Harttransplantatie is een levensreddende interventie voor patiënten met eindstadium hartfalen1. Ontvangers met hartallografts hebben levenslange immunosuppressieve therapie nodig om afstotingte voorkomen 2. Ondanks immunosuppressie blijft de langetermijnoverleving van transplantaten beperkt door acute en chronische afstoting, met name antilichaam-gemedieerde afstoting (AMR) en cardiale allograft vasculopathie (CAV)3. Daarnaast brengen deze regimes aanzienlijke bijwerkingen met zich mee, waaronder nefrotoxiciteit, metabool syndroom, infecties en maligniteiten, die zowel de transplantatie als de patiëntoverleving verminderen. Deze uitdagingen onderstrepen de dringende noodzaak van immuuntolerantie, een toestand waarin het immuunsysteem van de ontvanger de donortransplantatie accepteert zonder levenslange immunosuppressie te vereisen5. Het bereiken van tolerantie zou medicijngerelateerde toxiciteiten elimineren, het risico op infectie en maligniteit verminderen, chronische allo-immuunschade voorkomen en steroïdenonttrekking mogelijk maken, waardoor de metabole controle verbetert en de graftfunctie behouden blijft. Hoewel meerdere tolerantiestrategieën veelbelovend zijn geweest in diermodellen, waaronder gemengde chimerisme, costimulerende blokkade, regulerende celinfusies en gengerichte benaderingen, blijft klinische vertaling beperkt 6,7,8,9. Een belangrijke belemmering is de noodzaak van betrouwbare in vivo modellen die donorspecifieke tolerantie5 rigoureus testen.
Murine heterotopische harttransplantatie is een krachtig en veelgebruikt experimenteel model voor het bestuderen van de mechanismen van allograftafstoting en tolerantie 10,11,12,13,14. De beschikbaarheid van genetisch gedefinieerde muizenstammen en transgene modellen maakt een rigoureuze ontleding mogelijk van immuunroutes die betrokken zijn bij transplantaatletsel en -regulatie 9,15,16. In tolerantiestudies is een tweede heterotopische harttransplantatie, hetzij donor-matched of derdepartij, vaak vereist om de donorspecificiteit van immuunregulatiete evalueren 13,17,18. De cervicale regio biedt een ideale anatomische locatie voor deze tweede transplantatie, met directe chirurgische toegang, betrouwbare graftmonitoring via palpatie of beeldvorming, en efficiënte verwijdering van weefsels voor downstream immunologische en histologische analyses 8,19. Deze kenmerken maken het cervicale model bijzonder waardevol voor het onderzoeken van mechanismen van tolerantie-inductie en -afstoting in een breed scala aan transplantatieomgevingen.
In de afgelopen drie decennia zijn verschillende cervicale heterotopische harttransplantatietechnieken beschreven met hechtingen. Vroeg onderzoek toonde aan dat de nek een haalbare plek is voor implantatie van transplantaten en directe functionele monitoring met behulp van hecht-gebaseerde end-to-end anastomosen tussen de bloedvaten van de donor en het halsslagader- en jugulaire systeemvan de ontvanger. Andere groepen hebben manchetvrije mousconfiguraties gerapporteerd als een alternatieve manier om de donor-longslagader of aorta aan de cervicale bloedvaten te bevestigen21. Er is een nieuw end-to-side gehecht cervicaal model voorgesteld om de continuïteit van de native carotis te behouden en de geometrie van de standaard abdominale end-to-side anastomose22 nauwkeuriger te benaderen. Samen benadrukken deze benaderingen de veelzijdigheid van de cervicale plaats en illustreren ze noodzakelijke afwegingen tussen technische complexiteit, hemodynamica en de hoeveelheid vreemd materiaal aan de anastomotische grensvlak.
Een veelgebruikte vasculaire anastomotische techniek bij murien cervicale harttransplantatie is de intraluminale manchettechniek 23,24,25,26. Manchet-gebaseerde cervicale technieken introduceren intraluminale stents om microvasculaire anastomosen te vereenvoudigen en de technische succespercentages te verhogen, vooral voor minder ervaren microchirurgen 24,25,26. Hoewel manchetbenaderingen de technische uitdaging van het verbinden van vaten vereenvoudigen, introduceert deze techniek vreemd materiaal in de anastomotische plaats. De aanwezigheid van polymeren kan peri-anastomotische ontsteking bevorderen, lokale hemodynamica veranderen en mogelijk immuunanalyses verstoren27,28. Bovendien kan vernauwing van ontvangervaten, hetzij door genetisch gemodificeerde muizenstammen, immunosuppressieve behandeling, gevorderde ontvangerleeftijd of chronische experimentele aandoeningen, het plaatsen van manchetten technisch uitdagend maken in kleine kalibervaten29.
Om deze beperkingen aan te pakken, hebben we een volledig manchetvrije, hechtingsgebaseerde techniek ontwikkeld voor cervicale heterotopische harttransplantatie. In deze configuratie is de halsslagader van de ontvanger van de halsslagader van de donor aan de opstijgende aorta geanastomoseerd, en de externe vena jugularis van de ontvanger is eind-tot-end geanastomoseerd aan de donorpulmonale stam, wat zorgt voor een eenvoudige in- en uitstroom voor coronaire perfusie (Figuur 1A). Door het gebruik van intraluminaal synthetisch materiaal te minimaliseren, voorkomt deze aanpak direct polymeer-bloedcontact op de anastomotische plaats en is conceptueel aantrekkelijk voor studies gericht op lokale immuun- en ontstekingsreacties. De methode omvat een nauwgezette voorbereiding van zowel de donor- als ontvangervaten, evenals de end-to-end micro-anastomosen van de halsslagader en de externe halsslagader. Daarnaast worden intraoperatieve patency assessments en postoperatieve monitoring uitgevoerd. In de praktijk wordt dit manchetvrije cervicale model toegepast wanneer een secundaire cardiale transplantatie nodig is om donorspecifieke tolerantie te testen na een abdominale transplantatie met langdurige overleving, met name bij transgene of immunogecomprimeerde muizen met kleine kalibervaten. De techniek vereist echter ook geavanceerde microchirurgische expertise en toegang tot een operatiemicroscoop; Aanvullende beperkingen met betrekking tot carotisligasie en de selectie van ontvangers worden hieronder besproken. Door een reproduceerbaar platform te bieden, verbetert deze techniek zowel de betrouwbaarheid van secundaire transplantatiemodellen als ondersteunt het mechanistische studies van donorspecifieke tolerantie in muissystemen. Dit protocol maakt end-to-end anastomosen gebruik door de halsslagader van de ontvanger te verbinden met de opstijgende aorta van de donor en de externe jugularis vena van de ontvanger met de longstam van de donor, waardoor robuuste coronaire perfusie van het transplantaat wordt geboden (Figuur 1B). End-to-end anastomosen creëren een eenvoudig in- en uitstroompatroon dat in dit model de coronaire perfusie betrouwbaar ondersteunt.