マウスにおける異所のための新しい顕微モデル、エン圏胸壁、胸腺、および心臓移植

サマリー

結合された固形臓器と血管新生複合同種移植を研究するために、マウスにおける新しいヘテロトピックの一括胸壁、胸腺、および心臓移植モデルを子宮頸部非縫合カフ技術を用いて記述します。

要約

臓器移植における新たな戦略の探求は、同種移植片の生存期間を延長し、長期的な維持免疫抑制の必要性を最小限に抑えるために追求されなければなりません。血管新生骨髄移植と胸腺の同時移植を採用することは、さまざまな動物モデルでこの点で有望であることを示しています。^1-11 血管新生骨髄移植は、保存されたドナー微小環境内でドナー骨髄細胞を中断なく移行することを可能にし、胸腺組織を血管新生骨髄移植に組み込むと、T細胞キメラが増加することが示されており、最終的には免疫調節の誘導に支持的な役割を果たします。固形臓器と血管新生複合同種移植の組み合わせは、これらの戦略を新しい移植モデルの形で独自に組み合わせることができます。マウスモデルは、急性および慢性の拒絶反応、キメラ現象、および耐性誘導のメカニズムを探求するための優れたパラダイムとして機能し、より大きな動物モデルと将来の臨床応用のための優れた同種移植片生存戦略を伝播するための基盤を提供します。ここでは、子宮頸部非縫合カフ法を用いて、マウスにおける新しいヘテロトピック性アンブロック胸壁、胸腺、および心臓移植モデルを開発しました。同系および同種移植環境での経験は、教育原稿とビデオサプリメントを通じて、将来のより広範な免疫学的研究のために説明されています。

概要

心臓移植は、末期心不全に最適な治療法です。技術の進歩と薬理学的革新の両方により、この分野は早期の移植片受け入れ率が90%を超えました。^12,13それにもかかわらず、移植片の生存率の60〜80%は停止しており、移植血管障害を特徴とする慢性的な拒絶反応は避けられません。^14-16 さらに、患者は複数の外科的処置と生涯にわたる免疫抑制を受け、それぞれ胸壁の変形と医学的後遺症と毒性に関連しています。同種移植片の生存期間を延ばし、免疫抑制要件を最小限に抑え、解剖学的変形の再建オプションを提供するための革新的なアプローチの必要性が急務です。

血管新生複合同種移植は、免疫学的側面と再建的側面の両方から心臓移植の結果を改善するためのユニークな戦略を提供します。¹⁷ 血管新生複合同種移植片は、ドナー由来の造血幹細胞の固有の供給源を持っているという点でも独特であり、免疫抑制を減らし、混合キメラ現象を誘導および維持する好ましい能力を示しています。^1-8さらに、胸腺の同時移植は、固形臓器移植と血管新生複合同種移植片の両方の生存を延長することが示されています。^2,9-11 これらの戦略を心臓移植と組み合わせることで、心臓移植が直面している前述の課題に対する新たな解決策が提供されます。¹⁸

名

マウスモデルは、抗体と明確に定義された近交系およびノックアウト株が利用可能であるため、生体内メカニズム調査のための優れたプラットフォームとして機能します。^19-21マウスの心臓移植は、ヘテロトピックの腹腔内顕微手術用縫合糸移植モデル^22-25を使用して一般的に研究されていますが、ヘテロトピアの頸部非縫合カフ技術モデルは、非常に複製可能で信頼性が高く、血栓症の発生率が低いことが示されています。^19,26,27 この研究の目標は、マウスのヘテロトピック一括骨筋皮胸壁、胸腺、および心臓移植技術を開発して、子宮頸部非縫合カフ技術を使用した固形臓器と血管新生複合同種移植の組み合わせの免疫学的メカニズムを研究することです。このクラスター同種移植片は、ドナーの下行大動脈から右総頸動脈への吻合と、ドナー肺動脈から右外頸静脈への吻合を通じて灌流されます。胸壁(胸骨、肋骨、筋肉、皮膚)と胸腺を灌流するには、内胸血管と関連する胸腺枝の保存が最も重要です。

プロトコル

すべての手術の手順は、ジョンズ・ホプキンス大学と米国農務省および公衆衛生局の要件に準拠して完了しました。このプロトコルは、ジョンズ・ホプキンス大学動物実験委員会を以下の、施設内倫理委員会は、（プロトコル番号M013M490）のガイドラインを承認しました。最終的な生存データは、以下に記載の外科的処置のために記録しました。両方のドナーとレシピエント動物は0.1ミリグラムでブプレノルフィンを使用して先制麻酔を受ける/ kgの皮下1時間前に手術し、レシピエント動物のブプレノルフィンでは、移植後に同じ用量で再投与し、最初の48時間で、必要に応じて再投与されます手術後。

1.ドナー同種移​​植片回復

注：受信者の麻酔時間を最小限にするために、以前の受信者の移植よりも移植40分のドナー部分を開始し、同時に終了時間または少し耳を容易にするために受信者の準備対Lierの終了時間。

1. 手順については、標準的な無菌顕微楽器や滅菌手袋を使用してください。私たちの研究室では、顕微楽器のオートクレーブ滅菌を使用しています。
2. 4％でイソフルラン誘導気化器を使用して、ドナーマウス（雄）を麻酔。非外傷性の機械的なバリカンを使用すると、頸部、胸部、および腹部から毛を取り除きます。仰臥位で動物を置き、ノーズ​​コーンを介して1〜2％のイソフルランを維持します。定期的につま先のピンチ引っ込め反射を評価することによって、作業中は適切な麻酔を確認してください。
3. 皮膚切開の前に、広く滅菌綿棒を使用して、イソプロピルアルコールが続く防腐剤ポビドンヨードを適用することにより、手術を準備します。
4. 子宮頸部と腹部の皮膚を横切るハサミで浅横皮膚切開を開始します。 midaxillary線に沿って、左右両方の切開を接続します。
5. 顕微鉗子を使用して6-0絹縫合糸とはさみで外頚静脈を識別連結および分割するために、両側頸部を分析。その後、電気メスを使用して左右対称に、内頸静脈と総頸動脈を露出させるために胸鎖乳突筋筋肉を分割します。左側と右側総頸動脈およびバルクの方法で内頸静脈の下で6-0絹縫合糸を渡します。
   注：彼らは縛られ、後にステップ1.9で分割されます。
6. はっきり頸部の残りの添付ファイルを解放するためにハサミを使用して、気管の前方に位置するストラップの筋肉と関連した緩い疎性結合組織を、分割します。
7. バイポーラ電気メスと鋭い解剖を使用して、鎖骨下血管を露出させ、連結する大胸筋や鎖骨（6-0絹縫合糸）を分割して近位に分割します。
8. 次に、静かに、動物の陰茎を把握し、撤退。ペニスの背に沿って、陰茎の背静脈を視覚化し、消毒イソプロピルアルコールで地域。 30 G針を使用して、背静脈から静脈内にヘパリンの3万台を注入し、ペニスを元の位置に戻って反動することができます。周囲の組織へのヘパリン溶液の部分的な漏れが発生することがあります。
9. 総頸動脈と頸静脈の周りに配置され、以前にバルクタイを使用して、左右対称に、連結と構造を分割します。
10. 次に横intrabdominal切開を行うためにハサミを使用しています。肝臓下の下大静脈を露出させ、肝臓下の下大静脈に冷たいユーロコリンズ心停止溶液2mlを注入する腸を骨抜き。前次のステップに進むにハートビートの肝変色や停止を可視化することにより、適切な注入を確認してください。
    注：ユーロ・コリンズ液を我々の研究室で用意され、特定の試薬および器具の表を参照してください。
11. 使用はさみは、二国間diaph経由で胸腔内の空洞にアクセス露出した腹部からragmatic切開。肋間筋と肋骨を介して切開頭を拡張します。同時に胸の壁に沿って内胸船舶の保全性を確保しながら、心臓、胸腺、および大血管を露出し胸壁を反映しています。
12. 冷たいユーロコリンズ心筋保護液4mlで肝上下大静脈を注入します。
13. 大動脈のルートを特定し、下行大動脈に遠位にトレースします。急激に下行大動脈（最大長を保持）をカットします。
14. 肺動脈幹を特定し、（最大長さを維持し）、その分岐点のすぐ近位分けます。そして、冷たいユーロコリンズ心停止溶液2mlを使用して、肺動脈幹の内腔に軟質プラスチックチップカテーテルを配置することによって、肺動脈幹と心を洗い流します。
15. 6-0絹縫合糸を用いて、ライゲーションおよび下大静脈、肺静脈の合流、および両側上大静脈のアクセサリ枝を分割します。そして、昇格気道を入力させないように注意しながら主茎気管支や気管に沿って添付ファイルから心臓の頭を解剖。シャープとバイポーラ電気メスを使用すると、完全にドナーマウスからそれを解放胸壁、胸腺、および心臓を解剖します。
16. 最後に、内胸の血管（ 図1A）を混乱させないように注意しながら、胸骨と横肋骨に沿って、はさみを使って、小さいサイズにex vivoでの同種移植片の胸壁をトリミング。血行再建以下の出血を最小限に抑えるために、osteomusculocutaneous胸骨の境界に沿って、バイポーラ電気焼灼を使用しています。
17. 受信者は、インセットのために準備されていない場合、ユーロコリンズ液を冷（4 ^Oの摂氏）の10ml中の同種移植片を配置します。受信者がインセットの準備ができている場合は、まっすぐに受信者術野への同種移植片を移します。

2.受信者の準備

注：受信者の麻酔時間を最小限にするために、別々の手術駅で前にドナー同種移​​植片の収穫が完了するまでの約40分を受信者の準備を開始します。

1. 手順については、標準的な無菌の顕微機器の別個のセットと滅菌手袋を使用してください。
2. 4％でイソフルラン誘導気化器を使用して、（男性または女性）、レシピエントマウスを麻酔。非外傷性の機械的なバリカンを使用すると、右の子宮頸部と胸部の毛を削除します。
3. 仰臥位と角度右上肢が若干下方に頭と右上肢の間に110度の角度を形成する際にマウスを置きます。ノーズコーンを介して1〜2％イソフルランの麻酔を維持します。
4. 綿の先端のアプリケーターを用いてマウスの眼に石油眼軟膏を置きます。皮膚切開の前に、広くイソプロピルアルコールが続く防腐剤ポビドンヨードを使用して、手術部位を準備します。
5. はさみを使用して、右下BORに沿って正中線から皮膚切開を作ります下顎のデルと右胸部にinfero-横方向に切開を拡張します。微小血管鉗子で鈍的切開を使用して、軟組織および外から円周方向に自由に船舶により外頸静脈を動員。電気メスを使用して、すべてのブランチを分割し、同種移植のための空き領域に鋭い解剖し、電気メスを使用して、顎下腺の右葉を削除します。
6. カフの上に裏返すために外頸静脈のに十分な長さを確認し、6-0絹縫合糸を用いて、静脈外頚を結紮。プレカットポリイミドカフの内腔を通って静脈に挿入し、所定の位置に血管カフ複合体を固定するためのブルドッグ微小血管クランプを使用しています。そして、近位エバートカフの上に、外頸静脈を分割し、10-0ナイロン縫合糸で所定の位置に固定し、はさみを使って。 （ 図1B）
7. 総頸動脈を露出するようにバイポーラ電気メスと右胸鎖乳突筋を分割します。円周方向に暴徒頸部内の最遠位点に動脈頭をilize。これは、軟組織と周囲の外膜を除去するために、鉗子で血管の鈍的切開を用いて達成されます。
8. 6-0絹縫合糸を用いて、ライゲーションおよび総頸動脈を分割。プレカットポリイミドカフの内腔を通って動脈をパスし、可能な限り胸郭入口に近いブルドッグ微小血管クランプで所定の位置に固定します。優しくエバートカフの上に、顕微拡張器を使用して血管を拡張、遠位血管を分割し、10-0ナイロン縫合糸で所定の位置に固定します。 （ 図1B）
   注：特定の顕微拡張器は、特定の試薬および器具の表に記載されています。

3.同種移植片挿入図

1. 逆さまや斜めの位置に受信者の子宮頸部領域内の同種移植片を配置するための標準的な滅菌機器および滅菌手袋を維持します。
2. 次に、AOR降順ドナーを配置受信者の動脈カフ構造体の上にチックルーメンと10-0ナイロン縫合糸（ 図1Cおよび1D）と所定の位置に固定します。
3. ドナー肺動脈とレシピエントマウス（ 図1Cおよび1D）の裏返し外頸静脈カフ構造体との間の段差3.2とファッション同じ吻合を。
4. まず静脈微小血管クランプ（外頸静脈クランプ）を削除し、動脈クランプ（総頸動脈クランプ）をリリース。動脈再灌流の間に、任意の出血に対処するための同種移植片の全体を検査します。出血が可視化される場合、血液の損失を最小限に抑え、バイポーラ電気メスを使用して、出血の原因を軽減するために、動脈クランプを再適用します。
5. グラフトを点検し、止血を確認してください。リリースと完全に動脈微小血管クランプを取り外します。心腔の急激な体積膨張と瞬時に明らかになるであろう、再灌流の徴候を示し、aとbを待つために心を守って0.5から1分以内に開始するために食べます。心を潤すために温かい生理食塩水（35度摂氏）を使用します。
6. 吻合上のねじれや張力を誘発しないように、解剖学的位置に胸壁ドレープ。 6-0連続ナイロン縫合糸（ 図1E）を使用している手術創の皮膚を閉じます。

4.術後ケア

1. 水分補給のためにすぐに手術後に0.3ミリリットルの生理食塩水を腹腔内の流体ボーラスを管理します。
2. そして皮下にそれぞれ、痛みや感染症予防のためにブプレノルフィン（0.1mg / kg）およびエンロフロキサシン（5mgの/キログラム）を注入します。
3. 麻酔から覚めるまで加熱ランプの下で動物を置き、胸骨横臥に戻ります。リカバリ時には、適切な同種移植灌流を確保する同種移植のフィブリル化ハートビートを視覚化するために、首を点検。
4. 目を覚ましや臥位で一度、他のマウスの会社なし（別のケージにマウスを返します）それは、食物および水を自由に受け取ることができる場所。 、右上肢の一時的なマイナー限定的運動に、ケージの床の上にゼラチン食料源を残します。
5. 術後1時間レシピエントマウスを観察し、それが食物と水を自由に摂取を受け取ることができますし、活動や栄養摂取のための最初の24時間1日3回検査してケージ施設にそれを返します。最初の72時間の必要に応じて、一日2回皮下痛みと苦痛とブプレノルフィン（0.1mg / kg）で再用量の兆候がマウスを監視します。その後毎日動物を調べ、毎週、それらの重量を量ります。
6. 任意のマウスは、痛み、苦痛の徴候を表示したり、飼料摂取量を減少させた場合には獣医スタッフに相談してください。早期の安楽死を考えてみましょう（私たちのプロトコルで安楽死法は、頸椎脱臼に続いて、7分間のCO ₂過剰摂取を採用）。
7. 同種移植心拍の停止はsにマウスを促す特定のエンドポイントとして定義されていますacrificed。

結果

長期生存を達成した同系のC57BL / 6移植。同種移植片の設計（ 図1）は、動物の生存の観点および進行中の同種移植片の生存を評価する能力の成功であることが判明しました。これは、実行可能な、アクティブな継続的な同種移植毛の成長を残りの上を覆う皮膚を介して実証された、およびハートビートは、視覚化と指触診で評価することができました。生存データは、同系移植されたマウスについては、図2に示されています。平均生存時間を超える109日でした。生存データに基づいて、同種移植片移植の技術的側面は、胸壁、胸腺、心臓の全体を灌流するために設計されていることを推測することは合理的です。また、長期的に生き残るために同系の動物の能力は、さらに、このマウスモデルだけでなく、実現可能であるが、複製することができることをサポートしています。この概念実証圏の胸壁、胸腺、および心臓移植アンは目を検証組み合わせ固形臓器や血管新生した複合同種移植を研究するための電子マウスモデル。

ディスカッション

含まれる同種移植の免疫学的調査に要因が、急性および慢性拒絶反応、直接的および間接的な抗原提示、受信者の感作、または混合キメラの誘導のメカニズムに限定されるものではない現象の多くがあります^。19動物モデルはなってきました移植免疫学の研究のためのゴールドスタンダード、およびマウスモデルは、一般に、その低い相対獣医や住宅需要の減少、コスト、トランスジェニックおよび遺伝子ノックアウトマウスの可用性、市販のモノクローナル抗体、および複製の容易に実装されています。これまでに、複数の心臓移植モデルは、固形臓器移植を研究するために設計されています^{。19,22-27。同様に} 、マウスモデルの過多が血管新生化複合同種移植を研究するために開発されてきた^。28しかし、組み合わせた固形臓器や血管新生した複合同種の研究を、限られていますおよび技術は、マウスにおいて確立されていません。ここで提示アン圏の胸壁、胸腺、および心臓移植マウスモデルは、効果と組み合わせた固形臓器や血管新生した複合同種移植の免疫学的メカニズムを研究するための信頼性が高く、複製可能なツールです。

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
Euro-Collinsソリューション			溶液は市販ではなく、実験室で調製されます。500 mLの溶液を作るには、以下の成分を330 mlの二重蒸留水に加えます。よく混ぜてから、残りの170mlの二重蒸留水を溶液に500mlの最終容量まで満たします 成分:1.02 g KH2PO4< / sub>、3.66 g K2HPO4< / sub>、 0.56 g KCl、0.42 g NaHCO3、および17.52gのグルコース。
縫合	Ethilon	MWI 72667	6-0 Ethilon https://www.mwivet.com (MWI - 獣医用品)
ポリイミドカフ静脈 (21G)	ベンションメディカル	141-0043	http://www.ventionmedical.com/products-and-services/polyimide-tubing/
ポリイミドカフ動脈 (24G)	ベンションメディカル	141-0027	http://www.ventionmedical.com/products-and-services/polyimide-tubing/
軟質プラスチック先端カテーテル	テルモ	SR*OX2419CA	24G x 3/4"
マイクロシェリー拡張器	S&T	D-5a.1	拡張器、11 cm、FH、0.1 mm AT10d

糸