Angiogeneza chirurgiczna w allotransplantacji kości piszczelowej świń: nowy model allotransplantacji kompozytowej z unaczynionymi kośćmi dużych zwierząt

Obecnie każdy rodzaj unaczynionej allotransplantacji kompozytowej zależy od długotrwałej immunosupresji, co jest trudne do wsparcia w przypadku wskazań niekrytycznych dla życia. Przedstawiamy nowy model VCA kości piszczelowej świni, który można wykorzystać do badania VCA kości i zademonstrowania zastosowania angiogenezy chirurgicznej w celu utrzymania żywotności kości bez konieczności długotrwałej modulacji immunologicznej.

Ogólnym celem tego projektu jest stworzenie nowego dużego modelu zwierzęcego do badania segmentowego ubytku kości i rekonstrukcji przy użyciu unaczynionej kompozytowej allotransplantacji kości piszczelowej. Rocznie w Stanach Zjednoczonych wykonuje się około 3 000 operacji oszczędzających kończyny w celu rekonstrukcji segmentowych ubytków kostnych wynikających z nowotworu, infekcji, wad wrodzonych lub urazów. Obecne opcje rekonstrukcyjne wiążą się ze znaczną mobilnością i wysokim odsetkiem powikłań.

Zastosowanie allotransplantacji kości może pozwolić na zastąpienie wyciętej kości żywą kością dopasowaną do wielkości i kształtu. Allotransplantacja kości rzadko była wykonywana klinicznie, częściowo ze względu na potrzebę długotrwałej immunosupresji, aby zapobiec odrzuceniu i spowodować śmierć tkanki. Małe modele zwierzęce stanowią alternatywę dla immunosupresji lub indukcji tolerancji leków.

Jak w przypadku każdego alloprzeszczepu narządu lub kończyny, przepływ krwi jest utrzymywany przez mikrochirurgiczną naprawę naczyń odżywczych. Podczas operacji wykonywany jest dodatkowy, unikalny krok, polegający na umieszczeniu dopływu naczyniowego pochodzącego od biorcy w kanale szpikowym przeszczepionego segmentu. Powstałe w ten sposób neoangiogenne ukrwienie rozwija się szybko, aż do zaprzestania leczenia immunosupresyjnego po dwóch tygodniach.

Przed zastosowaniem klinicznym rozsądnie jest przeprowadzić dalsze badania nad allotransplantacją kości na dużym modelu zwierzęcym, jak opisano w tym filmie. W podejściu dwuzespołowym, para dwóch głównych niedopasowanych mini świnek z Jukatanu z SLA jest obsługiwana jednocześnie, przy czym każda świnia służy jako biorca i dawca. Po pierwsze, segment kości piszczelowej, w którym pobiera się szypułkę naczyniową z prawej kości piszczelowej każdej świni.

W tym procesie u każdej świni powstaje segmentowa wada piszczelowa. W sposób krzyżowy segmenty kości piszczelowej są wymieniane między dwiema mini świniami z Jukatanu w celu zrekonstruowania każdego ubytku kości piszczelowej. Po umieszczeniu allogennego segmentu kości piszczelowej i powstałego ubytku kości piszczelowej, do allogenicznego segmentu kości piszczelowej wszczepia się pęczek żylny tętniczy pochodzący od biorcy z dolnej kończyny tylnej w celu pobudzenia krążenia neoangiogennego pochodzącego od biorcy w obrębie segmentu kości.

W celu unaczynienia allotransplantacji wykonuje się zespolenie mikrochirurgiczne szypułki odżywczej allogenicznego segmentu kości piszczelowej do gałęzi mięśniowej dolnej kończyny tylnej biorcy. Unieruchomienie kości uzyskuje się za pomocą blokującej płytki kompresyjnej. W ciągu następnych dwóch tygodni podaje się krótkotrwałą immunosupresję w celu utrzymania drożności szypułki allogenicznej odżywki do czasu ustalenia nowego krążenia pochodzącego od biorcy, rozpoczynającego się od wszczepionego pęczka żylnego tętnicy.

Poszcz mini świnki Yucatan dzień przed zabiegiem i zważ je w celu podania leku kontrolnego. Po sedacji umieścić cewnik obwodowy do dożylnego wlewu leku i płynu do żyły usznej oraz podać leki przeciwbólowe i profilaktyczne antybiotyki. Następnie umieść mini świnkę w pozycji leżącej na podkładce do podgrzewania.

Ogol prawą tylną kończynę i umyj nogę trzy razy. Przygotuj i ułóż w sterylny sposób. Użyj antybakteryjnej serwety do nacięcia, aby uszczelnić wszystkie rany.

Monitoruj ciśnienie krwi, tętno, temperaturę ciała i częstość oddechów. Narysuj linię nacięcia markerem i wykonaj przednie nacięcie boczne rozpoczynające się powyżej stawu kolanowego wzdłuż przedniego grzbietu kości piszczelowej do stawu piszczelowo-skokowego. Rozwarstwić skórę i tkankę podskórną i oddzielić kość piszczelową od mięśni przedniego przedziału.

Następnie uwolnij część mięśnia piszczelowego przedniego od jego początku. Usuń część grzbietu piszczelowego za pomocą piły oscylacyjnej, aby poprawić pole widzenia. Zidentyfikuj tętnicę piszczelową i żyłę czaszkową, które zostaną później wykorzystane jako pęczek żylny tętniczy w celu promowania neoangiogenezy.

Następnie otwórz błonę międzykostną i zidentyfikuj zstępującą gałąź tętnicy piszczelowej czaszki zwanej tętnicą piszczelową ogonową, która daje początek nasadce odżywczej trzonu piszczelowego. Teraz z wielką ostrożnością wypreparuj tętnicę piszczelową czaszkową i ogonową i zidentyfikuj nasadę materiału odżywczego trzonu piszczelowego. Następnie przymocuj pedikuł za pomocą mikro zacisku.

Nie odłączaj szypułki naczyniowej. Zidentyfikuj gałąź mięśniową w przednim przedziale mięśniowym, która ma być później wykorzystana do zespolenia alloprzeszczepu unaczynionego kości. Następnie rozpocznij zbiór segmentu kości piszczelowej, w tym szypułki naczyniowej.

Użyj przyrządu do cięcia, aby zapewnić wstępnie zwymiarowaną i powtarzalną resekcję kości. Zamocuj przyrząd tnący na przyśrodkowej powierzchni kości piszczelowej. Kierując się przyrządem, wykonuj równoległe nacięcia kości w odległości dokładnie 3,5 centymetra, aby uzyskać zarówno alloprzeszczep, jak i ubytek o długości 3,5 centymetra.

Następnie wyjmij przyrząd tnący. Obracając segment kości piszczelowej, uwidocznij nasadę odżywczą segmentu kości piszczelowej. Odłącz szypułkę odżywczą i ostrożnie uwolnij kość piszczelową, pozostawiając cienki mankiet mięśniowy na jej powierzchni, kończąc uniesienie segmentu kości piszczelowej, w tym szypułki naczyniowej.

Po usunięciu segment kości piszczelowej jest teraz gotowy do transferu mikronaczyniowego. Następnie podwiązać dystalnie pęczek żylny tętnicy piszczelowej czaszki w celu transpozycji do allogenicznego segmentu kości piszczelowej. Teraz zamień w sposób krzyżowy pobrane segmenty kości piszczelowej między dwiema głównymi, niedopasowanymi mini świniami.

Aby umożliwić przejście pęczka żylnego tętniczego piszczelowego czaszki, należy usunąć segment w kształcie litery V od strony proksymalnej osteosyntezy kości piszczelowej i wywiercić otwór po stronie dystalnej osteosyntezy. Następnie należy wprowadzić pęczek przedsionkowo-komorowy zwierzęcia biorcy do allotransplantu w celu późniejszego rozwoju nowego krążenia angiogennego. Zespolenie szypułki odżywczej alloprzeszczepu kości z przygotowaną gałęzią mięśniową przedniego przedziału piszczelowego w sposób kompleksowy.

Osiągnij osteosyntezę za pomocą dziewięciootworowej płytki blokującej 3,5. Wykonaj powięziowe i warstwowe zamknięcie skóry. Na koniec nałóż na ranę okluzyjny opatrunek uciskowy.

W celu pooperacyjnego podawania i monitorowania leków immunosupresyjnych należy umieścić cewnik żylny w żyłie szyjnej zewnętrznej. Przez podłużne przednie boczne nacięcie w szyi odsłoń żyłę. Tunelując wkłucie w cewnik Hickmana od tyłu.

Umieść cewnik w żyle szyjnej i zabezpiecz go niewchłanialnymi szwami. Dodatkowo przymocuj cewnik do skóry i zamknij warstwy szyi. Pozwól świni dojść do siebie przez 60 minut, a następnie uważnie monitoruj, aż do całkowitego wyzdrowienia.

Następnie wróć mini świnka do jej własnego kojca i pozwól jej pić wodę i jeść jedzenie ad libidum. W przypadku analgezji pooperacyjnej należy stosować karprofen. Dodatkowo podawaj profilaktycznie antybiotyki codziennie przez dwa tygodnie.

Aby utrzymać przepływ krwi w unaczynionym alloprzeszczepie kości przez szypułkę składników odżywczych podczas angiogenezy pęczka przedsionkowo-komorowego, podawaj potrójną terapię składającą się z takrolimusu, mykofenolanu mofetylu i prednizolonu przez 14 dni. Dostosuj dzienne dawki leków immunosupresyjnych do docelowych poziomów minimalnych we krwi. Dawkę początkową prednizolonu należy stopniowo zmniejszać, aż do uzyskania dawki podtrzymującej.

Opisana technika została z powodzeniem przeprowadzona na czterech głównych niedopasowanych mini świniach z Jukatanu z SLA. Wszystkie mini świnki przeżyły do końca obserwacji i chodziły bez utykania. Analiza próbek krwi wykazała, że osiągnięto terapeutyczne minimalne poziomy takrolimusu i mykofenolanu mofetylu.

Zapewniło to odpowiednią immunosupresję, aby zapobiec uszkodzeniu naczyń odżywczych i zakrzepicy z powodu odrzucenia w ciągu pierwszych dwóch tygodni po operacji. Następnie ustalono nowy dopływ krwi pochodzącej od biorcy w ramach allogenicznego alloprzeszczepu kości, eliminując potrzebę allogenicznego krążenia kostnego. Do ilościowego określenia inkorporacji VCA wykorzystano 25-punktowy system punktacji.

Regularna ocena radiologiczna wykazała postępujące gojenie się PCA kości w okresie badania. Wewnętrzna stabilizacja została utrzymana bez utraty redukcji lub poluzowania. Opracowaliśmy niezawodny i powtarzalny duży model zwierzęcy VCA kości, który można przetestować pod kątem angiogenezy chirurgicznej w połączeniu z krótkotrwałą immunosupresją.

Model ten posłuży jako podstawa do przyszłych badań badających wzajemne zależności między angiogenezą, przeżyciem allotransplantacyjnym i odpowiedzią immunologiczną. Ponadto może być stosowany do nakreślenia złożonego procesu odrzucania VCA w kościach i innych innowacyjnych strategii modularności immunologicznej.