Przeszczep serca to interwencja ratująca życie dla pacjentów z niewydolnością serca w końcowym stadium1. Osoby z alloprzeszczepami serca wymagają dożywotniej terapii immunosupresyjnej, aby zapobiec odrzuceniu2. Pomimo immunosupresji, długoterminowe przeżywalność przeszczepu pozostaje ograniczona przez ostre i przewlekłe odrzucenie, szczególnie odrzucenie podlegane przeciwciałom (AMR) oraz naczynia przeszczepu serca (CAV)3. Ponadto te schematy niosą istotne skutki uboczne, takie jak nefrotoksyczność, zespół metaboliczny, infekcje i nowotwory, które zmniejszają zarówno przeszczep, jak i przeżywalność pacjentów 2,4. Te wyzwania podkreślają pilną potrzebę tolerancji immunologicznej, czyli stanu, w którym układ odpornościowy biorcy akceptuje przeszczep dawcy bez konieczności stosowania immunosupresji przez całe życie5. Osiągnięcie tolerancji wyeliminowałoby toksyczności związane z lekami, zmniejszyło ryzyko infekcji i nowotworów, zapobiegło przewlekłemu uszkodzeniu alloimmunologicznemu oraz umożliwiło odstawienie sterydów, poprawiając tym samym kontrolę metaboliczną i zachowując funkcję przeszczepu. Chociaż wiele strategii tolerancji wykazało obiecujące wyniki w modelach zwierzęcych, w tym mieszany chimeryzm, blokada kostymulująca, infuzje komórek regulacyjnych oraz podejścia ukierunkowane na geny, translacja kliniczna pozostaje ograniczona 6,7,8,9. Istotną barierą jest potrzeba wiarygodnych modeli in vivo, które rygorystycznie testują tolerancję specyficzną dla dawcy5.
Przeszczep serca heterotopowego u myszy to potężny i szeroko stosowany model eksperymentalny do badania mechanizmów odrzucenia i tolerancji przeszczepu(10,11,12,13,14. Dostępność genetycznie zdefiniowanych szczepów myszy i modeli transgenicznych umożliwia rygorystyczną analizę szlaków odpornościowych zaangażowanych w uszkodzenia przeszczepu oraz regulację 9,15,16. W badaniach tolerancji często wymagany jest drugi heterotopowy przeszczep serca, dopasowany przez dawcę lub trzecią stronę, aby ocenić specyficzność regulacji immunologicznej od dawcy 13,17,18. Obszar szyjny szyjny zapewnia idealne miejsce anatomiczne dla tego drugiego przeszczepu, oferując bezpośredni dostęp chirurgiczny, niezawodne monitorowanie przeszczepów za pomocą palpacji lub obrazowania oraz efektywne pobieranie tkanek do dalszych analiz immunologicznych i histologicznych 8,19. Te cechy czynią model szyjki macicy szczególnie cennym do badania mechanizmów indukcji i odrzucenia tolerancji w szerokim zakresie środowisk transplantacyjnych.
W ciągu ostatnich trzech dekad opisano kilka technik heterotopowego przeszczepu serca szyjnego z użyciem szwów. Wczesne badania wykazały, że szyja jest możliwym miejscem do wszczepienia przeszczepu i bezpośredniego monitorowania funkcjonalnego za pomocą szwów, end-to-end anastomoz między naczyniami dawcy a układem szyjnym i szyjnym biorcy20. Inne grupy zgłaszały konfiguracje rękawów bez mankietów jako alternatywny sposób zabezpieczenia tętnicy płucnej lub aorty dawcy do naczyń szyjnych21. Zaproponowano nowatorski model szyjny oparty na szwach od końca do boku, aby zachować naturalną ciągłość szyi i dokładniej odwzorować geometrię standardowej zespolenia brzusznego od końca do boku22. Razem te podejścia podkreślają wszechstronność miejsca szyjnego i ilustrują niezbędne kompromisy między złożonością techniczną, hemodynamiką oraz ilością obcego materiału na granicy anastomotycznej.
Szeroko stosowaną techniką anastomotyczną naczyń w przeszczepach serca szyjnego u myszy jest technika mankietu śródświatłowego 23,24,25,26. Techniki szyjne oparte na mankietach wprowadzają stenty wewnątrzluminalne, aby uprościć mikronaczyniowe anastomozy i zwiększyć skuteczność techniczną, szczególnie dla mniej doświadczonych mikrochirurgów 24,25,26. Podczas gdy podejścia oparte na mankietach upraszczają techniczne wyzwanie łączenia naczyń, technika ta wprowadza do miejsca anastomotycznego materiał obcy. Obecność polimerów może sprzyjać zapaleniu okołoskolotnemu, zmieniać lokalną hemodynamikę i potencjalnie zakłócać analizy odpornościowe27,28. Ponadto zwężenie naczyń biorców, czy to z powodu genetycznie modyfikowanych szczepów myszy, leczenia immunosupresyjnego, zaawansowanego wieku biorcy, czy przewlekłych schorzeń eksperymentalnych, może technicznie utrudniać zakładanie mankietu w naczyniach małego kalibru29.
Aby zniwelować te ograniczenia, opracowaliśmy całkowicie bezmankietową technikę opartą na szwach do przeszczepu serca szyjnego szyjki macicy. W tej konfiguracji tętnica szyjna biorcy jest anastomozowana od strony aorty wstępującej dawcy, a żyła szyjna biorcy jest anastomozowana od strony pnia płucnego dawcy, zapewniając prosty dopływ i odpływ do perfuzji wieńcowej dawcy. Minimalizując użycie śródświatłowego materiału syntetycznego, podejście to unika bezpośredniego kontaktu polimeru z krwią w miejscu zespolenia i jest koncepcyjnie atrakcyjne dla badań skoncentrowanych na lokalnych odpowiedziach immunologicznych i zapalnych. Metoda ta obejmuje staranne przygotowanie zarówno naczyń dawcy, jak i biorcy, a także mikronastomozy tętnicy szyjnej i żyły szyjnej zewnętrznej. Dodatkowo przeprowadza się ocenę przechodzenia w trakcie operacji oraz monitorowanie pooperacyjne. W praktyce ten model szyjki szyjnej bez mankietu stosuje się, gdy potrzebny jest wtórny przeszczep serca do testowania tolerancji specyficznej dla dawcy po przeszczepie jamy brzusznej z długoterminowym przeżyciem, szczególnie u myszy transgenicznych lub immunosupresyjnych z naczyniami małego kalibru. Jednak technika ta wymaga również zaawansowanej wiedzy mikrochirurgicznej oraz dostępu do mikroskopu operacyjnego; Dodatkowe ograniczenia związane z ligacją szyjnych i wyborem biorcy są omówione poniżej. Dzięki zapewnieniu powtarzalnej platformy technika ta zwiększa zarówno wiarygodność modeli wtórnych przeszczepów, jak i wspiera mechanistyczne badania tolerancji specyficznej dla dawcy w systemach myszych. Protokół ten wykorzystuje anastomozy end-to-end poprzez połączenie tętnicy szyjnej biorcy z aortą wstępującą dawcy oraz żyły szyjnej biorcy zewnętrznej z pniem płucnym dawcy, zapewniając tym samym solidne perfuzję wieńcową przeszczepu (rysunek 1B). Anastomozy end-to-end tworzą prosty wzorzec napływu-wypływu, który niezawodnie wspiera perfuzję wieńcową w tym modelu.