يقدم هذا البروتوكول تقنية زراعة قلب غير متجانس في عنق الرحم خالية من الكفة وتعتمد على الغياطة في الفئران، مصممة لتمكين وضع طعم قلب ثان غير متجانس بشكل موثوق لتقييم تحمل المناعة الخاصة بالمتبرع في الظروف الفسيولوجية مع أقل تداخل من المادة الأجنبية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يقدم هذا البروتوكول تقنية زراعة قلب غير متجانس في عنق الرحم خالية من الكفة وتعتمد على الغياطة في الفئران، مصممة لتمكين وضع طعم قلب ثان غير متجانس بشكل موثوق لتقييم تحمل المناعة الخاصة بالمتبرع في الظروف الفسيولوجية مع أقل تداخل من المادة الأجنبية.
زراعة القلب غير المتجانسة في الفأر هي نموذج راسخ للتحقيق في رفض الطيور الطيبية وتحمل المناعة. في دراسات التحمل، غالبا ما يطلب وضع طعم قلب غير متجانس ثان لتقييم خصوصية المتبرع، حيث توفر منطقة عنق الرحم موقعا تشريحيا مثاليا. بينما تبسط تقنيات الأكواف التشريح الوعائي، تقدم هذه الطرق مواد صناعية يمكن أن تعزز الالتهاب المحيط بالأنستوموتيك، وتغير الديناميكا الدموية، وتربك التحليلات المناعية. بالإضافة إلى ذلك، تضيق الأوعية الناتجة عن التعديلات الوراثية، أو العلاج المثبط للمناعة، أو تقدم عمر المتلقي، أو الحالات التجريبية المزمنة يمكن أن يجعل وضع الأصفاد صعبا تقنيا في الأوعية الصغيرة العيار. هنا، نقدم تقنية خالية من الكفة وتعتمد على الخياطة لزراعة القلب غير المتجانس في عنق الرحم في الفئران. تتجنب هذه الطريقة استخدام البوليمرات داخل اللومين، وتحافظ على تدفق الدم الفسيولوجي، وتقلل من المضاعفات المرتبطة بتغير ديناميكيات التدفق. يشمل البروتوكول التحضير الدقيق لكل من الأوعية المتبرعة والمتلقية، وإجراء التحليل الدقيق من الطرف إلى الطرف للشريان السباتي والوريد الوداجي الخارجي، وتقييمات الحساسية أثناء العملية، واستراتيجيات المراقبة بعد العملية. من خلال تقليل استخدام المواد الصناعية والتكيف مع الأوعية الصغيرة العيار، تؤسس هذه التقنية الخالية من الأكواف منصة فسيولوجية وقابلة للتكرار لزراعة القلب الثانوية. يتيح هذا النهج دراسات ميكانيكية دقيقة لتحمل المتبرع الخاص بالمتبرع في نماذج زراعة القلب في فئران الفئران.
زراعة القلب هي تدخل ينقذ الحياة للمرضى الذين يعانون من فشل القلب في المرحلة النهائية.1. يحتاج المتلقون الذين لديهم أطراف قلبية إلى علاج مثبط للمناعة مدى الحياة لمنع الرفض2. على الرغم من تثبيط المناعة، لا يزال البقاء طويل الأمد للطعم متأثرا بالرفض الحاد والمزمن، خصوصا الرفض المضاد (AMR) واعتلال الأوعية الدموية القلبية (CAV). بالإضافة إلى ذلك، تحمل هذه الأنظمة آثارا جانبية كبيرة، بما في ذلك السمية الكلى، ومتلازمة الأيض، والالتهابات، والأورام الخبيثة، مما يقلل من بقاء الطعم والبقاء على قيد الحياة للمريض 2,4. تؤكد هذه التحديات الحاجة الملحة إلى تحمل المناعة، وهي حالة يقبل فيها جهاز المناعة لدى المتلقي طعم المتبرع دونالحاجة إلى تثبيط مناعي مدى الحياة. تحقيق التحمل سيقضي على السموم المرتبطة بالأدوية، ويقلل من خطر العدوى والأورام الخبيثة، ويمنع الإصابات المناعية المزمنة، ويسمح بسحب الستيرويدات، مما يحسن السيطرة الأيضية ويحافظ على وظيفة الطعم. بينما أظهرت استراتيجيات تحمل متعددة وعدا في نماذج حيوانية، بما في ذلك الكيميرية المختلطة، والحصار التحركي التكلفي، وحقن الخلايا التنظيمية، والأساليب المستهدفة للجينات، إلا أن الترجمة السريرية لا تزال محدودة 6,7,8,9. هناك عائق كبير وهو الحاجة إلى نماذج موثوقة في الجسم الحي تختبر بدقة التحمل الخاص بالمتبرع5.
زراعة القلب غير المتجانسة في الفأر هي نموذج تجريبي قوي وواسع الاستخدام لدراسة آليات رفض الطيور اللوغرافية وتحملها10،11،12،13،14. توفر سلالات الفئران المعرفة وراثيا والنماذج المعدلة وراثيا تتيح تشريحا صارما لمسارات المناعة المرتبطة بإصابة الطعم وتنظيم 9,15,16. في دراسات التحمل، غالبا ما يطلب زراعة قلب ثانية غير متجانسة، سواء كانت مطابقة مع متبرع أو طرف ثالث، لتقييم خصوصية المتبرع لتنظيم المناعة 13,17,18. توفر منطقة عنق الرحم موقعا تشريحيا مثاليا لهذه الزراعة الثانية، حيث توفر وصولا جراحيا مباشرا، ومراقبة موثوقة للطعوم عبر اللمس أو التصوير، واسترجاع فعال للأنسجة للتحليلات المناعية والنسيجية في المراحل النهائية8،19. تجعل هذه الميزات نموذج عنق الرحم ذا قيمة خاصة لدراسة آليات تحفيز ورفض التحمل، عبر مجموعة واسعة من بيئات الزراعة.
تم وصف عدة تقنيات زراعة قلب غير متجانسة باستخدام الغرز خلال العقود الثلاثة الماضية. أظهرت الدراسات المبكرة أن الرقبة موقع عملي لزرع الطعم والمراقبة الوظيفية المباشرة باستخدام التناسل القائم على الخياطة بين أوعية المتبرع والجهاز السباتي والوداجي للمستلم20. أبلغت مجموعات أخرى عن تكوينات أكمام خالية من الكفة كوسيلة بديلة لتثبيت الشريان الرئوي أو الشريان الأورطي المتبرع بالأوعية العنقية21. تم اقتراح نموذج عنق الرحم الجديد من طرف إلى جانب للحفاظ على استمرارية السبايا السباتي الأصلية وتقريب هندسة التشريح البطني القياسي من طرف إلى جانب22. معا، تبرز هذه الأساليب مرونة موقع عنق الرحم وتوضح المقايضات الضرورية بين التعقيد التقني، والديناميكا الدموية، وكمية المواد الغريبة عند واجهة الأنستوموتيك.
إحدى تقنيات التشريح الوعائي الوعائي الشائعة في زراعة قلب عنق الرحم في الفأر هي تقنية الكفة داخل اللمعان 23,24,25,26. تقدم تقنيات عنق الرحم المعتمدة على الكفة دعامات داخل اللوئية لتبسيط التشريح الميكروأوعية الدموية وزيادة معدلات النجاح التقني، خاصة للجراحين الدقيقين الأقل خبرة 24,25,26. بينما تبسط الطرق القائمة على الأصفاد التحدي التقني لربط الأوعية، فإن هذه التقنية تدخل مادة غريبة إلى موقع الأناستوموتيك. قد يؤدي وجود البوليمرات إلى تعزيز الالتهاب المحيط بالأنستوموتيك، وتغيير الديناميكا الدموية المحلية، وقد يربك تحليلات المناعة27,28. علاوة على ذلك، فإن تضيق الأوعية المتلقية، سواء بسبب سلالات الفئران المعدلة وراثيا، أو العلاج المثبط للمناعة، أو تقدم عمر المتلقي، أو الحالات التجريبية المزمنة، قد يجعل وضع الأصفاد صعبا تقنيا في الأوعية الصغيرةالعيار 29.
ولمعالجة هذه القيود، طورنا تقنية خالية تماما من الكفة وتعتمد على الدرز لزراعة القلب غير المتجانس في عنق الرحم. في هذا التكوين، يتم تجسم الشريان السباتي المستلم من طرف إلى طرف إلى طرف الشريان الأورطي الصاعد للمتبرع، ويتم تجسم الوريد الوداجي الخارجي من طرف إلى طرف إلى طرف جذع المتبرع الرئوي، مما يوفر تدفق وخروج مباشر للتروية التاجية (الشكل 1A). من خلال تقليل استخدام المواد الصناعية داخل اللم، يتجنب هذا النهج التلامس المباشر بين البوليمر والدم في موقع الأناستوموتيك، وهو جذاب من الناحية المفاهيمية للدراسات التي تركز على الاستجابات المناعية والالتهابية المحلية. تتضمن الطريقة تحضيرا دقيقا لكل من الأوعية المتبرعة والمتلقية، بالإضافة إلى التشريح الدقيق من طرف إلى طرف للشريان السباتي والوريد الوداجي الخارجي. بالإضافة إلى ذلك، يتم إجراء تقييم الحساسية أثناء العملية والمراقبة بعد العملية. في الواقع، يطبق هذا النموذج العنقي الخالي من الكفة عندما يطلب طعم قلب ثانوي لاختبار تحمل خاص المتبرع بعد زراعة بطنية مع بقاء طويل الأمد، خاصة في الفئران المعدلة وراثيا أو المصابة بالمناعة الضعيفة ذات الأوعية الصغيرة العيار. ومع ذلك، تتطلب التقنية أيضا خبرة متقدمة في الجراحة الدقيقة والوصول إلى مجهر جراحي؛ تناقش القيود الإضافية المتعلقة بربط السباتي السباتي واختيار المتلقي أدناه. من خلال توفير منصة قابلة للتكرار، تعزز هذه التقنية موثوقية نماذج الزرع الثانوية وتدعم الدراسات الميكانيكية لتحمل المتبرع المعين في أنظمة الفوار. يستخدم هذا البروتوكول عمليات التشريح من طرف إلى طرف عن طريق ربط الشريان السباتي المتلقي بالشريان الأورطي الصاعد للمتبرع والوريد الوداجي الخارجي للمتلقي بجذع الرئة المتبرع، مما يوفر تروية تاجية قوية للطعم (الشكل 1B). تخلق الأنابيب المدمجة من الطرف إلى الطرف نمط تدفق داخلي وخارج مباشر يدعم بشكل موثوق تدفق التاجي في هذا النموذج.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم شراء الفئران من مختبر جاكسون. تم تضمين الفئران الذكور والإناث، الذين تتراوح أعمارهم بين 6 إلى 10 أسابيع ووزنهم 20 - 30 جرام وقت أول زراعة قلب بطنية، في هذه الدراسة. تم إسكان المتبرعين والمتلقين تحت ظروف خالية من مسببات الأمراض (SPF) في منشأة القوارض بمستشفى ماساتشوستس العام. تم تنفيذ جميع الإجراءات بشكل إنساني وفقا لإرشادات المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية. تمت الموافقة على جميع تجارب الحيوانات وأجريت تحت إشراف لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC) في مستشفى ماساتشوستس العام (رقم البروتوكول 2020N000125). جدول المواد يسرد جميع المواد والمواد والمعدات المستخدمة في هذا البروتوكول. يتطلب الأمر موافقة IACUC قبل بدء التجارب. يضع ويحافظ على جميع الفئران وفقا للإرشادات المؤسسية والمعايير التنظيمية المعمول بها.
1. تحضير الحيوانات والآلات
2. التخدير
3. حصاد القلب المتبرع
4. تعرض منطقة عنق الرحم من قبل المتلقي
5. زرع الطعم
6. الرعاية والمراقبة بعد العملية
7. نقاط النهاية التجريبية
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تظهر نظرة عامة تخطيطية لإجراء زراعة القلب غير المتجانس في عنق الرحم بدون كفة في الشكل 1. يظهر الشكل 1A، حيث يتم تجسم الشريان الأورطي الصاعد من المانح من الطرف إلى الطرف إلى الطرف إلى الشريان السباتي المتلقي، ويتم تثبيط الجذع الرئوي المتبرع من طرف إلى طرف إلى طرف الوريد الوداجي الخارجي للمتلقي. يوضح الشكل 1B نمط تدفق الدم عبر الطعم. يدخل الدم إلى الشريان الأورطي الصاعد من الشريان السباتي المتلقي، ويد...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لعبت نماذج زراعة القلب في الفأر دورا حاسما في تطوير فهمنا لمناعة الزراعة. منذ تطوير النموذج البطني غير المتجانس الأصلي، تم استخدام هذه الأنظمة لتوصيف آليات الرفض الخلوية والجزيئية، واختبار أنظمة مثبطة للمناعة الجديدة، وتقييم التعديلات الجينية في كل من السلالة المتبرعة والمتلقية 8,17,31. توفر القدرة على استخدام الفئران المتزاوجة والمتغيرة وراثيا فرصا فريدة لتحليل المسارات المناعية في بيئة محكمة. ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
وقد دعم هذا العمل منحة الجمعية الأمريكية للقلب رقم 23CDA1049388 ل T.J.B. ومنحة المعاهد الوطنية للصحة R01AI143887 إلى L.V.R.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.5 مل من حقن الإنسولين | كوفيديين | 8881600350 | الحقن تحت الجلد |
| حقن كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ | BD | 1727170103 | الحقن الوريدي |
| غرزة نايلون 10-0 | أجهزة AROSurgical | T04A10N07-13 | للفئران في الجراحة المجهرية |
| خياطة نايلون 11-0 | إثيكون | 9016G | للفئران في الجراحة المجهرية |
| حقنة 1 مل | BD | 309659 | الحقن الوريدي |
| إبرة 30G × 1/2 | BD | 305106 | الحقن الوريدي |
| حقنة 3 مل | BD | 309657 | الحقن الوريدي |
| غرزة نايلون 6-0 | إثيكون | J212H | للفئران في الجراحة المجهرية |
| لوحة زراعة الخلايا بحجم 60 مم | فالكون | 353002 | للحفاظ على الطعم |
| علب الألمنيوم الملونة | أدوات العلوم الدقيقة | 20330-04 | للفئران، أدوات التعقيم الجراحية المجهرية |
| أطراف القطن | فيشربراند | 14-960-3M | توقف عن النزيف |
| دومونت #5 ملقط | أدوات العلوم الدقيقة | 11251-20 | للفئران في الجراحة المجهرية |
| إثيقا XR بوبروفينور (CIII) VI | RX جنيس | 86084010030 | المسكن |
| أبناء طيبون | أدوات العلوم الدقيقة | 15400-12 | للفئران في الجراحة المجهرية |
| إسفنجيات الشاش | ميدلاين | NON25334 | احم الطعم والبينستين |
| مصباح حراري مع قاعدة | قصة برينتري العلمية | HL-1B | الرعاية بعد الجراحة |
| هيبارين الصوديوم | نورثستار Rxllc. | 72603-412-01 | الحقن الوريدي |
| إيزوفلوران | باكستر للتخدير والتخدير رعاية النقد | 1001936060 | للتخدير |
| مسحات كحول الأيزوبروبيل | BD | 326895 | تعقيم الجلد قبل الجراحة |
| المجهر | كارل زايس | 303294-9903 | للفئران في الجراحة المجهرية |
| ميني كتيمر | قصة برينتري العلمية | CLP-88 | لإزالة شعر الفئران |
| Optixcare Eye Lube Plus | أفينتيكس | OPX-4252 | مزلق العيون لحماية العين أثناء الجراحة |
| بيفيتال ألوكسيت (ميلوكسيكام) | بيفيتال | 21294589 | المسكن |
| مجموعة أدوات الكي المحمولة | ماكيسون أرجنت | 42295143 | للفئران في الجراحة المجهرية |
| رنجر محلول اللاكتات المخزن | ثيرمو ساينتفيك | AAJ67572AP | للحفاظ على الطعم |
| وسادة تدفئة الحيوانات الصغيرة | ك & H | HM10 | لجراحة الفئران |
| شريط الجراحة الأبيض الترانسبوري | 3M | 7100115870 | ثبت الطرف والرأس والذيل للفئران أثناء العملية |
| مشبك وعاء | أدوات العلوم الدقيقة | 00398-02 | للفئران في الجراحة المجهرية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.