Heterotopowy przeszczep serca jest często używanym modelem eksperymentalnym do różnych badań dotyczących tolerancji przeszczepu, ostrego i przewlekłego odrzucenia przeszczepu allogenicznego, uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego, perfuzji maszynowej lub przebudowy serca. Wśród innych zalet funkcji przeszczepu można nieinwazyjnie monitorować za pomocą badania palpacyjnego, a niepowodzenie przeszczepu nie prowadzi do istotnego upośledzenia biorcy, w przeciwieństwie do innych narządów, takich jak nerki czy wątroba.
W 1964 roku Abbott i in. początkowo opisali heterotopowy przeszczep serca w jamie brzusznej u szczurów1. Później, w 1966 roku, technika zespoleń typu end-to-side została opisana przez Tomita et al.2. Podstawy dla obecnie używanego modelu zostały zgłoszone przez Ono i Lindseya w 19693. W ciągu ostatnich dziesięcioleci opublikowano kilka modyfikacji mających na celu stworzenie różnych typów nieobciążonych, częściowo załadowanych lub załadowanych przeszczepów lewej komory serca, w tym połączonego heterotopowego przeszczepu płuc i serca4,5,6. W przypadku analiz immunologicznych najczęściej wykonuje się przeszczep serca bez obciążenia objętościowego. W takim przypadku przepływ krwi wstecz dostaje się do aorty wstępującej dawcy, a następnie do tętnic wieńcowych. Drenaż żylny odbywa się wzdłuż zatoki wieńcowej do prawego przedsionka i komory (ryc. 1A-B). W związku z tym lewa komora jest wyłączona z przepływu krwi, z wyjątkiem marginalnych ilości krwi z żył tebeskich. To sprawia, że jest to również użyteczny model do badania mechanizmów patofizjologicznych podczas terapii urządzeniem wspomagającym lewą komorę7.
Heterotopowy przeszczep serca został przeprowadzony u różnych gatunków, w tym u myszy, królików, świń, a nawet był używany jako jedno- lub dwukomorowe urządzenie wspomagające u ludzi8,9,10,11. Szczur nadal stanowi popularne zwierzę doświadczalne w modelach do przeszczepów, zwłaszcza, że czasy przeżycia przeszczepów dla różnych kombinacji szczepów szczurów zostały dobrze zdefiniowane w przeszłości i dostępna jest duża liczba odczynników immunologicznych12,13. W przeciwieństwie do myszy, szczury są większe, co sprawia, że operacja i dostęp do tkanki limfatycznej do analiz immunologicznych są bardziej wykonalne12. Co więcej, wprowadzenie komercyjnych technologii klonowania u szczurów w ostatnich latach najprawdopodobniej doprowadzi do ponownego zainteresowania eksperymentalnymi modelami szczurów14.
Ogólnie rzecz biorąc, heterotopowe przeszczepy serca mogą być dołączane do naczyń biorczych poprzez wykonanie zespolenia szyjki macicy lub brzucha. Jednak kilka badań sugeruje, że zespolenie udowe ułatwia lepsze monitorowanie ze względu na lepszy dostęp do ręcznego badania palpacyjnego lub echokardiografii przezudowej, a tym samym umożliwia bardziej precyzyjne wykrywanie niepowodzenia przeszczepu15,16.
Wykazano, że nie ma różnicy pod względem czasu operacji, częstości powikłań, wyniku i czasu przeżycia przeszczepu między obiema technikami zespolenia17. Oczywiste jest, że dostępność wystarczającej liczby drenujących węzłów chłonnych musi być wymieniona jako korzyść z zespolenia szyjnego; Wymagane są jednak dłuższe okresy treningu. Natomiast zespolenie brzuszne jest mniej skomplikowane i równie cenne dla badań immunologicznych, zwłaszcza w połączeniu z wynikami nowatorskiej metody iniekcji dousznej allogenicznych komórek mięśnia sercowego, a następnie limfadenektomii szyjki macicy. Połączenie obu modeli daje szerokie spektrum pointerwencyjnych analiz immunologicznych.
Poniższy protokół odnosi się do operowania w parach chirurgów w celu skrócenia czasu niedokrwienia. Jednak wszystkie eksperymenty mogą być wykonywane przez jedną osobę. Rozmieszczenie narzędzi i materiałów do eksplantacji i implantacji serca przedstawiono na rysunku 2A-B.