本视频展示并比较了两种用于研究小鼠闭塞性气道疾病（OAD）发生发展的实验模型，即异位和原位气管移植模型。
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本文内容
摘要
摘要
闭塞性细支气管炎（OAD）是肺移植术后影响长期生存的主要并发症（1-7）。
为了研究气管狭窄（OAD）的病理生理学、治疗及预防方法，已开发出多种啮齿类动物气管移植的不同动物模型（1-7）。本文采用两种已建立的气管移植模型——异位移植模型和原位移植模型，并阐述它们的优势与局限性。
在异位模型中，供体气管被包裹于受体的大网膜内，而在原位模型中，供体气管则通过端对端吻合进行连接。
在两种模型中，均已证实出现组织学上类似于临床 OAD 的闭塞性病变（1-7）。
本视频展示了如何在小鼠中进行异位和原位气管移植技术，并通过组织学方法比较两种模型中闭塞性细支气管炎（OAD）发生的时间进程。
方案
- 雄性 Balb/C 小鼠（8-12 周龄）购自德国苏尔茨费尔德的 Charles River Laboratories。小鼠在常规条件下饲养，自由摄取标准小鼠饲料和饮水。
- 使用 2% 异氟烷进行麻醉。
供体准备
- 剃除腹部毛发，并使用贝塔碘伏消毒该区域。
- 在显微镜下，从喉部水平至胸骨做正中颈部切口。
- 清除皮下脂肪和带状肌，以清晰暴露气管。
- 将气管从周围组织（如食管、神经、动脉和结缔组织）中仔细分离。
- 完整切除整段气管（从喉部至气管分叉处）。
- 用冷生理盐水冲洗移植物，并将移植材料保存于4°C环境中。
- 气管获取后，通过颈椎脱位法对供体实施安乐死。
受体：异位移植
- 在切口部位周围较大范围内剃除腹部毛发，并使用贝塔碘（betadine）消毒三次，随后用酒精脱碘。应使用眼用软膏润滑眼睛，以防止角膜干燥。
- 行正中剖腹术，并将肠管置于无菌湿润手套内。
- 仔细铺开展大网膜。将移植物置于中央位置，并使用8-0缝线（Prolene, Ethicon, Germany）单针固定。
- 用大网膜完全覆盖移植组织，并使用一根8-0缝线（Prolene, Ethicon, Germany）将移植物固定。
- 将肠管复位回腹腔内，在关闭切口前用温热的无菌生理盐水冲洗。
- 分两层关闭切口——腹壁层和皮肤层，肌肉层使用7-0 Prolene连续缝合，皮肤层使用7-0 Vicryl连续缝合。
受体：原位移植
- 在切口周围较大范围内剃除腹部毛发，并使用碘伏（betadine）和酒精交替消毒三次。应使用眼用软膏润滑眼睛，以防止角膜干燥。
- 分离带状肌，以充分暴露喉气管复合体。
- 仔细从周围组织中解剖气管，注意保护喉返神经。
- 在环状软骨远端第3个气管环处切断气管。动物通过气管造口维持生理呼吸。
- 确保受体及移植物的气管切缘整齐。
- 将移植物置于受体气管缺损之间，并调整方向以保持解剖极性。
- 使用8-0 Prolene缝线（Ethicon，德国）将供体移植物与远端（纵隔侧）气管吻合。后壁采用连续缝合方式，前壁则采用间断缝合完成。
- 清除气道内的任何分泌物。
- 近端吻合以与远端相同的方式完成。
- 确认气道完整性及自主呼吸充分。
- 复位带状肌，并使用6-0 Vicryl缝线（Ethicon，德国）以连续缝合方式关闭皮下组织和皮肤层。
- 对受体动物采用注射麻醉，因此动物将通过气管维持生理呼吸。小鼠腹腔注射麻醉使用丙泊酚、美托咪定和芬太尼，剂量分别为75/1/0.2 mg/kg。
图1：供体气管。
1A：制备后原位的供体气管。
1B：切除的供体气管。
1C：离体后的供体气管。
图 2：异位移植模型。
2A：移植物置于大网膜中央。
2B：移植物两端各用单针缝线固定。
2C：将移植物包裹于大网膜内，并用单针缝线固定。
图3：原位模型。
3A：移植物置于受体气管缺损之间，后壁以连续缝合方式吻合。
3B：前壁通过单根缝线完成缝合。
图4：组织学分析。
4A：异位移植气管术后28天的H&E染色结果（15倍放大）。注意管腔完全闭塞（100%）。
4B：原位移植气管术后60天的H&E染色结果（15倍放大）。最大管腔闭塞程度约为45%。
| 异位气管移植模型 | 原位气管移植模型 | |
| 优势 | + 易于操作 + 28天后管腔闭塞伴完全气道阻塞 + 操作者不对动物进行身体接触 |
+ 移植物的物理通气 + 可进行吸入给药 + 强烈的免疫学反应，例如异源反应性 IgM 抗体的产生 + 生理性的胸腔环境 + 气管-气管吻合术模拟临床情境 |
| 缺点 | - 移植气管无通气 - 无法评估吸入性病原体 - 黏液纤毛清除功能抑制及分泌物滞留 - 腹膜微环境而非胸腔环境 |
- 需要外科培训 - 管腔闭塞，60天后管腔阻塞率约45% - 动物可能出现阻塞性气道疾病（OAD）症状 |
表1：异位与原位气管移植的优缺点。
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讨论
小鼠具有多种转基因和基因敲除模型，因此适用于研究与OAD相关的机制性问题（4）。
本视频展示的两种气管移植模型均可作为研究OAD发展的可靠模型。
然而，每种模型都有其优势和局限性。
异位气管移植操作简便，无需特殊的外科手术培训（3, 5）。异位移植后，管腔闭塞进展迅速，通常在28天后出现完全性气道阻塞（3, 4, 6）。由于动物机体不依赖于异位移植的气管，因此气道闭塞（OAD）的发展不会对其身体功能造成影响。
一个缺点是移植气管缺乏通气功能（7, 6），因此无法评估吸入性病原体的影响（3, 7）。由于黏膜纤毛清除功能受到抑制且分泌物滞留，实验结果可能与临床闭塞性细支气管炎（OAD）中观察到的生理反应不同（7）。腹腔微环境与胸腔环境不同，这也可能导致结果出现差异（3）。
进行原位气管移植需要接受手术培训，且移植气管的管腔闭塞在60天后出现，而异位模型中则在28天后出现（3, 7...
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披露
Sonja Schrepfer 已获得德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft，DFG）的研究资助（SCHR992/3–1）。
所有动物均按照《实验室动物护理原则》接受人道护理，动物实验严格遵循国家医学研究学会制定的指南和规定，以及美国国立卫生研究院出版的《实验室动物护理与使用指南》（美国国立卫生研究院出版物85-23，1985年修订版）。
所有动物均购自查尔斯河实验室公司（德国苏尔茨费尔德），并在汉堡埃彭多夫大学医院的动物饲养设施中进行饲养。动物可自由摄取标准饲料和水。
致谢
作者感谢 Christiane Pahrmann（实验室管理员）。
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参考文献
- Adams, B., Berry, G., Huang, X., Shorthouse, R., Brazelton, T., Morris, R. Immunosuppressive therapies for the prevention and treatment of obliterative airway disease in heterotopic rat trachea allografts. Transplantation. 69, 2260-2266 Forthcoming.
- Adams, B., Brazelton, T., Berry, G., Morris, R. The role of respiratory epithelium in a rat model of obliterative airway disease. Transplantation. 69, 661-665 Forthcoming.
- Deuse, T., Schrepfer, S., Reichenspurner, H., Hoyt, G., Fischbein, M., Robbins, R., Pelletier, M. Techniques for experimental heterotopic and orthotopic tracheal transplantations – when to use which model; Transplant Immunology 17. , 255-261 (2007).
- Hele, D., Yacoub, M., Belvisi, M. The heterotopic tracheal allograft as an animal model of obliterative bronchiolitis. Respiratory Research. 2, 169-183 Forthcoming.
- Hertz, M., Jessurun, J., King, M., Savic, S., Murray, J. Reproduction of the obliterative bronchiolitis lesion after heterotopic transplantation of mouse airways. American Journal of Pathology. 142, (1993).
- McDyer, J. Human and murine obliterative bronchiolitis in transplant. Proceedings of the American Thoracic Society. 4, 37-43 Forthcoming.
- Schrepfer, S., Deuse, T., Hoyt, G., Sheikh, A., Hoffmann, J., Reichenspurner, H., Robbins, R., Pelletier, M. Experimental orthotopic tracheal transplantation: the stanford technique. Microsurgery. 27, 187-189 (2007).
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