Modificato Eterotopic Hindarto Osteomyocutaneo flap modello nel ratto per traslazionale vascolarizzazione composito Allotransplantazione ricerca
April 26th, 2019
L'alloinnesto in composito vascolarizzato offre benefici che alterano la vita ai riceventi trapianti, ma le cause biologiche del rigetto del trapianto e della vascolopatia restano poco comprese. Il modello chirurgico del roditore presentato qui offre un modello di trapianto riproducibile e clinicamente rilevante, permettendo ai ricercatori di valutare gli eventi di rigetto e le potenziali strategie terapeutiche per prevenirne l'insorgenza.
Il piccolo numero di allotransplant compositi vascolarizzati eseguiti clinicamente richiede un modello animale affidabile e riproducibile per studiare le cause sottostanti del rigetto dell'innesto. Tessuti clinicamente rilevanti come pelle, muscoli e ossa sono tutti presenti nel modello. Inoltre, la natura non funzionale del nostro modello consente una chirurgia più rapida, meno tempo ischemico per il lembo e una minore morbilità rispetto ai modelli ortotopici di VCA.
Nei riceventi di trapianti di mano, la vasculopatia dei vasi donatori può portare a una chiusura completa dei vasi e danni ischemici alla mano innestata. Questo modello è uno strumento per studiare lo sviluppo di questi eventi vasculopatici. Prima di tentare questo modello chirurgico, il chirurgo primario dovrebbe avere familiarità e conoscenza nelle tecniche chirurgiche macrovascolari.
Si tratta di una procedura complicata e lunga. La dimostrazione visiva aiuterà altri laboratori a prepararsi di conseguenza e a comprendere i passaggi dell'intervento chirurgico. Per iniziare, prima raccogli l'arto posteriore di un ratto donatore facendo un'incisione cutanea nella concavità dell'inguine, esponendo i vasi femorali.
Fai un'incisione ventrale della pelle, che aiuterà nella dissezione del pedicolo. Dopo la disarticolazione del ginocchio e della caviglia, fare tagli dorsali della pelle, traseleggere il pedicolo per liberare l'innesto e trasportare immediatamente l'innesto al tavolo chirurgico ricevente, dove il sito chirurgico dell'animale ricevente viene preparato in anticipo per ridurre al minimo il tempo ischemico dell'innesto. Sull'animale ricevente, esporre e sezionare i vasi femorali come prima, quindi anastonosio l'innesto, la vena end-to-side, l'arteria end-to-end.
Innestare l'innesto nella tasca inguinale e orientarlo a testa in giù. Infine, sutura la pelle. Per iniziare la procedura, radere un ratto donatore anestetizzato e quindi utilizzare la crema depilatoria.
Iniettare 30 unità di eparina per via sottocutanea nell'area del traspagno. Posizionare la supina animale su una pastiglia riscaldante e produrre un campo chirurgico sterile prelevando, pulendo e drappeggiando l'area chirurgica, incluso l'aspetto dorsale della gamba. Usa la lama bisturi numero 15 per fare un'incisione cutanea di 3 centimetri nella concavità inguine del ratto donatore.
Usa le forbici Iris per riflettere lateralmente il cuscinetto di grasso inguinale. Usando la dissezione smussata con un batuffolo di cotone, esporre i comuni vasi femorali e quindi posizionare un gancio metallico con una fascia elastica per ritrarre i muscoli addominali. Al microscopio sezionato con ingrandimento fino a 40X, utilizzare micro-forbici, forcep di gioielliere dritte numero tre e forcep angolate di 45 gradi per sezionare il pedicolo prossimamente dall'emergere dei vasi femorali comuni sotto il legamento inguinale e distogliare alla confluenza dei vasi poplitei nell'innesto.
Utilizzando micro-clip e gioiellieri bipolari forza, ligate e dividi i grandi rami arteriosi e venosi per mobilitare i principali vasi femorali. Usa le forcep bipolari fini per cauterizzare eventuali piccoli rami. Usa le forbici Iris per fare un'incisione cutanea dal centro della pelle precedente tagliata lungo il lato ventrale dell'arto posteriore fino all'area della caviglia.
Tagliare il muscolo gracilis e gli altri muscoli adduttori sotto di esso in modo verticale per esporre e legare i vasi genicolari prossimali mediali, i piccoli vasi ramificati profondi e il nervo sciatico. A questo punto, su un tavolo chirurgico separato, l'altro chirurgo dovrebbe intubare e anestetizzare l'animale ricevente per preparare il sito chirurgico ricevente in tempo per il posizionamento dell'innesto e ridurre al minimo il tempo ischemico dell'innesto. Effettuare incisioni cutanee circonferenziali a livello del ginocchio e della caviglia, disarticolare il ginocchio e la caviglia e rimuovere muscoli e tessuti estranei.
Fai un'incisione verticale della pelle sul lato dorsale della palpebra posteriore per liberare l'innesto, composto da fibula e tibia, e ora collegato solo dal pedicolo. Posizionare piccoli morsetti il più prossimamente possibile sull'arteria e sulla vena femorale e tagliare il pedicolo il più vicino possibile al legamento inguinale. Utilizzare una cannula smussata con sciacquone calibro 27 per iniettare saline eparinate nell'arteria femorale per lavare l'innesto di sangue.
Avvolgere l'innesto isolato in garza calda imbevuta di salina e trasportarlo immediatamente al tavolo con l'animale ricevente, con il sito chirurgico già preparato per l'anastomosi vascolare. Intubare il ratto ricevente e anestetizzare profondamente con isoflurane vaporizzato dal 2,5 al 3%, bilanciato con un litro al minuto di ossigeno. Posizionare la supina animale su una pastiglia riscaldante e strofinare e drappeggiare il sito chirurgico.
Mentre il primo chirurgo sta lavorando per liberare l'innesto dall'animale donatore, usa la lama bisturi numero 15 per fare un'incisione cutanea di tre centimetri nella concavità inguine del ratto ricevente anestetizzato. Usa le forbici Iris per riflettere lateralmente il cuscinetto di grasso inguinale. Dopo aver esposto i vasi femorali comuni allo stesso modo dell'animale donatore, posizionare un gancio metallico con una fascia elastica per ritrarre i muscoli addominali.
Quindi ligate e dividi i rami di Murphy. Utilizzando 10-0 suture interrotte in nylon, vasi donatori di anastomosi. Ai recipienti tramite tecnica venosa end-to-side.
Quindi eseguire l'anastomosi arteriosa tramite la tecnica end-to-end. Dopo aver gradualmente rilasciato i morsetti, monitorare i siti anastomotici per il sanguinamento e aggiungere suture aggiuntive se necessario. Al fine di garantire un'efficace riperfusione dell'innesto, valutare visivamente l'anastomosi vascolare.
Quindi innestare l'innesto nella tasca inguinale e orientarlo capovolto, con l'articolazione superiore della caviglia e l'articolazione del ginocchio inferiore. Utilizzare suture tucking per fissare l'innesto ai muscoli adiacenti. Infine, chiudere la pelle tramite suture 4-0 ammortizzabili orizzontali del materasso orizzontale interrotte e continuare con la cura post-operatoria come descritto nel manoscritto.
Il modello a lembo osteomiocutaneo dell'arto posteriore eterotopico VCA del ratto consente la sopravvivenza dell'allografto a lungo termine sotto immunosoppressione. Il lembo è ben nascosto nella zona inguinale e costituisce una morbilità e un disagio minimi per l'animale. Quando il trattamento di immunosoppressione è stato interrotto, l'innesto è stato rifiutato.
Le immagini Doppler dell'allografto mostrano uno spostamento dalla profusione di sangue minima immediatamente dopo il VCA, alla completa rivascolarizzazione del lembo il giorno 64. La biopsia cutanea di una lega sigeneica il giorno 45 mostra una morfologia normale dei componenti della pelle, mentre vi è atrofia e infiltrazione di cellule mononucleari in una lega allogeneica in rigetto il giorno 75 trattato quotidianamente con una dose inferiore di immunosoppressore. La biopsia muscolare di una lega sigeneica il giorno 45 mostra una morfologia normale, mentre l'atrofia muscolare e l'infiltrazione di cellule mononucleari sono evidenti in un allografto allogeneico in rigetto il giorno 98, trattato quotidianamente con una dose inferiore di immunosoppressore.
La biopsia dell'arteria femorale di un allotrascisto sigeneico il giorno 45 mostra una morfologia normale dell'arteria, in contrasto con l'arteria femorale di un allografto allogeneico in rigetto il giorno 98, trattata quotidianamente con una dose inferiore di immunosoppressore. Questo modello fornisce uno strumento per testare gli effetti del rigetto acuto, del rifiuto cronico e di fattori ambientali come infezioni e insulti chirurgici sullo sviluppo della vasculopatia. I farmaci immunosoppressivi sono necessari per la sopravvivenza a lungo termine dell'innesto.
Questi farmaci sono chimicamente pericolosi e devono essere maneggiati con cautela e con adeguati dispositivi di protezione del personale.
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Panoramica
Questo articolo presenta un modello chirurgico sui roditori per studiare l'allotrapianto composito vascolarizzato, concentrandosi sul rigetto dell'innesto e sulla vasculopatia. Il modello consente la valutazione degli eventi di rigetto e delle strategie terapeutiche in un contesto clinicamente rilevante.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Biologia dei trapianti
- Biologia vascolare
- Chirurgia sperimentale
Sfondo
- Gli innesti compositi vascolarizzati forniscono significativi benefici ai riceventi del trapianto.
- I meccanismi biologici alla base del rigetto dell'innesto e della vasculopatia non sono ben compresi.
- C'è la necessità di modelli animali affidabili per studiare questi fenomeni.
- Il modello include tessuti clinicamente rilevanti come pelle, muscolo e osso.
Obiettivo dello studio
- Sviluppare un modello roditorile riproducibile per studiare il rigetto dell'innesto.
- Investigare le cause della vasculopatia nei riceventi di trapianto di mano.
- Facilitare la ricerca sulle strategie terapeutiche per prevenire il rigetto dell'innesto.
Metodi utilizzati
- Creazione di un modello chirurgico sui roditori per l'allotrapianto composito vascolarizzato.
- Valutazione degli eventi di rigetto e dei cambiamenti vasculopatici.
- Utilizzo di modelli non funzionali per ridurre il tempo chirurgico e la morbilità.
- Concentrazione sulle tecniche chirurgiche macrovascolari per il chirurgo principale.
Principali risultati
- Il modello consente interventi chirurgici più rapidi e un tempo ischemico ridotto.
- Fornisce informazioni sullo sviluppo della vasculopatia negli innesti.
- Dimostra l'importanza della competenza chirurgica nelle tecniche macrovascolari.
Conclusioni
- Questo modello roditorile è uno strumento prezioso per studiare il rigetto dell'innesto e la vasculopatia.
- Può aiutare a identificare potenziali strategie terapeutiche per migliorare gli esiti dei trapianti.
- Ulteriori ricerche utilizzando questo modello possono migliorare la comprensione dell'allotrapianto composito vascolarizzato.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Vascularized composite allotransplantation (VCA) faces challenges in understanding graft rejection and vasculopathy due to limited clinical cases. A reproducible rat model enables mechanistic studies of rejection pathways and immunosuppressive responses. This supports target validation and preclinical de-risking for transplant therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of immunological mechanisms driving acute and chronic rejection in VCA grafts.
- Operational Value: Provides a platform to validate targets involved in ischemic vasculopathy and mononuclear cell infiltration.
- Scientific Value: Supports functional assessment of graft survival under immunosuppression for mechanistic de-risking.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Allows serial monitoring via biopsy and imaging to quantify vascular and tissue changes over time.
- Operational Value: Establishes standardized readouts for graft perfusion, histology, and immune infiltration.
- Scientific Value: Facilitates assay development for immunosuppressive drug efficacy and vasculopathy progression.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models human-relevant vasculopathy development in allografts under immunosuppression.
- Operational Value: Enables longitudinal studies from engraftment to rejection for therapeutic window assessment.
- Scientific Value: Connects molecular mechanisms to structural outcomes in skin, muscle, and artery biopsies.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through preclinical evaluation of transplant-related biologics and immunomodulators.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of rejection mechanisms and vascular injury pathways.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for graft viability and immune response.
- Analytics: Provides multimodal readouts including Doppler imaging, histology, and survival tracking.
- Translational Research: Bridges mechanistic findings to preclinical validation of immunosuppressive regimens.
- Enterprise Reuse: Serves as a reusable platform for testing multiple therapeutic candidates in VCA.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target engagement and pathway modulation in transplant immunology.
- Operational Value: Standardized surgical and monitoring procedures reduce variability across studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by modeling chronic rejection and vasculopathy risks.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of immunomodulatory therapies based on graft survival data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical techniques and vascular anastomosis.
- Dependent on specialized instrumentation including microscopes, micro-instruments, and vascular cannulas.
- Necessitates standardized postoperative care and immunosuppression protocols for reproducible outcomes.
- Involves adaptation considerations when translating findings across species or graft types.
- Limited by surgical complexity and need for aseptic technique to prevent confounding infections.
