O presente protocolo descreve uma técnica de manguito para um modelo de transplante de pulmão esquerdo de camundongo. Essa técnica foi desenvolvida ao longo de vários anos e teve um bom desempenho, servindo efetivamente na pesquisa imunológica.
Artigo de método
O presente protocolo descreve uma técnica de manguito para um modelo de transplante de pulmão esquerdo de camundongo. Essa técnica foi desenvolvida ao longo de vários anos e teve um bom desempenho, servindo efetivamente na pesquisa imunológica.
Na última década, nosso laboratório fez progressos significativos no desenvolvimento e refinamento de modelos vascularizados de transplante de pulmão de camundongo usando uma "técnica de manguito" de transplante eficiente e altamente confiável. Este artigo descreve um método sofisticado e abrangente para transplante pulmonar ortotópico em um modelo de pulmão ortotópico vascularizado, representando o modelo mais fisiológico e clinicamente relevante de transplante de pulmão de camundongo até o momento. O processo de transplante consiste em duas etapas distintas: coleta do doador e posterior implantação no receptor. O método foi dominado com sucesso e, com vários meses de treinamento suficiente, um profissional qualificado pode realizar o procedimento em aproximadamente 90 minutos de pele a pele. Surpreendentemente, uma vez que os indivíduos superam a curva de aprendizado inicial, a taxa de sobrevivência durante o período perioperatório se aproxima de quase 100%. O modelo de camundongo permite o uso de várias cepas transgênicas e mutantes de camundongos disponíveis comercialmente, permitindo o estudo da tolerância e rejeição. Além disso, as características únicas deste modelo o tornam uma ferramenta valiosa para investigar a biologia e a imunologia do tumor.
Embora existam terapias de substituição, como dispositivos de diálise e assistência ventricular, para pessoas com insuficiência renal e cardíaca, o transplante de pulmão continua sendo a principal opção de tratamento para pacientes que sofrem de doença pulmonar em estágio terminal. Esse procedimento serve como a única opção de salvamento de vida para indivíduos diagnosticados com fibrose pulmonar1. Além disso, é empregado para prolongar a vida útil daqueles que enfrentam doenças pulmonares obstrutivas em estágio terminal, como enfisema, bem como aqueles com condições supurativas, como fibrose cística1.
Embora as taxas de sobrevida em curto prazo tenham melhorado devido a refinamentos técnicos, aprimoramentos nos cuidados perioperatórios e avanços na imunossupressão, os resultados em longo prazo após o transplante de pulmão são marcadamente inferiores aos de outros órgãos sólidos. A taxa de sobrevida global de cinco anos de apenas 50% para receptores de enxerto de pulmão é muito menor do que para aqueles que recebem aloenxertos de coração, rim ou fígado1. Nossa equipe e outros suspeitaram que a razão para tal discrepância é a falta de modelos biológicos clinicamente relevantes para entender completamente as vias que levam à rejeição e/ou tolerância ao aloenxerto pulmonar, já que a manipulação experimental de modelos de camundongos fisiologicamente relevantes contribuiu significativamente para a sobrevida a longo prazo de outros aloenxertos sólidos ou celulares2.
Antes do desenvolvimento do modelo de transplante de pulmão ortotópico de camundongo, os pesquisadores contavam com modelos animais maiores para seus estudos. No entanto, esses modelos maiores tinham limitações, incluindo a falta de mutantes transgênicos necessários para explorar questões mecanicistas3. Além disso, estudos com ratos enfrentaram limitações semelhantes4, e modelos de transplante traqueal heterotópico não vascularizado em camundongos também foram limitados à sua utilidade5. A pesquisa mostrou a importância do uso de modelos de transplante vascularizados em vez de não vascularizados em vários sistemas de órgãos. Por exemplo, enxertos não vascularizados de tecido cardíaco neonatal inseridos no pavilhão auricular de camundongos receptores não têm interação direta com o endotélio vascular e a corrente sanguínea receptora. Portanto, eles são limitados em sua relevância em comparação com os enxertos cardíacos humanos vascularizados6. De maneira semelhante, o modelo heterotópico de transplante traqueal, que carece de vascularização e aeração, difere significativamente dos transplantes de pulmão humano, particularmente nas alterações das vias aéreas observadas nas pequenas vias aéreas após o transplante. Além disso, o rápido início da oclusão fibrótica em aloenxertos traqueais heterotópicos não reflete observações em pulmões humanos ou em enxertos pulmonares vascularizados em animais maiores ou ratos7.
Em nosso laboratório de pesquisa, a criação do modelo ortotópico de transplante pulmonar de camundongo foi inspirada no modelo ortotópico de transplante único de pulmão estabelecido em ratos 8,9. Ao contrário dos humanos, camundongos e ratos possuem apenas um lobo no pulmão esquerdo, constituindo apenas vinte e cinco por cento da massa pulmonar total. Essa característica permite a execução bem-sucedida do transplante de pulmão esquerdo em modelos murinos sem a necessidade de suporte circulatório10,11. Ao longo do tempo, introduzimos modificações técnicas no modelo e, nesse contexto, são elucidadas as principais etapas que aumentam a facilidade de realização do procedimento.
Além de suas implicações na pesquisa de imunobiologia de transplantes, o modelo ortotópico de transplante de pulmão de camundongo oferece um instrumento robusto para explorar o papel das células estromais pulmonares não hematopoiéticas em vários processos patológicos. Isso ocorre porque um transplante de pulmão único singênico mutante leva a uma substituição quase completa de células hematopoiéticas por células derivadas do receptor, enquanto as células estromais não hematopoiéticas continuam a se originar do doador. Consequentemente, um "órgão quimérico" pode ser criado sem irradiação do hospedeiro ou expressão específica do pulmão de um transgene12. Além disso, o pulmão nativo do lado oposto pode funcionar como um controle interno dentro do mesmo animal sem causar mudanças generalizadas no sistema imunológico do hospedeiro. Este modelo é uma grande promessa para o avanço da pesquisa em transplante de pulmão e outras vias de doenças envolvendo células estromais pulmonares.
Todos os procedimentos relacionados a animais foram conduzidos de acordo com e receberam aprovação do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Maryland, Baltimore. Recomenda-se o uso de camundongos machos, 8-12 semanas (20-25 g), BALB/c como doador e camundongos C57BL/6 como receptor. Os animais foram obtidos de uma fonte comercial (ver Tabela de Materiais).
1. Preparação de manguitos brônquicos e vasculares
Tempo: 10 min (para três manguitos)
2. Procedimento do dador
Tempo: 10-15 min
3. Procedimento do destinatário
Tempo: 50-60 min
4. Recuperação de animais
Tempo: 12 h
Com base na experiência com esse modelo nos últimos 10 anos, indivíduos com habilidades microcirúrgicas básicas normalmente requerem uma curva de aprendizado de aproximadamente 50 animais. Uma vez alcançada a proficiência, os procedimentos do doador geralmente levam de 15 a 30 minutos, enquanto os procedimentos do receptor levam aproximadamente 60 minutos. Após a curva de aprendizado inicial, a mortalidade perioperatória tende a ser muito baixa.
Na Figura 4A, B, a morfologia pulmonar sete dias após o enxerto dos pulmões esquerdos do doador Balb / cJ em receptores C57 / B6J mostra que os camundongos tratados com bloqueio co-estimulatório exibiram morfologia normal preservada. Em contraste, camundongos não imunossuprimidos exibiram sinais de rejeição.
Na Figura 4C, D, a coloração H & E de camundongos tratados com bloqueio co-estimulatório revelou imunorreatividade mínima, sugerindo tolerância imunológica. Em contraste, camundongos não imunossuprimidos exibiram infiltração linfocítica proeminente, indicativa de uma resposta de rejeição.

Figura 1: Criação do manguito. Empregando a lâmina # 11, (A) os manguitos vasculares e brônquicos são feitos com uma alça de manguito de extensão para facilitar a colocação. (B) Cateteres 18 G/20 G/24 G foram utilizados para broncos/veia pulmonar/artéria pulmonar (da esquerda para a direita). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Operação do doador. O procedimento do doador prossegue com injeção de heparina através da veia do pênis (A), intubação (B), dissecção do diafragma (C) e esternotomia na linha média (D). O bloco pulmonar excisado (E) foi mantido úmido com almofadas guaze cobertas (F). O hilo é dissecado começando com a artéria plumonar doadora (G), veia pulmonar (H). O vaso foi agarrado através do lúmen do balonete e, em seguida, dobrado sobre o manguito, expondo a superfície endotelial/epitelial (I). Em seguida, foi fixado com fio de náilon 10-0 ao redor do manguito (2 nós) (J). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Operação do destinatário. O procedimento do receptor prossegue com intubação endotraqueal, decúbito lateral direito (A) e toracotomia esquerda (B). O pulmão esquerdo receptor é liberado das inserções no hilo, a visão anterior (C) e a artéria pulmonar receptora (D), a veia pulmonar (E) e o brônquio são dissecados. O controle proximal do hilo receptor é obtido com um clipe de aneurisma (F). A artéria pulmonar doadora com balonete é inserida na artéria pulmonar receptora através de uma arteriotomia 1/3 em forma de V (G) e a alça do manguito é controlada por um segundo clipe de aneurisma para manter o manguito estável, depois presa com uma braçadeira de náilon 10-0 (2 nós) (H). O2º clipe foi removido e o mesmo procedimento foi seguido para a veia pulmonar (I) e brônquio (J). O1º clipe foi removido para permitir que o pulmão reperfundisse (K). o pulmão é inflado e colocado de volta no tórax (L). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Morfologia e histologia do pulmão transplantado. Sete dias após o enxerto de pulmões esquerdos do doador Balb / cJ em receptores C57 / B6J, os camundongos tratados com bloqueio co-estimulatório exibiram uma morfologia normal preservada (A). Em contraste, os camundongos tratados sem imunossupressão exibiram sinais de rejeição (B). A coloração H & E dos camundongos tratados com bloqueio co-estimulatório revelou imunorreatividade mínima, sugerindo tolerância imunológica (C). Os camundongos tratados sem imunossupressão exibiram infiltração linfocítica proeminente, indicativa de uma resposta de rejeição (D). Barras de escala: 100 μm. Clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
A técnica do balonete para transplante de pulmão esquerdo murino representa um avanço significativo na pesquisa de transplantes10,11. As etapas críticas incluem dissecção precisa e meticulosa da estrutura hilar e anastomoses seguras. Modificações podem ser feitas para atender às necessidades experimentais, mas uma curva de aprendizado está envolvida. Nosso grupo modificou a posição do camundongo receptor de posterior para anterior, obtendo uma melhor visão do hilo dobrando o camundongo receptor, o que encurta a curva de aprendizado.
As limitações incluem desafios com camundongos fora da faixa de peso especificada e a necessidade de cirurgiões qualificados com experiência anterior em microcirurgia. Para mitigar o risco de atelectasia do enxerto, é altamente recomendável implementar pressão expiratória final positiva (PEEP) após o enxerto e garantir a administração adequada de analgésicos. Para a prevenção de rupturas venosas, recomenda-se o uso de um tamanho de manguito menor (22 G). Além disso, para evitar a torção arterial, sugere-se minimizar a movimentação do enxerto após o preparo e tomar o máximo cuidado ao ajustar a orientação do pulmão do doador durante o procedimento de anastomose.
Apesar das limitações, a abordagem vascularizada do método supera os modelos não vascularizados e proporciona melhor relevância fisiológica. Também supera as deficiências dos modelos traqueais heterotópicos7, tornando-se um modelo ideal para o estudo da imunobiologia do transplante e dos processos patológicos. A característica transformadora do modelo permite a substituição gradual de células hematopoiéticas do doador por células hospedeiras, facilitando a pesquisa sobre doenças e malignidades12. Além disso, oferece informações sobre as contribuições das células estromais pulmonares, essenciais para a compreensão da fisiopatologia pulmonar e terapias direcionadas.
No geral, a técnica do manguito é promissora para o avanço da pesquisa em biologia de transplantes, doenças pulmonares e imunologia, com aplicações potenciais em diversos campos. Os pesquisadores devem estar atentos à sua curva de aprendizado e adaptabilidade às necessidades específicas de pesquisa. Nosso objetivo é melhorar a eficiência e o sucesso do procedimento fazendo modificações práticas, como o reposicionamento do animal após a toracotomia para uma melhor visão cirúrgica. Embora a técnica principal permaneça a mesma, esses aprimoramentos podem facilitar significativamente o processo, especialmente para anastomose pulmonar oportuna em ambientes experimentais. Este artigo fornece dicas valiosas para um melhor desempenho da técnica no campo.
Os autores não têm nada a divulgar relevante para o assunto deste manuscrito.
ASK, AEG e DK são suportados pelo P01 AI116501. ASK e EJ são ainda apoiados pelo R01AI145108-01, R01HL166402. O ASK é suportado pelo I01 BX002299-05. AEG e DK são ainda apoiados pela RO1HL09601. CL é suportado pelo R01 HL128492. Este trabalho é parcialmente apoiado por Chuck e Mary Meyers e Richard e Eibhlin Henggeler.
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sutura de nylon 10-0 | Surgical Specialties Corporation, Reading PA | AK-0106 | |
| 2 pinças Dumont #5 | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 11251-20 | |
| 2 Ponta curva de grampo Halsted-Mosquito | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 91309-12 | |
| Sutura de seda trançada 6-0 | Henry Schein Inc., Melville, NY, | 100-5597 | |
| 6-0 Polidioxanona PDS II sutura e | Ethicon Inc., Somerville, NJ. | Z117H | |
| 70% Etanol | Pharmco Products Inc., Brookfield, CT | 111000140 | |
| Adson fórceps | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 91127-12 | |
| Camundongos Balb/c | Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine, EUA | 000651 | 8– 12 semanas; Masculino |
| Coagulador bipolar | Valleylab Inc., Boulder, CO | SurgII-20, camundongos E6008/E6008B | |
| C57BL/6 | Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine, EUA | 000664 | 8– 12 semanas; Masculino |
| Cloraxidina Hibiclens transparente | , Mö lnlycke Health Care US, LLC, Norcross, GA | 57591 | |
| Eletrocautério | Bovie | ||
| Tesoura de mola estilo vannas fina | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 15000-03 | |
| Porta-agulha Halsey | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 91201-13 | |
| Harvard Apparatus Mouse Ventilator VentElite | Harvard Apparatus, Holliston, MA | 55-7040 | configurações 3L O2/minuto, frequência respiratória 130 bpm, 0,4 cc de volume corrente |
| Solução de heparina | Abraxis Pharmaceutical Products, Schaumburg, IL | 504031 | 100 U/mL |
| Grau de injeção de soro fisiológico | Hospira Inc., Lake Forest, IL | NDC 0409-4888-20 | |
| Cetamina | VetOne, Boise, ID | 501072 | 50 mg/kg |
| Konig Mixter Micro Pediátrico Fórceps Ângulo Reto | Medline, Northfield, IL,MDS1247714 | Extra Fino, Comprimento Total 5 1/2" (14cm) | |
| Medline Aututeria de Alta Temperatura,W/ Ponta Fina | Leica Microsystems, Inc., Allendale, NJ | 10 450 290 | |
| Microscópio Leica M80 F12 Suporte de Chão | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 15396-00 | |
| Tesoura de mola extra fina Moria | Parkland Scientific, Coral Springs, FL | V3000i | |
| Ohio Vaporizador de Isoflurano | Vitrolife Inc., Englewood, CO, | 19001 | |
| Perfadex solução de glicose dextrana com baixo teor de potássio | Becton Dickinson Labware, Franklin Lakes, NJ | 353025 | Solução de preservação de eletrólitos |
| de poliestireno petrídeos | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 00632-11 e 00649-11 | 150 &vezes; 25 mm e 60 &vezes; 25 mm |
| S& T SuperGrip Forceps de ponta reta e angulada | Fine Science Tools Inc., Foster City, CA | 18200-20 | |
| Sistema de retração de pequenos animais | Puritan Medical Company LLC, Guilford, Maine | 823-WC | aplicadores de 3 polegadas com ponta de algodão cônico 3 polegadas |
| estéril Q-tips | Terumo Medical Corporation, Elkton, MD& | nbsp; | |
| Cateter IV SROX2419Z Surflo etfe, Amarelo, 24 G x 0.75" | Terumo Medical Corporation, Elkton, MD | SROX1851Z | |
| Cateter Surflo etfe IV; Verde, 18 G x 2" | Terumo Medical Corporation, Elkton, MD | SROX2032Z | |
| Cateter Surflo etfe IV; Rosa, 20 G x 1.25" | Thermocare, Inc., Incline Village, NV | ||
| Sistema de UTI para Pequenos Animais ThermoCare, | Fornecimento Veterinário de A a Z, Dresden, TN | 008679 | 10 mg/kg |
| de xilazina | Aesculap, Inc., Vale Central, PA, | Yasargil FT480T | |
| Aesculap, Inc., Center Valley, PA, | FT264T | ||
| Yasargil | Medline, Northfield, IL, |
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