De prevalentie en mortaliteit van hart- en vaatziekten nemen wereldwijd toe en vormen een belangrijk probleem voor de volksgezondheid1. Vasculaire bypasstransplantatie is een effectieve interventie voor ernstige coronaire hartziekten en perifere vasculaire aandoeningen2. Het gebruik van kunstmatige vasculaire transplantaten met een diameter van meer dan 6 mm is goed gedocumenteerd in klinische omgevingen. Omgekeerd zijn mensen met een diameter van minder dan 6 mm vatbaar voor trombose en intimale hyperplasie, wat kan leiden tot een aanzienlijk risico op restenose3. Ondanks aanzienlijke vooruitgang in het onderzoek naar en de ontwikkeling van vasculaire transplantaten met een kleine diameter in de afgelopen jaren, met verschillende producten die klinische toepassing benaderen, blijven er meerdere uitdagingen 4,5. Deze omvatten een relatief lage doorgankelijkheid op lange termijn, beperkte vasculaire regeneratie en een onvoldoende begrip van het regeneratiemechanisme.
Preklinische evaluatie van nieuwe vasculaire transplantaten met een kleine diameter is gebaseerd op in vivo implantatie in verschillende diermodellen. De meest gebruikte modellen zijn de halsslagader van schapen, de dijbeenslagader van de hond, de halsslagader van het konijn en de implantatiemodellen van de buikslagadervan de rat 6,7,8,9. De doorgankelijkheid van vasculaire transplantaten kan worden beoordeeld bij middelgrote tot grote dieren, zoals schapen, varkens en honden. Deze studies brengen echter aanzienlijke kosten met zich mee vanwege de vereiste expertise en apparatuur. Bovendien vormt hun technische complexiteit een uitdaging voor de implementatie. Daarentegen missen kleine diermodellen zoals konijnen en ratten gevestigde transgene soorten met duidelijk gedefinieerde genetische achtergronden, wat een aanzienlijk obstakel vormt bij het bestuderen van vasculaire regeneratiemechanismen.
Vergeleken met de bovengenoemde diermodellen biedt het muismodel een relatief eenvoudige chirurgische ingreep, een gevestigde methodologie voor het genereren van genetisch gemanipuleerde muizen en een duidelijk gedefinieerde genetische achtergrond. De kleine diameter van de bloedvaten van muizen maakt end-to-end anastomose bij vasculaire transplantatie echter technisch complex, vereist aanzienlijke expertise en levert een relatief laag slagingspercentage op. Om de complexiteit van de procedure te verminderen en het slagingspercentage van de implantatie van vasculaire transplantaten te verbeteren, gebruikte de huidige studie de manchettechniek in een implantatiemodel van de halsslagader van de muis.
Na in vivo implantatie kunnen vasculaire transplantaten endogene cellen rekruteren die bijdragen aan de regeneratie van vasculair weefsel. De aanwezigheid van deze cellen vergemakkelijkt de endothelialisatie en regeneratie van de gladde spierlaag van transplantaten. 10. De bron en het type cellen die betrokken zijn bij de regeneratie van vasculair weefsel blijven echter onduidelijk en er worden meerdere concurrerende theorieën onderzocht11. Onder deze heeft onderzoek zich gericht op de rol van ontstekings- en stamcellen. Breuer et al. zaaiden menselijke beenmerg-afgeleide monocyten (hBMC's) op vasculaire transplantaten en ontdekten dat de gezaaide cellen gastheercellen in de transplantaatwand rekruteerden door de afgifte van monocyt chemoattractant eiwit-1 (MCP-1), waardoor de regeneratie van vasculair weefsel werd bevorderd12. In deze studie werd een efficiënte methode voor het zaaien van perfusieadsorptiecellen voorgesteld en met succes gebruikt om macrofagen te zaaien op polycaprolacton (PCL) vasculaire transplantaten met een kleine diameter. Na implantatie vertoonden deze cellen een aanhoudende levensvatbaarheid.
Dit artikel beschrijft de methodologie voor het voorbereiden van weefselgemanipuleerde vasculaire transplantaten en de implantatieprocedure van de halsslagader bij muizen met behulp van de manchettechniek. Het proces begint met de fabricage van PCL-vasculaire transplantaten met een kleine diameter en gedefinieerde parameters via elektrostatisch spinnen. Vervolgens ondergaan transplantaten die geschikt worden geacht voor implantatie mechanische tests. Macrofagen worden vervolgens op de vasculaire transplantaten gezaaid met behulp van de perfusieadsorptiemethode. Ten slotte worden met macrofagen gezaaide vasculaire transplantaten geïmplanteerd in de halsslagader van de muis met behulp van de manchettechniek en worden de doorgankelijkheid en regeneratieve eigenschappen geanalyseerd na een maand in vivo implantatie.
Deze techniek heeft het potentieel om de werkzaamheid en slagingspercentages van vasculaire transplantatie in muismodellen te verbeteren. Bovendien kan het model worden gebruikt om de mechanismen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan celbronnen, cruciale genen en actieve factoren in vasculaire regeneratie, en biedt het theoretische en methodologische ondersteuning voor de functionele modificatie en ontwikkeling van nieuwe vasculaire transplantaten met een kleine diameter.