פרוטוקול זה מציג טכניקת השתלת לב הטרוטופית צווארית ללא אזיק, מבוססת תפרים בעכברים, שנועדה לאפשר מיקום אמין של שתל לב הטרוטופי שני להערכת סבילות חיסונית ייחודית לתורם בתנאים פיזיולוגיים עם מינימום הפרעה מחומר זר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מציג טכניקת השתלת לב הטרוטופית צווארית ללא אזיק, מבוססת תפרים בעכברים, שנועדה לאפשר מיקום אמין של שתל לב הטרוטופי שני להערכת סבילות חיסונית ייחודית לתורם בתנאים פיזיולוגיים עם מינימום הפרעה מחומר זר.
השתלת לב הטרוטופית בעכברים היא מודל מבוסס היטב לחקירת דחיית אלוגרפט וסבילות חיסונית. במחקרי סבילות, לעיתים קרובות נדרש הצבת שתל לב הטרוטופי שני להערכת ספציפיות התורם, כאשר אזור צוואר הרחם מספק אתר אנטומי אידיאלי. בעוד שטכניקות מבוססות שרוולים מפשטות אנסטומוזה וסקולרית, שיטות אלו מציגות חומרים מלאכותיים שיכולים לקדם דלקת פרי-אנסטומוטית, לשנות המודינמיקה ולבלבל ניתוחים אימונולוגיים. בנוסף, היצרות כלי דם הנגרמות משינויים גנטיים, טיפול מדכא חיסונית, גיל מתקדם של המקבל או מצבים ניסיוניים כרוניים עלולים להקשות טכנית על מיקום השרוול בכלי דם בקוטר קטן. כאן, אנו מציגים טכניקה ללא אזיקים, מבוססת תפרים, להשתלת לב הטרוטופית צווארית בעכברים. שיטה זו מונעת שימוש בפולימרים תוך-לומינליים, שומרת על זרימת דם פיזיולוגית ומפחיתה סיבוכים הקשורים לשינוי בדינמיקת הזרימה. הפרוטוקול כולל הכנה מדוקדקת של כלי התורם והמקבל, מיקרו-אנסטומוזות מקצה לקצה של העורק הקרוטידי והווריד היוגולרי החיצוני, הערכות פטנטיות תוך ניתוח, ואסטרטגיות ניטור לאחר הניתוח. על ידי הפחתת השימוש בחומרים מלאכותיים והסתגלות לכלי דם בקוטר קטן, טכניקה זו ללא אזיקים יוצרת פלטפורמה פיזיולוגית וניתנת לשחזור להשתלת לב משנית. גישה זו מאפשרת מחקרים מכניים קפדניים של סבילות ספציפית לתורם במודלים של השתלות לב בעכברים.
השתלת לב היא התערבות מצילת חיים עבור חולים עם אי ספיקת לב בשלב סופי1. מקבלים אלוגרפטים לבביים זקוקים לטיפול מדכא חיסון לכל החיים כדי למנוע דחייה2. למרות דיכוי חיסוני, הישרדות השתל לטווח ארוך עדיין נפגעת בשל דחייה חריפה וכרונית, במיוחד דחייה מתווכת נוגדנים (AMR) ווסקולופתיה אלוגרפטית לבבית (CAV)3. בנוסף, משטרים אלו נושאים תופעות לוואי משמעותיות, כולל נפרוטוקסיות, תסמונת מטבולית, זיהומים וממאירויות, שמפחיתות הן את שיטת השתל והן את שיעור ההישרדות של המטופל 2,4. אתגרים אלו מדגישים את הצורך הדחוף בסבילות חיסונית, מצב שבו מערכת החיסון של המקבל מקבלת את השתל מהתורם מבלי להזדקק לדיכוי חיסון לכל החיים. השגת סבילות תבטל רעילות הקשורה לתרופות, תפחית את הסיכון לזיהומים ולממאירויות, תמנע פגיעות אלואימוניות כרוניות, ותאפשר גמילה מסטרואידים, ובכך תשפר את השליטה המטבולית ותשמור על תפקוד השתל. בעוד שאסטרטגיות סבילות מרובות הראו פוטנציאל במודלים של בעלי חיים, כולל כימריזם מעורב, חסימה קוסטימולצית, עירויי תאים רגולטוריים וגישות ממוקדות גנים, התרגום הקליני נותר מוגבל 6,7,8,9. מחסום משמעותי הוא הצורך במודלים אמינים ב-in vivo שבודקים בקפדנות את הסבילות הספציפית לתורם5.
השתלת לב הטרוטופית בעכברים היא מודל ניסיוני עוצמתי ונפוץ לחקר מנגנוני דחיית אלוגרפט וסבילות 10,11,12,13,14. הזמינות של זני עכברים מוגדרים גנטית ומודלים טרנסגניים מאפשרת ניתוח קפדני של מסלולי החיסון המעורבים בפגיעת השתל ובוויסות 9,15,16. במחקרי סבילות, לעיתים נדרשת השתלת לב הטרוטופית שנייה, בין אם מותאמת לתורם או צד שלישי, כדי להעריך את ספציפיות התורם של ויסות מערכת החיסון 13,17,18. אזור צוואר הרחם מספק אתר אנטומי אידיאלי להשתלה השנייה הזו, ומציע גישה ישירה לניתוח, ניטור שתל אמין באמצעות מישוש או הדמיה, ושאיבה יעילה של רקמות לניתוחים אימונולוגיים והיסטולוגיים במורד הזרם 8,19. תכונות אלו הופכות את מודל צוואר הרחם ליקר ערך במיוחד לחקירת מנגנוני השראת סבילות ודחייה במגוון רחב של סביבות השתלה.
במהלך שלושת העשורים האחרונים תוארו מספר טכניקות השתלת לב הטרוטופית באמצעות תפרים. מחקרים מוקדמים קבעו כי הצוואר הוא אתר אפשרי להשתלת השתל ולניטור תפקודי ישיר באמצעות אנסטומוזות קצה לקצה מבוססות תפר בין כלי הדם של התורם למערכת הקרוטיד והצוואר של המקבל20. קבוצות אחרות דיווחו על תצורות שרוול ללא חפתים כאמצעי חלופי לאבטחת העורק הריאתי או האאורטה של התורם לכלי דם צוואריים21. הוצע מודל צווארי חדשני מבוסס תפרים מקצה לצד כדי לשמר את הרצף הקרוטידי הטבעי ולהתקרב יותר לגאומטריה של אנסטומוזה בטנית סטנדרטית מקצה לצד22. יחד, גישות אלו מדגישות את הרב-שימושיות של אתר צוואר הרחם וממחישות את הפשרות ההכרחיות בין מורכבות טכנית, המודינמיקה וכמות החומר הזר בממשק האנסטומטי.
טכניקת אנסטומוטיקה וסקולרית הנפוצה בהשתלת לב צוואר הרחם בעכברים היא טכניקת השרוול התוך-לומינלי 23,24,25,26. טכניקות צוואר הרחם מבוססות השרוול מציגות סטנטים תוך-לומינליים כדי לפשט אנסטומוזה מיקרווסקולרית ולהעלות את שיעורי ההצלחה הטכנית, במיוחד עבור מיקרוכירורגים פחות מנוסים 24,25,26. בעוד שגישות מבוססות אזים מפשטות את האתגר הטכני של חיבור כלי שיטה, טכניקה זו מכניסה חומר זר לאתר האנסטומטי. נוכחות פולימרים עלולה לקדם דלקת פרי-אנסטומוטית, לשנות את ההמודינמיקה המקומית, ועלולה לבלבל את ניתוחי מערכת החיסון27,28. יתרה מזאת, היצרות כלי הדם המקבלים, בין אם כתוצאה מזני עכברים מהונדסים גנטית, טיפול מדכא חיסון, גיל מתקדם של המקבל או מצבים ניסיוניים כרוניים, עלולה להקשות טכנית על מיקום השרוול בכלי דם בקוטר קטן29.
כדי להתמודד עם מגבלות אלו, פיתחנו טכניקה ללא אזיקים, מבוססת תפרים, להשתלת לב הטרוטופית צווארית. בתצורה זו, העורק הקרוטידי של המקבל מותקף מקצה לקצה לאאורטה העולה של התורם, ווריד הג'וגולרי החיצוני של המקבל מנותק מקצה לקצה עד לגזע הריאתי של התורם, ומספק זרימה פנימה והחוצה פשוטה לפרפוזיה כלילית (איור 1A). על ידי הפחתת השימוש בחומר סינתטי תוך-לומינלי, גישה זו מונעת מגע ישיר בין פולימר לדם באתר האנסטומטי והיא מושכת מבחינה רעיונית למחקרים המתמקדים בתגובות חיסוניות ודלקתיות מקומיות. השיטה כוללת הכנה מדוקדקת של כלי התורם והמקבל, וכן מיקרו-אנסטומוזה מקצה לקצה של העורק הקרוטידי ושל הווריד היורדי החיצוני. בנוסף, מתבצעות הערכת פטנטיות תוך ניתוח ומעקב לאחר הניתוח. בפועל, מודל צוואר הרחם ללא שרוול זה מיושם כאשר נדרש שתל לב משני לבדיקת סבילות ספציפית לתורם לאחר שתל בטני עם הישרדות ארוכת טווח, במיוחד בעכברים טרנסגניים או מדוכאים חיסונית עם כלי דם קטנים. עם זאת, הטכניקה דורשת גם מומחיות מיקרוכירורגית מתקדמת וגישה למיקרוסקופ ניתוח; מגבלות נוספות הקשורות לקשירת עורק ובחירת הנמען נדונות להלן. על ידי מתן פלטפורמה ניתנת לשחזור, טכניקה זו משפרת הן את אמינות מודלי ההשתלה המשניים ותומכת במחקרים מכניים של סבילות ייחודית לתורם במערכות עכברים. פרוטוקול זה עושה שימוש באנסטומוזה מקצה לקצה על ידי חיבור עורק הקרוטיד של המקבל לאאורטה העולה של התורם ולוריד הג'וגולרי החיצוני של המקבל לגזע הריאתי של התורם, ובכך מספק פרפוזיה כלילית חזקה של השתל (איור 1B). אנסטומוזות קצה לקצה יוצרות דפוס פשוט של זרימה ויציאה, התומך באופן אמין בפרפוזיה כלילית במודל זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עכברים נרכשו ממעבדת ג'קסון. גם עכברים זכרים וגם נקבות, בגילאי 6-10 שבועות ומשקלם 20-30 גרם בזמן השתלת הלב הראשונה בבטן, נכללו במחקר זה. התורמים והמקבלים שוכנו בתנאים מסוימים ללא פתוגנים (SPF) במתקן המכרסמים של בית החולים הכללי של מסצ'וסטס. כל ההליכים בוצעו באופן הומני בהתאם להנחיות NIH לטיפול ושימוש בבעלי חיים במעבדה. כל הניסויים בבעלי חיים אושרו ונערכו תחת פיקוח ועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים המוסדית (IACUC) בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס (מספר פרוטוקול 2020N000125). טבלת החומרים מפרטת את כל המגבים, המכשירים והציוד המשמשים בפרוטוקול זה. נדרש אישור IACUC לפני תחילת הניסויים. מאכלס ומתחזק את כל העכברים בהתאם להנחיות המוסדיות ולתקנים הרגולטוריים החלים.
1. הכנת בעלי חיים וכלים
2. הרדמה
3. קציר לב תורם
4. חשיפה לאזור צוואר הרחם של המקבל
5. השתלת שתל
6. טיפול ומעקב לאחר הניתוח
7. נקודות קצה ניסיוניות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
סקירה סכמטית של הליך השתלת לב הטרוטופית צווארית ללא שרוול מוצגת באיור 1. התמונה המיקרוסקופית של האנסטומוזה הווסקולרית מוצגת באיור 1A, כאשר האאורטה העולה של התורם מאנדסטומוסת מקצה לקצה לעורק הקרוטיד של המקבל, והגזע הריאתי של התורם מוחדר מקצה לקצה לווריד היוגולרי החיצוני של המקבל. איור 1B מציג את דפוס זרימת הדם דרך השתל. הדם נכנס לאאורטה העולה של התורם מהעורק הקרוטידי המקבל, מזרז את שריר הלב דרך העורק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מודלים של השתלות לב בעכברים מילאו תפקיד קריטי בקידום ההבנה שלנו באימונולוגיה של השתלות. מאז פיתוח המודל הבטני ההטרוטופי המקורי, מערכות אלו שימשו לאפיון המנגנונים התאיים והמולקולריים של דחייה, בדיקת משטרים מדכאי חיסון חדשניים, והערכת שינויים גנטיים בזן תורם ומקבל 8,17,31. היכולת להשתמש בעכברים גנטיים וטרנסגניים מספקת הזדמנויות ייחודיות לנתח מסלולי חיסון בסביבה מבוקרת. ממצאים ממודלים של עכברים השפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק 23CDA1049388 של האגודה האמריקאית ללב ל-T.J.B. ומענק המכון הלאומי לבריאות R01AI143887 ל-L.V.R.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.5 מ"ל מזרקת אינסולינסינג' | Covidien | 8881600350 | הזרקה תת-עורית |
| הזרקת כלוריד נתרן של 0.9% | BD | 1727170103 | הזרקה תוך ורידית |
| תפר ניילון 10-0 | AROSurgical Instruments | T04A10N07-13 | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| תפר ניילון 11-0 | אתיקון | 9016G | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| מזרק 1 מ"ל | BD | 309659 | הזרקה תוך ורידית |
| מחט 30G X 1/2 | BD | 305106 | הזרקה תוך ורידית |
| מזרק 3 מ"ל | BD | 309657 | הזרקה תוך ורידית |
| תפר ניילון 6-0 | אתיקון | J212H | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| לוח תרבית תאים באורך 60 מ"מ | פלקון | 353002 | לשימור השתלים |
| מעטפות אלומיניום צבעוניות | כלי המדע המדויק | 20330-04 | עבור עכברים, כלי חיטוי לניתוחים מיקרוסקופיים |
| טיפים לכותנה | פישרברנד | 14-960-3M | תפסיק לדמם |
| דומונט #5 מלקחיים | כלי המדע המדויק | 11251-20 | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| אתיקה XR בופרופנור (CIII) VI | RX גנריות | 86084010030 | הקלה בכאבים |
| סיסורים טובים | כלי המדע המדויק | 15400-12 | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| ספוגי גזה | MEDLINE | NON25334 | הגן על השתל והאינטרסטין |
| מנורת חום עם בסיס | סיינטפיק של בריינטרי | HL-1B | טיפול לאחר הניתוח |
| הפארין נתרן | Northstar Rxllc. | 72603-412-01 | הזרקה תוך ורידית |
| איזופלוראן | באקסטר אנסטטיקה & טיפול בקריט | 1001936060 | להרדמה |
| מטושי אלכוהול איזופרופיל | BD | 326895 | חיטא את העור לפני הניתוח |
| מיקרוסקופ | קרל צייס | 303294-9903 | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| מיני-טרימר | סיינטפיק של בריינטרי | CLP-88 | להסרת שיער בעכברים |
| Optixcare Eye Lube Plus | AVENTIX | OPX-4252 | חומר סיכה עיניים להגנה על העיניים במהלך ניתוח |
| אלוקסאט פיבטלי (Meloxicam) | פיבטל | 21294589 | הקלה בכאבים |
| ערכת כלי קיטור ניידת | מקסון ארג'נט | 42295143 | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
| רינגר' תמיסת לקטט עם מאגר | תרמו-סיינטיפיק | AAJ67572AP | לשימור השתלים |
| משטח חימום לבעלי חיים קטנים | ק & H | HM10 | לניתוחי עכברים |
| סרט ניתוחי לבן טרנספור | 3M | 7100115870 | תקן את הגפה, הראש והזנב של העכברים במהלך ההליך |
| מהדק כלי | כלי המדע המדויק | 00398-02 | לניתוחים מיקרוסקופיים בעכברים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.