方法文章

一种改良的套管法小鼠颈部异位心脏移植模型

DOI：

10.3791/63504

⸱

2022年2月7日

 ,  ,  ,  , 
1Department of Urological Oncology Surgery, Chongqing University Cancer Hospital, 2School of Medicine, Chongqing University, 3Department of Biochemistry and Molecular Biology, College of Basic Medical Science, Army Medical University

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

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在本实验方案中，采用小鼠心脏移植模型来研究心脏同种异体移植物排斥反应的机制。在此异位心脏移植模型中，通过改良的套管技术进行颈部端对端吻合式心脏移植，可提高手术效率，并确保心脏移植物的存活。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

心脏同种异体移植物排斥反应限制了心脏移植术后患者的长期生存。由于小鼠与人类基因具有高度同源性，小鼠心脏移植模型是临床前研究中探讨心脏同种异体移植物排斥机制的理想模型。深入了解该机制将有助于开发独特策略，以改善接受心脏同种异体移植物治疗患者的长期生存率。在小鼠模型中，通常采用端对端 吻合的方式，通过缝合将供体心脏与受体的腹主动脉和下腔静脉连接。而在本模型中，采用改良套管技术，将供体心脏通过端对端吻合连接至受体的颈动脉和颈外静脉。该移植手术无需缝合，因此可能提高受体的存活率，因为不会干扰下肢的血液供应和静脉回流。该小鼠模型将有助于研究心脏同种异体移植物免疫学及病理学（急性和慢性）排斥反应的潜在机制。

引言

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心脏移植已成为终末期心力衰竭的标准治疗方法。每年在全球国际心肺移植学会注册机构中进行的心脏移植手术超过5500例。在同种异体心脏移植受者中，术后1年排斥反应发生率仍>10%，而术后3年排斥反应发生率上升至36%1,2。然而，目前尚缺乏针对心脏移植物排斥反应的有效预防性治疗手段。因此，有必要开展动物模型研究，以阐明心脏移植物免疫学与病理学排斥反应背后的生理机制。此类研究将有助于发现新的治疗靶点，推动高效药物的开发，从而预防心脏移植物排斥反应，并提高这些患者群体的生存率。

最近，在小鼠异位心脏移植模型研究中提出了一些心脏移植物排斥反应的潜在免疫学和病理生理学机制3,4,5。因此，由于小鼠与人类基因具有高度同源性，小鼠异位心脏移植已成为研究心脏移植后心脏移植物免疫排斥和病理损伤机制的理想临床前模型。目前普遍采用的方法是在受体小鼠腹腔内通过缝合技术将供体心脏的主动脉和下腔静脉分别与受体的主动脉和下腔静脉进行端对端吻合，以模拟正常的人体解剖结构。然而，该手术方法可能干扰受体下半身的血液供应和静脉回流6。因此，本文提出一种改良的小鼠....

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方案

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所有动物实验均按照美国国家研究委员会（US）2011年发布的《实验动物护理与使用指南》（第八版）的规定进行。涉及动物实验的操作均已获得中国重庆大学附属肿瘤医院动物护理与使用委员会的批准。 实验采用来自商业来源（见材料表）的雄性BALB/c和C57BL/6小鼠，体重为20–30 g，用于同种异体心脏移植研究。C57BL/6小鼠作为供体及同基因型受体，而BALB/c小鼠则作为同种异体受体。实验方案示意图见图1。
注意： 手术过程中使用的所有物品，包括手术器械和溶液，均为无菌。手术操作遵循 无菌操作技术的原则。

1. 受体操作步骤

  1. 诱导全身麻醉 通过 通过连接通风橱的15 x 10 x 10 cm诱导室吸入5%异氟烷（见 材料表).
  2. 将受体小鼠固定在带有加热垫的手术台上，通过覆盖口鼻的面罩持续吸入2%异氟烷以维持麻醉状态。
    ​注意：呼吸频率和节律减慢、角膜反射消失以及脚趾屈曲反射缺失表明麻醉有效。
  3. 剃除毛发后，用聚维酮碘溶液和酒精交替进行三次消毒：先用聚维酮碘擦洗，再用酒精脱碘。然后， 切开皮肤 1.5-2 厘米 从右侧下颌角平行于颈中线至尾端。....

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结果

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在该小鼠颈部异位心脏移植模型中，受体小鼠的存活率约为95.2%（21只小鼠中有20只存活）。主要死亡原因为术后出血。心跳快速且节律规整是移植供体心脏存活的指标。

在此模型中，C57BL/6 和 BALB/c 小鼠分别为 MHC（H-2b）和 MHC（H-2d）类型7,8。这两种品系在 H-2 上存在差异，从而引发急性 T 细胞介导的排斥反应9。在所有心脏同种异体移植物中，62.5% 在移植后 7 天内因触诊无法感知心跳而判定丢失。所有心脏同种异体移植物均在移植后 8 天内完全丢失。相比之下，所有同基因型心脏移植均存活超过 4 周（图 2）。存活超过 4 周的小鼠通过吸入 CO2 实施安乐死。

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讨论

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小鼠心脏移植模型有助于研究心脏移植后的排斥反应机制，从而推动开发独特的方法以提高心脏同种异体移植物受者的长期存活率。然而，小鼠心脏移植是一项复杂且具有挑战性的操作，尤其在血管吻合方面，需要高水平的显微外科技术11,12,13。小鼠腹部异位心脏移植模型通过将供体主动脉和肺动脉分别与受体主动脉和下腔静脉进行缝合吻合来完成。在此手术过程中，需要阻断受体的主动脉和下腔静脉，因此可能导致受体小鼠下半身缺血以及下腔静脉血栓形成，增加其致残率和死亡率。为了降低移植过程中血管吻合的难度，Matsuura 等人于1991年首次引入了采用套管技术的小鼠颈部心脏移植模型14。该模型通过套管结扎实现血管外翻的套袖样吻合，提高了吻合效率。与腹部心脏移植模型中使用缝线进行血管吻合相比，该方法降低了术后出血的发生概率。因此，吻合效率的提升缩短了心肌缺血时间，提高了心脏移植物的存活率。此外，与腹部移植相比，供体心脏的颈部植入不会中断受体.......

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披露

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作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本工作由国家自然科学基金（81870304）资助李俊。

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
 5-0 聚酰胺单丝缝合线B.Braun Medical Inc.C3090954
 8-0 聚酰胺单丝缝合线B.Braun Medical Inc.C2090880
10-0 聚酰胺单丝缝合线B.Braun Medical Inc.G0090781
22 G 聚氨酯套管B.Braun Medical Inc.4251628-02
26 G 聚氨酯套管苏州林华医疗器械有限公司REF383713
麻醉诱导舱瑞沃德生命科学有限公司V100
无创微血管夹碧云天FS500
BALB/c 和 C57BL/6 小鼠（20–30 g）陆军军医大学实验动物中心（中国重庆）
丁丙诺啡US Biological Life Sciences352004
电凝器广州润迈医疗设备有限公司ZJ1099
纱布河南飘安集团有限公司10210402
加热垫广州德威生物科技有限公司DK0032
肝素华北制药股份有限公司2101131-2
HTK 溶液深圳长盈医药有限公司YZB/闽8263-2013
注射器（10 mL）山东威高集团医用高分子制品股份有限公司20211001
异氟烷瑞沃德生命科学有限公司21070201
生理盐水西南药业股份有限公司H50021610
头皮针宏宇医疗集团20183150210
剃毛器碧云天FS600
小动物麻醉机瑞沃德生命科学有限公司R500
手术显微镜北京天诺翔仪器有限公司SZX-6745
棉签渝北医疗器械材料有限公司21080274

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Khush, K. K., et al. The International thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-sixth adult heart transplantation report - 2019; focus theme: Donor and recipient size match. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 3....

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