Dit protocol beschrijft een eenvoudige en efficiënte methode voor de transplantatie van aortaklepblaadjes onder de niercapsule om de studie van alloreactiviteit van hartkleppen mogelijk te maken.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol beschrijft een eenvoudige en efficiënte methode voor de transplantatie van aortaklepblaadjes onder de niercapsule om de studie van alloreactiviteit van hartkleppen mogelijk te maken.
Er is een dringende klinische behoefte aan hartklepvervangingen die bij kinderen kunnen groeien. Hartkleptransplantatie wordt voorgesteld als een nieuw type transplantatie met het potentieel om duurzame hartkleppen te leveren die in staat zijn tot somatische groei zonder dat antistolling nodig is. De immunobiologie van hartkleptransplantaties blijft echter onontgonnen, wat de noodzaak benadrukt voor diermodellen om dit nieuwe type transplantatie te bestuderen. Eerdere rattenmodellen voor heterotopische aortakleptransplantatie in de abdominale aorta zijn beschreven, hoewel ze technisch uitdagend en duur zijn. Om deze uitdaging aan te gaan, werd een niersubcapsulair transplantatiemodel ontwikkeld bij knaagdieren als een praktische en meer eenvoudige methode voor het bestuderen van de immunobiologie van hartkleptransplantatie. In dit model wordt een enkele aortaklepfolder geoogst en in de renale subcapsulaire ruimte ingebracht. De nier is gemakkelijk toegankelijk en het getransplanteerde weefsel is veilig opgenomen in een subcapsulaire ruimte die goed gevasculariseerd is en geschikt is voor verschillende weefselgroottes. Bovendien, omdat een enkele rat drie donoraortablaadjes kan leveren en een enkele nier meerdere plaatsen voor getransplanteerd weefsel kan bieden, zijn er minder ratten nodig voor een bepaald onderzoek. Hier wordt de transplantatietechniek beschreven, die een belangrijke stap voorwaarts biedt in het bestuderen van de transplantatieimmunologie van hartkleptransplantatie.
Aangeboren hartafwijkingen zijn de meest voorkomende aangeboren handicap bij mensen en treffen elk jaar 7 op de 1.000 levend geboren kinderen1. In tegenstelling tot volwassen patiënten waarbij verschillende mechanische en bioprothesekleppen routinematig worden geïmplanteerd, hebben pediatrische patiënten momenteel geen goede opties voor klepvervanging. Deze conventionele implantaten hebben niet het potentieel om te groeien bij ontvangende kinderen. Als gevolg hiervan zijn morbide heroperaties nodig om de hartklepimplantaten te vervangen voor achtereenvolgens grotere versies naarmate de kinderen groeien, waarbij getroffen kinderen vaak tot vijf of meer openhartoperaties in hun leven nodig hebben 2,3. Studies hebben aangetoond dat de vrijheid van interventie of overlijden significant slecht is voor zuigelingen dan oudere kinderen, waarbij 60% van de baby's met prothetische hartkleppen binnen 3 jaar na hun eerste operatie opnieuw wordt geopereerd of sterft4. Daarom is er een dringende behoefte aan het leveren van een hartklep die kan groeien en de functie bij pediatrische patiënten kan behouden.
Decennialang zijn pogingen om groeiende hartklepvervangingen te leveren gericht op tissue engineering en stamcellen. Pogingen om deze kleppen naar de kliniek te vertalen zijn tot nu toe echter mislukt 5,6,7,8. Om dit aan te pakken, wordt een hartkleptransplantatie voorgesteld als een meer creatieve operatie voor het leveren van groeiende hartklepvervangingen met het vermogen om zichzelf te herstellen en trombogenese te voorkomen. In plaats van het hele hart te transplanteren, wordt alleen de hartklep getransplanteerd en zal dan met het ontvangende kind meegroeien, vergelijkbaar met conventionele harttransplantaties of een Ross pulmonale handtekening 9,10,11. Postoperatief zullen ontvangende kinderen immunosuppressie krijgen totdat de getransplanteerde klep kan worden vervangen door een mechanische prothese van volwassen formaat wanneer de groei van de klep niet langer nodig is. De transplantatiebiologie van hartkleptransplantatietransplantaten blijft echter onontgonnen. Daarom zijn diermodellen nodig om dit nieuwe type transplantatie te bestuderen.
Verschillende rattenmodellen zijn eerder beschreven voor heterotopische transplantatie van de aortaklep in de abdominale aorta 12,13,14,15,16,17,18. Deze modellen zijn echter onbetaalbaar lastig en vereisen vaak getrainde chirurgen om succesvol te opereren. Bovendien zijn ze duur en tijdrovend19. Een nieuw rattenmodel werd ontwikkeld om een eenvoudiger diermodel te creëren voor het bestuderen van de immunobiologie van hartkleptransplantaties. Enkele aortaklepblaadjes worden weggesneden en in de renale subcapsulaire ruimte ingebracht. De nier is bijzonder geschikt om transplantaatafstoting te bestuderen, omdat deze sterk gevasculariseerd is met toegang tot circulerende immuuncellen20,21. Terwijl verschillende anderen een niersubcapsulair model hebben gebruikt om de transplantatiebiologie van andere allografttransplantaties zoals pancreas, lever, nieren en hoornvlies 22,23,24,25,26,27 te bestuderen, is dit de eerste beschrijving van transplantatie van hartweefsel in deze positie. Hier wordt de transplantatietechniek beschreven, die een belangrijke stap voorwaarts biedt in het bestuderen van de transplantatieimmunologie van hartkleptransplantatie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De studie werd goedgekeurd door het Committee of Animal Research volgens de National Institutes of Health Guide for Care and Use of Laboratory Animals.
1. Informatie over het diermodel (ratten)
2. Verwijdering van bont, voorbereiding van de huid en anesthesie
3. Donoroperatie
4. Bereiding van aortaklepblaadjes
5. Werking van de ontvanger
6. Verzameling van weefsel voor analyse
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een grafische weergave van het experimentele ontwerp is voorzien voor het rattenmodel (figuur 1). Daarnaast is een aortawortel ontleed uit het hart van de donor en een individuele aortaklepfolder die is voorbereid voor implantatie ook weergegeven in figuur 2. Vervolgens wordt een representatief beeld getoond van de positie van de aortaklepfolder onder de niercapsule voor implantatie in figuur 3A en na 3, 7 en 28 dagen bij de ontvang...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Belang en potentiële toepassingen
Hoewel mechanische en bioprothese hartkleppen routinematig worden gebruikt bij volwassen patiënten die klepvervanging nodig hebben, missen deze kleppen het potentieel om te groeien en zijn daarom suboptimaal voor pediatrische patiënten. Hartkleptransplantatie is een experimentele operatie die is ontworpen om groeiende hartklepvervangingen te leveren voor pasgeborenen en baby's met een aangeboren hartaandoening. In tegenstelling tot de transplantatie-immunobiologie van...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat het onderzoek is uitgevoerd bij afwezigheid van commerciële of financiële relaties die kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.
Figuur 1 is gemaakt met biorender.com. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door het AATS Foundation Surgical Investigator Program aan TKR, het Children's Excellence Fund van het Department of Pediatrics aan de Medical University of South Carolina aan TKR, een Emerson Rose Heart Foundation-subsidie aan TKR, filantropie door senator Paul Campbell aan TKR, NIH-NHLBI Institutional Postdoctoral Training Grants (T32 HL-007260) aan JHK en BG, en de Medical University of South Carolina College of Medicine Pre-clerkship FLEX Research Fund naar MAH.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.9% Sodium Chlordie, USP | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
| 4-0 Polyglactin 910 | Ethicon | J415H | |
| 7.5% Povidone-Iodine | CareFusion | 29904-004 | |
| 70% ETOH | Fisher Scientific | BP82031GAL | |
| Anesthesia inductiekamer | Harvard Apparatus | 75-2030 | Luchtdichte inductiekamer voor ratten |
| Anesthesieapparaat | Harvard Apparatus | 75-0238 | Mobiel anesthesiesysteem met passieve afzuiging |
| Anesthesiemasker | Harvard Apparatus | 59-8255 | Anesthesiemasker voor ratten |
| Brown Norway ratten (BN/Crl) | Charles River | Strain Code 091 | Mannetje, 5-7 weken, 100-200 g |
| Buprenorfinehydrochloride, 0,3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | 0,03 mg/kg, subcutaan toegediend |
| Elektrische haarsnijder | WAHL | 79434 | |
| Elektrisch verwarmingskussen | Harvard Apparatus | 72-0492 | Gehandhaafd op 36-38 °C |
| Heparine | Sagent Pharmaceuticals | NDC 25021-400-10 | 100U/100g injectie in het linker atrium |
| Insulinespuit, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | |
| Iristang gebogen | World Precision Instruments | 15917 | |
| Iristang recht | World Precision Instruments | 15916 | |
| Isofluraan, USP | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | Geïnduceerd met 5% isofluraan in zuurstof en gehandhaafd met 3,5% isofluraan in zuurstof |
| Lewis ratten (LEW/ Crl) | Charles River | Strain Code 004 | Mannetje, 5-7 weken, 100-200 g |
| Microtang | World Precision Instruments | 500233 | Dumont #5 |
| Microschaar | World Precision Instruments | 501930 | Verenschaar Vannas |
| Naaldhouder | World Precision Instruments | 500226 | Ryder naaldhouder |
| Operatiemicroscoop | AmScope | SM-3BZ-80S | 3,5x - 90x Stereomicroscoop |
| Petrischaal | Fisher Scientific | FB0875714 | |
| Petrolatum oogzalf | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Huidklitten | Ethicon | PXR35 | Proximate 35 |
| Steriele watten | Puritan | 25-806 1WC | |
| Steriele gaasjes | Fisher Scientific | 22-037-902 | |
| Chirurgische schaar | World Precision Instruments | 1962C | Metzenbaum schaar |
| University of Wisconsin buffer (Servator B) | S.A.L.F S.p.A. | 6484A1 | Opgeslagen bij 4 °C |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.