Zmodyfikowany heterotopowy model płata kostno-skórnego kończyn tylnych u szczura do translacyjnych badań nad allotransplantacją unaczynionych kompozytów
26 kwietnia 2019
Unaczyniony kompozytowy przeszczep allogeniczny oferuje korzyści zmieniające życie biorcom przeszczepów, ale biologiczne przyczyny odrzucenia przeszczepu i waskulopatii pozostają słabo poznane. Przedstawiony tutaj model chirurgiczny gryzoni oferuje powtarzalny, klinicznie istotny model przeszczepu, umożliwiając naukowcom ocenę zdarzeń odrzucenia przeszczepu i potencjalnych strategii terapeutycznych zapobiegających ich wystąpieniu.
Niewielka liczba unaczynionych allotransplantacji kompozytowych wykonywanych klinicznie wymaga wiarygodnego, powtarzalnego modelu zwierzęcego w celu zbadania podstawowych przyczyn odrzucenia przeszczepu. W modelu obecne są klinicznie istotne tkanki, takie jak skóra, mięśnie i kości. Dodatkowo, niefunkcjonalny charakter naszego modelu pozwala na szybszą operację, krótszy czas niedokrwienia płata i niższą chorobowość w porównaniu z ortotopowymi modelami VCA.
U biorców przeszczepu ręki waskulopatia naczyń dawczych może prowadzić do całkowitego zamknięcia naczyń i niedokrwiennego uszkodzenia przeszczepionej ręki. Model ten jest narzędziem do badania rozwoju tych zdarzeń naczyniowych. Przed przystąpieniem do tego modelu chirurgicznego główny chirurg powinien być zaznajomiony i biegły w technikach chirurgii makronaczyniowej.
Jest to skomplikowana i długa procedura. Demonstracja wizualna pomoże innym laboratoriom odpowiednio się przygotować i zrozumieć etapy operacji. Aby rozpocząć, najpierw zbierz tylną kończynę szczura dawcy, wykonując nacięcie skóry we wklęsłości pachwiny, odsłaniając naczynia udowe.
Wykonaj brzuszne nacięcie skóry, które pomoże w rozcięciu szypułki. Po rozczłonkowaniu kolana i kostki należy wykonać nacięcia skóry grzbietowej, przeciąć szypułkę, aby uwolnić przeszczep i natychmiast przetransportować przeszczep na stół chirurgiczny biorcy, gdzie z wyprzedzeniem przygotowuje się miejsce operacyjne zwierzęcia biorcy, aby zminimalizować czas niedokrwienia przeszczepu. Na zwierzęciu biorcy należy odsłonić i wypreparować naczynia udowe jak poprzednio, a następnie zespoleć przeszczep, żyłę koniec do boku, tętnicę koniec do końca.
Umieść przeszczep w kieszonce pachwinowej i ustaw go do góry nogami. Na koniec zszyj skórę. Aby rozpocząć procedurę, ogol znieczulonego szczura dawcy, a następnie użyj kremu do depilacji.
Wstrzyknąć 30 jednostek heparyny podskórnie w okolicę karku. Umieść zwierzę na wznak na poduszce grzewczej i wytwórz sterylne pole operacyjne, przygotowując, szorując i układając obszar operacyjny, w tym grzbietową stronę nogi. Użyj ostrza skalpela nr 15, aby wykonać 3-centymetrowe nacięcie skóry we wklęsłości pachwiny szczura dawcy.
Użyj nożyczek do tęczówki, aby bocznie odbić pachwinową poduszeczkę tłuszczową. Za pomocą wycięcia za pomocą bawełnianego wacika odsłonić wspólne naczynia udowe, a następnie umieścić druciany haczyk z elastyczną opaską, aby cofnąć mięśnie brzucha. Pod mikroskopem preparacyjnym o powiększeniu do 40x użyj mikronożyczek, prostych kleszczy jubilerskich numer trzy i kleszczy pod kątem 55 stopni, aby wypreparować szypułkę proksymalnie od pojawienia się wspólnych naczyń udowych pod więzadłem pachwinowym i dystalnie do zbiegu naczyń podkolanowych do przeszczepu.
Za pomocą mikroklipsów i bipolarnych kleszczy jubilerskich podwiązaj i podziel duże gałęzie tętnicze i żylne, aby zmobilizować główne naczynia udowe. Użyj cienkich kleszczy bipolarnych, aby kauteryzować małe gałęzie. Użyj nożyczek tęczówki, aby wykonać nacięcie skóry od środka poprzedniej skóry przeciętej wzdłuż brzusznej strony kończyny tylnej do okolicy kostki.
Przetnij mięsień gracilis i inne mięśnie przywodzicieli pod nim w pionie, aby odsłonić i podwiązać przyśrodkowe proksymalne naczynia kolanowe, głęboko rozgałęzione małe naczynia i nerw kulszowy. W tym momencie, na oddzielnym stole operacyjnym, drugi chirurg powinien zaintubować i znieczulić zwierzę biorcy, aby przygotować miejsce operacji biorcy na czas do umieszczenia przeszczepu i zminimalizować czas niedokrwienia przeszczepu. Wykonaj obwodowe nacięcia skóry na poziomie kolana i kostki, rozłącz kolano i kostkę oraz usuń obce mięśnie i tkanki.
Wykonaj pionowe nacięcie skóry po grzbietowej stronie kończyny tylnej, aby uwolnić przeszczep, składający się z kości strzałkowej i piszczelowej, a teraz połączony tylko szypułką. Umieść małe zaciski jak najbardziej proksymalnie na tętnicy i żyle udowej i przetnij szypułkę jak najbliżej więzadła pachwinowego. Użyj kaniuli płuczącej o rozmiarze 27 rozmiarów, aby wstrzyknąć heparynizowaną sól fizjologiczną do tętnicy udowej w celu wypłukania przeszczepu krwi.
Wyizolowany przeszczep należy zawinąć w ciepłą gazę nasączoną solą fizjologiczną i natychmiast przetransportować na stół ze zwierzęciem biorcą, przy czym pole operacyjne jest już przygotowane do zespolenia naczyniowego. Zaintubuj szczura biorcę i głęboko znieczul 2,5 do 3% odparowanego izofluranu, zrównoważonego jednym litrem tlenu na minutę. Połóż zwierzę na wznak na poduszce grzewczej, a następnie wyszoruj i udrapuj miejsce operacji.
Podczas gdy pierwszy chirurg pracuje nad uwolnieniem przeszczepu od zwierzęcia dawcy, użyj ostrza skalpela nr 15, aby wykonać trzycentymetrowe nacięcie skóry we wklęsłości pachwiny znieczulonego szczura biorcy. Użyj nożyczek do tęczówki, aby bocznie odbić pachwinową poduszeczkę tłuszczową. Po odsłonięciu wspólnych naczyń udowych w taki sam sposób, jak w przypadku zwierzęcia dawcy, umieść druciany haczyk z elastyczną opaską, aby cofnąć mięśnie brzucha.
Następnie podwiązaj i podziel gałęzie Murphy'ego. Za pomocą nylonowych szwów przerywanych 10-0, zespolenia naczyń dawczych. Do naczyń biorczych techniką żylną od końca do boku.
Następnie należy wykonać zespolenie tętnicze techniką end-to-end. Po stopniowym zwalnianiu zacisków należy monitorować miejsca zespolenia pod kątem krwawienia i w razie potrzeby założyć dodatkowe szwy. Aby zapewnić skuteczną reperfuzję przeszczepu, należy wizualnie ocenić zespolenie naczyniowe.
Następnie włóż przeszczep do kieszonki pachwinowej i ustaw go do góry nogami, tak aby staw skokowy był górny, a staw kolanowy dolny. Użyj szwów podwijających, aby przymocować przeszczep do sąsiednich mięśni. Na koniec zamknij skórę za pomocą przerywanych poziomych szwów 4-0 wchłanianych przez skórę w materacu i kontynuuj pielęgnację pooperacyjną zgodnie z opisem w manuskrypcie.
Szczurzy model heterotopowego płata kostno-skórnego kończyn tylnych VCA pozwala na długoterminowe przeżycie alloprzeszczepu przy immunosupresji. Klapa jest dobrze ukryta w okolicy pachwiny i zapewnia zwierzęciu minimalną zachorowalność i dyskomfort. Po przerwaniu leczenia immunosupresyjnego przeszczep został odrzucony.
Obrazy dopplerowskie przeszczepu allogenicznego pokazują przejście od minimalnej obfitości krwi bezpośrednio po VCA do pełnej rewaskularyzacji płata w 64 dniu. Biopsja skóry alloprzeszczepu syngenicznego w 45. dniu wykazuje prawidłową morfologię składników skóry, podczas gdy w allogenicznym alloprzeszczepie allogenicznym dochodzi do atrofii i nacieku komórek jednojądrzastych w wyniku odrzucenia w 75. dniu leczonego codziennie mniejszą dawką leku immunosupresyjnego. Biopsja mięśnia syngenicznego przeszczepu allogenicznego w 45. dniu wykazuje prawidłową morfologię, podczas gdy zanik mięśni i naciek komórek jednojądrzastych są widoczne w allogenicznym alloprzeszczepie w przypadku odrzucenia w 98. dniu, leczonego codziennie mniejszą dawką leku immunosupresyjnego.
Biopsja tętnicy udowej syngenicznego przeszczepu allogenicznego w 45. dniu wykazuje prawidłową morfologię tętnicy, w przeciwieństwie do tętnicy udowej allogenicznego allogenicznego przeszczepu w przypadku odrzucenia w 98. dniu, leczonej codziennie mniejszą dawką leku immunosupresyjnego. Model ten zapewnia narzędzie do testowania wpływu ostrego odrzucenia, przewlekłego odrzucenia i czynników środowiskowych, takich jak infekcje i zniewagi chirurgiczne, na rozwój waskulopatii. Leki immunosupresyjne są niezbędne do długotrwałego przeżycia przeszczepu.
Leki te są niebezpieczne chemicznie i należy obchodzić się z nimi ostrożnie i stosować odpowiednie środki ochrony personelu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia gryzoniowy model chirurgiczny do badania allotransplantacji złożonych tkanek unaczynionych, ze szczególnym uwzględnieniem odrzucania przeszczepu i waskulopatii. Model ten umożliwia ocenę procesów odrzucania oraz strategii terapeutycznych w kontekście istotnym klinicznie.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Biologia transplantacji
- Biologia naczyniowa
- Chirurgia eksperymentalna
Wstęp
- Unaczynione złożone alloprzeszczepy zapewniają znaczące korzyści biorcom transplantacji.
- Mechanizmy biologiczne leżące u podłoża odrzucania przeszczepu i waskulopatii nie są dobrze poznane.
- Istnieje potrzeba opracowania wiarygodnych modeli zwierzęcych do badania tych zjawisk.
- Model obejmuje tkanki istotne klinicznie, takie jak skóra, mięśnie i kości.
Cel badania
- Opracowanie powtarzalnego modelu gryzoni do badania odrzutów przeszczepów.
- Zbadanie przyczyn waskulopatii u biorców przeszczepów dłoni.
- Ułatwienie prowadzenia badań nad strategiami terapeutycznymi zapobiegającymi odrzucaniu przeszczepów.
Zastosowane metody
- Stworzenie gryzoniowego modelu chirurgicznego do alotransplantacji złożonych tkanek unaczynionych.
- Ocena zdarzeń odrzucenia oraz zmian naczyniopatycznych.
- Wykorzystanie modeli niefunkcjonalnych w celu skrócenia czasu operacji i zmniejszenia zachorowalności.
- Skupienie się na makronaczyniowych technikach chirurgicznych dla głównego operatora.
Główne wyniki
- Model ten pozwala na szybsze przeprowadzanie operacji i skrócenie czasu niedokrwienia.
- Umożliwia on uzyskanie wiedzy na temat rozwoju waskulopatii w przeszczepach.
- Wykazuje znaczenie biegłości chirurgicznej w technikach makronaczyniowych.
Wnioski
- Ten model gryzoni jest cennym narzędziem do badania odrzucania przeszczepów oraz waskulopatii.
- Może on pomóc w identyfikacji potencjalnych strategii terapeutycznych w celu poprawy wyników transplantacji.
- Dalsze badania z wykorzystaniem tego modelu mogą pogłębić zrozumienie unaczynionego alotransplantatu złożonego.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Alotransplantacja złożonych tkanek unaczynionych (VCA) napotyka trudności w zrozumieniu mechanizmów odrzucania przeszczepów oraz waskulopatii ze względu na ograniczoną liczbę przypadków klinicznych. Powtarzalny model szczurzy umożliwia badania mechanistyczne szlaków odrzucania i odpowiedzi immunosupresyjnych. Wspiera to walidację celów terapeutycznych oraz przedkliniczną ocenę ryzyka w przypadku terapii transplantacyjnych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie mechanizmów immunologicznych napędzających odrzucanie ostre i przewlekłe w przeszczepach VCA.
- Wartość operacyjna: Zapewnia platformę do walidacji celów zaangażowanych w waskulopatię niedokrwienną i naciekanie komórek jednojądrowych.
- Wartość naukowa: Wspiera funkcjonalną ocenę przeżywalności przeszczepu w warunkach immunosupresji w celu mechanistycznego ograniczenia ryzyka.
Przesiewy i rozwój testów
- Wartość naukowa: Umożliwia seryjne monitorowanie za pomocą biopsji i obrazowania w celu ilościowej oceny zmian naczyniowych i tkankowych w czasie.
- Wartość operacyjna: Ustanawia standaryzowane odczyty dla perfuzji przeszczepu, histologii i infiltracji immunologicznej.
- Wartość naukowa: Ułatwia opracowanie testów dla skuteczności leków immunosupresyjnych i progresji waskulopatii.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Modeluje rozwój vasculopatii istotnej dla człowieka w allograftach poddanych immunosupresji.
- Wartość operacyjna: Umożliwia prowadzenie badań podłużnych od momentu przeszczepienia do odrzutu w celu oceny okna terapeutycznego.
- Wartość naukowa: Łączy mechanizmy molekularne z wynikami strukturalnymi w biopsjach skóry, mięśni i tętnic.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten wpisuje się w kontinuum procesu badawczego, od walidacji celu, aż po oceny przedkliniczne preparatów biologicznych i immunomodulatorów związanych z transplantacją.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanizmów odrzucania oraz szlaków uszkodzeń naczyniowych.
- Przesiewy: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wyników w zakresie żywotności przeszczepu i odpowiedzi immunologicznej.
- Analityka: Zapewnia multimodalne odczyty, w tym obrazowanie Dopplera, histologię oraz monitorowanie przeżywalności.
- Badania translacyjne: Łączy odkrycia mechanistyczne z przedkliniczną walidacją schematów immunosupresyjnych.
- Zastosowania w przedsiębiorstwie: Służy jako platforma wielokrotnego użytku do testowania wielu kandydatów terapeutycznych w VCA.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Wiarygodność prognostyczna w zakresie oddziaływania na cel i modulacji szlaków w immunologii transplantacyjnej.
- Wartość operacyjna: Zstandaryzowane procedury chirurgiczne i monitorujące zmniejszają zmienność między badaniami.
- Wartość strategiczna: Wsparcie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez modelowanie ryzyka odrzucenia przewlekłego i waskulopatii.
- Wpływ na portfolio: Umożliwienie priorytetyzacji terapii immunomodulacyjnych z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o dane dotyczące przeżywalności przeszczepu.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w technikach mikrochirurgicznych i anastomozach naczyniowych.
- Zależne od specjalistycznego oprzyrządowania, w tym mikroskopów, mikroinstrumentów i kaniul naczyniowych.
- Wymaga standaryzowanej opieki pooperacyjnej oraz protokołów immunosupresji w celu uzyskania powtarzalnych wyników.
- Wiąże się z koniecznością uwzględnienia adaptacji przy przenoszeniu wyników pomiędzy gatunkami lub typami przeszczepów.
- Ograniczone przez złożoność zabiegu chirurgicznego oraz konieczność zachowania techniki aseptycznej w celu zapobiegania infekcjom zakłócającym wyniki.
