نموذج القوارض لعملية روس: زرع الطعم الشرياني الرئوي المتلازمين في وضع نظامي
Summary
نوضح كيفية إنشاء نموذج فئران لزرع الجذر الرئوي في الشريان الأورطي الهابط لمحاكاة إجراء روس. يتيح هذا النموذج التقييم المتوسط / الطويل الأجل لإعادة تشكيل الطعم الذاتي الرئوي في وضع نظامي ، مما يمثل الأساس لتطوير استراتيجيات علاجية لتعزيز تكيفه.
Abstract
استعادت عملية روس لمرض الصمام الأبهري اهتماما جديدا بسبب نتائجها البارزة على المدى الطويل. ومع ذلك ، عند استخدامه كبديل جذر قائم بذاته ، يتم وصف التمدد المحتمل للطعم الذاتي الرئوي والقلس الأبهري اللاحق. تم اقتراح العديد من النماذج الحيوانية. ومع ذلك ، عادة ما تقتصر هذه على النماذج خارج الجسم الحي أو التجارب داخل الجسم الحي مع نماذج حيوانية كبيرة باهظة الثمن نسبيا. في هذه الدراسة ، سعينا إلى إنشاء نموذج القوارض لزرع طعم الشريان الرئوي (PAG) في وضع نظامي. تم تضمين ما مجموعه 39 من فئران لويس البالغة. مباشرة بعد القتل الرحيم ، تم حصاد الجذر الرئوي من متبرع (n = 17). تم تخدير وتهوية. في المجموعة المتلقية ، تم زرع PAG مع مفاغرة من طرف إلى طرف في وضع الأبهر البطني تحت الكلوي. خضعت الفئران التي تديرها الشام فقط لعملية نقل وإعادة مفاغرة الشريان الأورطي. وتبعت الحيوانات بدراسات الموجات فوق الصوتية التسلسلية لمدة شهرين والتحليل النسيجي بعد الوفاة. كان متوسط قطر PAG في الموضع الأصلي 3.20 مم (IQR = 3.18-3.23). وعند المتابعة، كان متوسط قطر PAG 4.03 ملم (IQR=3.74-4.13) في أسبوع واحد، و4.07 ملم (IQR=3.80-4.28) في شهر واحد، و4.27 ملم (IQR=3.90-4.35) في شهرين (p<0.01). كانت السرعة الانقباضية القصوى 220.07 مم / ثانية (IQR = 210.43-246.41) في أسبوع واحد ، و 430.88 مم / ثانية (IQR = 375.28-495.56) في شهر واحد ، و 373.68 مم / ثانية (IQR = 305.78-429.81) في شهرين (p = 0.02) ولم تختلف عن المجموعة التي تم تشغيلها في نهاية التجربة (p = 0.5). لم يظهر التحليل النسيجي أي علامة على تجلط الدم البطاني. أظهرت هذه الدراسة أن نماذج القوارض قد تسمح بتقييم التكيف طويل الأجل للجذر الرئوي مع نظام الضغط العالي. يمثل زرع PAG المتزامن الذي يتم وضعه بشكل منهجي منصة بسيطة ومجدية لتطوير وتقييم التقنيات الجراحية الجديدة والعلاجات الدوائية لزيادة تحسين نتائج عملية روس.
Introduction
تضيق الصمام الأبهري الخلقي هو مجموعة فرعية من أمراض القلب الخلقية التي تتميز بانسداد في الجهاز البطيني الأيسر حيث تقع الآفة على مستوى الصمامات. يؤثر التشوه على حوالي 0.04-0.38 لكل 1000 مولود حي1.
الخيارات المتاحة للتصحيح كثيرة ، ولكل منها مزاياها وعيوبها. بالنسبة للمرضى المناسبين لتصحيح البطينين2، قد يهدف النهج إلى إصلاح الصمام (بضع الصمام عن طريق الجلد أو الجراحي) أو استبداله3. ويفضل هذا الأخير عندما يعتبر الصمام الأبهري غير قابل للإنقاذ. ومع ذلك ، فإن الخيارات المتاحة محدودة للمرضى الأطفال. في الواقع ، لا يشار إلى الصمامات الاصطناعية الحيوية لاستبدال الأبهر لدى السكان الشباب بسبب تكلسها المبكر4. من ناحية أخرى ، يكون التنكس في الصمامات الميكانيكية أبطأ بكثير ، ولكن هذه تتطلب علاجا مضادا للتخثر مدى الحياة5. بالإضافة إلى ذلك ، يتمثل القيد الرئيسي لهذه الأطراف الاصطناعية في نقص إمكانات النمو ، مما يهيئ المرضى لإعادة التدخل الإضافي.
خيار علاجي مثير للاهتمام في الأطفال هو نقل الطعم الذاتي الرئوي إلى وضع الأبهر المسمى “عملية روس”. في هذه الحالة ، يتم استبدال الصمام الرئوي بطعم متماثل (الشكل 1)6. يمكن أن يمثل هذا الإجراء أفضل خيار جراحي للأطفال لأن الطعم الذاتي الرئوي يحافظ على إمكانات نموه ولا يحمل مخاطر العلاج المضاد للتخثر مدى الحياة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون إجراء روس ذا قيمة كبيرة أيضا لدى الشباب لتجنب الصمام الميكانيكي أو البيولوجي ، مع إمكانية أن يصبح أفضل حل جراحي.
النتائج بعد استبدال الصمام الأبهري بالطعم الذاتي الرئوي ممتازة، مع بقاء أكبر من 98٪ ونتائج جيدة على المدى الطويل7. تشير الدراسات الأدبية إلى أن 93٪ و 90٪ من التحرر من استبدال الطعم المثلي الرئوي في 4 و 12 سنة ، على التوالي 8.
القيد الرئيسي لهذا الإجراء هو ميل الطعم الذاتي إلى التمدد على المدى الطويل ، خاصة عند استخدامه كبديل جذر قائم بذاته. هذا يمكن أن يسبب عدم كفاءة الصمامات التي قد تتطلب إعادة التدخل. في الواقع ، تشير أطول دراسة متابعة أجريت حتى الآن إلى أن التحرر من إعادة التشغيل لاستبدال الطعم الذاتي بنسبة 88٪ في 10 سنوات و 75٪ في 20 عاما9.
تمثل إمكانية إعادة إنشاء عملية روس في بيئة تجريبية شرطا أساسيا للتحقيق في الآلية الأساسية للتكيف مع الطعم الذاتي الرئوي للضغوط الجهازية. وقد اقترحت عدة نماذج في الماضي. ومع ذلك ، عادة ما تقتصر هذه على التجارب خارج الجسم الحي أو النماذج الحيوانية داخل الجسم الحي مع كبيرة باهظة الثمن نسبيا. في هذه الدراسة ، سعينا إلى إنشاء نموذج القوارض لزرع طعم الشريان الرئوي (PAG) في وضع نظامي ، كجذر قائم بذاته.
Protocol
Representative Results
Discussion
يمثل استبدال الصمام الأبهري بالجذر الرئوي الذاتي (عملية روس) خيارا جذابا لإصلاح تضيق الصمام الأبهري الخلقي بسبب المظهر الجانبي المواتي والنمو المحتمل للطعم الذاتي10. القيد الرئيسي لهذا الإجراء هو التمدد المحتمل للصمام الأبهري الجديد ، والذي يؤهب لتطوير قلس طويل الأجل. يمكن أ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل الدراسة من خلال الميزانية المتكاملة للبحوث بين الإدارات (BIRD) 2019.
Materials
| 0.9% Sodium Chloride | Monico SpA | AIC 030805105 | Two bottles of 100 mL. The cold one (4°C) for flushing the harvesting organ; the warm one (39°C) for moistening, and rehydration of the recipient |
| 7.5% Povidone-Iodine | B Braun | AIC 032151211 | |
| Barraquer | Aesculap | FD 232R | Straight micro needle holder for the vascular anastomoses |
| Castroviejo needle holder | Not available | J 4065 | To close the animal |
| Clip applying forceps | Rudolf Medical | RU 3994-05 | For clip application |
| Cotton swabs | Johnson & Johnson Medical SpA | N/A | Supermarket product. Sterilized |
| Curved micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-06 | Used to pass sutures underneath the vases. |
| Depilatory cream | RB healthcare | N/A | Supermarket product |
| Electrocautery machine | LED SpA | Surton 200 | |
| Fine scissors | Rudolf Medical | RU 2422-11 | For opening the abdomen (recipient) |
| Fine-tip curved Vannas micro scissors | Aesculap | OC 497R | Only for preparing the pulmonary root, cut the lumbar vases and the 10/0 Prolene |
| Fluovac Isoflurane/Halotane Scavanger unit | Harvard Apparatus Ltd | K 017041 | Complete of anesthesia machine, anesthesia tubing, induction chamber and scavenger unit with absorbable filter |
| Gentamycin | MSD Italia Srl | AIC 020891014 | Antibiotic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular, administered during surgery |
| Heparin | Pharmatex Italia Srl | AIC 034692044 | 500 IU into the recipient abdominal vena cava |
| I.V. Catheter | Smiths Medical Ltd | 4036 | 20G |
| Insulin Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | To inject heparin in the harvesting animal and to flush the sectioned aorta in the recipient |
| Jeweler bipolar forceps | GIMA SpA | 30665 | 0.25 mm tip. For electrocautery of very small vases |
| Lewis rats (LEW/HanHsd) | Envigo RMS SRL, San Pietro al Natisone, Udine, Italy | 86104M | Male or female, weighing 200-250 g (pulmonary root harvesting animals) and 320-400 g (recipients) |
| Micro-Mosquito | Rudolf Medical | RU 3121-10 | In number of four, with tips covered with silicon tubing. To keep in traction the Prolene suture during anastomosis |
| Operating microscope | Leica Microsystems | M 400-E | Used with 6x, 10x and 16x in-procedure interchangeable magnifications |
| Perma-Hand silk 2-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | C026D | To lift the aorta |
| Petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Prolene 10-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W2790 | Very fine non-absorbable suture, with a BV75-3 round bodied needle, for the vascular anastomoses |
| Retractors | Not any | N/A | Two home-made retractors |
| Ring tip micro forceps | Rudolf Medical | RU 4079-14 | For delicate manipulation |
| Sevoflurane | AbbVie Srl | AIC 031841036 | Mixed with oxygen, for inhalatory anesthesia |
| Spring type micro scissors | Rudolf Medical | RU 2380-14 | Straight; 14 cm long |
| Standard aneurysm clips | Rudolf Medical | RU 3980-12 | Two clips (7.5 mm; 180 g; 1.77 N) to close the aorta |
| Sterile gauze of non-woven fabric material | Luigi Salvadori SpA | 26161V | 7.5×7.5 cm, four layers |
| Straight Doyen scissors | Rudolf Medical | RU/1428-16 | For use to the donor |
| Straight micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-04 | 10.5 cm long. Used throughout the anastomosis |
| Syringes | Artsana SpA | N/A | 20 mL (for the harvesting animal) and 5 mL (for the recipient). For saline flushing and dipping |
| TiCron 4-0 | Covidien | CV-331 | For closing muscles and skin |
| Tissue forceps V. Mueller | McKesson | CH 6950-009 | Used for skin and muscles |
| Tramadol | SALF SpA | AIC 044718029 | Analgesic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular |
| Virgin silk 8-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W818 | For arterial branch ligation |
References
- Botto, L. D., Correa, A., Erickson, J. D. Racial and temporal variations in the prevalence of heart defects. Pediatrics. 107 (3), 32 (2001).
- Vergnat, M., et al. Aortic stenosis of the neonate: A single-center experience. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 318-326 (2019).
- Hraška, V., et al. The long-term outcome of open valvotomy for critical aortic stenosis in neonates. The Annals of Thoracic Surgery. 94 (5), 1519-1526 (2012).
- Kaza, A. K., Pigula, F. A. Are bioprosthetic valves appropriate for aortic valve replacement in young patients. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. 19 (1), 63-67 (2016).
- Myers, P. O., et al. Outcomes after mechanical aortic valve replacement in children and young adults with congenital heart disease. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 329-340 (2019).
- Donald, J. S., et al. Ross operation in children: 23-year experience from a single institution. The Annals of thoracic surgery. 109 (4), 1251-1259 (2020).
- Khwaja, S., Nigro, J. J., Starnes, V. A. The Ross procedure is an ideal aortic valve replacement operation for the teen patient. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. , 173-175 (2005).
- Elkins, R. C., Lane, M. M., McCue, C. Ross operation in children: late results. The Journal of Heart Valve Disease. 10 (6), 736-741 (2001).
- Chambers, J. C., Somerville, J., Stone, S., Ross, D. N. Pulmonary autograft procedure for aortic valve disease: long-term results of the pioneer series. Circulation. 96 (7), 2206-2214 (1997).
- Mazine, A., et al. Ross procedure in adults for cardiologists and cardiac surgeons: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (22), 2761-2777 (2018).
- Sengupta, P. The laboratory rat: Relating its age with humans. International Journal of Preventive Medicine. 4 (6), 624-630 (2013).
- Ashfaq, A., Leeds, H., Shen, I., Muralidaran, A. Reinforced ross operation and intermediate to long term follow up. Journal of Thoracic Disease. 12 (3), 1219-1223 (2020).
- Vida, V. L., et al. Age is a risk factor for maladaptive changes of the pulmonary root in rats exposed to increased pressure loading. Cardiovascular Pathology: The Official Journal of the Society for Cardiovascular Pathology. 21 (3), 199-205 (2012).
- Nappi, F., et al. An experimental model of the Ross operation: Development of resorbable reinforcements for pulmonary autografts. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 149 (4), 1134-1142 (2015).
- Vanderveken, E., et al. Mechano-biological adaptation of the pulmonary artery exposed to systemic conditions. Scientific Reports. 10 (1), 2724 (2020).
