Un modello di roditore dell'operazione di Ross: impianto di innesto di arteria polmonare singenica in una posizione sistemica
Summary
Dimostriamo come stabilire un modello murino di impianto della radice polmonare nell’aorta discendente per simulare la procedura di Ross. Questo modello consente la valutazione a medio/lungo termine del rimodellamento dell’autotrapianto polmonare in posizione sistemica, rappresentando la base dello sviluppo di strategie terapeutiche per favorirne l’adattamento.
Abstract
L’operazione di Ross per la malattia della valvola aortica ha riacquistato nuovo interesse grazie ai suoi eccezionali risultati a lungo termine. Tuttavia, quando impiegato come sostituto della radice indipendente, viene descritta la possibile dilatazione dell’autotrapianto polmonare e il successivo rigurgito aortico. Sono stati proposti diversi modelli animali. Tuttavia, questi sono solitamente limitati a modelli ex-vivo o esperimenti in vivo con modelli animali di grandi dimensioni relativamente costosi. In questo studio, abbiamo cercato di stabilire un modello di roditore di impianto di innesto di arteria polmonare (PAG) in una posizione sistemica. Sono stati inclusi un totale di 39 ratti Lewis adulti. Subito dopo l’eutanasia, la radice polmonare è stata raccolta da un animale donatore (n = 17). I ratti singenici riceventi (n=17) e sham-operated (n=5) sono stati sedati e ventilati. Nel gruppo ricevente, il PAG è stato impiantato con un’anastomosi end-to-end in posizione aortica addominale infra-renale. I ratti operati da Sham hanno subito solo transezione e re-anastomosi dell’aorta. Gli animali sono stati seguiti con studi ecografici seriali per due mesi e analisi istologiche post-mortem. Il diametro pagno mediano in posizione nativa era di 3,20 mm (IQR=3,18-3,23). Al follow-up, il diametro mediano del PAG era di 4,03 mm (IQR = 3,74-4,13) a 1 settimana, 4,07 mm (IQR = 3,80-4,28) a 1 mese e 4,27 mm (IQR = 3,90-4,35) a 2 mesi (p <0,01). La velocità sistolica di picco era di 220,07 mm/s (IQR=210,43-246,41) a 1 settimana, 430,88 mm/s (IQR=375,28-495,56) a 1 mese, e 373,68 mm/s (IQR=305,78-429,81) a 2 mesi (p=0,02) e non differiva dal gruppo a gestione fittizia alla fine dell'esperimento (p=0,5). L'analisi istologica non ha mostrato alcun segno di trombosi endoteliale. Questo studio ha dimostrato che i modelli di roditori possono consentire la valutazione dell'adattamento a lungo termine della radice polmonare a un sistema ad alta pressione. Un impianto pag singenico posizionato sistematicamente rappresenta una piattaforma semplice e fattibile per lo sviluppo e la valutazione di nuove tecniche chirurgiche e terapie farmacologiche per migliorare ulteriormente i risultati dell'operazione Ross.
Introduction
La stenosi congenita della valvola aortica è un sottogruppo di cardiopatia congenita caratterizzata da un’ostruzione del tratto ventricolare sinistro in cui la lesione si trova a livello valvolare. La malformazione colpisce circa 0,04-0,38 per 1000 nati vivi1.
Le opzioni disponibili per la correzione sono molte, ognuna con i suoi vantaggi e svantaggi. Per i pazienti idonei a una correzione biventricolare2, l’approccio può essere finalizzato alla riparazione valvolare (valvulotomia percutanea o chirurgica) o alla sua sostituzione3. Quest’ultimo è preferito quando la valvola aortica è considerata irrecuperabile; tuttavia, le opzioni disponibili sono limitate per i pazienti pediatrici. Infatti, le valvole bioprotesiche non sono indicate per la sostituzione aortica nella popolazione giovane a causa della loro calcificazione precoce4. D’altra parte, la degenerazione nelle valvole meccaniche è considerevolmente più lenta, ma queste richiedono una terapia anticoagulante per tutta la vita5. Inoltre, la principale limitazione di queste protesi è rappresentata dalla mancanza di potenziale di crescita, che predispone i pazienti a ulteriori reinterventi.
Un’opzione terapeutica interessante nella popolazione pediatrica è il trasferimento dell’autotrapianto polmonare nella posizione aortica denominata “operazione di Ross”. In questo caso, la valvola polmonare viene quindi sostituita con un omoinnesto (Figura 1)6. Questa procedura può rappresentare la migliore scelta chirurgica per i bambini perché l’autoinnesto polmonare preserva il suo potenziale di crescita e non comporta i rischi della terapia anticoagulante per tutta la vita. Inoltre, la procedura di Ross può essere di grande valore anche nei giovani adulti per evitare una valvola meccanica o biologica, avendo il potenziale per diventare la migliore soluzione chirurgica.
I risultati dopo la sostituzione della valvola aortica con autoinnesto polmonare sono eccellenti, con una sopravvivenza superiore al 98% e buoni risultati a lungo termine7. Studi di letteratura riportano il 93% e il 90% di libertà dalla sostituzione dell’omotrapianto polmonare rispettivamente a 4 e 12 anni8.
Il principale limite di questa procedura è la tendenza dell’autoinnesto a dilatarsi a lungo termine, specialmente se impiegato come sostituto della radice indipendente. Ciò può causare incompetenza valvolare che può richiedere un nuovo intervento. In effetti, lo studio di follow-up più lungo eseguito finora riporta l’assenza di reintervento per la sostituzione dell’autotrapianto dell’88% a 10 anni e del 75% a 20 anni9.
La possibilità di ricreare un’operazione di Ross in ambito sperimentale rappresenta un prerequisito fondamentale per indagare il meccanismo alla base dell’adattamento dell’autoinnesto polmonare alle pressioni sistemiche. Diversi modelli sono stati proposti in passato. Tuttavia, questi sono solitamente limitati a esperimenti ex-vivo o modelli animali in vivo con animali di grandi dimensioni relativamente costosi. In questo studio, abbiamo cercato di stabilire un modello di roditore di impianto di innesto di arteria polmonare (PAG) in posizione sistemica, come radice indipendente.
Protocol
Representative Results
Discussion
La sostituzione della valvola aortica con la radice polmonare autologa (operazione di Ross) rappresenta un’opzione interessante per la riparazione della stenosi della valvola aortica congenita a causa del profilo favorevole e della potenziale crescita dell’autoinnesto10. Il principale limite a questa procedura è la potenziale dilatazione della neovalvola aortica, che predispone allo sviluppo di rigurgito a lungo termine. La possibilità di caratterizzare le modificazioni sull’arteria polmonare do…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Lo studio è stato finanziato dal bilancio integrato per la ricerca interdipartimentale (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 |
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