Summary
본 논문은 업데이트된 무균 기술, 진통 및 마취를 사용하여 이종 혈관 심장 이식을 위한 수정된 기술을 설명합니다.
Abstract
동물의 심장 이식 실험 모델의 개발은 면역학 및 고형 장기 이식 분야의 많은 발전에 기여했습니다. 이종 혈관화 쥐 심장 이식 모델은 처음에는 일치하지 않는 근친 교배 마우스 균주의 조합을 사용한 이식 거부 연구에 활용되었지만 유전자 변형 균주 및 치료 양식에 대한 접근은 강력한 새로운 전임상 통찰력을 제공할 수 있습니다. 근본적으로, 이 기술의 수술 방법론은 개발 이후 변경되지 않았으며, 특히 수술 후 이환율과 사망률에 중대한 영향을 미치는 무균 기술, 마취 및 진통과 같은 중요한 요소와 관련하여 변하지 않았습니다. 또한 수술 전후 관리의 개선은 동물 복지와 실험 결과 모두에서 개선을 제공할 것으로 예상됩니다. 이 논문은 수의학 마취 분야의 주제 전문가와 협력하여 개발한 프로토콜에 대해 보고하고 수술 전후 관리에 중점을 둔 수술 기법을 설명합니다. 또한 이러한 개선의 의미에 대해 논의하고 이 절차의 중요한 수술 단계 문제 해결에 대한 세부 정보를 제공합니다.
Introduction
우리는 면역학과 이식에 대한 많은 이해를 동물 피험자를 이용한 고형 장기 이식의 실험 모델을 기반으로 한 연구에 빚지고 있습니다. 포유류의 혈관 심장 이식에 대한 최초의 기술1 이후, 이러한 모델은 저체온증의 치료적 적용2, 특수 봉합사 사용의 이점3, 폐 및 심장 전체 동종 이식 기술4을 포함한 광범위한 영역에 대한 지식에 기여했습니다. 쥐 5,6에서 심장 이식 모델의 개발은 다양한 육종 계통의 가용성으로 인해 면역학적 실험을 위한 더 넓은 범위를 제공했습니다. 이용 가능한 근친교배 및 돌연변이 마우스 균주의 실질적으로 더 넓은 범위로 인해 Corry 등[7]은 이 범위가 이식 연구에 가져다주는 상당한 이점으로 인해 쥐 이종 심장 이식 기술을 개발하게 되었습니다. 이 모델은 널리 사용되어 왔으며 이식 거부 반응8 및 치료제9에 대한 이해를 높이는 데 기여했다. 그러나, 그것의 첫 번째 설명 이후, 이 기술은 문합 부위10,11의 위치에 대한 조정과 같은 몇 가지 사소한 기술적 세부사항을 제외하고는 크게 변하지 않았다.
Corry et al.7 의 기술을 실험에 통합한 이후로 우리는 프로토콜을 개선하기 위한 약속 영역, 즉 무균 기술, 마취 및 진통 영역을 확인했습니다. 이러한 영역의 개선은 실험 결과에 긍정적인 영향을 미치고 동물 복지를 개선할 것으로 기대되었습니다. 이는 이전에 작은 동물 수술에서 무균 기법을 사용할 때 수술 후 감염 감소에 도움이 되기 때문에 나타났으며12, 이는 이환율과 사망률에 영향을 미칠 뿐만 아니라 이식 수술 후 면역 반응을 평가하기 위해 고안된 실험을 손상시킬 수 있다. 마취 및 진통제의 관점에서 볼 때, 정제 된 요법을 사용하면 실험 대상의 고통과 고통을 완화함으로써이 수술 모델의 윤리적 주장을 줄이고 동물 비용을 줄이는 데 도움이됩니다. 또한, 적절한 마취와 진통은 통증 관련 스트레스 반응을 제한하여 수술 후 회복의 질을 향상시키고, 궁극적으로 수술 성공률을 높인다13.
동물 복지와 실험 결과를 모두 개선하기 위해 이러한 격차를 해소하기 위한 조정이 포함된 프로토콜이 개발되었습니다. 이 프로토콜은 Corry et al.7 이 수의학 마취 전문의와 상담하고 마취 및 진통 요법에 사용되는 약리학적 개입의 효과와 효과 지속 기간을 충분히 고려하여 설명한 프로토콜에서 채택되었습니다. 이 접근법은 적절한 수술 전후 관리를 보장하기 위해 균형 잡힌 마취와 복합 진통제의 원칙을 기반으로 했다14. 무균 기술의 적용 외에도 오피오이드 부프레노르핀과 국소 마취제 부피바카인을 선제적으로 투여했습니다. 전신 마취는 흡입 마취제인 이소플루란을 사용하여 시행하였다.
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Protocol
이 연구는 과학적 목적을 위한 동물의 관리 및 사용에 대한 실행 강령15 에 따라 수행되었으며 동물 윤리 프로토콜 RA/3/100/1568 및 AE173(각각 웨스턴 오스트레일리아 대학교 동물 윤리 위원회 및 해리 퍼킨스 의학 연구 연구소 동물 윤리 위원회)에 따라 승인되었습니다. 이 프로토콜에 사용된 모든 재료, 기구 및 동물에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오.
1. 수술을 위한 동물의 준비
참고: 직원은 수술을 수행하거나 절차 전반에 걸쳐 마취를 모니터링하는 역할에 전념합니다.
- 수술 전 진통의 경우, 수혜자 수술 시작 최소 1시간 전에 부프레노르핀(0.05-0.1 mg/kg, 염화나트륨 0.9%로 0.03mg/mL로 희석)을 수혜자 마우스에 피하 투여합니다. 약물 투여, 복용량, 투여 시간 및 효과와 관련된 모든 세부 정보를 마취 기록에 입력하십시오.
참고: 이 접근법은 장기 적출 직후 기증자가 전신 마취하에 안락사되는 비회복 수술이기 때문에 기증자에게 반드시 필요한 것은 아닙니다. - 마취 유도
- 1% 이소플루란과 함께 2-1L·min-4 의 산소 흐름으로 마취 호흡 시스템의 유도 챔버에 마우스를 놓습니다. 누운 자세, 정향 반사 상실, 호흡수 감소를 관찰하여 적절한 마취를 확인합니다.
- 적절하게 마취되면 유도실에서 마우스를 꺼내고 가위를 사용하여 복부 복부를 밀착 면도하여 머리카락을 제거합니다. 기증자의 경우 생식기에서 복부 흉부의 위쪽 가장자리까지 뻗어있는 부위를 면도하십시오. 받는 사람의 경우 생식기에서 늑골 가장자리까지 뻗어있는 부위를 면도하십시오. 두 경우 모두 면도한 부위가 측면으로 겨드랑이 중앙선에 도달하는지 확인하십시오.
- 마취를 유지하려면 마우스를 등쪽 누운 상태로 위치시켜 호흡 시스템의 노즈 콘에서 마취제와 산소를 공급받으며(비호흡), 1L·min-1 및 이소플루란(1.5%- 2.5%)의 속도로 산소를 전달합니다.
참고: 수술용 작업면은 발열 패드 위에 수술용 보드를 씌우고 마우스의 각 팔다리는 미세 기공 테이프를 사용하여 고정됩니다. - 생쥐의 마취와 관련된 생리적 변화를 종합적으로 모니터링하는 것이 어렵다는 점을 감안할 때 제한된 매개 변수를 모니터링하고 기록합니다. 마취 기간 동안 최소 5분마다 온도, 마취 깊이 및 호흡수를 모니터링합니다.
- 심한 저체온증과 고열(열 패드에 의한 능동적인 온난화로 인해)을 예방하려면 시술 내내 체온을 모니터링하십시오. 깨끗하고 윤활 처리된 직장 탐침을 동물의 직장에 삽입한 다음 미세 기공 테이프를 사용하여 수술판에 고정합니다.
알림: 이 프로브는 체온을 관리하기 위해 가열 패드 온도를 수정하는 동적 시스템(마취 전달 시스템의 기능)으로 피드백합니다. - 마취 책임자에게 비외상성 겸자, 안검 반사 및 근긴장도에 의해 가해지는 압력으로 인한 발 또는 꼬리의 자극에 대한 반응을 관찰하여 마취 깊이를 평가하게 합니다.
- 호흡량을 평가하기 위해 호흡 노력을 주관적으로 관찰하면서 흉벽의 움직임을 관찰하여 호흡수를 측정합니다. 10-15초 동안 호흡을 세고 각각 6 또는 4를 곱하여 호흡수/분을 결정하여 호흡수를 계산합니다.
- 심한 저체온증과 고열(열 패드에 의한 능동적인 온난화로 인해)을 예방하려면 시술 내내 체온을 모니터링하십시오. 깨끗하고 윤활 처리된 직장 탐침을 동물의 직장에 삽입한 다음 미세 기공 테이프를 사용하여 수술판에 고정합니다.
- 피부를 준비하려면 멸균 면봉 어플리케이터를 사용하여 수술 부위를 소독하십시오. 클로르헥시딘을 수술 부위의 중심에서 가장자리까지 원형으로 확장하는 동작으로 도포합니다. 클로르헥시딘과 에탄올의 조합을 동일한 패턴의 새로운 멸균 면봉 어플리케이터와 함께 수술 부위의 중앙에서 가장자리로 이동하기 전에 이 과정을 3번(매번 새 면봉 어플리케이터 사용) 반복합니다.
- 멸균 수술 가운과 멸균 수술 장갑을 착용하기 전에 외과의에게 에탄올 기반 핸드 젤을 바르도록 하십시오.
- 수술 부위를 준비하려면 멸균 기구를 배치할 부위 역할을 하는 수술 보드의 양쪽에 멸균 수술용 드레이프(25cm x 25cm로 미리 절단됨)를 놓습니다. 멸균 가위를 사용하여 더 넓은 25cm x 40cm 멸균 드레이프를 천공하여 작은(절개 부위보다 약간 긴) 타원형 구멍을 자릅니다. 이 드레이프를 동물 위에 놓아 창호가 제안 된 절개 부위에 위치하도록합니다. 이 세 번째 드레이프의 측면 끝이 양쪽에 있는 두 개의 작은 드레이프와 겹치도록 하여 연속적인 수술 영역을 만듭니다.
2. 기증자 수술
참고: 기증자 수술의 주요 측면에 대해서는 보충 그림 S1 을 참조하십시오.
- 수술용 쌍안경 현미경을 사용하여 기증자 수술을 수행합니다. 시작하려면 8배의 배율을 사용하고 수술용 메스 블레이드(#23)를 사용하여 복부 정중선 피부 절개를 수행합니다. 절개 부위가 면도한 부위의 꼬리 끝에서 늑골 가장자리까지 이어지도록 하고 양쪽 끝에 준비된 피부의 가장자리가 손상되지 않았는지 확인합니다.
참고: 8x의 시작 배율은 수술 시작 시 피험자의 거시 구조를 충분히 시각화할 수 있도록 선택됩니다. 이 시점부터 배율은 작업자의 재량에 달려 있으며 낮은 배율로 제공되는 상황 인식과 더 높은 배율로 시각화할 수 있는 미세한 디테일 사이의 적절한 균형을 제공하도록 선택해야 합니다. - 따뜻하게 데운 생리 식염수를 적신 두 개의 멸균 면봉 어플리케이터를 사용하여 소장을 이동시켜 복부 대동맥과 하대정맥(IVC)을 노출시킵니다. 어플리케이터를 사용하여 주변 조직에서 이러한 혈관을 무뚝뚝하게 해부합니다.
- 30G, 0.5인치 바늘이 있는 3.0mL 주사기를 사용하여 헤파린화된 염화나트륨 0.9% 용액 100IU·mL-1 2.5mL를 채취합니다(수술 중 필요할 때까지 4°C에서 유지). 횡격막 하부 복부 대동맥을 고정하기 위해 주로 사용하지 않는 손으로 곧게 뻗은 둥근 몸체 봉합사 겸자를 사용하고 주로 사용하는 손을 사용하여 1.5mL의 용액을 심장 방향으로 대동맥에 주입합니다. 결과 대동맥 절개술을 면봉 어플리케이터의 압력으로 밀봉합니다.
- 끝이 곧은 미세 수술 가위를 사용하여 IVC를 횡단면하여 출혈을 허용합니다.
- 수술용 가위를 사용하여 개흉술을 시행하여 양측 겨드랑이 라인에 두 개의 절개를 합니다. 이 시점에서 동물의 죽음을 확인하고 이소 플루 란 기화기를 끕니다.
- 마이크로 불독 클램프를 사용하여 흉벽의 결과 중앙 세그먼트를 고정합니다. 이것을 미세 기공 수술 테이프를 사용하여 코 콘에 고정할 수 있는 비멸균 수술 보조원에게 전달합니다.
참고: 목표는 심장 조직의 노출을 돕는 흉부의 이 부분에 견인력을 제공하는 것입니다. - 둥근 신체 봉합사 겸자를 사용하여 흉부 내 IVC를 식별하고 동원합니다.
알림: 이상적으로는 끝이 곧은 집게는 주로 사용하지 않는 손에 있고 구부러진 집게는 주로 사용하는 손에 있어야 합니다. - IVC가 주로 사용하지 않는 손의 겸자에 고정된 상태에서 주로 사용하는 손을 사용하여 나머지 1.5mL의 100IU·mL-1 헤파린화 염화나트륨 0.9% 용액을 심장에 주입합니다.
- 두 세트의 집게를 모두 사용하여 2cm 길이의 7/0 꼰 실크를 사용하여 IVC를 결찰합니다. 보안을 위해 두 번의 추가 던지기와 함께 기구 타이 외과 의사의 매듭을 사용하십시오. 이 매듭을 혈관을 따라 가능한 한 심장에 가깝게 만드십시오.
- 동맥 겸자를 사용하여 이 매듭의 양쪽 끝을 고정합니다. 이 집게를 배치하여 꼬리 방향으로 심장을 부드럽게 견인하여 후속 해부를 위한 최적의 혈관 위치를 용이하게 합니다.
- 심장의 전방 측면에서 흉선을 확인하십시오. 겸자를 사용하여 기증자로부터 이 기관을 해부하여 상대정맥(SVC)을 식별합니다.
- 집게를 사용하여 SVC의 외막 및 관련 조직을 제거합니다. 구부러진 집게를 사용하여 뭉툭하게 해부하고 혈관 뒤쪽에 작은 채널을 만듭니다. 이 채널이 가능한 한 심장에 근접해 있는지 확인하십시오.
- 집게를 사용하여이 채널을 통해 2cm 길이의 7/0 꼰 실크 조각을 통과시킨 다음 앞서 언급 한 기술을 사용하여 묶습니다.
- 이 결찰에서 약 2mm 지점(심장 반대쪽)에서 곡선형 미세수술용 가위를 사용하여 SVC를 나눕니다.
- 면봉 어플리케이터를 사용하여 심장을 해부학적 오른쪽으로 뒤집습니다.
- 심장의 해부학 적 왼쪽에있는 접합 정맥을 확인하십시오. 집게를 사용하여 주변 구조물에서 무뚝뚝하게 해부하십시오. 이전과 마찬가지로 구부러진 팁 집게를 사용하여 이 혈관 뒤쪽에 작은 채널을 만듭니다.
- 동일한 매듭 묶기 기술을 사용하여 심장에 최대한 근접한 접합 정맥을 결찰하기 위해 2cm로 자른 7/0 꼰 실크의 세 번째 조각을 사용합니다. 심장에서 떨어져있는 쪽의 결찰에서 혈관을 2mm 자릅니다.
- 솜 끝이 있는 어플리케이터를 사용하여 심장의 정점을 해부학적 왼쪽으로 다시 뒤집습니다. 겸자를 사용하여 상행 대동맥을 식별하고 동원합니다. 대동맥궁 아래에 구부러진 집게를 통과시켜 상행 대동맥과 하강 대동맥 사이에 채널을 만듭니다.
- 끝이 곧은 미세 수술 가위를 사용하여 근위 대동맥궁을 가지로 절개합니다.
- 집게를 사용하여 폐동맥을 확인하고 동원합니다. 구부러진 집게를 사용하여 혈관 뒤쪽에 채널을 만듭니다.
- 끝이 곧은 미세 수술 가위를 사용하여 분기점에 바로 근접한 지점에서 동맥을 횡단합니다.
- Rycroft 관개 캐뉼라를 사용하여 폐동맥과 상행 대동맥을 통해 헤파린화 염화나트륨 0.9%의 10IU·mL-1 2mL를 부드럽게 주입하여 심장에 남아 있는 혈액을 씻어냅니다.
알림: 적절한 홍조는 관상 동맥 혈관에서 보이는 혈액의 제거로 표시됩니다. - 3cm 조각의 7/0 꼰 실크를 사용하여 외과 의사의 매듭을 사용하여 나머지 후방 혈관(폐정맥)을 두 번 연속으로 던집니다. 수술용 가위를 사용하여 조심스럽게 절단하여 심장과 후방 흉벽을 분리합니다.
- 흉부에서 심장을 부드럽게 제거하고 UWS(University of Wisconsin Solution)에 담근 다음 얼음 위에 올려 보관합니다(4°C).
3. 수혜자 수술
- 섹션 1.에 설명된 대로 동물을 준비한 후 눈 윤활제를 바르십시오. 부피바카인(염화나트륨 0.9% 용액에서 0.625mg/mL로 희석된 0.25%)의 체중 기반 용량(8mg/kg)을 계획된 절개 부위를 따라 복부 복부의 피하 조직에 주입합니다. 이 주사를 위해 29G 인슐린 주사기를 사용하고 계획된 절개 정도를 덮는 가시적인 출혈의 직선을 찾습니다(보충 그림 S2A-C).
참고: 국소 마취제의 최대 효과를 위한 시간을 허용하기 위해 5-7분이 주어져야 합니다. - 현미경을 8배 배율로 설정한 상태에서 멸균 수술용 메스 칼날(#23)을 사용하여 복부 정중선 피부 절개를 합니다. 개복술이 하복부에서 늑골 가장자리까지 확장되는지 확인하십시오. 수술 부위를 최대화하기 위해 견인기를 삽입합니다(보충 그림 S2D).
- 5cm x 5cm 크기의 멸균 거즈를 따뜻한 0.9% 염화나트륨 용액으로 적셔 수술 부위의 위쪽에 놓습니다. 축축한 멸균 면봉을 사용하여 내장을 부드럽게 적출하고 이 거즈 위에 놓고 거즈를 장기 주위에 감쌉니다(보충 그림 S3A).
알림: 이 절차는 수술 중 감지할 수 없는 체액 손실을 줄이고 수축을 돕습니다. - 무딘 해부 기술을 사용하여 주변 조직에서 복부 대동맥과 IVC를 제거하고 동원합니다. 이 단계에서는 면봉 어플리케이터와 둥근 몸체 봉합사 집게를 함께 사용하십시오. 여유 공간이 혈관의 신장하부 측면 사이와 대동맥의 분기점 바로 위에 있는지 확인합니다(보충 그림 S3B).
참고: 이 시점에서 적절한 시각화는 고품질 혈관 문합을 용이하게 합니다. - 후방 복부 혈관을 확인하십시오. 집게를 사용하여 척추에서 멀어지는 방향(즉, 복부 혈관 축에 대한 세로)으로 대동맥을 부드럽게 견인합니다.
참고: IVC가 아닌 대동맥만 취급하는 것이 중요하며, IVC는 후자의 부서지기 쉽기 때문에 이러한 방식으로 처리됩니다. - 계획된 문합 구역에서 확인 된 각 복부 혈관을 Ligate합니다. 양쪽의 복부 혈관 뒤쪽에 구부러진 집게를 통과시켜 이 혈관의 양쪽에 두부로 채널을 만듭니다. 기구로 묶인 10/0 나일론 길이를 사용하여 이러한 방식으로 식별되고 동원된 각 용기를 한 번 더 던지면 외과의의 매듭에 끼울 수 있습니다(보충 그림 S3C).
- 문합 부위를 순환에서 분리하십시오. 이렇게하려면 머리와 복부 혈관의 꼬리 끝 부분에 수술 용 클램프를 설치하십시오 (중요한 것은 정확한 순서로). 클램프가 완전한 폐색을 보장하기에 충분한 정도로 두 용기를 가로지는지 확인하십시오.
- 주로 사용하지 않는 손의 집게를 사용하여 대동맥을 안정시키고 대동맥의 앞쪽에서 30G 바늘을 사용하여 대동맥 절개술을 수행합니다. 끝이 곧은 미세 수술 가위를 사용하여 확장합니다(보충 그림 S3D).
- venotomy를 수행하십시오. 직선 집게를 사용하여 대동맥 절개술의 중간과 일치하는 지점에서 IVC에 부드러운 전방 견인을 적용합니다. 오목한 면이 앞쪽을 향하도록 구부러진 미세수술용 가위를 사용하여 대동맥 절개술과 동일한 길이의 IVC 부분을 제거합니다(보충 그림 S4A).
- 10 IU·mL-1 헤파린화 염화나트륨 용액을 사용하여 열린 혈관 내부에 남아 있는 혈액을 세척합니다.
- 기증자 심장을 복부에 놓습니다. 상행 대동맥이 복부 대동맥 절개술과 직접 나란히 있고 심장이 회전하여 두 번째 문합을 위해 폐동맥을 가로질러 그릴 수 있도록 위치를 확인합니다.
- 10/0 나일론을 사용하여 대동맥 절개술의 12시 위치와 상행 대동맥 내강의 해당 말단 사이에 스테이 봉합사를 놓습니다. 끝이 곧은 집게와 미세 수술 바늘 홀더를 사용하여 이것을 수행하고 외과 의사의 매듭을 사용하여 세 번 연속으로 던집니다. 약 2mm의 봉합사를 남기도록 끝을 자릅니다.
- 대동맥 절개술의 6시 위치와 상행 대동맥의 해당 측면 사이에 두 번째 스테이 봉합사를 놓습니다. 이 봉합사는 후속 봉합사의 기초 역할도 하므로 궁극적인 타이오프를 위해 꼬리를 최소 10mm 남겨 두십시오.
- 10/0 나일론의 연속 실행 봉합사를 오름차순으로 배치하여 대동맥 절개술의 해부학적 오른쪽 가장자리와 상행 대동맥의 해당 자유 가장자리를 반대합니다. 이 줄에 약 4번의 던지기를 사용합니다.
- 대동맥 절개술의 나머지 자유 가장자리와의 부착에 영향을 미치기 위해 해부학적 왼쪽 아래로 두 번째 연속 실행 봉합사를 배치하기 전에 원위 스테이 봉합사 주위에 봉합사의 자유 끝을 통과시킵니다. 외과 의사의 매듭을 사용하여 봉합사를 꼬리에 묶고 두 번 더 던집니다.
- IVC 정맥 절개술의 12시 위치와 폐동맥 내강의 해당 말단 사이에 스테이 봉합사를 놓습니다.
- 이 앵커 포인트에서 폐동맥의 해부학 적 왼쪽 가장자리와 정맥 절개술의 해당 가장자리 사이에 내림차순으로 연속적인 봉합사를 놓습니다. 이 라인에 평균 4회 던진 다음 정맥 절개술의 6시 위치와 폐동맥 내강의 해당 말단 사이에 1회 던지기를 사용합니다. 폐동맥과 정맥 절개술의 최종 자유 가장자리를 함께 그리기 위해 네 번 더 던집니다.
- 두 번의 추가 던지기로 기구 타이 외과 의사의 매듭을 사용하여 봉합사의 자유 끝을 앵커 끝에 묶습니다.
- 면봉을 사용하여 심장이 복부 중앙에 위치하도록 재배치합니다. 혈류를 방해할 수 있는 혈관이 비틀리지 않았는지 확인하십시오.
- 모든 봉합사 라인 위에 젤 폼을 배치합니다(보충 그림 S4B). 눈에 보이는 모든 봉합선이 덮이도록 주위에 각각 약 2mm의 두 조각을 놓고 성형합니다.
- 혈관 클램프를 풀어 놓으십시오 : 먼저 꼬리 클램프, 그리고 두부 클램프. 소량의 출혈이 예상되므로 면봉 어플리케이터를 문합 부위에 선제적으로 배치하여 압력을 가합니다.
- 관찰 가능한 누출이 없으면 심장의 맥동을 평가합니다(보충 그림 S4C). 이것이 발생하지 않으면 심장 혈관의 비틀림이 발생하지 않았는지 확인하십시오 (특히 IVC의 경우).
- 이제 장의 위치를 심장 위와 주위로 재배치하십시오. 건조해 보이면 따뜻하게 한 염화나트륨 용액을 사용하여 복강을 적십니다.
- 층별로 비 흡수성 6/0 프롤렌 모노 필라멘트를 사용하여 복강을 닫습니다.
먼저 근육층, 그 다음 피부(보충 그림 S4D). 지속적인 중단 없는 기술을 사용합니다. - 수술 보드에서 수혜자를 부드럽게 제거하고 마취제에서 제거합니다.
- 따뜻한 식염수 1mL를 피하 투여하고 수술 후 회복 프로토콜에 따라 관찰을 위해 온난화와 함께 미리 준비된 케이지에 수혜자를 넣습니다(보충 그림 S4E).
4. 수술 후 관리
- 수술 직후 수혜자를 가열 패드의 깨끗한 케이지에 넣고 최소 3시간 동안 면밀히 관찰합니다. 이 기간 동안 최소 30분마다 다양한 매개변수(활동, 신체 자세, 코트 상태, 표정, 보행, 환기, 수술 부위의 모양, 만져지는 복부 심장 박동의 존재)를 모니터링합니다. 각 매개변수에 점수를 부여합니다(0 = 정상, 1 = 약간 또는 간헐적으로 비정상, 2 = 보통 또는 일관되게 비정상).
참고: 개입은 이 모델과 관련된 윤리 프로토콜에 의해 지정된 복지 점수를 초과하는 모니터링된 매개변수의 합계에 의해 트리거됩니다. - 수혜자를 25°C로 유지된 따뜻한 캐비닛으로 옮기고 수술 후 7일까지 보관합니다. 처음 3 일 동안은 매일 2 번 이상 모니터링하십시오. 나머지 4 일 동안 매일 1 회 이상 모니터링하십시오. 수술 후 진통의 경우, 부프레노르핀(0.5-0.1 mg/kg, 염화나트륨 0.9%와 함께 0.03 mg/mL로 희석)을 수술 후 저녁에 수혜자 마우스에 피하 투여하고 수술 후 3일 동안 매일 2회 투여합니다.
- 따뜻하게 데워진 캐비닛에서 꺼낸 후에는 적절한 실험 종점까지 매주 최소 2회 수신자를 모니터링합니다.
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Representative Results
상처 치유 및 마우스 회복의 좋은 결과를 촉진하는 수술 기술의 효과를 결정하기 위해 실험실에서의 초기 실험은 수혜자에게 다양한 면역원성을 가진 다양한 심장 이식편의 생존 특성을 결정했습니다. 여기에는 수혜자와 동일한 주요 조직적합성 복합체(MHC) 마커를 공유하는 선천성(n = 5) 및 동계(n = 5) 이식편과 이식편과 수혜자가 서로 다른 MHC 마커를 갖는 주요 불일치 이식편(n = 9)이 포함됩니다. 우리는 이종 복부 심장 박동의 직접적인 촉진을 사용하여 진행 중인 이식 기능과 생존력을 평가했으며, 이는 거부 대 내성의 대리 마커 역할을 합니다.
두 대조군 모두에서 모든 이식편은 100일의 실험 시간 종점에서 생존 가능했습니다(평균 정의되지 않음). 일치하지 않는 그룹의 평균 생존 기간은 9일이었습니다. 그림 1 은 일치하지 않는 심장 이식편과 대조군 심장 이식편 사이의 이식편 생존율에서 뚜렷한 대조를 보여주는 Kaplan-Meier 생존 곡선을 보여준다16. 이러한 데이터는 시술 후 적절한 치유 반응을 촉진하기에 충분한 기술을 시사합니다. 그러나 병리학 적 염증이있는 경우,이 경우 불일치 상태에서 이식편 거부로 나타나며, 조직 파괴는 기능의 급격한 상실을 초래합니다.
그림 1: 동소 심장 이식의 생존에 대한 불일치의 영향. 수술 후 최소 100일 동안 동계(n = 5) 및 선천성(n = 5) 이종 쥐 심장 이식의 완전한 회복 및 수용을 보여주는 생존 곡선은 수술 후 7일째부터 주요 불일치(n = 7) 이종 쥐 심장 이식의 신속한 거부와 대조됩니다. 이 데이터는 Prosser et al.16에 발표되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 수술 단계 | 한랭 허혈 시간 | 따뜻한 허혈 시간 |
| 기증자 | 13 - 15 분 | |
| 보관 4 °C | 20 - 25 분 | |
| 수령인 | 22 - 25 분 |
표 1: 동소 심장 이식과 관련된 기증자 및 수혜자 수술에 대한 온찜질 및 냉허혈 시간 범위.
보충 그림 S1: 기증자 수술의 주요 측면. (a) 이소플루란 마취; (b) 헤파린 주사제; (C) 노출된 기증자 심장; (d) 헤파린화 식염수로 심장을 씻어내고; (e) 용기의 묶는 단계; (f) 냉 허혈 저장을 위한 기증자 심장. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 S2: 수혜자 수술의 주요 측면 - 절단된 피부 혈관의 준비 및 소작. (a) 수혜자 수술 부위 준비; (b) 부피바카인 주사; (c) 수술 부위의 멸균 수술 드레이핑; (d) 절단된 피부 혈관의 소작. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 S3: 수혜자 수술의 주요 측면 - 장의 위치 변경에서 대동맥 절개술까지. (A) 장의 일시적인 재배치; (B) 하대정맥이 노출되고 클램핑됨; (c) 스테이 봉합사를 배치하는 단계; (D) 첫 번째 단계: 대동맥 절개술. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 S4: 수혜자 수술의 주요 측면 - 독 절개에서 회복까지. (A) 두 번째 단계: 정맥 절개술; (b) 겔 폼을 배치하는 단계; (c) 재관류; (d) 외과적 폐쇄; (E) 회복. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
쥐 동소 심장 이식 모델은 면역학적 거부반응의 수준과 특성에 대한 MHC 불일치의 영향을 조사하기 위해 주로 사용되는 강력한 전임상 모델이며, 최근에는 이식편 조직 상주 면역의 유지에 대한 이식의 영향을 조사하기 위해 사용된다16. 처음에는 Corry et al.7 프로토콜을 밀접하게 따랐지만 무균 기술, 진통 및 마취의 모범 사례 표준을 통합하도록 프로토콜을 개선했습니다. 이러한 새로운 관행의 업데이트는 추가 교육, 멸균 수술용 장갑, 가운 및 수술용 드레이프 제공, 추가 마취 적용 및 진통제 투여 업데이트를 통해 달성되었습니다. 이러한 변화로 인해 수술 설정 시간과 수술당 추가 비용이 약간 증가했습니다.
중요한 연구 문제를 해결하기 위해 동물을 사용하는 것은 연구자와 동물 윤리위원회 (AEC) 간의 계약에 따라 그러한 작업을 수행 할 수있는 사회적 면허를 유지하는 것이 허용됩니다. AEC의 결정은 명확한 윤리 지침15에 기반하며, 동물에 대한 비용과 사회에 대한 이익의 균형을 맞추는 것을 최우선 원칙으로 합니다. 세 가지 R(감축, 교체 및 개선)의 개념은 프로젝트 비용을 완화하는 방법을 해결하는 데 매우 중요합니다.
종에 적합한 수술 전후 진통 및 마취의 채택으로 관련된 동물에 대한 피해를 최소화하는 것은 동물 수술 모델에서 대체할 수 없는 역할을 하며 개선의 한 예입니다. 또한 수술 수혜자에 대한 환경 및 행동 감염 벡터의 위험을 줄이는 관리 및 기술은 이환율 및 사망률 측면에서 동물에 대한 피해를 줄이고 반복 실패한 수술과 관련된 재정적 비용을 최소화하는 데 긍정적인 영향을 미칩니다. 실험 동물 "수술실"의 청결도는 병원의 청결도에 근접하지는 않지만 그러한 작업에서 사후 고려해서는 안됩니다.
과학적 관점에서 수술 후 감염은 필연적으로 염증성 사이토카인 및 면역 세포의 프로필에 영향을 미치며, 이는 이식 회복 또는 거부를 평가하는 실험의 일반적인 판독값입니다. 따라서 수술 후 감염이 연구의 타당성에 미칠 수 있는 부정적인 영향을 고려하여 이를 통제하기 위해 최대한의 노력을 기울여야 합니다. 진통제에 초점을 맞추는 것은 동물 복지의 관점에서 중요합니다. 동물 이식 수술은 주요 시술이며, 피험자의 불필요한 고통과 고통을 줄이기 위해 많은 노력을 기울여야 합니다. 이 초점의 실제 결과로 돌아가기 위해 효과적인 통증 조절의 추가적인 실질적인 이점은 통증 관련 고통 징후로 인해 동물이 실험 프로토콜에서 제거될 가능성이 감소한다는 것입니다.
이 절차가 처음 기술된 이후, 몇몇 저자들은 절차(10, 11) 동안 발생하는 일반적인 문제들의 트러블슈팅을 보고하였다. 클램프 해제 후 출혈 조절은 잘 설명되어 있으며 인간 수술에 사용되는 기술, 즉 출혈 부위에 대한 압력 사용, 추가 봉합 및 지혈제를 반영합니다. 우리는 출혈이 종종 두 가지 주요 부위 중 하나, 즉 문합 부위 또는 심근 손상에서 발생한다는 것을 알아 냈습니다. 심방 결찰을 통해 심장 출혈을 조절한 Niimi10에 의해 심장 출혈을 멈추는 접근법이 보고되었습니다. 우리의 경험에 비추어 볼 때, 심근 자체에서 혈류를 줄기 짓는 것은 풍부한 혈관 형성으로 인해 매우 어렵습니다.
따라서 수술 중 심장 근육에 닿는 잘못 제어된 집게 팁으로 인해 가장 일반적으로 발생하는 이러한 부상을 피하기 위해 적절한 주의를 기울여야 합니다. 따라서 우리는 촉촉한 면봉 어플리케이터를 사용하여 심장 근육에 직접 접촉하려고 합니다. 심장 조작에서 직접적인 접촉을 줄이기 위해 최종 실크 결찰의 자유 끝을 사용하여 UWS에서 흉강으로 심장을 이동할 때와 같이 심장을 움직일 수 있습니다.
두 번째 주요 과제는 안락사를 요구하는 합병증인 수술 후 뒷다리 마비를 예방하는 것입니다. 일화적으로, 우리는 >30분의 따뜻한 허혈 시간이 이 마비가 발생할 위험이 더 높다는 것을 발견했습니다. 우리의 허혈성 시간은 엄격하게 모니터링되고 비공식적 인 성능 표준으로 기록됩니다. 그러나 허혈성 시간이이 합병증을 확실하게 예측하지 못하는 것으로 보인다는 점에 유의해야합니다. 예를 들어, 상당한 수술 경험(3,000회 이상의 수술)을 가진 외과의인 Niimi10은 최대 2시간의 허혈 시간이 허용된다고 보고했습니다.
아마도 이것보다 훨씬 더 놀라운 것은 쥐에서 유사한 기술을 개발했지만 복부에서 종단 간 문합 설정을 사용한 Abbott et al.5(즉, IVC와 복부 대동맥이 영구적으로 결찰됨)는 명백한 부작용 없이 100일 이상 지속되는 장기 생존자로 유지된 두 마리의 쥐에 대해 보고했습니다. 결과의 이러한 그룹 간 차이는 아마도 미묘하게 다른 기술이나 다른 종류의 생쥐 간의 유전 적 차이에 의해 설명 될 수 있습니다. 예를 들어, Ly5.1 마우스는 BALB/c 마우스보다 이 합병증에 훨씬 더 취약합니다. 뒷다리 마비 발생률에 대한 허혈 시간의 영향에 대한 명확성을 향상시키기 위해 복부 혈관 폐색 시간 길이의 영향을 조사할 수 있습니다.
요약하면, 이 설명된 프로토콜은 쉽게 사용할 수 있는 약물 및 재료를 사용하여 확립된 기술에 대한 간단한 개선을 제공합니다. 이러한 개선은 이 수술 모델이 수행되는 표준을 임상 수의학 표준의 표준에 맞추고 동물과 궁극적으로 연구에 도움이 됩니다.
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Disclosures
저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
Acknowledgments
저자는 웨스턴 오스트레일리아 대학 (University of Western Australia)과 해리 퍼킨스 의학 연구소 (Harry Perkins Institute of Medical Research)의 동물 관리 직원의 탁월한 노력에 감사를 표합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2030 Rycroft irrigating cannula 30 G | McFarlane | 56005HU | |
| Braided surgical silk 7-0 | |||
| Bulldog clamp curved - 35 mm | Roboz | RS-7441-5 | |
| Bupivacaine 0.25% | |||
| Buprenorphine | |||
| Castroviejo needle holder catch curved - 145 mm | Haag-Streit | 11.62.15 | |
| Chlorhexidine 5% solution | Ebos | JJ61371 | |
| Cotton-tipped applicator - 7.5 cm | Dove | SN109510 | |
| Ethanol 70% solution | Ebos | WH130192EE | |
| Gauze 5 x 5 cm white | Aero | AGS50 | |
| Gelfoam 80 mm x 125 mm | Pfizer | 7481D | |
| Hair clipper | Wahl | 9860L | |
| Heparin 1,000 IU in 1 mL | |||
| Iris SuperCut scissors straight - 11.5 cm | Inka Surgical | 11550.11 | |
| Isoflurane vaporiser | Darvall | 9176 | |
| Micro bulldog clamp - 3.7 cm | Greman | 14119-G | |
| Micro scissors curved 105 mm | |||
| Micropore plain paper surgical tape - 2.5 cm wide | Ebos | 7810L | |
| Microsurgical scissors - curved tip | |||
| Monofilament polyprolene suture - 5/0 | Surgipro | P-205-X | |
| Myweigh i101 Precision Scale 100 g x 0.005 g | Myweigh | Kit00053 | |
| Needle - 30 G x 0.5 inch | BD | BD304000 | |
| Needleholder 15 cm curved "super fine" | Surgical Specialists | ST-B-15-8.2 | |
| Nylene 10/0 x 15 cm on 3.8 mm 3/8 circle round bodied taper (diam 0.07mm) CV300 | |||
| Round body suture forceps curved 0.3 mm 120 mm | B. Braun | FD281R | |
| Round body suture forceps straight 0.3 mm 120 mm | B. Braun | FD280R | |
| Round handled vannas spring scissors-str/12.5 cm | 15400-12 | ||
| Spring scissors-Cvd Sm blades | 15001-08 | ||
| Stevens scissors blunt straight 110 mm | |||
| Surgical backboard | Rigid laminated cardboard. 15 x 15 cm | ||
| Surgical drapes | Cut into two sizes. 25 cm x 25 cm, and 25 cm x 40 cm | ||
| Surgical microscope | |||
| Syringe - 1 mL | BD | 592696 | |
| Syringe - 3 mL | Leica | M651 | |
| Toothed forceps | BD | 309657 | |
| University of Wisconsin Solution | |||
| Warming pad | Far infrared warming pad 20 x 25 cm | ||
| Westcott spring scissors | |||
| Yasargil clip applier bayonet | Aesculap | FE582K | |
| Yasargil titanium clip perm 6.6 mm | Aesculap | A19FT222T | |
| Mouse usage | |||
| Strain/SEX/Weight | Donor | Recipent | |
| BALB/c, female, 19-23 g | 7 | 21 | |
| C57BL/6, female, 17-20 g | 7 | ||
| CD45.1 BALB/c, female, 17-21 g | 5 |
References
- Mann, F. C., Priestley, J. T., Markowitz, J., Yater, W. M.
- Neptune, W. B., Cookson, B. A., Bailey, C. P., Appler, R., Rajkowski, F.
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- Corry, R. J., Winn, H. J., Russell, P. S. Primarily vascularized allografts of hearts in mice. The role of H-2D, H-2K, and non-H-2 antigens in rejection. Transplantation. 16 (4), 343-350 (1973).
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