2014年6月23日
本文演示了一种小鼠心脏异位移植的显微外科技术,包括简化的供体心脏获取和受体血管吻合方法。
本实验的总体目标是将供体小鼠的心脏移植到受体小鼠体内。首先从供体胸腔中取出心脏,并将其保存在冷生理盐水中。接下来的步骤是将心脏移植到受体小鼠的腹腔内,然后监测移植后的心跳情况。
最后,通过肉眼观察和病理学分析确认移植排斥反应。最终结果表明,不同品系小鼠之间的心脏移植会发生排斥,而相同品系小鼠之间的心脏移植则会被接受。该操作的长期视频演示至关重要,因为供体和受体动物体积非常小,显微外科步骤难以掌握。
涉及的手术操作较为复杂,且需要提高受体手术操作的准确性和速度。务必确保所有器械均在80%乙醇溶液中彻底清洗并灭菌。强烈建议使用一次性无菌器械。将供体小鼠在异氟烷麻醉室中麻醉后,将其仰卧位固定于手术板上。
然后迅速连接鼻罩,输送麻醉剂。务必通过夹捏后肢足部来检测麻醉效果。若无退缩反应,即可开始使用手术刀剃除皮肤上的毛发。
然后在手术过程中,使用含70%异丙醇的2%氯己定溶液交替擦拭皮肤三次以进行消毒。密切观察动物的呼吸和心跳,并据此调整异氟烷的输送量。
首先进行开胸术,通过肋骨两侧切开胸腔以暴露心脏和血管。从肋缘向上至腋窝,并横向切至剑突水平,形成胸壁皮瓣。
将瓣膜固定在靠近头部的手术板上以保持开放。随后去除心脏周围的心包膜。用镊子提起下腔静脉,于靠近心脏的下腔静脉近端注射1毫升冷肝素化生理盐水。
然后用纱布和棉签在下腔静脉(IVC)上固定一个小型动脉夹,以防止溶液从针孔处回流。将心脏向下移动,暴露主动脉和肺动脉。横窦是位于主动脉与肺动脉束后方的通道。
接下来,尽可能远端切断主动脉和肺动脉,以最大化吻合所需血管的长度。现在分别切断下腔静脉、右上腔静脉、左上腔静脉以及肺静脉。每条血管均应使用6.0丝线结扎分离。
首先,结扎下腔静脉(IVC)和右上腔静脉(SVC)。然后结扎左上腔静脉(SVC)和肺静脉。现在,在结扎线远端切断所有血管,取下心脏。
将心脏保存在4°C的冷无菌生理盐水中,直至移植。按照供体所述方法完成动物手术准备后,开始进行剖腹手术。沿中线从耻骨切至剑突。
使用弯成拉钩状的回形针。打开腹腔,用温热的生理盐水浸湿的纱布包裹肠管,并将其牵拉至腹腔右上方。接着,暴露髂总动脉分叉处与左肾动、静脉之间的肾下腹主动脉和下腔静脉。
游离主动脉和下腔静脉的成束节段。然后使用校准的电凝设备将主动脉和下腔静脉与腰动脉分离。在游离的主动脉-下腔静脉节段的近端和远端分别施加小型无创血管夹。
使用30号针头,从垂直切开的孔处在主动脉前壁上穿刺一个与供体主动脉大小相同的孔。借此机会用肝素化生理盐水冲洗,清除主动脉腔内的任何血栓。现在将供体心脏放入冷生理盐水中。
将供体心脏置于受体主动脉切口旁。使用10-0连续尼龙缝线将供体肺动脉与受体下腔静脉(IVC)并置。将主动脉行端侧吻合。
从近端角开始,沿左侧缝合至远端角。然后将动物旋转180度,移动心脏位置,继续从远端向近端方向缝合主动脉壁的右侧。
在关闭吻合口之前,用肝素眼用生理盐水轻轻冲洗管腔,以清除血凝块和空气。然后完成缝合。接下来,在下腔静脉前壁做一纵向切口,用于与肺动脉进行吻合。
第二,使用10-0缝线进行吻合。从下腔静脉(IVC)近端腔内左侧壁的远端起始处开始,沿前右侧壁连续缝合至远端,再次完成缝合。
在完成吻合前,应对管腔进行充分冲洗。接下来在吻合口周围放置明胶海绵碎片。使用棉签施加轻柔压力以实现止血。
为了重建受体的血运,应先松开远端血管夹,再松开近端血管夹。在受体手术过程中,至关重要的是优化手术的精确性和操作速度。
因此,交叉阻断时间理想情况下应少于30分钟。为促进恢复,应在移植部位应用37摄氏度的温盐水。心室颤动应立即出现,并在数分钟内自行转复为窦性心律。
在关闭手术部位之前,应肌肉注射布托啡诺。使用一根5-0可吸收缝线连续缝合所有组织层,以完成手术。关闭手术切口后,给受体动物注射氨苄青霉素以及0.6毫升生理盐水的皮下注射。
为帮助动物补水,将其置于设定为37摄氏度的加热垫上,直至其恢复意识。大多数动物在手术后三小时内即可饮水,甚至进食。如果在八小时后,小鼠仍表现出痛苦迹象,应每12小时注射一次布托啡诺,直至症状消失。
如果小鼠的痛苦状态持续超过48小时,在术后前10天内应联系兽医。通过腹部触诊直接监测移植物的心跳。每天记录搏动强度,健康的移植物记为四加(++++),因严重排斥导致搏动微弱者记为一加(+)。
若移植后10天内移植物完全被排斥且无搏动,则记录为阴性结果。在227例异位心脏移植后,每周监测移植心脏搏动三次,其中90.3%在术后24小时内成功,86.8%在术后48小时内成功。失败情况包括后肢瘫痪、因移植物缺血损伤和/或血栓形成导致的心脏无搏动以及受体死亡,存活的移植物受体被登记记录。
心脏移植失败的原因由病理学检查确定。对移植心脏的分析显示,此处箭头所指的心脏组织血栓形成和梗死是导致该移植物在C57BL/6供体与受体品系组合中失败的原因;而在另一情况下,未发生心脏排斥反应,移植心脏存活超过100天。本例中,由于该心脏处于非维持生命状态,心肌出现继发性萎缩,导致心脏体积略有缩小。
相比之下,在DBA二号供体向C57黑六号受体移植的排斥品系组合中,移植的心脏在第7天已停止跳动,并在第100天显示出明显的排斥迹象。同一颗心脏在后期完全纤维化并萎缩。如果操作得当,该技术可在90分钟或更短时间内完成,但切记,使用超声刀气体时可能存在极高风险。
麻醉气体清除装置的使用非常普遍。
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本文展示了一种小鼠异位心脏移植的显微外科技术。内容包括供体心脏的获取和受体血管吻合的方法,并重点介绍了移植成功与否的监测手段。
这种显微外科技术可在小鼠模型中实现对心脏移植物存活及排斥机制的临床前评估,支持心血管药物研发中的靶点验证。通过提供可重复的移植结局评估平台,该方法有助于降低免疫调节和心肌保护候选药物的机制性风险。该技术在品系依赖性排斥反应研究中的应用,可提高早期发现工作流程的预测可信度。
该方法通过支持对免疫调节靶点的假设验证,融入发现生物学研究,并借助纵向移植物存活性评估,延续至临床前研究工作。