Summary

Delvis heterotop hindlimbtransplantasjonsmodell hos rotter

Published: June 09, 2021
doi:

Summary

Dette dokumentet presenterer en delvis heterotop osteomyokutan klafftransplantasjonsprotokoll hos rotter og dens potensielle utfall i midtperiodens oppfølging.

Abstract

Vaskulære kompositt allotransplantasjoner (VCA) representerer det mest avanserte rekonstruksjonsalternativet for pasienter uten autologe kirurgiske muligheter etter en kompleks vevsfeil. Ansikts- og håndtransplantasjoner har endret misfigurerte pasienters liv, noe som gir dem et nytt estetisk og funksjonelt sosialt organ. Til tross for lovende utfall er VCA fortsatt underprestert på grunn av livslang immunsuppresjonskoratorbiditeter og smittsomme komplikasjoner. Rotten er en ideell dyremodell for in vivo-studier som undersøker immunologiske veier og transplantatavvisningsmekanismer. Rotter er også mye brukt i nye kompositt vev graft bevaring teknikker, inkludert perfusjon og kryopreservering studier. Modeller som brukes til VCA hos rotter må være reproduserbare, pålitelige og effektive med lav postoperativ sykelighet og dødelighet. Heterotope lemtransplantasjonsprosedyrer oppfyller disse kriteriene og er lettere å utføre enn ortotopiske lemtransplantasjoner. Mastering gnager mikrokirurgiske modeller krever solid erfaring i mikrokirurgi og dyrepleie. Herein er rapportert en pålitelig og reproduserbar modell av delvis heterotop osteomyokutan klafftransplantasjon hos rotter, postoperative resultater og midler til forebygging av potensielle komplikasjoner.

Introduction

I løpet av de siste to tiårene har VCA utviklet seg som en revolusjonerende behandling for pasienter som lider av alvorlig disfigurement inkludert ansikt1, amputasjoner i øvre lemmer2, penile3og andre komplekse vevsfeil4,5. Konsekvensene av livslang immunsuppresjon hindrer imidlertid fortsatt en bredere anvendelse av disse komplekse rekonstruktive operasjonene. Grunnforskning er avgjørende for å forbedre anti-avvisningsstrategier. Økende bevaringstid for VCA er også avgjørende for å forbedre transplantasjonslogistikken og øke donorpoolen (ettersom VCA-givere må oppfylle flere kriterier enn solide organdonorer, inkludert hudtone, anatomisk størrelse, kjønn). I denne sammenhengen er rottelemtransplantasjoner mye brukt i studier på immunavvisning av allografter6,7 , nye toleranseinduksjonsprotokoller8, og bevaringsstudier9,10,11. Derfor er disse VCA-modellene et nøkkelelement å mestre for VCA-oversettelsesforskning.

Osteomyokutane klaffer har blitt beskrevet i litteraturen som pålitelige modeller for å studere VCA hos rotter8,12,13,14. Selv om ortotopiske transplantasjoner av hele lemmer tillater langsiktig evaluering av graftfunksjon, er det en tidkrevende prosedyre forbundet med høyere postoperativ sykelighet ogdødelighet 14. I motsetning er heterotopiske lemtransplantasjonsmodeller ikke-funksjonelle, men muliggjør reproduserbare studier på VCA. Postoperative resultater kan på en pålitelig måte forutses før starten av en rotte VCA-transplantasjonsstudie. Denne studien rapporterer en delvis heterotop osteomyokutan klafftransplantasjonsmodell hos rotten som inkluderer hyppige mulige utfall og komplikasjoner som kan oppstå intraoperativt og postoperativt i løpet av en oppfølgingsperiode på tre uker.

Protocol

Alle dyr fikk human omsorg i henhold til NIH-guiden for pleie og bruk av forsøksdyr. Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC-protokoll 2017N000184) og Animal Care and Use Review Office (ACURO) godkjente alle dyreprotokoller. Innavlede mannlige Lewis rotter (250-400 g) ble brukt til alle eksperimenter. 1. Kirurgi Bedøv Lewis-rottene ved hjelp av isofluraninnånding. Induser anestesi med 5% isofluran i induksjonskammeret, og oppretthold anestesi med 1,5-3% isofluraninnånd…

Representative Results

I denne enkeltoperatørstudien ble det utført 30 heterotope partielle lemtransplantasjoner. Suksess ble definert på postoperativ dag 21 som fravær av VCA-feil eller komplikasjoner som krever eutanasi. Graftets normale utvikling er representert i figur 3. Gjennomsnittlig varighet for delvis leminnkjøp og graftinnsettelse i mottakeren var henholdsvis 35 og 105 min; gjennomsnittlig iskemi tid var 105 min. Under oppfølgingen oppstod to typer komplikasjoner (tabell 1) tidlig…

Discussion

Ortotopiske lemtransplantasjonsmodeller hos gnagere har blitt beskrevet i litteraturen15,16,17; Imidlertid krever de en nervereparasjon, muskeloppmerksomhet og en perfekt osteosyntese av lårbenet, noe som kan være et svært vanskelig skritt. Disse modellene er også forbundet med høyere sykelighet og dødelighet hos gnagere14, spesielt i kortsiktig oppfølging som gjenoppretting av en normal funksjon a…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble støttet av Kontoret for assisterende forsvarsminister for helsesaker gjennom Kongressens regisserte medisinske forskningsprogram under prisnr. W81XWH-17-1-0680. Meninger, tolkninger, konklusjoner og anbefalinger er forfatternes og er ikke nødvendigvis godkjent av Forsvarsdepartementet.

Materials

24 GA angiocatheter BD Insyte Autoguard 381412
4-0 suture Black monofilament non absorbable suture Ethicon 1667 Used to suture the E-collar to the back of the neck
4-0 suture Coated Vicryl Plus Antibacterial Ethicon VCP496
Adson Tissue Forceps, 11 cm, 1 x 2 Teeth with Tying Platform ASSI ASSI.ATK26426
Bipolar cords ASSI 228000C
Black Polyamide Monofilament USP 10-0, 4 mm 3/8c AROSurgical T04A10N07-13 Used to perform the microvascular anastomoses
Buprenorphine HCl Pharmaceutical, Inc 42023-179-01
Dilating Forceps Fine science tools (FST) 18131-12
Dissecting Scissors 15 cm, Round Handle 8 mm diameter, Straight Slender Tapered Blade 7 mm, Lipshultz Pattern ASSI ASSI.SAS15RVL
Double Micro Clamps 5.5 x 1.5 mm Fine science tools (FST) 18040-22
Elizabethan collar Braintree Scientific EC-R1
Forceps 13.5 cm long, Flat Handle, 9 mm wide Straight Tips 0.1 mm diameter (x2) ASSI ASSI.JFL31
Halsey Micro Needle Holder Fine science tools (FST) 12500-12
Heparin Lock Flush Solution, USP, 100 units/mL BD PosiFlush 306424
Isoflurane Patterson Veterinary 14043-704-06
Jewelers Bipolar Forceps Non Stick 11 cm, straight pointed tip, 0.25 mm tip diameter ASSI ASSI.BPNS11223
Lone Star Elastic Stays CooperSurgical 3314-8G Used to retract the inguinal ligament for femoral vessels dissection
Lone Star Self-Retaining Retractors CooperSurgical 3301G
Micro-Mosquito Hemostats Fine science tools (FST) 13010-12 Used to retract the inguinal fat pad distally
Needle Holder, 15 cm Round Handle, 8 mm diameter, Superfine Curved Jaw 0.2 mm tip diameter, without lock ASSI ASSI.B1582
Nylon Suture Black Monolfilament 8-0, 6.5 mm 3/8c Ethilon 2808G Used to ligate collateral branches on the femoral vessels
Offset Bone Nippers Fine science tools (FST) 16101-10
S&T Vascular Clamps 5.5 x 1.5 mm Fine science tools (FST) 00398-02
Walton scissors Fine science tools (FST) 14077-09

References

  1. Lanteiri, L., et al. Feasibility, reproducibility, risks and benefits of face transplantation: a prospective study of outcomes. American Journal of Transplantation. 11 (2), 367-378 (2011).
  2. Park, S. H., Eun, S. C., Kwon, S. T. Hand transplantation: current status and immunologic obstacles. Experimental and Clinical Transplantation. 17 (1), 97-104 (2019).
  3. Cetrulo, C. L., et al. Penis transplantation: first US experience. Annals of Surgery. 267 (5), 983-988 (2018).
  4. Grajek, M., et al. First complex allotransplantation of neck organs: larynx, trachea, pharynx, esophagus, thyroid, parathyroid glands, and anterior cervical wall: a case report. Annals of Surgery. 266 (2), 19-24 (2017).
  5. Pribaz, J. J., Caterson, E. J. Evolution and limitations of conventional autologous reconstruction of the head and neck. Journal of Craniofacial Surgery. 24 (1), 99-107 (2013).
  6. Lipson, R. A., et al. Vascularized limb transplantation in the rat. I. Results with syngeneic grafts. Transplantation. 35 (4), 293-299 (1983).
  7. Lipson, R. A., et al. Vascularized limb transplantation in the rat. II. Results with allogeneic grafts. Transplantation. 35 (4), 300-304 (1983).
  8. Adamson, L. A., et al. A modified model of hindlimb osteomyocutaneous flap for the study of tolerance to composite tissue allografts. Microsurgery. 27 (7), 630-636 (2007).
  9. Arav, A., Friedman, O., Natan, Y., Gur, E., Shani, N. Rat hindlimb cryopreservation and transplantation: a step toward “organ banking”. American Journal of Transplantation. 17 (11), 2820-2828 (2017).
  10. Gok, E., et al. Development of an ex-situ limb perfusion system for a rodent model. ASAIO Journal. 65 (2), 167-172 (2019).
  11. Gok, E., Rojas-Pena, A., Bartlett, R. H., Ozer, K. Rodent skeletal muscle metabolomic changes associated with static cold storage. Transplantation Proceedings. 51 (3), 979-986 (2019).
  12. Brandacher, G., Grahammer, J., Sucher, R., Lee, W. P. Animal models for basic and translational research in reconstructive transplantation. Birth Defects Research. Part C, Embryo Today. 96 (1), 39-50 (2012).
  13. Fleissig, Y., et al. Modified heterotopic hindlimb osteomyocutaneous flap model in the rat for translational vascularized composite allotransplantation research. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (146), e59458 (2019).
  14. Ulusal, A. E., Ulusal, B. G., Hung, L. M., Wei, F. C. Heterotopic hindlimb allotransplantation in rats: an alternative model for immunological research in composite-tissue allotransplantation. Microsurgery. 25 (5), 410-414 (2005).
  15. Jang, Y., Park, Y. E., Yun, C. W., Kim, D. H., Chung, H. The vest-collar as a rodent collar to prevent licking and scratching during experiments. Lab Anim. 50 (4), 296-304 (2016).
  16. Kern, B., et al. A novel rodent orthotopic forelimb transplantation model that allows for reliable assessment of functional recovery resulting from nerve regeneration. American Journal of Transplantation. 17 (3), 622-634 (2017).
  17. Perez-Abadia, G., et al. Low-dose immunosuppression in a rat hind-limb transplantation model. Transplant International. 16 (12), 835-842 (2003).
  18. Sucher, R., et al. Orthotopic hind-limb transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (41), e2022 (2010).
  19. Fleissig, Y. Y., Beare, J. E., LeBlanc, A. J., Kaufman, C. L. Evolution of the rat hind limb transplant as an experimental model of vascularized composite allotransplantation: Approaches and advantages. SAGE Open Medicine. 8, 2050312120968721 (2020).
  20. Lindboe, C. F., Presthus, J. Effects of denervation, immobilization and cachexia on fibre size in the anterior tibial muscle of the rat. Acta Neuropathologica. 66 (1), 42-51 (1985).
  21. Nazzal, J. A., Johnson, T. S., Gordon, C. R., Randolph, M. A., Lee, W. P. Heterotopic limb allotransplantation model to study skin rejection in the rat. Microsurgery. 24 (6), 448-453 (2004).

Play Video

Cite This Article
Goutard, M., Randolph, M. A., Taveau, C. B., Lupon, E., Lantieri, L., Uygun, K., Cetrulo Jr., C. L., Lellouch, A. G. Partial Heterotopic Hindlimb Transplantation Model in Rats. J. Vis. Exp. (172), e62586, doi:10.3791/62586 (2021).

View Video