Chirurgische Angiogenese in porcinen tibiale Allotransplantation: eine neue große Tierknochen durchblutet zusammengesetzte Allotransplantation Modell

Jede Art von vaskularisierte zusammengesetzte Allotransplantation hängt derzeit long-term-Immunsuppression, schwer, für nicht-Leben-kritische Hinweise zu unterstützen. Wir präsentieren ein neues Porcines tibiale VCA-Modell, das Knochen VCA zu studieren und demonstrieren den Einsatz von chirurgischen Angiogenese weiterhin Knochen Rentabilität ohne die Notwendigkeit der langfristigen immun-Modulation verwendet werden kann.

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, ein neues Großtiermodell für die Untersuchung des segmentalen Knochenverlusts und der Rekonstruktion mittels vaskularisierter kompositorischer tibialer Allotransplantation zu etablieren. Jährlich werden in den Vereinigten Staaten etwa 3.000 Operationen zur Gliedmaßenschonung durchgeführt, um segmentale Knochendefekte zu rekonstruieren, die auf Neubildungen, Infektionen, angeborene Anomalien oder Traumata zurückzuführen sind. Die derzeitigen rekonstruktiven Optionen sind mit einer erheblichen Mobilität und hohen Komplikationsraten verbunden.

Der Einsatz einer Knochenallotransplantation kann den Ersatz von reseziertem Knochen durch lebenden Knochen ermöglichen, der der Größe und Form entspricht. Die Allotransplantation von Knochen wurde klinisch selten durchgeführt, was zum Teil auf die Notwendigkeit einer langfristigen Immunsuppression zurückzuführen ist, um eine Abstoßung zu verhindern und zum Absterben des Gewebes zu führen. Kleintiermodelle zeigen eine Alternative zur Immunsuppression von Medikamenten oder zur Toleranzinduktion.

Wie bei jeder Organ- oder Gliedmaßen-Allotransplantation wird der Blutfluss durch mikrochirurgische Reparatur der Nährstoffgefäße aufrechterhalten. Bei der Operation wird ein weiterer, einzigartiger Schritt durchgeführt, bei dem eine vom Empfänger abgeleitete Gefäßversorgung in den Markkanal des transplantierten Segments eingebracht wird. Die daraus resultierende neoangiogene Blutversorgung entwickelt sich schnell, nach Beendigung der immunsuppressiven Therapie nach zwei Wochen.

Vor der klinischen Anwendung ist es ratsam, die Knochenallotransplantation in einem Großtiermodell weiter zu untersuchen, wie in diesem Video beschrieben. In einem Zwei-Team-Ansatz wird ein Paar von zwei großen SLA-Mini-Schweinen aus Yucatán gleichzeitig betrieben, wobei jedes Schwein als Empfänger und Spender dient. Zuerst ein Tibiaknochensegment, in dem ein Gefäßstiel aus der rechten Tibia jedes Schweins entnommen wird.

Bei diesem Prozess entsteht bei jedem Molch ein segmentaler Tibiadefekt. In einer Kreuztransplantation werden die Tibiaknochensegmente zwischen den beiden Yucatán-Minischweinen ausgetauscht, um jeden Tibiaknochendefekt zu rekonstruieren. Nach Platzierung des allogenen tibialen Knochensegments und des erzeugten tibialen Knochendefekts wird ein vom Empfänger abgeleitetes arterielles Venenbündel aus der unteren Hintergliedmaße in das allogene tibiale Knochensegment implantiert, um eine vom Empfänger abgeleitete neoangiogene Zirkulation innerhalb des Knochensegments zu fördern.

Um die Vaskularisation des Allotransplantats zu erreichen, wird eine mikrochirurgische Anastomose des Nährstoffstiels des allogenen Tibiaknochensegments zu einem Muskelast der unteren Hintergliedmaße des Empfängers durchgeführt. Die Knochenfixierung wird mit einer verriegelbaren Kompressionsplatte erreicht. In den folgenden zwei Wochen wird eine kurzfristige Immunsuppression verabreicht, um die Durchgängigkeit des allogenen Nährstoffstiels aufrechtzuerhalten, bis eine neue Empfänger-abgeleitete Zirkulation ausgehend von dem implantierten arteriellen Venenbündel etabliert ist.

Schnelle Yucatan-Minischweine einen Tag vor dem Eingriff und wiegen Sie sie für die Verabreichung des Kontrollmedikaments. Legen Sie nach der Sedierung einen peripheren Katheter für die intravenöse Infusion von Medikamenten und Flüssigkeit in eine Ohrvene und verabreichen Sie Analgetika und prophylaktische Antibiotika. Legen Sie anschließend das Minischwein in Rückenlage auf ein Wärmekissen.

Rasieren Sie die rechte Hintergliedmaße und waschen Sie das Bein dreimal. Steril vorbereiten und drapieren. Verwenden Sie ein antimikrobielles Inzisionstuch, um alle Wunden zu versiegeln.

Überwachen Sie Blutdruck, Pulsfrequenz, Körpertemperatur und Atemfrequenz. Ziehen Sie mit einem Marker eine Schnittlinie und machen Sie einen vorderen lateralen Schnitt, der oberhalb des Kniegelenks entlang des vorderen Schienbeinkamms bis zum Tibiotalargelenk beginnt. Präparieren Sie die Haut und das Unterhautgewebe und trennen Sie die Tibia von der vorderen Kompartimentmuskulatur.

Als nächstes lösen Sie einen Teil des Musculus tibialis anterior von seinem Ursprung. Entfernen Sie einen Teil des Tibiakamms mit einer oszillierenden Säge, um das Sichtfeld zu verbessern. Identifizieren Sie die kraniale Tibiaarterie und Vene, die später als arterielles Venenbündel zur Förderung der Neoangiogenese verwendet werden soll.

Öffnen Sie als nächstes die interossäre Membran und identifizieren Sie den absteigenden Ast der kranialen Tibiaarterie, die als kaudale Tibiaarterie bezeichnet wird und aus dem der Nährstoffstiel der Tibiadiaphyse entsteht. Präparieren Sie nun mit großer Sorgfalt die kraniale und kaudale Tibiaarterie und identifizieren Sie den Nährstoffstiel der Tibiadiaphyse. Als nächstes heften Sie den Stiel mit einer Mikroklemme an.

Lösen Sie den Gefäßstiel nicht. Identifizieren Sie einen Muskelast im vorderen Muskelkompartiment, der später für die Anastomose des knochenvaskularisierten Allotransplantats verwendet werden soll. Als nächstes beginnen Sie mit der Entnahme des Tibiaknochensegments einschließlich des Gefäßstiels.

Verwenden Sie eine Schneidevorrichtung, um eine vordimensionierte und reproduzierbare Knochenresektion zu gewährleisten. Fixieren Sie die Schneidlehre auf der medialen Oberfläche der Tibia. Führen Sie unter Anleitung der Vorrichtung parallele Knochenschnitte in einem Abstand von genau 3,5 Zentimetern durch, um sowohl ein Allotransplantat als auch einen Defekt von 3,5 Zentimetern zu erhalten.

Entfernen Sie dann die Schneidvorrichtung. Durch Drehen des Tibiaknochensegments wird der Nährstoffstiel des Tibiaknochensegments visualisiert. Lösen Sie den Nährstoffstiel und befreien Sie das Tibiastück vorsichtig, wobei Sie eine dünne Muskelmanschette auf seiner Oberfläche belassen, die die Erhöhung des Tibiaknochensegments einschließlich seines Gefäßstiels vervollständigt.

Nach der Entfernung ist das tibiale Knochensegment nun bereit für den mikrovaskulären Transfer. Als nächstes wird das kraniale tibiale arterielle Venenbündel distal ligiert, um es in das allogene tibiale Knochensegment zu transpositionieren. Tauschen Sie nun in einer Kreuztransplantationsmanier die entnommenen Tibiaknochensegmente zwischen den beiden großen ungleichen Minischweinen aus.

Um den Durchgang des kranialen tibialen arteriellen Venenbündels zu ermöglichen, wird ein V-förmiges Segment von der proximalen tibialen Osteosyntheseseite entfernt und ein Loch in die distale Osteosyntheseseite gebohrt. Als nächstes führen Sie das AV-Bündel des Empfängertieres in das Allotransplantat ein, um anschließend einen neuen angiogenen Kreislauf zu entwickeln. Anastomosieren Sie den Nährstoffstiel des Knochenallotransplantats end-to-end an den präparierten Muskelast des tibialen vorderen Kompartiments.

Erreichen Sie die Osteosynthese mit einer 3,5-Zoll-Verriegelungsplatte mit neun Löchern. Führen Sie einen faszialen und geschichteten Hautverschluss durch. Zum Schluss legen Sie einen okklusiven Kompressionsverband auf die Wunde.

Für die postoperative immunsuppressive Verabreichung und Überwachung legen Sie einen Venenkatheter in die Vena jugularis externa. Durch einen longitudinalen vorderen Seitenschnitt im Hals legen Sie die Vene frei. Führen Sie durch Tunneln einen Hickman-Katheter von hinten ein.

Legen Sie den Katheter in die Halsvene und befestigen Sie ihn mit nicht resorbierbaren Nähten. Befestigen Sie zusätzlich den Katheter auf der Haut und schließen Sie die Halsschichten. Lassen Sie das Schwein 60 Minuten lang genesen und überwachen Sie es dann engmaschig, bis es sich vollständig erholt hat.

Dann das Minischwein wieder in seinen eigenen Stall setzen und Wasser trinken und Essen ad libidum fressen lassen. Verwenden Sie für die postoperative Analgesie Carprofen. Verabreichen Sie zusätzlich zwei Wochen lang täglich prophylaktische Antibiotika.

Um den Blutfluss des knochenvaskularisierten Allotransplantats durch den Nährstoffstiel während der AV-Bündelangiogenese aufrechtzuerhalten, verabreichen Sie 14 Tage lang eine Dreifachtherapie bestehend aus Tacrolimus, Mycophenolatmofetil und Prednisolon. Passen Sie die täglichen Dosen von Immunsuppressiva entsprechend den angestrebten Bluttalwerten an. Reduzieren Sie die Anfangsdosis von Prednisolon schrittweise, bis die Erhaltungsdosis erreicht ist.

Die beschriebene Technik wurde erfolgreich bei vier SLA-Major-Minischweinen in Yucatán durchgeführt. Alle Minischweine überlebten bis zum Ende der Nachbeobachtung und liefen ohne Hinken. Die Analyse von Blutproben zeigte, dass therapeutische Talspiegel für Tacrolimus und Mycophenolatmofetil erreicht wurden.

Dies gewährleistete eine adäquate Immunsuppression, um Gefäßschäden und Thrombosen aufgrund von Abstoßung in den ersten zwei Wochen nach der Operation zu verhindern. Danach wurde innerhalb der allogenen Knochenallotransplantate eine neue Empfängerblutversorgung etabliert, die den allogenen Knochenkreislauf überflüssig machte. Ein 25-Punkte-Punktesystem wurde verwendet, um die VCA-Aufnahme zu quantifizieren.

Die regelmäßige radiologische Untersuchung zeigte eine fortschreitende Heilung des Knochen-PCA über den Studienzeitraum. Die interne Fixierung wurde ohne Verlust der Reposition oder Lockerung beibehalten. Wir haben ein zuverlässiges und reproduzierbares Großtiermodell für Knochen-VCA entwickelt, das auf chirurgische Angiogenese in Kombination mit kurzfristiger Immunsuppression getestet werden kann.

Dieses Modell wird als Grundlage für zukünftige Studien dienen, die das Zusammenspiel zwischen Angiogenese, Überleben von Allotransplantaten und Immunantwort untersuchen. Darüber hinaus kann es verwendet werden, um den komplexen Prozess der VCA-Abstoßung von Knochen und andere innovative Immunmodularitätsstrategien zu beschreiben.