve geleidedraad in de brachiocefale slagader van de donor ingebracht en naar de aortawortel geleid. De aortaklep wordt doorboord door de geleidingsdraad verder te duwen, zelfs nadat de weerstand is gevoeld, waardoor AR wordt geïnduceerd. Het is gemakkelijker om de aortaklep te beschadigen met deze methode dan met de procedure die wordt beschreven in het conventionele AR-model. Bovendien draagt dit nieuwe AR-model niet bij aan de circulatie van de ontvanger; daarom wordt verwacht dat deze methode een strenger AR-model zal opleveren dan de conventionele procedure.
Introduction
Heterotope abdominale harttransplantatie bij ratten werd voor het eerst gemeld in 1964 door Abbott et al.1 en is gebruikt voor het bestuderen van acute en chronische allograftafstoting, cardiale allograft vasculopathie, ischemie-reperfusieletsel en cardiale remodellering 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . In de afgelopen 50 jaar zijn er enkele wijzigingen aan de procedure toegevoegd. De grondbeginselen van de huidige procedure zijn als volgt. De opgaande aorta en longslagader (PA) van de donor zijn end-to-side anastomose naar respectievelijk de abdominale aorta en inferieure vena cava van de ontvanger. Hoewel het linkeratrium en de ventrikel van de donor geen intracavitaire stroom ontvangen, stroomt het bloed naar het coronaire systeem van de donor; Daarom begint het hart van de donor weer te kloppen na het ontklemmen.
Sommige deskundigen met ervaring in honderden of duizenden operaties hebben een hoog slagingspercentage gemeld met een korte ischemietijd voor heterotope abdominale harttransplantatie 2,3,4,5; Het is echter moeilijk voor beginners om de korte ischemietijd vanaf het begin te bereiken. Voldoende cardioprotectie is een belangrijke factor voor het verkrijgen van een goede hartcontractie van het hart van de donor. Onvoldoende myocardiale bescherming kan het hart van de donor verstijven. Daarom hebben we de transplantatieprocedure aangepast om de bescherming van het hart van de donor te versterken. Een van de doelen van deze studie is om een reproduceerbare heterotope abdominale harttransplantatieprocedure aan te tonen die beginners gemakkelijk kunnen uitvoeren, omdat het de aanvaardbare ischemietijd verlengt.
Bovendien hebben sommige onderzoekers een aorta-regurgitatie (AR) -model bij ratten gemeld, dat is gebruikt om de effecten van middelen op linkerventrikel (LV) remodellering te onderzoeken12,13,14,15. De conventionele procedure omvat het volgende: (1) een rechter laterale halsincisie wordt gemaakt om de rechter halsslagader na anesthesie bloot te leggen; (2) een katheter wordt uit dit vat gecannuleerd en naar de aortawortel geleid; en (3) AR wordt geïnduceerd door de oorspronkelijke aortaklep te doorboren onder continue echocardiografische begeleiding.
Het doorboren van de aortaklep terwijl u de echocardiografiesonde vasthoudt en een goed zicht krijgt op de opgaande aorta, de aortaklep en de katheter met een echocardiogram is echter een uitdaging. Verder is hartfalen na acute AR een andere complicatie. Daarom is in dit werk een nieuw AR-model opgesteld, dat gemakkelijk kan worden gemaakt en niet bijdraagt aan de circulatie van de ontvanger, om deze uitdagingen op te lossen. Het andere doel van deze studie is om een AR-model te maken door gebruik te maken van heterotope abdominale harttransplantatie en de aortaklep van de donor te beschadigen met behulp van een geleidedraad na het oogsten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dierprocedures werden uitgevoerd in overeenstemming met "An Outline of the Act on Welfare and Management of Animals" en "Standards Relating to the Care and Keeping and Reducing Pain of Laboratory Animals" door het Ministerie van Milieu, de Japanse regering en de "Guidelines for Proper Conduct of Animal Experiment" door de Science Council of Japan16, 17,18. De dierprotocollen werden beoordeeld en goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van de Universiteit van Tokio (M-P19-065).
1. Heterotope buikharttransplantatie bij ratten
OPMERKING: Heterotope abdominale harttransplantaties werden uitgevoerd bij mannelijke Jcl:Wistar-ratten van 7-9 weken oud. Een microscoop met 6,7x tot 45x vergroting werd gebruikt om de procedure uit te voeren. De chirurgische instrumenten werden geautoclaveerd voor sterilisatie.
- Donorhart oogst
- Verdoof de donorrat via een intraperitoneale injectie van medetomidine (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) en butorphanol (2,5 mg/kg).
- Plaats de rat in rugligging op een verwarmingskussen over de operatieplaat en bevestig de ledematen met elastische banden. Verwijder zoveel mogelijk vacht met een elektrisch scheerapparaat en ontharingscrème. Reinig vervolgens het operatiegebied drie keer met jodium en een 70% alcoholscrub voor desinfectie.
- Maak een kleine incisie van ongeveer 1 cm met een schaar, gevolgd door het toedienen van heparine aan de buik (100 U).
- Verleng de abdominale incisie in de lengterichting van boven de externe urethrale meatus naar het subxiphoid-proces met een schaar.
- Stel de abdominale aorta bloot met gesteriliseerde wattenstaafjes en transect met een schaar om het hart van de donor te ontladen.
- Snijd het diafragma langs de voorste borstwand in en open de thoracale wand met een V-vormige incisie met een schaar. Til de voorste borstwand naast het hoofd op en bevestig deze met pinnen.
- Start topische koeling van het hart met behulp van geslurpt ijs.
- Plak de inferieure vena cava af met een 5-0 zijden hechting.
- Verwijder de thymus met een schaar en identificeer vervolgens de opgaande aorta en PA afkomstig van het hart. De opgaande aorta en PA bevinden zich respectievelijk rechts en links.
- Transect de brachiocephalische slagader afkomstig van de aortaboog met Potts schaar voor extra exsanguinatie.
- Steek een naald van 23 G in de inferieure vena cava en dien 2-3 ml koudgemodificeerde Krebs-Henseleit cardioplegische oplossing toe. Na de toediening stopt het hart geleidelijk met kloppen. Zorg er tegelijkertijd voor dat het bloed in het hart zoveel mogelijk wordt afgevoerd.
- Ligate de inferieure vena cava met 5-0 zijde en verdeel deze distaal over de ligatuur met behulp van Potts schaar.
- Na het ontleden van het bindweefsel tussen de rechterlong en de slokdarm met een schaar, ligate het hilum van de rechterlong met 5-0 zijde en verdeel het distaal naar de ligatuur met een schaar.
- Lijn de juiste superieure vena cava met 5-0 zijde en verdeel deze distaal over de ligatuur met een Potts-schaar.
- Steek één mesje van de Pottsschaar in de dwarse sinus en verdeel de opgaande aorta en PA zo distaal mogelijk.
- Ligaat de linker superieure vena cava met een 5-0 zijden hechtdraad en verdeel deze distaal naar de ligatuur en proximaal naar de azygosader met een Potts-schaar.
- Na het ontleden van het bindweefsel tussen de linkerlong en de slokdarm met een schaar, ligate het hilum van de linkerlong met een 5-0 zijden hechtdraad en verdeel het distaal naar de ligatuur met een schaar.
- Lig de basis van het hart met een 5-0 zijden hechtdraad en verdeel deze distaal naar de ligatuur met een schaar. Deze zijde wordt gebruikt om het hart van de donor in te trekken tijdens de anastomose van het hart van de donor. Verwijder op dit moment het hart van de donor uit de pericardholte.
- Nadat u het hart van de donor op de plaat hebt gelegd die is gevuld met geslurpt ijs en koude normale zoutoplossing, ontleedt u het bindweefsel tussen de opgaande aorta en de PA met een micropincet.
- Perfuseer 2-3 ml koudgemodificeerde Krebs-Henseleit cardioplegische oplossing van de opgaande aorta in de kransslagaders door het ostium van de opgaande aorta met een pincet te klemmen totdat de rode kleur van de kransslagaders is verminderd.
- Bewaar het hart van de donor in een koud gemodificeerde Krebs-Henseleit cardioplegische oplossing.
- Voorbereiding van de ontvanger
OPMERKING: Voordat u het hart van de donor oogst, voltooit u de voorbereiding van de ontvanger.- Verdoof de ontvangende rat via een intraperitoneale injectie van medetomidine (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) en butorphanol (2,5 mg/kg). Na endotracheale intubatie met behulp van een intraveneuze katheter van 16 G, handhaaft u de anesthesie via sevofluraaninhalatie (inductie op 5,0% en onderhoud op 2,5% met een O2-stroomsnelheid van 0,3 l / min).
- Plaats de rat in rugligging op een verwarmingskussen dat over de operatieplaat is gelegd en bevestig de ledematen met elastische banden. Verwijder zoveel mogelijk vacht met een elektrisch scheerapparaat en ontharingscrème. Reinig bovendien de chirurgische site met jodium en een 70% alcoholscrub drie keer voor desinfectie.
- Maak met een schaar een buikincisie van ongeveer 6-7 cm boven de externe urethrale meatus naar het subxiphoid-proces.
- Trek de dunne darm naar de rechterbovenhoek van de ontvanger terug met gesteriliseerde wattenstaafjes en wikkel deze in gaas gedrenkt in warme normale zoutoplossing.
- Ontleed het bindweefsel tussen de dunne darm en de dikke darm met een schaar.
- Ontleed het avasculaire gebied van de dikke darm met een schaar en tape met twee stripachtige gaasjes om de dikke darm naar links in te trekken.
- Stel de abdominale aorta en inferieure vena cava bloot met gesteriliseerde wattenstaafjes. Ligeer de relatief grote takken van beide schepen met 9-0 nylon en verdeel.
- Heterotope harttransplantatie
- Dien heparine toe aan de buik van de ontvanger (100 E) voordat u de donorharttransplantatie start.
- Klem de abdominale aorta en inferieure vena cava en bloc vast met een zijwaarts bijtende klemtang.
- Prik de abdominale aorta door met een 90° gebogen naald van 23 G en verleng het gat in de lengterichting met een Potts-schaar tot ten minste de diameter van de opgaande aorta van de donor. Spoel vervolgens het lumen met gehepariniseerde normale zoutoplossing (10 U / ml) om stolsels te verwijderen.
- Plaats het gesteriliseerde plaatje aan de rechterkant van de abdominale aorta van de ontvanger en inferieure vena cava. Plaats het hart van de donor op het bord gevuld met geslurpt ijs en koude normale zoutoplossing, die elke 5 minuten moet worden aangevuld.
- Bind de opgaande aorta van de donor aan de abdominale aorta van de ontvanger met twee 9-0 nylon verblijfnaden op de posities van 12 uur en 6 uur.
- Draai de operatieplaat 90° met de klok mee.
- Anastomose de linkerkant van de abdominale aorta van de ontvanger en de opgaande aorta van de donor met behulp van een lopende 9-0 nylon hechting van de caudale naar de schedelrichting, en bind met een 9-0 nylon stay hechting op de 12 uur positie (totaal zeven tot acht hechtingen).
- Draai de operatieplaat 180° tegen de klok in. Transloceer het hart van de donor links van de abdominale aorta van de ontvanger en inferieure vena cava. Het is gemakkelijk om het hart van de donor naar de linkerkant in te trekken met de 5-0 zijden hechtdraad die werd gebruikt bij het ligeren van de basis van het hart van de donor (stap 1.1.18).
- Anastomose de rechterkant van de abdominale aorta van de ontvanger en de opgaande aorta van de donor met behulp van een lopende 9-0 nylon hechting van de schedel naar de caudale richting, en bind met een 9-0 nylon stay hechting op de 6 uur positie (totaal zeven tot acht hechtingen).
- Prik de inferieure vena cava door met behulp van een 90° gebogen naald van 23 G die distaal is tot de anastomose tussen de opgaande aorta van de donor en de abdominale aorta van de ontvanger en verleng het gat in de lengterichting met een Pottsschaar tot groter dan de diameter van de PA van de donor. Spoel vervolgens het lumen met heparinized normale zoutoplossing om stolsels te elimineren.
- Bind de PA van de donor aan de inferieure vena cava van de ontvanger met behulp van een 9-0 nylon stay suture op de 6 uur positie.
- Anastomose de linkerkant van de inferieure vena cava van de ontvanger en de PA van de donor met een lopende 9-0 nylon hechting van de caudale naar de schedelrichting (totaal zeven tot acht hechtingen).
- Bind de PA van de donor aan de inferieure vena cava van de ontvanger met een 9-0 nylon blijfhechting op de positie van 12 uur. Bind deze hechting bovendien aan het 9-0 nylon aan de linkerkant van de anastomose tussen de PA van de donor en de inferieure vena cava van de ontvanger.
- Anastomose de rechterkant van de inferieure vena cava van de ontvanger en de PA van de donor met behulp van een lopende 9-0 nylon hechting van de schedel naar de caudale richting, en bind met de 6 uur verblijf hechting (totaal 10-12 hechtingen).
- Breng hemostatische middelen aan op beide anastomosen en plaats gaas eromheen.
- Nadat u de zijwaarts bijtende tang hebt losgelaten, drukt u de anastomosen voorzichtig samen met gesteriliseerde wattenstaafjes om hemostase te vergemakkelijken. Breng vervolgens warme normale zoutoplossing aan op het hart van de donor om warmte te geven. Het hart van de donor begint binnen enkele tientallen seconden te fibrilleren en herstelt zich na een paar minuten tot sinusritme.
- Breng de dunne darm terug naar de buik van de ontvanger met behulp van gesteriliseerde wattenstaafjes. Er moet voor worden gezorgd dat het hart van de donor niet wordt samengedrukt of de dunne darm wordt verdraaid.
- Sluit de buikwand met een lopende 4-0 zijden hechting. Na toediening van atipamezole (0,75 mg/kg) in de buik, sluit u de huid met een lopende 4-0 zijden hechting.
- Stop met de inhalatie-anesthesie en injecteer 1 ml 1% lidocaïne onder de incisie. Injecteer bovendien 2 ml warme normale zoutoplossing subcutaan om bloedverlies te compenseren.
- Verwarm de ontvangende rat met behulp van een lichtgevende diodelamp. De ontvangende rat komt weer bij bewustzijn en kan worden geëxtubeerd na ongeveer 30-40 minuten nadat de inhalatie-anesthesie is gestaakt.
2. Nieuw AR-model met heterotope buikharttransplantatie bij ratten
OPMERKING: Een nieuw AR-model met behulp van heterotope abdominale harttransplantatie werd gegenereerd met behulp van mannelijke Jcl: Wistar-ratten van 7-9 weken oud. Een microscoop met 6,7x tot 45x vergroting werd gebruikt om de procedure uit te voeren. De chirurgische instrumenten werden geautoclaveerd voor sterilisatie.
- Donorhart oogst
OPMERKING: Een aangepaste petrischaal met een gat in het midden, een tang en een stijve geleidingsdraad zijn vereist om het nieuwe AR-model te maken (figuur 1).- Zoals hierboven beschreven, oogst het hart van de donor met behulp van een soortgelijke procedure als de normale transplantatie bij ratten, met uitzondering van de stappen met betrekking tot de opgaande aorta en PA-transsectie (1.1.1-1.1.14, 1.1.16-1.1.17)
- Voordat u de opgaande aorta en PA doorsnijdt, verwijdert u het vetweefsel aan de voorkant van beide bloedvaten met een Potts-schaar. Ontleed vervolgens het bindweefsel tussen beide vaten met een pincet.
- Steek één mesje van de Potts-schaar in de dwarse sinus. Trek de Potts-schaar naar de operator en steek het mes tussen de opgaande aorta en de PA. Vervolgens transecteert alleen de PA (figuur 2A), gevolgd door transecting van de aorta distaal naar de brachiocephalische slagader met behulp van Potts schaar (figuur 2B).
- Na het ligeren van de basis van het hart met behulp van een 5-0 zijden hechtdraad en het distaal verdelen van de ligatuur met een schaar, ontleed het bindweefsel tussen de opgaande aorta en de PA en perfuseer koud gemodificeerde Krebs-Henseleit cardioplegische oplossing in de kransslagaders met behulp van een vergelijkbare procedure als de normale transplantatie (stappen 1.1.18-1.1.20).
- Bevestig het hart van de donor met een tang (figuur 2C). Bedek vervolgens het hart van de donor met een gemodificeerde petrischaal met een gat in het midden en immobiliseer de opgaande aorta met een vasculaire clip.
- Steek een stijve geleidedraad in de brachiocephalische slagader (figuur 2D). Duw de geleidingsdraad verder, zelfs nadat aan de weerstand is voldaan, en doorboor de aortaklep als een verlies van weerstand wordt bevestigd. Voer meerdere lekke banden uit als er een ernstig AR-model moet worden gemaakt.
- Transect de aorta proximaal naar de brachiocefale slagader om het gedeelte te verwijderen dat met de vasculaire clip is geklemd (figuur 2E). Bewaar vervolgens het hart van de donor in koudgemodificeerde Krebs-Henseleit cardioplegische oplossing met behulp van een procedure die vergelijkbaar is met de normale transplantatie (stap 1.1.21).
- Voorbereiding van de ontvanger
OPMERKING: Voordat u het hart van de donor oogst, voltooit u de voorbereiding van de ontvanger.- Zoals hierboven beschreven, is de voorbereidingsprocedure van de ontvanger vergelijkbaar met die van de normale transplantatie (stappen 1.2.1-1.2.7).
- Heterotope harttransplantatie
- Zoals hierboven beschreven, is de harttransplantatieprocedure van de donor vergelijkbaar met de normale transplantatie (stappen 1.3.1-1.3.20).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Met betrekking tot het normale model werd een goede LV-contractie met succes vastgesteld na het ontklemmen. De ischemietijd van het getransplanteerde hart en de anesthesietijd van de ontvanger waren respectievelijk ongeveer 60 min en 130 min (tabel 1).
Een goede LV-contractie werd ook verkregen na het ontklemmen in het nieuwe AR-model. De ischemische tijd van het getransplanteerde hart en de anesthesietijd van de ontvanger in het AR-model waren ongeveer 5 minuten en 10 minuten langer dan de tijden van het normale model (tabel 2). Het AR-model toonde significant grotere LV-afmetingen en een dunnere LV-wand dan het normale model (tabel 3), en postoperatieve echocardiografie detecteerde een AR-straalstroom in het AR-model (figuur 3). Macroscopisch onderzoek toonde LV-verwijding en endocardiale verdikking (figuur 4) en de met trichroom gekleurde monsters van Masson toonden fibrotische veranderingen in het myocardium en endocardium (figuur 5). Daarentegen werden deze fibrotische veranderingen niet gevonden in het normale model.
Figuur 1: Chirurgische instrumenten en materialen voor het maken van een aorta-regurgitatiemodel met behulp van heterotope abdominale harttransplantatie. 1, een gemodificeerde petrischaal met een gat in het midden; 2, tang; en 3, een stijve geleidingsdraad Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Chirurgische procedure voor het maken van het aorta-regurgitatiemodel . (A) De longslagader van de donor wordt doorgesneden met een Potts-schaar. (B) De opgaande aorta van de donor wordt met een Pottsschaar distaal naar de brachiocephalische slagader doorgesneden. (C) Het hart van de donor wordt met een tang gefixeerd. (D) Nadat de opgaande aorta van de donor is gefixeerd met een vasculaire clip, wordt de aortaklep doorboord met een stijve geleidedraad. (E) De aorta wordt proximaal naar de brachiocephalische slagader getransecteerd met behulp van een Potts-schaar. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Postoperatieve echocardiografie voor het aorta-regurgitatiemodel. Linkerventrikeldilatatie en een ernstige aorta-regurgitatiestraalstroom werden gedetecteerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Macroscopische bevindingen van het aorta-regurgitatiemodel. Linkerventrikeldilatatie en endocardiale verdikking werden bevestigd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5: Masson's Trichrome-gekleurde microfoto's van het aorta-regurgitatiemodel. Fibrotische veranderingen werden bevestigd in het myocardium en endocardium. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Variabelen | Getal | Variabelen | Getal |
| Donorgewicht (g) | 236,0±40,6 | PA anastomose tijd (min) | 18.8±2.7 |
| Gewicht van de ontvanger (g) | 294,6±43,6 | Ischemietijd (min) | 59.7±4.8 |
| Klemtijd (min) | 48.5±3.0 | ||
| Oogsttijd (min) | 16.5±2.0 | Anesthesietijd (min) | 132,7±8,6 |
| Ao anastomose tijd (min) | 26.9±2.7 | Extubatietijd (min) | 39.0±19.2 |
Tabel 1: Operatieve gegevens van het normale model gegenereerd met behulp van heterotope abdominale harttransplantatie bij ratten (n = 19). Continue variabelen worden uitgedrukt als het gemiddelde ± de standaarddeviatie. Afkortingen: Ao = aorta; PA = longslagader
| Variabelen | Getal | Variabelen | Getal |
| Gewicht van de donor (g) | 211.5±46.9 | PA anastomose tijd (min) | 18.8±2.1 |
| Gewicht van de ontvanger (g) | 261,2±42,0 | Ischemietijd (min) | 65,7±7,2 |
| Klemtijd (min) | 49.3±4.9 | ||
| Oogsttijd (min) | 17.3±2.2 | Anesthesietijd (min) | 143,7±14,6 |
| Ao anastomose tijd (min) | 28.2±3.6 | Extubatietijd (min) | 28.0±14.5 |
Tabel 2: Operatieve gegevens van het aorta-regurgitatiemodel gegenereerd met behulp van heterotope abdominale harttransplantatie bij ratten (n = 40). Continue variabelen worden uitgedrukt als het gemiddelde ± de standaarddeviatie. Afkortingen: Ao = aorta; PA = longslagader
| Variabelen | Normaal model | AR-model | P-waarde |
| LV wand (mm) | 3.05±0.50 | 2.19±0.57 | 0.002 |
| LVDd (mm) | 2,23±0,55 | 4.56±2.13 | 0.003 |
| LVD's (mm) | 1.32±0.34 | 3.30±1.79 | 0.003 |
| LV-FS (%) | 40.49±9.41 | 29.06±8.24 | 0.008 |
Tabel 3: Postoperatieve echocardiografiegegevens van de normale en AR-modellen gemaakt met behulp van heterotope abdominale harttransplantatie bij ratten. Continue variabelen worden uitgedrukt als het gemiddelde ± de standaarddeviatie. Een student's t-test werd gebruikt om de verschillen tussen de twee groepen te vergelijken (P < 0,05). Afkortingen: AR = aorta-regurgitatie; FS = fractionele verkorting; LV = linkerventrikel; LVDd = linkerventrikel einddiastolische diameter; LVD's = linkerventrikel eind-systolische diameter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Belangrijke stappen werden ontdekt om te voorkomen dat het donorhart verstijft tijdens implantatie. Ten eerste is het van vitaal belang om de abdominale aorta van de donor te transecteren voordat deze wordt geoogst om het hart van de donor te ontladen 4,7. Als de chirurgische procedure van de donor wordt uitgevoerd zonder endotracheale intubatie, stopt de ademhaling na de thoracotomie, wat de longcirculatie van de donor belemmert. Bijgevolg raakt het hart van de donor overbelast, waardoor een goede samentrekking van het hart van de donor na het ontklemmen wordt voorkomen. Ten tweede is het doordrenken van de kransslagaders van de donor met de cardioplegische oplossing cruciaal8. Daarom moet de cardioplegische oplossing in de kransslagaders worden geperfuseerd door het ostium van de opgaande aorta met een pincet te klemmen na het oogsten van het hart van de donor totdat de rode kleur van de kransslagaders is verminderd. Ten derde is topische koeling van het hart van de donor met geslurpt ijs en koude normale zoutoplossing noodzakelijk. Het hart van de donor wordt gemakkelijk warm en stijf bij het aanraken van de darm. Door het hart van de donor op een klein bord te leggen, kan er natijs omheen worden geplaatst. Bovendien kan het hart van de donor tijdens de anastomose worden ondergedompeld in koude normale zoutoplossing. Bovendien kan de hoeveelheid geslurpt ijs en koude normale zoutoplossing die nodig is, worden geminimaliseerd, waardoor overmatige koeling van de ontvanger wordt voorkomen. Bovendien is het handig om een zijwaarttang te gebruiken om de abdominale aorta en inferieure vena cava vast te klemmen7. Deze zijwaarts bijtende klemtang maakt gelijktijdige klemming van de takken van beide vaten mogelijk en voorkomt terugstroming van deze takken, waardoor de anastomose van het hart van de donor wordt vereenvoudigd.
Experts met overvloedige ervaring in het uitvoeren van dergelijke operaties kunnen heterotope abdominale harttransplantatie uitvoeren met een korte ischemietijd. Plenter et al. rapporteerden een minimale ischemietijd van ongeveer 35-45 min2. In handen van Niimi lag de ischemietijd consequent onder de 35 min3. Daarnaast toonden Westhofen et al. aan dat de koude/warme ischemietijd verbeterde van 45 min/100 min naar 10 min/20 min4. Ze voerden heterotope buikharttransplantatie uit met muizen in plaats van ratten; hun ischemietijden waren echter kort. Daarom lijkt het voltooien van de transplantatieprocedure binnen deze korte ischemietijd moeilijk voor beginners. De transplantatieprocedure van deze studie toonde ongeveer 60 minuten ischemietijd (tabel 1) en alle gevallen hadden een goede LV-contractie na het ontklemmen vanwege de versterkte myocardiale bescherming. Daarom kunnen beginners de procedure van deze studie uitvoeren en een hoog slagingspercentage behalen.
Toch zijn er tientallen operaties nodig voor het succes van heterotope buikharttransplantatie. In deze studie waren 62 operaties nodig om de transplantatieprocedure vast te stellen en een hoog slagingspercentage te bereiken. Bovendien, of beginners de transplantatieprocedure gemakkelijk kunnen uitvoeren door de video van deze studie te bekijken, moet nog worden bewezen. Het zou nuttig en positief zijn als het proces beginners zou kunnen helpen.
Bovendien werd in dit werk een nieuw AR-model bij ratten vastgesteld met behulp van heterotope abdominale harttransplantatie en door de aortaklep van de donor te beschadigen met behulp van een geleidedraad na het oogsten van het hart van de donor. Slechts twee studies van Shimada et al. (de eerste auteur van beide studies is een co-auteur van de huidige studie) hebben AR-modellen gerapporteerd met behulp van heterotope harttransplantatie bij ratten19,20. Enkele belangrijke aspecten moeten worden overwogen bij het genereren van het AR-model. Ten eerste is het gereedschap om de aortaklep te doorboren belangrijk. De aortaklep van volwassen ratten (ongeveer 200 g) is relatief stevig; Daarom was het in ons werk moeilijk om de aortaklep te beschadigen met behulp van een zachte geleidingsdraad. Daarentegen kon de aortaklep gemakkelijk worden doorboord met een naald van 23 G, hoewel het risico op letsel aan andere weefsels hoog was en weinig ontvangers na de transplantatieprocedure konden overleven vanwege bloedingen. Daarom is gekozen voor een stijve geleidingsdraad (figuur 1 en figuur 2). Ten tweede is het immobiliseren van het hart van de donor en de opgaande aorta belangrijk. Aanvankelijk werd de aortaklep doorboord terwijl de oplopende aortawand werd vastgepakt met een micropincet. Schade aan de opgaande aortawand werd echter vaak waargenomen als gevolg van overmatige tractie. Daarom werden het hart van de donor en de opgaande aorta geïmmobiliseerd met behulp van een gemodificeerde petrischaal met een gat in het midden, een tang en een vasculaire clip. (Figuur 1 en Figuur 2). Met name het risico op letsel aan de opgaande aortawand werd verminderd na de introductie van deze methode.
Het nieuwe AR-model van deze studie heeft enkele voordelen. Ten eerste was het met dit model mogelijk om de aortaklep gemakkelijker en in een kortere tijd te doorboren in vergelijking met het traditionele AR-model. De ischemietijd in het AR-model was slechts ongeveer 5 minuten langer dan in het normale model (tabel 1 en tabel 2). Bovendien kan deze methode verschillende modellen met verschillende graden van AR produceren door het aantal lekke banden te wijzigen. Omdat dit model niet bijdraagt aan de bloedsomloop van de ontvanger, kan de ontvanger overleven, zelfs wanneer het hart van de donor ernstige AR vertoont (figuur 3).
Met name het ernstige AR-model toonde fibrotische veranderingen in het myocardium en endocardium als gevolg van een ernstige AR-straalstroom (figuur 4 en figuur 5). Daarom kan dit model bijdragen aan studies naar de pathomechanismen van myocardium en endocardiumfibrose en de evaluatie van anti-fibrotische middelen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling te hebben.
Acknowledgments
We willen Editage (www.editage.com) bedanken voor de Engelstalige redactie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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
- Abbott, C. P., Lindsey, E. S., Creech, O. Jr, Dewitt, C. W. A technique for heart transplantation in the rat. Archives of Surgery. 89, 645-652 (1964).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hasegawa, T., et al. Heterotopic vascularized murine cardiac transplantation to study graft arteriopathy. Nature Protocols. 2 (3), 471-480 (2007).
- 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).
- 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).
- Liu, F., Kang, S. M.
- 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).
- Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 57 (2), 225-229 (1969).
- Plenter, R. J., Grazia, T. J. Murine heterotopic heart transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (89), e51511 (2014).
- 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).
- Eskesen, K., et al. Sildenafil treatment attenuates ventricular remodeling in an experimental model of aortic regurgitation. Springerplus. 4, 592 (2015).
- Plante, E., et al. Effectiveness of beta-blockade in experimental chronic aortic regurgitation. Circulation. 110 (11), 1477-1483 (2004).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Shimada, S., et al. Development of a vascularized heterotopic neonatal rat heart transplantation model. European Surgical Research. 57 (3-4), 240-251 (2016).
