דגם השתלות Heterotopic החזירים הינד איבר השתנה לTranslational vascularized Composite Allotransplantation מחקר (VCA)

סיכום

Vascularized Composite Allotransplantations (VCA) הפכו למציאות קלינית. עם זאת, יישום קליני רחב של VCA מוגבל על ידי דיכוי חיסוני סמים רב כרוני. המחברים מציגים מודל חיה גדול אמין לשחזור לתרגם אסטרטגיות החיסונית רומן שיכול למזער או פוטנציאלי לבטל את הצורך של דיכוי חיסוני בVCA.

תקציר

Vascularized Composite Allotransplantation (VCA), כמו השתלות ידיים ופנים מייצג אפשרות טיפול קיימא עבור טראומת שרירים ושלד מורכבת ואובדן רקמה הרסני. למרות תוצאות תפקודיות חיוביות ומעודדות מאוד מוקדמת וביניים, דחייה של רכיב immunogenic מאוד עור של VCA ותופעות לוואי פוטנציאליים של דיכוי חיסוני סמים רב כרוני תמשיך לעכב יישום קליני נרחב של VCA. לכן, מחקר בתחום הרומן הזה צריך להתמקד במחקרי translational הקשורים לתכונות חיסוניות ייחודיות של VCA ולפתח אסטרטגיות חדשניות לתפקוד מערכת חיסון המערכת החיסונית ואינדוקצית הסובלנות הבאה VCA ללא הצורך בדיכוי המערכת החיסוני לטווח ארוך.

מאמר זה מתאר מודל אמין לשחזור translational גדול של בעלי חיים של VCA שמורכב מדש osteomyocutaneous בallotransplantation גפיים האחורי heterotopic חזירים מוגדר MHC. Briefly, ההנעה עור vascularized היטב מזוהה באזור הירך anteromedial באמצעות צנתור לייזר קרוב אינפרא אדום. השרירים הבסיסיים, מפרק הברך, הירך הדיסטלי, ועצם השוק הפרוקסימלית נקצרים על גבעול של כלי דם הירך. שתל זה יכול להיחשב גם VCA והשתלת מח עצם vascularized עם התכונות מיוחסות החיסון הייחודי שלה. השתל מושתל לכיס בטן תת עורית בחית הנמען עם מרכיב עור exteriorized לאזור dorsolateral לניטור חיסוניים.

שלושה צוותי כירורגיים לעבוד בו זמנית באופן מתואם היטב כדי להפחית את ההרדמה ופעמים איסכמיה, ובכך לשפר את היעילות של המודל הזה והפחתת ערפלנים אפשריים בפרוטוקולי ניסוי. מודל זה משמש כבסיס לאסטרטגיות טיפוליות עתידיות שמטרתה צמצום ואפשרות ביטול הצורך בדיכוי החיסוני סמים רב כרוני בVCA.

מבוא

Vascularized Composite Allotransplantation (VCA), כמו השתלות ידיים ופנים נמצא כעת מציאות קלינית עם השתלות ידיים ופנים רבות שבוצעו ברחבי העולם ^12. למרות העובדה כי תוצאות מוקדמות וביניים הן נוחים ועידוד ² מאוד, הדרישה של דיכוי חיסוני multidrug הכרונית ממשיכה להגביל את היישום הקליני הנרחב שלה. ההתקדמות במודלים עכבריים של VCA כוללים anastomoses סופר microsurgical וטכניקות שרוול nonsuture ^{13, 3} סללו את הדרך להבנה טובה יותר של alloimmune תגובות בVCA. רבבות של פרוטוקולי המערכת החיסונית הוצעו עבור יישומים קליניים המבוססים על ההבנה טובה יותר שלנו של מנגנונים חיסוניים בVCA אבל הם צריכים להיות תוקף במודל חיה גדול שיהיה חזוי סביר של הביצועים שלהם בבני אדם ^7. בהתבסס על דמיון פיסיולוגי וחיסוני בין מערכות איברים אנושיות וחזיריות ^{6, יכולים להיחשב דגמי VCA חזירים חלופות אמינות וחסכוניות לכלבי 9 ומודלי קופים לא אנושיים 1.}

מאמר זה מספק סקירה מפורטת של המתודולוגיה בשימוש במודל שלנו מוגדר MHC החזירים heterotopic האחורית איבר להשתלה, המשמש כבסיס לאסטרטגיות שלנו בהווה ובעתיד המערכת החיסונית שמטרתה גרימת סובלנות החיסונית לVCA ולכן מרחיבים את היישום הקליני שלה. אנו מנצלים חזירים טהורים מאופיינים היטב גידלו homozygosity במוקד אנטיגן ויקוציטים חזירים במיוחד לשימוש שלהם במחקר הקשור להשתלה ^11. אנחנו מעלים את דש osteomyocutaneous vascularized מבוסס על כלי הירך. הדש מכיל מח עצם vascularized שלם בירך הדיסטלי והטיביה הפרוקסימלית. עור ירך anteromedial גם כלול בשתל והוא exteriorized להיבט dorsolateral של החיה הנמען לניטור חיסונית של o רכיב immunogenic ביותרו VCA. מיצוב dorsolateral מאפשר בדיקה קלינית בעומד ויושבים בעמדות וגם שומר על העור של השתל יחסית נקי.

Ustener et al. הציג את אחד הדגמים הראשונים הגדולים translational בעלי החיים בVCA ידי השתלת דשי osteomyocutaneous forelimb רדיאלי בחזירים בחווה outbred ^15. הקבוצה מנוצל במודל זה כדי להפגין בפעם הראשונה שדחייה חריפה בVCA שכלל את מרכיב עור immunogenic מאוד יכולה להתעכב וטופלה באסטרטגיה רלוונטית קליני ללא סיבוכי תרופה ספציפית משמעותיים ותופעות לוואי. התוצאות החיוביות שהושגו במחקר זה נבנה לאחר מכן צעד מכונן בעיצוב משטרי תרופה להשתלה שיקומי אנושית. למרות שדגמי VCA חזיר המוקדם הללו היו גם מתאימים לפיתוח פרוטוקולים למניעת דחייה של עור, שרירים, עצמות, עצבים וכלי לא היו להם מבנים מיוחדים כגון cartilag מפרקדואר וקרומים הסינוביאלי של מפרקים. מאמצים שלאחר מכן התמקדו בכוללים הספרה המדיאלי של בעלי החיים, אשר חייבה השמת גבס באורך מלא כדי למנוע ליפת שתל ^14. אמנם מתאים לחקור דחייה של כל הרכיבים העיקריים של השתלת איבר, אחת המגבלות העיקריות של מודל זה היה קושי אמבולטורי לאחר ההשתלה בשל להטיל מיקום. לפיכך, המודלים allotransplantation איבר חזירים heterotopic, בהיקף של השוקה, שוקית, מפרק הברך, ירך הדיסטלי, שרירים שמסביב, והנעת עור, נוצרו כדי ללמוד בעיקר היבטים חיסוניים של VCA, ובמקביל לאפשר את בעל החיים לambulate לאחר הניתוח באופן חופשי עם morbidit המינימלי ⁸ .

הפיתוח של חזירים טהורים מוגדרים SLA היטב מאופיינים דרך עבודתו החלוצית של ד"ר דוד ח סאקס הוביל לעידן חדש של מחקר VCA translational. ניצול מודל השתלת heterotopic אחורית איבר בהגדרת אי התאמת אנטיגן קטין, שטיחוןהס ואח'. ¹⁰ הפגינו הישרדות בלתי מוגבלת של רכיבי השלד עם קורס קצר של טיפול ציקלוספורין. הישרדות מרכיב העור, לעומת זאת, הייתה רק ממושכת בהשוואה לטיפול לא שולט. האובדן של מרכיב העור של השתל יוחס לתגובה מבודדת ונמרצת מאוד חיסונית, בפרט, לאפידרמיס. באופן דומה, תוך שימוש בחזירים תואמים באופן מלא עם דלדול תא T, קורס קצר של ציקלוספורין ותאי ציטוקינים גייסו תורם היקפיים mononuclear הדם מושרה סובלנות רק לרכיבי השלד ומרכיב העור עדיין דחה ^5. תופעה זו, המכונה "סובלנות חצויה ', הביאה שינוי פרדיגמה במחקר VCA עם דגש גדול יותר על רכיב עור immunogenic ביותר, אשר הוא מרכיב בלתי נפרד של רוב השתלות שחזור שבוצעו עד כה.

בדגם שונה זה, אנו מנצלים השקה קצה לקצה על ידי ligatinגרם עורק הירך הנמען וסיבובו cephalad (איור 1). זה לא רק מפחית את זמן איסכמיה ידי מתן אפשרות לשימוש במכשיר צימוד קונבנציונלי, אלא גם מקטין את הסיכוי לכישלון בהשקה. אנחנו לא נצפו כל אירועים איסכמיים לאחר קשירה של עורק הירך בנמענים שלנו מצביע על כך שזרימת הדם בטחונות הייתה מספיק כדי לספק כלי דם ברגלו הילידים. בנוסף, בשיטה זו שונה, מרכיב עור המוחץ מגויס המבוסס על כלי מחוררי הבסיסיים וממוקם רוחבי (איור 1) בניגוד לעמדת מפשעה הגחון במודל המסורתי ^10. זה מאפשר להדמיה קלה של השתל לניטור חיסוניים בעמידה או ישיבה של בעלי החיים.

לפיכך, מודל חיה גדול אמין לשחזור הוא חיוני כדי לחקור אסטרטגיות אינדוקציה סובלנות כלפי מרכיב העור של VCA ולפתח רומן nאסטרטגיות oninvasive חיסונית ניטור לחיזוי טוב יותר של הישרדות שתל.

פרוטוקול

בפרסום של הסרטון הזה, כל הנהלים בבעלי החיים נערכו בהתאם לפרוטוקול של בעלי חיים אושר על ידי הוועדה באוניברסיטת ג'ונס הופקינס בבעלי חיים המוסדית טיפול ושימוש (IACUC).

1. תכנון לפני ניתוח

1. אנו מנצלים MHC מוגדר MGH טהור חזירים זעירים (15-20 קילוגרם) במחקרי translational שלנו לallotransplantation האיבר שבו תורם אחד זכר מספק גפיים לשני נמענים נשיים (איור 1). לפני הניתוח, בעלי חיים תורמים והמקבל עוברים הערכה קלינית מדוקדקת על ידי וטרינר.
2. על מנת למזער את ההרדמה וזמן איסכמיה, נהלי תורם למקבל מתבצעים בו זמנית על שלושה שולחנות הפועלים בחדר אחד מוקדש גדול של בעלי חיים הפעלה. עבודת צוות ותיאום בין צוותי כירורגיים, כמו גם צוות הוטרינרים הם קריטיים להצלחה כוללת של הליך זה. התכנית כירורגית נדונה עם צוות הוטרינרים בפגישה רשמית 1-2 שבועות לפני יום הניתוח.
3. צנתר ורידים מרכזי מנהרה (7 לומן כפול Fr קטטר היקמן) ממוקם בוריד הצוואר חיצוני או פנימי של כל חיה נמען לפני ההשתלה לניטור רמת תרופה לדיכוי המערכת החיסונית ועירוי לוריד של דיכוי המערכת החיסונית ו / או תרופות המערכת החיסונית. צנתרים אלה ממוקמים תחת ראייה ישירה באמצעות טכניקה לחתוך את ורידים ומנהרה אחורי כדי לצאת מגבוה על הצוואר ועל הגב מאובטח באמצעות תפרי nonabsorbable monofilament ולעטוף תחבושת הדבקה סביב הצוואר.
4. לשמור על בעלי חיים עמותה (לא מזון מוצק אבל מותר lib מודעות מים) שעה לפחות 12 לפני הניתוח.
5. ביום של ניתוח, בעלי חיים שקט ורגוע עם קטמין 20 מ"ג / קילוגרם ו xylazine 2 מ"ג / קילוגרם IM.
6. הנח הטובוס בגודל מתאים ולחבר אותו למכונת ההרדמה וההנשמה (שמור על 0.5-3% isoflurane)
7. הנח קטטר תוך ורידי בוריד אוזן שולי ולנהל מלוח 0.9% במשקל מבוסס לאורך כל ההליך.
8. לנהל שיכוך כאבים מנע (עצירות 0.02 מ"ג / קילוגרם IV).
9. לנהל אנטיביוטי מניעתי (מ"ג / קילוגרם IV Cefazolin 20-25) לפני החתך הראשוני לשני תורמים ובעלי חיים נמען.
10. השתמש בטכניקה סטרילית בכל הנהלים לשני נמענים ותורמים. זה כולל את השימוש במכשירי autoclaved או גז מעוקר, מסיכות, כובעי ראש, שמלות כירורגית סטרילית וכפפות סטריליות. לגלח את האזור של החתך עם גוזז ולחטא עם לסירוגין תמיסת פולידין ואלכוהול.

ניטור במהלך ניתוח:

1. לאחר האינדוקציה ואינטובציה, לשמור על הרדמה עם isoflurane 0.5-3% תערובת משאיפת בחמצן.
2. לפקח על קצב לב, דופק oximetry, א.ק.ג., CO סוף הגאות ₂ וטמפרטורה רקטלית ברציפות ולהקליט כל 15 דקות.
3. למנוע היפותרמיה בשמיכת כפיית אוויר חמה בייר האגר.

"Jove_title"> Osteomyocutaneous איבר שתל קציר מחזיר תורם:

1. מניחים את החיה התורם בעמדת פרקדן על שולחן הניתוחים ולעטוף באופן סטרילי.
2. השתמש אנגיוגרפיה לייזר קרוב לאינפרא אדום כדי לזהות כלי מחוררי לעור anteromedial. הזרק ירוק בכ 0.06 מ"ג / קילוגרם indocyanine המדולל ב2-5 מיליליטר של תמיסת מלח רגיל דרך גישה לכלי דם היקפי. כ 10 שניות מאוחר יותר, לבצע 30 sec-2 דקות של הקלטות אינפרא אדום קרובים. השתמש בוידאו מהקלטות אלה כדי לזהות מחוררים. בהתבסס על מחוררים, לסמן על שטח של עור (כ 100 ² סנטימטר) לניטור.
3. השתמש באזמל כדי לעשות חתך במפשעה עור ברציפות עם סימנים להנעת העור (איור 2).
4. לזהות כלי הירך ולבודד אותם distally לרמה של סניפי suprageniculate וproximally לרמה של הרצועה מפשעתי.
5. לנתח את העור ורקמה התת עורית תוך preserving תחום ההנעה העור. לתפור את הקצוות של העור לבסיס שרירים, כדי למנוע התכווצות במהלך מסיק דש.
6. בצע osteotomy בדיוק מעל שורש הרגל באמצעות מסור הדדיות (Pen Drive חשמלי, Synthes, ווסט צ'סטר הרשות הפלסטינית).
7. מחלקים את השרירים בהפרוקסימלי ירך באמצעות electrocautery.
8. מחלקים את עצם הירך באמצע פיר עוזב את דש osteomyocutaneous על גבעול של כלי דם. הדש מכיל את משוט העור, שרירי ירך בסיסי, מפרק הברך, ירך הדיסטלי והטיביה הפרוקסימלית הכוללת מח עצם vascularized שלם עם התכונות חיסוניות הייחודיות שלה.
9. השתמש בשעוות עצם כדי להשיג עצירת דימום בחללי מח. עצם החלקת קצוות באמצעות ronjeurs כהכנה לנמען.
10. שמור את השתל perfused על הגבעול של כלי הדם שלה עד כלי הירך של הנמען ערוכים (איור 3).
11. לאחר נתיחת הנמען היא מוחלטת, ולקשור את כלי הירך התורם כהפרוקסימלי כאפשריnd להחדיר את השתל עם היסטידין-טריפטופן-ketoglutarate (HTK, Custodiol, ניוטאון הרשות הפלסטינית) לפני ההשתלה.
    הערה: איבר התורם הושתל בצד הנגדי של הנמען כלומר איבר התורם יצא לצד ימין של הנמען ואת איבר התורם המתאים בצד השמאל של הנמען).
12. להרדים את תורם החזיר מייד לאחר קצירת האיבר האחורי השני באמצעות נתרן pentobarbital IV 100 מ"ג / קילוגרם. מוות אושר על ידי צוות הוטרינרים לפרוטוקול מבוסס.

4. נוהל נמען (הינד ימב Allotransplantation)

1. התחל אינדוקציה הנמען ואינטובציה מייד לאחר חתך התורם הראשוני כדי לאפשר הכנה של כלי נמען תוך איבר התורם הוא להיות שנקטפו. זה מבטל את זמן ההמתנה מיותרת ומקטין את זמן הרדמה הכולל של התורם ומקבלי.
2. מקם את פרקדן החיה עם סיבוב 30 מעלות בצד התפעולי להלוחשיפת w של צד dorsolateral.
3. לעשות חתך במפשעה ולחשוף את כלי הירך; בודד אותם distally לרמה של סניפי suprageniculate וproximally לרמה של הרצועה מפשעתי.
4. יצירת כיס תת עורית מהמפשעה לדופן בטן dorsolateral להבלעת השתל (איור 4).
5. ולקשור את כלי התורם ולשטוף את השתל עם HTK.
6. בצע הבלעה השתל באופן הפוך: האם ההנעה העור מול dorsolateral כדי לאפשר ניטור קל חיסוניים בעמידה וקצות החתך של כלי הירך מול caudally לאפשר anastomoses כלי דם מקצה לקצה ללא כל מתח בכולים ( איור 5).
7. אם זמין, השתמש בהתקן צימוד כלי דם (Synovis, סנט פול MN) לanastomoses ורידים (2.5-3.5 גודל מתאים לבעלי החיים 10-20 קילוגרם). זה מפחית באופן משמעותי את זמן איסכמיה בהשוואה לשיטות קונבנציונליות.
8. בצע anast העורקomoses באמצעות טכניקת תפר קונבנציונלית עם 9-0 תפר (Synovis, סנט פול MN)
9. לאחר patency כלי הדם הוא אישר, לאבטח את השתל במקום עם 3-0 תפרי PDS (איור 5). השרירים של השתל הם נתפרו לשרירי דופן הבטן. שרירי השתל לא אמורים להיות נתפרו לשרירי ירך הנמען שכן הוא יכול להיות מזיק כאשר המהלכים של בעלי החיים בכלוב.
10. Exteriorize ההנעה העור בצד dorsolateral לניטור חיסוניים (איור 6) ותפרתי אותו לעור הסמוך באמצעות 3-0 תפרים תת עורית Vicryl ו4-0 תפרי עור נספגים monofilament שהופסקו.
11. סגור את העור במפשעה בשכבות 3-0 באמצעות תפרים תת עורית Vicryl ו4-0 תפרי עור נספגים monofilament שהופסקו.
12. הנח תיקון 50-100 פנטניל מק"ג / שעה על כאבים שלאחר ניתוח.
13. לאחר השתלה של שתל גפיים האחורי, להחזיר את בעל החיים לעט שלה ברגע שהתעורר ונושמים בכוחות עצמו בנוחות.

תוצאות

עשרים וארבע השתלות heterotopic חזירים מוגדרות SLA גפיים האחורי בוצעו באמצעות הטכניקה שונה שלנו עם זמן איסכמיה ממוצע של 78 דקות (טווח: 62-94 דקות). הבלעה שתל ומיקום ההנעה עור dorsolateral הושגו ללא קושי בכל בעלי החיים. אנגיוגרפיה לייזר אינפרא אדום ליד הראתה זלוף שתל מצוין בכל הנמענים. עשרה anastomoses הוורידים הראשוני בוצע באמצעות טכניקות תפר קונבנציונליות תוך עשרה anastomoses הוורידים שעבר בוצעו באמצעות מכשיר צימוד של כלי דם. חיה אחת עם טכניקת התפר הקונבנציונלית הנדרשת reanastomos...

דיון

מבחינה היסטורית, פרוטוקול השתלת איבר האחורי heterotopic כלל החצנה של ההנעה עור דופן בטן הגחון וכלי היו anastomosed באופן מקצה לצד (Hettiarachty 2004). עם זאת, בשיטה שונה שלנו, דש הפוך אחד בהרכבה וanastomoses מקצה לקצה להביא את ההנעה העור יותר רוחבי, ולכן מאפשר ניטור חיסוניים בעמידתו של בעל החיים. זיהוי של עורק sural והאזורים של זלוף המרבי באמצעות צנתור לייזר אינפרא אדום קרוב עוד יותר משפר את האמינות של ההנעה העור.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
REAGENTS
HTK	Custodial	N/A
EQUIPMENT
Electric Pen Drive	Synthes, Westchester PA	05.001.011	מסור הדדי
מכשיר צימוד כלי דם	Synovis, Newtown PA	21003B