Ten protokół opisuje prostą i efektywną metodę przeszczepiania płatków zastawki aortalnej pod torebkę nerkową, aby umożliwić badanie alloreaktywności zastawek serca.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje prostą i efektywną metodę przeszczepiania płatków zastawki aortalnej pod torebkę nerkową, aby umożliwić badanie alloreaktywności zastawek serca.
Istnieje pilna kliniczna potrzeba wymiany zastawek serca, które mogą rozwinąć się u dzieci. Przeszczep zastawki serca jest proponowany jako nowy rodzaj przeszczepu, który może zapewnić trwałe zastawki serca zdolne do wzrostu somatycznego bez konieczności stosowania antykoagulacji. Jednak immunobiologia przeszczepów zastawek serca pozostaje niezbadana, co podkreśla potrzebę badań nad tym nowym typem przeszczepu na modelach zwierzęcych. Opisano wcześniejsze modele szczurów do heterotopowego przeszczepu zastawki aortalnej do aorty brzusznej, chociaż są one technicznie trudne i kosztowne. Aby sprostać temu wyzwaniu, opracowano model przeszczepu nerki podtorebkowej u gryzoni, który jest praktyczną i prostszą metodą badania immunobiologii przeszczepu zastawki serca. W tym modelu pobiera się pojedynczy płatek zastawki aortalnej i wprowadza go do przestrzeni podtorebkowej nerki. Nerka jest łatwo dostępna, a przeszczepiona tkanka jest bezpiecznie przechowywana w przestrzeni podtorebkowej, która jest dobrze unaczyniona i może pomieścić tkanki o różnych rozmiarach. Ponadto, ponieważ pojedynczy szczur może dostarczyć trzy płatki aorty dawcy, a pojedyncza nerka może zapewnić wiele miejsc dla przeszczepionej tkanki, do danego badania potrzeba mniej szczurów. W tym miejscu opisano technikę przeszczepiania, która stanowi znaczący krok naprzód w badaniu immunologii transplantacyjnej przeszczepu zastawki serca.
Wrodzone wady serca są najczęstszą wrodzoną niepełnosprawnością u ludzi, dotykającą 7 na 1 000 żywo urodzonych dzieci każdego roku1. W przeciwieństwie do dorosłych pacjentów, u których rutynowo wszczepia się różne mechaniczne i bioprotetyczne zastawki, pacjenci pediatryczni nie mają obecnie dobrych możliwości wymiany zastawki. Te konwencjonalne implanty nie mają potencjału, aby rosnąć u dzieci biorców. W rezultacie, w miarę wzrostu dzieci, konieczne są chorobliwe reoperacje związane z wymianą implantów zastawek serca na coraz większe wersje, przy czym dzieci dotknięte chorobą często wymagają do pięciu lub więcej operacji na otwartym sercu w ciągu swojego życia2,3. Badania wykazały, że wolność od interwencji lub śmierci jest znacznie mniejsza dla niemowląt niż dla starszych dzieci, przy czym 60% niemowląt z protezami zastawek serca stoi w obliczu ponownej operacji lub śmierci w ciągu 3 lat od pierwszej operacji4. Dlatego istnieje pilna potrzeba dostarczenia zastawki serca, która może rosnąć i utrzymywać funkcję u pacjentów pediatrycznych.
Przez dziesięciolecia próby wprowadzenia coraz większej liczby zamienników zastawek serca koncentrowały się na inżynierii tkankowej i komórkach macierzystych. Jednak próby przetłumaczenia tych zastawek do kliniki nie powiodły się5,6,7,8. Aby rozwiązać ten problem, proponuje się przeszczep zastawki serca jako bardziej kreatywną operację dostarczania rosnących zamienników zastawek serca, które mają zdolność do samonaprawy i unikania trombogenezy. Zamiast przeszczepiać całe serce, przeszczepiana jest tylko zastawka serca, która następnie rośnie wraz z dzieckiem biorcy, podobnie jak w przypadku konwencjonalnych przeszczepów serca lub autografu płucnego Rossa9,10,11. Po operacji dzieci biorców będą otrzymywać immunosupresję do czasu, gdy przeszczepiona zastawka będzie mogła zostać wymieniona na mechaniczną protezę dla dorosłych, gdy wzrost zastawki nie jest już potrzebny. Jednak biologia transplantacji przeszczepów zastawek serca pozostaje niezbadana. Dlatego do zbadania tego nowego rodzaju przeszczepu potrzebne są modele zwierzęce.
Kilka modeli szczurów zostało wcześniej opisanych do heterotopowego przeszczepu zastawki aortalnej do aorty brzusznej12,13,14,15,16,17,18. Jednak modele te są zbyt skomplikowane i często wymagają przeszkolonych chirurgów, aby skutecznie operować. Dodatkowo są kosztowne i czasochłonne19. Opracowano nowy model szczura w celu stworzenia prostszego modelu zwierzęcego do badania immunobiologii przeszczepów zastawek serca. Pojedyncze płatki zastawki aortalnej są wycinane i wprowadzane do przestrzeni podtorebkowej nerki. Nerka jest szczególnie przydatna do badania odrzucenia przeszczepu, ponieważ jest wysoce unaczyniona z dostępem do krążących komórek odpornościowych20,21. Podczas gdy kilka innych wykorzystało model podtorebkowy nerki do zbadania biologii przeszczepu innych przeszczepów allogenicznych, takich jak trzustka, wątroba, nerka i rogówka22,23,24,25,26,27, jest to pierwszy opis przeszczepu tkanki serca w tej pozycji. W tym miejscu opisano technikę przeszczepiania, która stanowi znaczący krok naprzód w badaniu immunologii transplantacyjnej przeszczepu zastawki serca.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie zostało zatwierdzone przez Komitet Badań nad Zwierzętami zgodnie z Przewodnikiem National Institutes of Health dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych.
1. Informacje o modelu zwierzęcym (Szczury)
2. Usuwanie sierści, przygotowanie skóry i znieczulenie
3. Operacja dawcy
4. Przygotowanie ulotek zastawki aortalnej
5. Operacja odbiorcy
6. Pobieranie tkanek do analizy
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Schematyczny rysunek projektu eksperymentalnego dla modelu szczurzego przedstawiono na Rysunku 1. Ponadto na Rysunku 2 pokazano wypreparowaną z serca dawcy nasadę aorty oraz pojedynczą płatkę zastawki aorty przygotowaną do implantacji. Następnie na Rysunku 3A przedstawiono reprezentacyjny obraz położenia płatki zastawki aorty pod torebką nerkową przed implantacją, a na Rysunkach 3B-
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Znaczenie i potencjalne zastosowania
Podczas gdy mechaniczne i bioprotetyczne zastawki serca są rutynowo stosowane u dorosłych pacjentów wymagających wymiany zastawki, zastawki te nie mają potencjału do wzrostu i dlatego są nieoptymalne dla pacjentów pediatrycznych. Przeszczep zastawki serca jest eksperymentalną operacją mającą na celu dostarczenie rosnących zamienników zastawek serca dla noworodków i niemowląt z wrodzonymi wadami serca. Jednak w przeciwieństwie do immunobiologii transplantacyjnej k...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.
Rysunek 1 został utworzony za pomocą biorender.com. Praca ta była częściowo wspierana przez AATS Foundation Surgical Investigator Program dla TKR, Children's Excellence Fund prowadzony przez Wydział Pediatrii Uniwersytetu Medycznego w Południowej Karolinie dla TKR, grant Emerson Rose Heart Foundation dla TKR, filantropię senatora Paula Campbella dla TKR, NIH-NHLBI Institutional Postdoctoral Training Grants (T32 HL-007260) dla JHK i BG, oraz Fundusz Badawczy FLEX Uniwersytetu Medycznego w Południowej Karolinie (Medical University of South Carolina College of Medicine) do MAH.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,9% chlorek sodu, USP | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
| 4-0 Poliglaktyna 910 | Ethicon | J415H | |
| 7,5% Powidon-jod | CareFusion | 29904-004 | |
| 70% ETOH | Fisher Scientific | BP82031GAL | |
| Komora indukcyjna anestezjologiczna | Aparat Harvard | 75-2030 | Hermetyczna komora indukcyjna do szczury |
| Maszyna anestezjologiczna | Aparat Harvarda | 75-0238 | Mobilny system anestezjologiczny z pasywną |
| maską anestezjologiczną | Aparat Harvard | 59-8255 | Maska anestezjologiczna dla szczurów |
| Brązowe szczury norweskie (BN / Crl) | Charles River | Szczep Code 091 | Samiec, 5-7 tygodni, 100-200 g |
| Chlorowodorek buprenorfiny, 0,3 mg / ml | PAR Farmaceutyczny | NDC 42023-179-05 | 0,03 mg/kg, podawane podskórnie |
| Elektryczne maszynki do strzyżenia włosów | WAHL | 79434 | |
| Elektryczna poduszka grzewcza | Aparat Harvard | 72-0492 | Utrzymywane w temperaturze 36-38 ° C |
| Heparyna | Agent Pharmaceuticals | NDC 25021-400-10 | 100U/100g wstrzyknięcie do lewego przedsionka |
| Strzykawka insulinowa, 1 ml | Fisher Scientific | 14-841-33 | |
| Kleszczyki do tęczówki zakrzywione | World Precision Instruments | 15917 | |
| Kleszczyki do tęczówki proste | World Precision Instruments | 15916 | |
| Izofluran, USP | Piramal Intensywna terapia | NDC 66794-017-25 | Indukowany przy 5% izoflurancji tlenu i utrzymywany przy 3,5% izofluranu w tlenie |
| Lewis Rats (LEW/ Crl) | Charles River | Szczep Code 004 | Mężczyzna, 5-7 tygodni, 100-200 g |
| kleszcze | World Precision Instruments | 500233 | Dumont #5 |
| Mikronożyczki | World Precision Instruments | 501930 | Nożyczki |
| Sterownik igieł | World Precision Instruments | 500226 | Ryder Needle Driver |
| Mikroskop operacyjny | AmScope | SM-3BZ-80S | 3.5x - 90x Mikroskop stereoskopowy |
| Szalka Petriego | Fisher Scientific | FB0875714 | |
| Wazelina maść okulistyczna | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Zszywki do skóry | Ethicon | PXR35 | Proximate 35 |
| Sterylne waciki bawełniane | Puritan | 25-806 1WC | |
| Sterylne gąbki z gazy | Fisher Scientific | 22-037-902 | |
| Nożyczki chirurgiczne | World Precision Instruments | 1962C | Nożyczki Metzenbaum |
| University of Wisconsin Buffer (Servator B) | S.A.L.F S.p.A. | 6484A1 | Przechowywany w temperaturze 4 stopni; Z |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.