Voor patiënten die lijden aan onherstelbare larynxschade of strottenhoofdkanker is een totale laryngectomie vaak de enige optie1. Totale laryngectomie laat patiënten achter zonder het vermogen om zelfstandig te ademen en te spreken, naast het ervaren van sociale en psychologische nood2. Patiënten met strottenhoofdkanker die een totale laryngectomie nodig hebben, zijn uitstekende potentiële kandidaten voor larynxtransplantatie. Terwijl menselijke larynxtransplantatie in de setting van onherstelbare larynxschade is uitgevoerd, wordt allotransplantatie van het strottenhoofd momenteel vermeden bij deze patiënten vanwege de angst voor tumorrecidief, de mogelijkheid van chronische afstoting en van donoren afgeleide infecties3. Immunosuppressie is de primaire oorzaak van deze zorgen. Het dramatische verlies van de eerste gedeeltelijke larynxtransplantatiepatiënt als gevolg van tumorrecidief na conventionele immunosuppressieve behandeling is het bewijs dat een geschikt immunosuppressief regime moet worden bedacht voordat verdere pogingen tot transplantatie bij larynxkankerpatiënten worden gedaan 4,5.
Om de immuunrespons van de gastheer op een getransplanteerd strottenhoofd beter te begrijpen, werd het eerste larynxtransplantatiemodel bij ratten in 1992 ontwikkeld door Strome en werden in 2002 verbeteringen aan de chirurgische techniek aangebracht 6,7. Hoewel dit model effectief is voor het bestuderen van larynxtransplantatie, leidde het gebrek aan ratspecifieke immunologische middelen en de hogere kosten in verband met rattenmodellen tot de ontwikkeling van een nieuw muismodel voor het bestuderen van larynxtransplantatie in 20098.
De belangrijkste toepassing van de beschreven techniek is het bestuderen van verschillende immunosuppressieve medicijnregimes bij larynxtransplantatie. Het verbeteren van de huidige immunosuppressieve therapieën kan de kandidatenpool verbreden en leiden tot veilige transplantatie bij kankerpatiënten. De voordelen van dit muismodel zijn de kosteneffectiviteit en de brede beschikbaarheid van immunologische gegevens en reagentia.
Teams die werken aan immunosuppressieve behandelingsregimes voor larynxtransplantatie kunnen deze methode gebruiken om een groot volume immunologische gegevens te verzamelen en verschillende medicijnregimes kunnen snel worden getest en vergeleken. Andere potentiële behandelingsmodaliteiten die de immuunrespons op de transplantatie kunnen moduleren, zoals stamcelinjecties, kunnen ook worden getest met behulp van dit model. Ten slotte kunnen experimenten worden bedacht om systemische langetermijneffecten van larynxtransplantatie te observeren door de follow-upperiode te verlengen.
De hier beschreven techniek maakt gebruik van end-to-side anastomosen om arteriële en veneuze stroom naar een heterotopisch strottenhoofdtransplantaat te bieden. Het transplantaat is een laryngotracheoesophageal (LTE) complex bestaande uit het strottenhoofd, de schildklier, de bijschildklieren, de luchtpijp en de slokdarm van de donor, met bilaterale halsslagaders en pedikels intact. Eén donorcarotisslagader wordt geanostomoseerd naar de ontvangende halsslagader en zorgt voor arteriële bloedstroom, terwijl de andere donorcarotisslagader wordt geanostomoseerd naar de ontvangende externe halsader en zorgt voor veneuze bloedstroom (figuur 1).
Verschillende wijzigingen werden aangebracht in de chirurgische techniek van het rattenmodel om succes in het muismodel te garanderen. Er werd bijvoorbeeld een geïnhaleerd anestheticum gebruikt in plaats van een injecteerbaar middel om de controle over de diepte van de anesthesie te vergroten en complicaties te verminderen. Continue hechting wordt gebruikt bij de arteriële-arteriële anastomose bij ratten; vanwege de kleinere omvang van muisvaten is dit echter technisch moeilijk en kan dit leiden tot vernauwing van het vaatlumen7. Als gevolg hiervan worden onderbroken hechtingen gebruikt in het muismodel en resulteren in een verbeterde doorgankelijkheid van het vat. Bovendien wordt in het rattenmodel de superieure schildklierslagader (STA) pedikel ontleed en gevisualiseerd. Gezien de kleinere omvang van de STA bij muizen, kan deze dissectie leiden tot schade aan en zelfs transsectie van de STA. Als gevolg hiervan wordt het niet ontleed in het muismodel. In plaats daarvan wordt de nabijgelegen fascia bewaard om ervoor te zorgen dat de STA intact blijft.
De belangrijkste potentiële valkuilen van deze techniek zijn het beschadigen van de cellulaire pedikels van het donor LTE-complex, het maken van een arteriotomie of venotomie van een verkeerde grootte, vaatocclusie op de anastomoseplaatsen of het achterlaten van gaten op de anastomoseplaatsen die bloedingen kunnen veroorzaken. Om deze misstappen te voorkomen, moet voorzichtigheid worden betracht bij het verkrijgen van het donortransplantaat door een manchet van weefsel rond de STA-pedikel achter te laten. De arteriotomie en venotomie moeten groot genoeg zijn om de bloedstroom mogelijk te maken, maar klein genoeg om lekkage te voorkomen. Een passend aantal hechtingen moet worden gebruikt voor de anastomosen om eventuele openingen te dichten, maar niet te veel om de vaten af te sluiten.
Als bekendheid met de microchirurgische technieken wordt verkregen, kan deze procedure in ongeveer 3 uur worden uitgevoerd. Dit larynxtransplantatiemodel kan betrouwbaar worden uitgevoerd bij muizen en worden gebruikt om de immuunrespons van de gastheer te bestuderen na gevasculariseerde samengestelde allotransplantatie.