用于研究喉移植的异位小鼠模型
January 13th, 2023
本手稿的目的是描述在小鼠中进行异位喉移植所需的显微外科步骤。与其他喉移植动物模型相比，该小鼠模型的优势在于其成本效益以及免疫学测定和数据的可用性。
在小鼠和大鼠中描述了喉移植模型。Senior alter之前的工作重点是设计一种更有效的方法，使用供体颈动脉进行吻合，避免解剖甲状腺上动脉的需要。在本视频中，我们在小鼠中描述了此过程。
这种小鼠喉移植模型可以轻松、低成本地进行免疫学研究。尽管与大鼠模型相比，由于血管尺寸较小，因此在技术上更具挑战性，但如果熟悉手术步骤，该过程可以在大约三个小时内完成。动物完全麻醉后，将小鼠转移到剃须区域，其中1.5%异氟醚每分钟一升氧气流量将通过面罩输送以维持麻醉。
用脚趾捏确认麻醉深度。将鼠标的胸部和颈部剃到下颌线，并涂抹脱毛霜。30秒后，擦去乳膏并将鼠标转移到手术区域。
固定小鼠并用聚维酮碘和酒精准备手术区域三次，然后悬垂小鼠。做一个小的水平切口，刚好优于胸骨上切口。使用细剪刀，通过该切口将皮肤双侧抬高至下颌骨，并切除梯形皮肤段。
使用上部的烧灼术切除双侧唾液腺，其中可以看到穿过腺体的小静脉。从周围组织中解剖双侧胸锁乳突肌并将其横向缩回。在带状肌肉上做一个中线切口，并双侧切除它们，注意不要损坏下面的甲状腺并将其留在喉气管食管或LTE复合体上。
完成此步骤后，可见双侧颈动脉。将颈总动脉圆周解剖至锁骨下部水平，上部至颈动脉分叉水平。迷走神经和颈内静脉从颈动脉中分离出来，不包括在购买的移植物中。
解剖颈内动脉和颈外动脉，使其能够结扎和分裂。使用10-0尼龙缝合线，结扎颈内动脉比颈动脉分叉高2至3毫米。结扎颈外动脉至少比甲状腺上动脉分支点高三毫米，并在胸骨水平结扎颈总动脉。
双侧切断所有结扎血管。将血管蒂放在LTE复合体的顶部，以避免在进一步解剖过程中意外损坏。为防止任何气体泄漏或麻醉意外丢失，请确保动物在进行任何气道切割之前已过期。
将气管横断到第五气管环下方，并将切口穿过食道向下传递到椎前筋膜，以释放下部LTE复合体。将气管和食道从下层到上层的椎前筋膜中释放出来。创建一个仅次于舌骨的前咽切除术。
将切口向下带到椎前筋膜，以释放LTE复合体。在LTE复合物和周围组织之间分割任何剩余的淋巴或结缔组织附着物。最后，去除移植物。
将获得的移植物放入无菌培养皿中，并用生理盐水洗涤以去除任何血凝块。使用一毫米微扩张器扩张双侧颈动脉。使用 30 号钝尖针，在每个颈动脉中注射约 2 毫升肝素化盐水以冲洗移植物。
可以看到血液和盐水从对侧颈动脉和小游离血管末端冲洗出来，确认甲状腺上动脉完整。移植物可以留在肝素化的盐水中，在将其移植到受体之前可以短暂休息长达三个小时。在麻醉诱导、剃须和手术准备步骤之后，以与供体描述的完全相同的方式准备受体小鼠。
在手术开始前30分钟皮下注射受体小鼠缓释镇痛药。使用手术刀，做一个中线颈部切口，从下颌线向上延伸到胸骨下部。抬高左侧的皮肤并横向缩回。
如前所述，切除烧灼上血管的左侧唾液腺。通过用低温烧灼分隔任何可见血管来切除脂肪和淋巴组织。注意不要损伤下面的颈外静脉。
沿颈外静脉圆周解剖。使用至少 5 毫米净长的血管进行吻合。解剖胸骨瘤肌并将其横向缩回。
从锁骨下到颈动脉上部颈动脉分叉的圆周解剖。将背景材料传递到颈外静脉下，并应用双近似 B-3 血管夹。将 10-0 尼龙缝合线穿过颈外静脉前壁的所需单体切合处，并使用缝合线向前拉动血管。
用微型剪刀切到缝合线深处，以促进创建适当大小的单缝静脉切开术，并确保切口完全穿过静脉壁。使用 30 号钝尖针，用肝素化盐水冲洗静脉内部。将供体LTE复合物放置在受者左颈动脉和左颈外静脉之间。
将供体左颈动脉的自由端对准接受者的左颈外静脉，并使用锋利的剪刀将末端倾斜。使用四条10-0尼龙中断缝合线，以端到端的方式吻合供体左颈动脉和受体左颈外静脉。将背景材料滑动到受体颈总动脉下方，并应用双近似A-3血管夹。
以与静脉切开术相同的方式创建动脉切开术。将供体右颈动脉以端到端的方式吻合到受体左颈动脉。使用六条10-0尼龙的断续缝合线是动脉吻合的理想选择。
取下静脉侧的夹子。如果遇到出血，请用棉尖轻轻按压。取下动脉上的夹子，立即用棉尖轻轻按压。
预计该步骤会有一些出血，通常在一分钟后以温和的压力停止。检查静脉动脉血流的完整性。在动脉血流完整的情况下，通常可以看到供体颈动脉的搏动，供体甲状腺将从其冲洗的透明颜色变回其原始的红色。
还可以观察到LTE复合体上小型船只的红色。以运行方式用5-0单丝缝合线关闭皮肤切口。在切口上涂上皮肤粘合剂。
皮下注射一毫升温盐水，以解决手术期间的液体流失。停止麻醉并将鼠标转移到恢复笼中。在加热垫上观察鼠标，直到它完全清醒以避免体温过低。
取下血管夹后可立即评估手术成功与否。图A是成功手术的代表，因为可以在供体喉的颈动脉中可视化血流，甲状腺变成红色。图B是手术失败的代表，因为供体喉的颈动脉中无法看到血流，甲状腺仍然苍白。
在没有免疫抑制的情况下15天后，大多数受者没有血液流向移植。通过解剖周围受体组织的喉气管复合体并观察端对侧吻合术，可以通过肉眼评估动脉的通畅性。谢谢。观看此视频后，您应该了解如何在大约三个小时内将喉气管食管复合物从一只小鼠异位移植到另一只小鼠。
这种可行且相对低成本的模型在研究免疫系统在排斥喉气管复合物中的作用方面具有巨大的潜力，从而为器官移植的新疗法提供了潜力。
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概览
本文描述了在小鼠中进行异位喉部移植的显微外科步骤。由于其成本效益和便于进行免疫学研究，这种模型具有优势。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 手术技术
- 移植生物学
背景
- 喉部移植模型已经在小鼠和大鼠中建立。
- 之前的工作集中在改进使用供体颈动脉的吻合方法。
- 该模型允许进行低成本的免疫学研究。
- 由于与大鼠模型相比，血管尺寸较小，存在技术挑战。
研究目的
- 概述小鼠异位喉部移植的手术程序。
- 强调使用小鼠进行喉部移植研究的优势。
- 为对这种模型感兴趣的研究人员提供详细的方法。
使用的方法
- 详细描述了小鼠喉部移植程序。
- 在手术中使用异氟烷进行麻醉。
- 重点关注颈动脉的吻合。
- 有经验的情况下，手术完成时间约为三小时。
主要结果
- 该程序在技术上具有挑战性，但通过练习是可行的。
- 允许以较低的成本进行高效的免疫学研究。
- 展示了小鼠模型在移植研究中的潜力。
- 为未来的喉部移植研究奠定了基础。
结论
- 小鼠模型是喉部移植研究的可行选择。
- 成本效益和免疫学测定的便利性是重要的优势。
- 进一步的研究可以在这种手术技术上进行建设。
常见问题
Executive Industry Relevance
The heterotopic mouse laryngeal transplantation model provides a cost-effective, reproducible platform for immunologic investigation of graft rejection and vascular patency. Its technical rigor and quantitative endpoints enable robust hypothesis testing at the interface of transplantation biology and immune modulation. This model supports early-stage mechanistic de-risking and informs translational strategies for organ transplant innovation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of immune-mediated graft rejection mechanisms in a controlled in vivo system.
- Supports functional validation of immunomodulatory targets relevant to transplantation tolerance.
- Facilitates mechanistic de-risking by providing direct vascular and tissue viability readouts.
Screening & Assay Development
- Establishes a validated, reproducible animal model for preclinical immunologic screening.
- Delivers quantitative outputs such as blood flow visualization and tissue coloration for objective assessment.
- Enables standardization of surgical and analytical endpoints for cross-study comparability.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant transplantation scenarios for preclinical immune response modeling.
- Provides continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of immunosuppressive strategies.
- Supports risk-adjusted advancement of candidate therapies targeting graft survival and rejection pathways.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis-driven immune studies, assay standardization, and translational validation of immunomodulatory interventions.
- Discovery Biology: Supports null hypothesis testing of immune rejection and vascular patency in transplantation.
- Screening: Provides reproducible, quantitative endpoints for evaluating immunologic interventions.
- Analytics: Enables direct measurement of graft blood flow and tissue viability as dependent variables.
- Translational Research: Bridges mechanistic findings to preclinical assessment of transplant therapies.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, standardized platform for ongoing transplantation and immunology research.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in immune mechanism studies and target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible procedures and quantitative outputs.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions for immunomodulatory candidates and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of transplantation-focused R&D programs.
Implementation Considerations
- Requires advanced microsurgical expertise and training for reproducibility.
- Demands access to specialized surgical instruments and imaging for vascular assessment.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of surgical and analytical protocols.
- Adaptation to other organ systems may require protocol optimization.
- Technical complexity and learning curve may limit throughput in early adoption phases.
