Abstract
עכברים משמשים לעתים קרובות כתורמים להשתלת לב ומקבלי במחקרים של אימונולוגיה השתלה בשל מגוון הרחב של עכברים הטרנסגניים וחומרים כימיים זמינים. קושי מוצג בשל גודלו הקטן של בעלי החיים ואת האתגרים טכניים רבים של המיקרו המעורב בהשתלת לב. בפרט, שיעור גבוה של כשל טכני מוקדם לאחר ההשתלה עלול להיגרם כתוצאה ממותו של נמען ולסיבוכים שלאחר ניתוח כגון שיתוק גפיים האחורי או לב אינו פועם. הנה, את הטכניקה השלמה להשתלת לב עכבר heterotopic הוא הוכיח, הכולל קצירת לב התורם וההשתלה הבאה שלה לעכבר נמען. לב התורם שנקטפו מייד לאחר בזלוף אתרו עם מי מלח קר heparinized וחיתוך רוחב של אב העורקים עולים ועורק ריאה. פעולת הנמען כרוכה הכנה של אב העורקים בבטן ונחות וריד נבוב (IVC), ואחריוהשקה קצה לצד של אב העורקים תורם עם אב עורקי הנמען באמצעות microsuture הריצה 10-0 אחת והשקה דומה של עורק הריאה התורם עם הנמען IVC. לאחר הניתוח של בעלי החיים מוזרקים עם 0.6 מיליליטר תת עורי מלח רגיל ואפשרו להתאושש על כרית חימום 37 מעלות צלזיוס. התוצאות מ227 השתלות לב עכבר מסוכמות עם שיעור הצלחה ב48 שעות של 86.8%. של כשלי 13.2% בתוך 48 שעות, 5 (2.2%) שיתוק האחורי איבר, 10 (4.4%) חווה היה לב אינו פועם בשל להרכיב פציעה ו / או פקקת איסכמי, בעוד 15 (6.6%) מתו בתוך 48 שעות .
Introduction
מודלים של בעלי החיים של השתלת איברים יכולים לספק מידע רב ערך לשיפור טיפול בחולי השתלה קליניים. מודלים עכבר הם שימושיים במיוחד עבור לומד את המנגנון החיסונית של דחיית השתלת איברים או קבלה בשל מגוון הרחב של עכברים וחומרים כימיים מסוימים לעכברים שאינם זמינים למודלים של בעלי חיים אחרים 1-3 מהונדסים גנטי. אתגר עם מודלים עכבר של השתלה הוא בגודל הקטן של התורמים ומקבלי הדורשים מיומנות טכנית רבה כדי להשיג תוצאות משביעות רצון.
טכניקה תוארה לראשונה להשתלת heterotopic לבבות בחולדות 4 אשר הותאמה לאחר מכן להשתלת לב בעכבר על ידי קורי ואח' 5. טכניקה זו כרוכה בהכנת הנמען טרם מבצע התורם ולא טפטוף של הלב התורם, אשר שניהם עשויים לסכן את ההישרדות של לב או לא המושתליםהוא הנמען. ההליך כבר בשימוש נרחב כפי שתואר במקור כדי לבחון את המנגנונים של דחיית שתל וסובלנות 6-8. אחרים יש להתאים את ההליך המקורי עכברוש לב ההשתלה של אונו ולינדסי להשתלת לב בעכברי 9,10. לאחרונה, טכניקה פורסמה לעכבר השתלת לב שהתגברה על חלק מהבעיות הקשורות לשיטה של קורי et 11 אל. הפרוטוקול מתואר כאן משלב השינויים שלנו, המבוססים על השיטה של מוטרם et 12 אל, הכוללים: בזלוף אתרו עם מלח heparinized קר מייד לאחר פתיחת בית החזה וביצוע פעולת התורם לפני ניתוח הנמען כדי למזער את זמן פעולה של נמען. בנוסף, אנו משתמשים במלחציים קטנים atraumatic כלי במקום 6-0 עניבות משי. למרות שיש לי מלחציים כלי החסרון של לקיחה יותר מקום הם יותר קל לשלוט מאשר קשרים, שלא צריכה להיות הדוק או רפוי מדיוהם פחות פשוטים כדי להסיר ממלחציים. השיטה שלנו משתמשת בתפר ריצה אחת להשקת כלי שיט, אם כי בלמידה הראשונית בשלבים חלופיים הוא להשתמש בתפרים להישאר בהפרוקסימלית ופינות דיסטלי כדי להבטיח שוויון של תפרים וכך patency של ההשקה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
לפני תחילת ניסויים, לקבל אישור מועדת האתיקה הטיפול בבעלי חיים של המוסד הרלוונטי לניסויים המתוכננים. לשמור על עכברים בבהתאם לדרישות של המוסד שלך. הפרוטוקול הבא אושר על ידי ועדות אוניברסיטת סידני ונסיך מלכותי אלפרד חולים.
לפני תחילת ניתוח, יש לנקות ביסודיות את כל המכשירים ועיקור על ידי שריה ב80% אתנול. מוסדות מסוימים קובעים מעוקר אולם זה יכול לגרום נזק למכשירי microsurgical קנס בטווח הארוך. איפה ציוד חד פעמי סטרילית שימוש אפשרי.
1. הרדמה
- הרדימי עכבר עם isoflurane במכל אטום ואז למקם אותו פרקדן על לוח הפעלה, חיבור חרטום הרדמה במהירות. הלימות מבחן של הרדמה על ידי צובט את הרגל האחורית כדי להבטיח שאין רפלקס.
- לגלח את העור עם להב כירורגים ולעקר עם 80% אתנול. בנוסף, chlorhexidine 2% ב70% אלכוהול איזופרופיל יכול לשמש עבור עיקור עור. במהלך האינדוקציה של הרדמה ריכוז isoflurane הוא 3%, אך לצמצם את זה ל1-1.5% לצורך התחזוקה. לבצע התאמות קלות לריכוז זה כדי לשמור על נשימה סדירה וקצב לב. לשמור על טמפרטורה של החיה על כרית חימום.
2. מבצע תורם
- הפוך פתיחת בית החזה כדי לחשוף את הלב וכלי ידי חיתוך החזה באמצעות שני הצדדים של כלוב הצלעות מקצה הצלעות עד לבית השחי ואחרי קיצוץ רוחבי ברמה של xiphisternum כדי ליצור קיר דש חזה. הרם דש זה לצד הראש ולהצמיד אותו להפעלת הלוח. לקרוע את קרום הלב כדי לחשוף את הלב וכלי דם.
- הרם את הווריד הנבוב הנחותים עם מלקחיים ביד אחת ועם להזריק אחר 1 מיליליטר הפרוקסימלי מלח heparinized קר ללב דרך IVC, ואז לשים מהדק עורק קטן על IVC לprevenזרימה לא של פתרון זלוף חזרה דרך חור המחט.
- שימוש בגזה וניצן כותנה, לחזור בו מהלב כלפי מטה כדי לחשוף את אב העורקים עולים ועורק ריאה. עובר להב אחד זוג microscissors דרך הערוץ האחורי (הסינוס רוחבי) לחבילה של אב העורקים ועורק ריאה וחתך את אב העורקים ועורק ריאה יחד ככל distally ככל האפשר כדי להבטיח אורך מספיק להשקה.
- עניבה ולחלק את IVC, וריד נבוב ימני מעולה (SVC), עזבה SVC וורידים ריאתי באמצעות 6-0 חוט משי. לקשור את IVC והתקין SVC בנפרד ואז למקם אחורי חוט בודד ללב לכתר SVC עזב יחד עם ורידי ריאתי ולקשור אותו. קציר הלב מאתר התורם על ידי חיתוך כלי דיסטלי לקשרים, אז לשמור אותו בתמיסת מלח סטרילית קרה על 4 מעלות צלזיוס עד להשתלה. התוצאה היא מותו של התורם על ידי exsanguination.
3. מבצע נמען
- הרדימינמען כאמור לעיל (סעיף 1). לגלח בזהירות בטן כדי למנוע גירוי, ולאחר מכן לבצע פיום בטן על ידי חתך קו האמצע מחיק לxiphisternum ולחזור בו שימוש במהדקי נייר התכופף כדי ליצור מפשקים. עטוף את המעי בגזה ספוג מלוחה סטרילית חמה ולחזור לפינה הימנית העליונה של הבטן.
- כדי לחשוף את אב העורקים אינפרא הכליות וIVC, לשחרר את המגזרים ארוזים של אב העורקים וIVC מעורק הכליה השמאלי ווריד להסתעפות הכסל על ידי החלוקה אותם מכלי המותני באמצעות מכשיר כויה. תשמור על עצמך שהכווייה היא בטמפרטורה הנכונה ומשמשת למספיק זמן כדי לחלק ולאטום את קצות כלי הדם.
- החל מהדק כלי atraumatic קטן לאב העורקים ומגזרי IVC distally וproximally. עושה חתך בקיר הקדמי של אב העורקים על ידי ניקוב חור עם מחט 30 G הראשון; לאחר מכן לחתוך חתך אנכי עם microscissors כדי להתאים את הגודל של אב העורקים התורמים. לשטוף את לומן אב העורקים עם מלוחים heparinized כדי להסיר כל blקרישי ood.
- להביא את הלב התורם לאתר הנמען מכוסה בגזה הספוגה בתמיסת מלח קר ולמקם אותו לצד הימני של הבטן. ודא אב עורקי התורם ממוקם בסמוך לחתך באב עורקי הנמען ועורק הריאה התורם ממוקם בסמוך לנמען IVC.
- Anastomose הצד מקצה לאב העורקים תורם לאב העורקים הנמען באמצעות ריצת 10-0 תפרי ניילון החל מהפינה הפרוקסימלית והתפירה בצדו השמאלי הראשון עד שמגיע לפינה המרוחקת מהמרכז, באיזה שלב של בעלי החיים הוא הסתובב דרך 180 °. בעדינות להזיז את הלב התורם לצד השמאל של הבטן כדי לחשוף את צדו הימני של אב העורקים ולהמשיך תפירה דרך צדו הימני של קיר אב העורקים מהקצה הדיסטלי לקצה הפרוקסימלי. לפני סגירת ההשקה של אב העורקים, בעדינות לשטוף את לומן עם מי מלח heparinized כדי להסיר כל קריש ואוויר.
- Anastomose עורק הריאה התורם (PA) קצה לצד עם הנמען IVC. עושה חתך vertically עם microscissors בקיר הקדמי של IVC באתר בהתאם להשקה העורק. Anastomose תורם הרשות לנמען IVC עם ריצת 10-0 תפרי ניילון החל מהקצה הדיסטלי של הקיר השמאלי בתוך לומן של IVC. לאחר שהגיע לקצה הפרוקסימלי, ימשיכו תפרים בצד ימין הקיר הקדמי עד הקצה הדיסטלי כדי להשלים את ההשקה. לפני סגירת ההשקה, בעדינות לשטוף את לומן כדי להסיר כל קרישים ואוויר.
- לפני ששחררתי את מהדק כלי, חתיכות מקום Gelfoam סביב אתרי ההשקה והפעילו לחץ עדין עם המוליך כותנה עד עצירת הדימום מושגת. בזמן revascularization, שחרר את המהדק דיסטלי הראשון, ואחריו את המהדק הפרוקסימלי.
- לאחר revascularization, להחיל מלוח חם על 37 מעלות צלזיוס לשתל חיצונית כדי לסייע להתאוששות שלה. השתל מתחיל בדרך כלל פרפור מייד וחוזר באופן ספונטני לקצב סינוס תוך כמה דקות. הזרק 0.6 מיליליטר חםתת עורי מלח כדי לשמור על לחות של הנמען. להזריק תת עורי עצירות לשיכוך כאבים לפני השלמת הניתוח
- סגור את הפצע בבטן עם תפר ריצה נספג אחד 5-0 לשתי השכבות. התחל על ידי מילוי השכבה הפנימית ולהמשיך לאורך העור.
4. שחזור וניטור השתל
- הזרק אמפיצילין לטיפול מונע של זיהום ולמקם את הנמען על כרית חימום ב37 מעלות צלזיוס למשך החלמה. רוב בעלי החיים להתאושש במהירות ובדרך כלל שותים ולעתים קרובות אכילה בתוך 3 שעות. אם העכבר מראה סימנים של מצוקה, לבחון מקרוב כדי לקבוע גורם. אם אין סיבה ברורה, לטיפול בעצירות ולעקוב מקרוב. להתייעץ עם וטרינר אם תסמינים חמורים או נמשכים יותר מ -8 שעות ולשקול המתת חסד. אם יש צורך, לתת המשך 12 זריקות לשעה של עצירות עד סימפטומים לפתור. אם העכבר מראה סימנים של מצוקה לאחר 8 שעות, לתת 12 ממשיכיםזריקות לשעה של עצירות עד שהם פותרים. התייעץ עם הווטרינר אם תסמינים ממשיכים במשך יותר מ 48 שעות ולהרדים במידת צורך.
- לפקח על קצב לב שתל על ידי מישוש בטן ישיר ולהקליט את כוחו של קצב כ+ + + + לשתל בריא + לפעימה חלשה בשל דחייה מתקדמת ו-- כמכות שאינן בשל כדי להשלים את הדחייה של השתל. לפקח על עכברים יומיים ל10 הימים הראשונים, ולאחר מכן 3x בשבוע לתקופת הניסוי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
לאחר תקופת הכשרה ראשונית, 227 מקרים של עכבר השתלת לב heterotopic בקבוצה שלנו נותחו. שיעור ההצלחה בתוך שעות 24 הראשונות היה 90.3% וב48 שעות זה היה 86.8%. של 30 כישלונות (13.2%) תוך 48 שעות, 5 (2.2%) שיתוק גפיים האחורי מנוסה והורדם, 10 (4.4%) היה לב אינו פועם עקב פציעת איסכמיה השתל ו / או פקקת, בעוד 15 (6.6%) מתו תוך 48 שעה. חלק survivals שתל הניסיוני מוצג בטבלה 1 עם מגוון רחב של שילובי מתח. השתלת לב בין אותו התורם ומתח נמען התקבלה לטווח ארוך ואילו השתלות בין זנים שאינם זהים נדחו.
המראה של לב מושתל מוצג באיור 1. הסיבה לכישלון השתלת לב היא בדרך כלל לזמן לאחר השתלה כאשר הלב חדל לפעום בשילוב עם הופעתו של הלב. במידת צורך, את הסיבה הפסקת הקצב צריך להיות מאושר על ידי ניתוח היסטולוגית של הלב. לדוגמא, בנמען זן C57BL / 6 של השתלת DBA / 2 לב תורם, הלב הפסיק לפעום ביום 2, שהוא חריג ביותר כדחייה במקבלי unsensitized בדרך כלל לוקחת לפחות שבוע. איור 1 א מציג את הלב מזה נמען עם ראיות של קרישי דם ואוטם של רקמת הלב. בשילוב הלחץ של C57BL / 6 תורם לC57BL / 6 נמען, הלב לא נדחה ושרד במשך> 100 ימים (איור 1). במקרה זה הלב צימצם מעט בגודל בשל ניוון שרירים המשני למצב החיים שאינם מקיים אותה. לעומת זאת, בשילוב לחץ הדחייה של DBA / 2 תורם לC57BL / 6 נמען, הלב המושתל חדל להכות ביום 7 והראה עדויות של דחייה (תרשים 1C). זה היה לחלוטין fibrotic ומצומק ביום 100 (1D איור).
EP-together.within-page = "תמיד"> 
איור 1. מראה של פקוק, דחייה ואי דחיית לב מושתל. () DBA / 2 לב מושתל לC57BL / 6 נמען מראה 7 פקוקים ולב infarcted ימים לאחר השתלה. (B) C57BL 6 לב / המושתל לC57BL / 6 נמען מראה perfused היטב ולב פועם 100 ימים לאחר ההשתלה. (C לב) DBA / 2 לב המושתל לC57BL / 6 נמען מראה לב דחה 7 ימים לאחר ההשתלה. (ד ') DBA / 2 המושתלים לC57BL / 6 נמען מראה לב דחה 100 ימים לאחר ההשתלה. חצים מצביעים על הלב המושתל.
| שילובים | לניצולים (ימים) | n | |
| B10.BR → B10.BR | > 200 x7 | 7 | > 200 |
| C57BL / 6 → C57BL / 6 | 40,> 200 x2 | 3 | > 200 |
| F1 → B10.BR | 8 x2, 9, 12 | 4 | 8.5 |
| 178.3 → B10.BR | 7 x2, x2 8, 9, 10, 12, 13 | 8 | 8.5 |
| C57BL / 6 → B10.BR | 8 x4, 9 x2, 10 x5, 11, 12, 14 x2, 15 | 16 | 10 |
| BALB / ג → C57BL / 6 | 7 X9 | 9 | 7 |
| DBA / 2 → C57BL / 6 | 6, 7 x10 | 11 | 7 |
טבלת 1. הישרדות שתל לב בשילובי תורם / נמען שונים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
השתלת לב עכבר היא שיטה microsurgical מאתגרת שדורשת מיומנות כירורגית רבה להורים. ההיבט המאתגר ביותר הוא בקוטר הקטן של הכלים. בנוסף, יש צורך להגביל את זמן פעולת נמען ודימום. הטכניקה להשתלת לב עכבר תוארה לראשונה על ידי קורי et al. ב1973 ולאחר מכן על ידי מוטרם et 12 אל. השינויים שלנו כוללים את הנקודות הבאות. ראשית, זלוף המיידי של תורם הלב עם מי מלח heparinized קר הבאים פתיחת בית החזה וחיתוך רוחב של אב העורקים ועורק ריאה צרור קצר לאחר זלוף מונע איסכמיה החמה במהלך קציר. שנית, החל מהכנת הנמען בסמוך לאחר סיום קצירת תורם, במקום להכין את הנמען לפני התורם, מפחית את זמן חשיפת הבטן אצל הנמען עם שיפור הסוגר בהישרדות. לבסוף, שימוש בכלי atraumatic קטן מלחציים ל bלנעול את זרימת דם, במקום קשרים לחבילת אב העורקים / IVC נמען, בדרך כלל תוצאות בפחות נזק לכלי הדם ויכול להפחית את השכיחות של שיתוק גפיים האחורי.
בנוסף, את הנקודות הבאות הן חשובות להצלחה. הגודל האופטימלי של תורמים ומקבלי הוא סביב 23-26 גרם וגיל אופטימלי הוא 10-12 שבועות. אין לי בעלי חיים מבוגרים כלי גדול יותר והעלייה בשומן שלהם הופך את החשיפה של אב העורקים וIVC קשה יותר. יש להימנע מהתייבשות והיפותרמיה של הנמען במהלך ניתוח. מעי נמען צריך להיות מוגן היטב מפני התייבשות באמצעות גזה ספוגה מלוחה חמה והנמען יכול להישמר על מחצלת חימום ב 37 ° C. הגזה צריכה להישמר לחה ביישום רגיל של תמיסת מלח טרי, חם במהלך המבצע. כדי למזער את קרישי דם ותסחיפי אוויר שיכול להוביל לשיתוק גפיים האחורי, אתרי ההשקה הכלי צריכים להיות גם סמוק לפני הסגירה. מעי צריך להיות מוחלף בזהירות בcompletiעל השתלה כדי למנוע כל עיוות לפדר. הזרקה תת עורית של 0.6 מיליליטר תמיסת מלח חם מסייעת להתאוששות של בעלי חיים ואילו נפח גדול יותר של נוזלים תוך ורידי מייד לאחר הניתוח עלול לגרום ליתר לחץ דם ודימום של anastomoses. הגבלת הזמן שאב העורקים הנמען וIVC הם צלב הדקו פחות מ 30 דקות תשפר את אחוזי ההצלחה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
יש המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי המועצה הלאומית לבריאות והמחקר רפואי (NHMRC) של אוסטרליה פרויקט גרנט 1,029,205, על ידי קרן Microsearch של אוסטרליה, ועל ידי קרן המחקר הרפואי Myee קודרינגטון.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Operating microscope | Leica, Heerbrugg, Switzerland | M651 | 10-25X magnification |
| Anesthetic machine | Vet Quip Pty Ltd, Sydney, Australia | Vett3 | Capable of delivering a mixture of isoflurane and oxygen in air |
| Operating board | Hardware store or office supplier | Dense cork or synthetic capable of taking pins | |
| Heparinized saline (5 U/ml, 4 °C) | Pfizer, USA | FW25 | In 1 ml syringe with 23 G needle on ice |
| Normal saline (37 °C) | AstraZeneca Pty Ltd, Australia | 4538 | In 1 ml syringe with 23 G needle on warm pad |
| Sutures 10- nylon, 5-0 Vicryl | Ethicon, Inc. NJ, USA | 2870G/J421H | |
| Buprenorphine (0.05 mg/kg in 0.1 ml saline) | Reckitt Benckiser, Sydney, Australia | In 1 ml syringe with 23 G needle on ice | |
| Ampcillin (5 mg/kg in 0.1 ml saline) | Aspen, Sydney, Australia | In 1 ml syringe with 23 G needle on ice | |
| Gel Foam | Pharmacia & Upjohn Co. USA | 801289304 | Cut into small pieces |
| High temperature cautery device | Medtronic, USA | 8444000 | |
| Heating Pad/Right Temp | Kent Scientific Corporation, Turrington, CT 06790 | ||
| Microsurgery instruments: | Shanghai Medical Instruments Co. Ltd., | ||
| Microneedleholders | Shanghai, China | WT2020 | |
| Microscissors | " " | WT1020 | |
| Microforceps (straight tip) | " " | WA3010 | |
| Microforceps (curved tip) | " " | WA3020 | |
| Micromosquito clamps (1 pair) | " " | W40350 | |
| Microvessel atraumatic clamps (1 pair) | " " | W40130/W40150 |
References
- Aramaki, O., et al. Interleukin-10 but not transforming growth factor-beta is essential for generation and suppressor function of regulatory cells induced by intratracheal delivery of alloantigen. Transplantation. 79, 568-576 (2005).
- Chen, R. H., Bushell, A., Fuggle, S. V., Wood, K. J., Morris, P. J. Expression of granzyme A and perforin in mouse heart transplants immunosuppressed with donor-specific transfusion and anti-CD4 monoclonal antibody. Transplantation. 61, 625-629 (1996).
- Poulin, L. F., et al. Interleukin-9 promotes eosinophilic rejection of mouse heart allografts. Transplantation. 76, 572-577 (2003).
- Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 57, 225-229 (1969).
- Corry, R. J., Winn, H. J., Russell, P. S. Primarily vascularized allografts of heart in mice. Transplantation. 16, 343-350 (1973).
- Larsen, C. P., et al. CD40-gp39 interactions play a critical role during allograft rejection. Suppression of allograft rejection by blockade of the CD40-gp39 pathway. Transplantation. 61, 4-9 (1996).
- Saitovitch, D., Bushell, A., Mabbs, D. W., Morris, P. J., Wood, K. J. Kinetics of induction of transplantation tolerance with a nondepleting anti-Cd4 monoclonal antibody and donor-specific transfusion before transplantation. A critical period of time is required for development of immunological unresponsiveness. Transplantation. 61, 1642-1647 (1996).
- Callaghan, C. J., et al. Regulation of allograft survival by inhibitory FcgammaRIIb signaling. J. Immunol. 189, 5694-5702 (2012).
- Qian, S., et al. Impact of donor MHC Class I or Class II antigen deficiency on first- and second-set rejection of mouse heart or liver allografts. Immunology. 88, 124-129 (1996).
- Wang, C., et al. Spontaneous acceptance of mouse kidney allografts is associated with increased Foxp3 expression and differences in the B and T cell compartments. Transpl. Immunol. 24, 149-156 (2011).
- Liu, F., Kang, S. M. Heterotopic Heart Transplantation in Mice. J. Vis. Exp. , (2007).
- Mottram, P. L., et al. Electrocardiographic monitoring of cardiac transplants in mice. Cardiovasc. Res. 22, 315-321 (1988).
