Summary
מחקר זה מדגים טכניקת השתלת לב בטן הטרוטופית הניתנת לשחזור בחולדות שמתחילים יכולים ללמוד ולבצע. בנוסף, מודל חדש של רגורגיטציה של אבי העורקים בחולדות נוצר על ידי ביצוע השתלת לב בטן הטרוטופית ופגיעה במסתם אבי העורקים של התורם באמצעות חוט מנחה לאחר הקציר.
Abstract
במהלך 50 השנים האחרונות, חוקרים רבים דיווחו על השתלת לב בטן הטרוטופית בעכברים וחולדות, עם כמה וריאציות בטכניקה הניתוחית. שינוי הליך ההשתלה לחיזוק ההגנה על שריר הלב יכול להאריך את זמן האיסכמיה תוך שמירה על תפקוד הלב של התורם. נקודות המפתח של טכניקה זו הן כדלקמן: מעבר אבי העורקים הבטני של התורם לפני הקציר כדי לפרוק את ליבו של התורם; מחורר העורקים הכליליים של התורם עם פתרון cardioplegic קר; וקירור מקומי של לב התורם במהלך הליך האנסטומוזיס. כתוצאה מכך, מכיוון שהליך זה מאריך את זמן האיסכמיה המקובל, מתחילים יכולים לבצע אותו בקלות ולהשיג שיעור הצלחה גבוה.
יתר על כן, מודל חדש של רגורגיטציה של אבי העורקים (AR) הוקם בעבודה זו באמצעות טכניקה שונה מזו הקיימת, הנוצרת על ידי החדרת קטטר מעורק התרדמה הימני וניקוב המסתם האאורטלי המקומי תחת הנחיה אקוקרדיוגרפית רציפה. השתלת לב בטן הטרוטופית בוצעה באמצעות מודל AR חדשני. בפרוטוקול, לאחר קצירת ליבו של התורם, מחדירים חוט מנחה נוקשה לעורק הברכיוצפלי של התורם ומתקדמים לעבר שורש אבי העורקים. שסתום אבי העורקים מנוקב על ידי דחיפת חוט ההנחיה עוד יותר גם לאחר שההתנגדות מורגשת, ובכך גורם למציאות רבודה. קל יותר לפגוע בשסתום אבי העורקים בשיטה זו מאשר בהליך המתואר במודל AR הקונבנציונאלי. בנוסף, מודל AR חדשני זה אינו תורם למחזור הדם של הנמען; לכן, שיטה זו צפויה לייצר מודל AR חמור יותר מההליך הקונבנציונלי.
Introduction
השתלת לב בטן הטרוטופית בחולדות דווחה לראשונה בשנת 1964 על ידי Abbott et al.1 ושימשה לחקר דחיית אלוגרפט חריפה וכרונית, כלי דם אלוגרפט לבביים, פגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה ועיצוב מחדש של הלב 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . כמה שינויים נוספו לנוהל במהלך 50 השנים האחרונות. יסודות הנוהל הנוכחי הם כדלקמן. אבי העורקים העולה ועורק הריאה (PA) של התורם עוברים אנסטומוזה מקצה לצד לאבי העורקים הבטני ולווריד הנבוב התחתון של הנתרם, בהתאמה. למרות שהאטריום והחדר השמאלי של התורם אינם מקבלים כל זרימה תוך חללית, הדם זורם למערכת הכלילית של התורם; לכן, ליבו של התורם מתחיל לפעום שוב לאחר הידוק הידוק (de-clamping).
כמה מומחים עם ניסיון במאות או אלפי ניתוחים דיווחו על שיעור הצלחה גבוה עם זמן איסכמיה קצר להשתלת לב בטן הטרוטופית 2,3,4,5; עם זאת, קשה למתחילים להשיג את זמן איסכמיה קצר מלכתחילה. הגנה מספקת על הלב היא גורם חשוב להשגת התכווצות לב טובה של לב התורם. הגנה לא מספקת על שריר הלב יכולה להקשיח את ליבו של התורם. לכן, שינינו את הליך ההשתלה כדי לחזק את ההגנה על הלב של התורם. אחת המטרות של מחקר זה היא להדגים הליך השתלת לב בטן הטרוטופי הניתן לשחזור שמתחילים יכולים לבצע בקלות מכיוון שהוא מאריך את זמן האיסכמיה המקובל.
בנוסף, כמה חוקרים דיווחו על מודל רגורגיטציה של אבי העורקים (AR) בחולדות, אשר שימש לבחינת ההשפעות של סוכנים על עיצוב מחדש של החדר השמאלי (LV)12,13,14,15. ההליך המקובל כולל את הדברים הבאים: (1) בוצע חתך צידי ימני בצוואר כדי לחשוף את עורק התרדמה הימני לאחר הרדמה; (2) קטטר יוצא מכלי דם זה ומתקדם לעבר שורש אבי העורקים; ו-(3) AR נגרמת על ידי ניקוב המסתם האאורטלי המקורי תחת הנחיה אקוקרדיוגרפית רציפה.
עם זאת, ניקוב המסתם האאורטלי תוך כדי החזקת בדיקת אקוקרדיוגרפיה וקבלת מבט טוב על אבי העורקים העולה, המסתם האאורטלי והצנתר עם אקו לב הוא מאתגר. יתר על כן, אי ספיקת לב בעקבות AR חריפה היא סיבוך נוסף. לכן, מודל AR חדשני, אשר ניתן ליצור בקלות ואינו תורם למחזור של הנמען, הוקם בעבודה זו כדי לפתור אתגרים אלה. המטרה השנייה של מחקר זה היא ליצור מודל AR באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית ופגיעה במסתם אבי העורקים של התורם באמצעות חוט מנחה לאחר הקציר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
כל ההליכים בבעלי חיים נערכו בהתאם ל"מתווה של החוק לרווחה וניהול של בעלי חיים" ו"סטנדרטים הנוגעים לטיפול והחזקה והפחתת כאב של חיות מעבדה" על ידי המשרד לאיכות הסביבה, ממשלת יפן ו"הנחיות להתנהגות נאותה של ניסויים בבעלי חיים" על ידי המועצה המדעית של יפן16, 17,18. הפרוטוקולים של בעלי החיים נבדקו ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת טוקיו (M-P19-065).
1. השתלת לב בטן הטרוטופית בחולדות
הערה: השתלות לב בטן הטרוטופיות בוצעו בחולדות Jcl:Wistar זכרים בגילאי 7-9 שבועות. מיקרוסקופ עם הגדלה של 6.7x עד 45x שימש לביצוע ההליך. כלי הניתוח עברו אוטוקלאבינג לצורך עיקור.
- קציר לב תורם
- הרדימו את החולדה התורמת באמצעות הזרקה תוך-צפקית של מדטומידין (0.15 מ"ג/ק"ג), מידזולאם (2.0 מ"ג/ק"ג) ובוטורפנול (2.5 מ"ג/ק"ג).
- הניחו את החולדה במצב שכיבה על כרית חימום מעל לוח הניתוחים, וקיבעו את הגפיים באמצעות רצועות אלסטיות. מוציאים כמה שיותר פרווה בעזרת מכונת גילוח חשמלית וקרם מסיר שיער. לאחר מכן, יש לנקות את אזור הניתוח עם יוד וקרצוף 70% אלכוהול שלוש פעמים לחיטוי.
- בצע חתך קטן של כ 1 ס"מ עם מספריים, ואחריו מתן הפרין לבטן (100 U).
- האריכו את חתך הבטן לאורכו מעל בשר השופכה החיצוני עד לתהליך התת-קסיפואידי בעזרת מספריים.
- חשוף את אבי העורקים הבטני עם צמר גפן מעוקר, ו transect עם מספריים כדי לפרוק את הלב של התורם.
- חותכים את הסרעפת לאורך דופן החזה הקדמית, ופותחים את דופן בית החזה עם חתך בצורת V באמצעות מספריים. הרימו את דופן החזה הקדמית לצד הראש, וקבעו אותה באמצעות סיכות.
- התחל קירור מקומי של הלב באמצעות קרח מרוסק.
- הדביקו את הווריד קאווה התחתון בתפר משי 5-0.
- מוציאים את בלוטת התימוס בעזרת מספריים, ולאחר מכן מזהים את אבי העורקים העולה ואת PA שמקורם בלב. אבי העורקים העולה והרשות הפלסטינית נמצאים מימין ומשמאל, בהתאמה.
- העבירו את העורק הברכיוצפלי שמקורו בקשת אבי העורקים בעזרת מספריים של פוטס להרחבה נוספת.
- הכנס מחט 23 גרם לתוך הווריד הנבוב הנחות, ולתת 2-3 מ"ל של תמיסה קרדיופלגית Krebs-Henseleit שונה. לאחר הממשל, הלב בהדרגה מפסיק לפעום. במקביל, לוודא כי הדם בתוך הלב מנוקז החוצה ככל האפשר.
- מחברים את הווריד קאווה התחתון עם משי 5-0, ומחלקים אותו בצורה דיסטלית לליגטורה בעזרת מספריים של פוטס.
- לאחר שניתחו את רקמת החיבור בין הריאה הימנית לוושט בעזרת מספריים, קשרו את ההילום של הריאה הימנית במשי 5-0, וחלקו אותו באופן דיסטלי לליגטורה בעזרת מספריים.
- קשרו את הווריד קאווה המעולה הימני עם משי 5-0, וחלקו אותו בצורה נפרדת לליגטורה בעזרת מספריים של פוטס.
- מכניסים להב אחד של מספריים של פוטס לסינוס הרוחבי ומחלקים את אבי העורקים העולה ואת PA en bloc בצורה רחוקה ככל האפשר.
- קשרו את הווריד הנבוב העליון השמאלי בתפר משי 5-0, וחלקו אותו באופן מרוחק לליגטורה ובסמיכות לווריד האזיגוס בעזרת מספריים של פוטס.
- לאחר שניתחו את רקמת החיבור בין הריאה השמאלית לוושט בעזרת מספריים, קשרו את ההילום של הריאה השמאלית בתפר משי 5-0, וחלקו אותו באופן דיסטלי לליגטורה בעזרת מספריים.
- קשרו את בסיס הלב בתפר משי 5-0, וחלקו אותו באופן מרוחק לרצועה בעזרת מספריים. משי זה משמש למשיכת ליבו של התורם במהלך האנסטומוזה של לב התורם. בשלב זה, להסיר את הלב של התורם מן חלל קרום הלב.
- לאחר הנחת ליבו של התורם על הצלחת המלאה בקרח מרוח ובמי מלח רגילים קרים, יש לנתח את רקמת החיבור בין אבי העורקים העולה לרשות הפלסטינית באמצעות פינצטה זעירה.
- לנקב 2-3 מ"ל של תמיסה קרדיופלגית קרבס-הנסלייט קרה מאבי העורקים העולה לעורקים הכליליים על ידי הידוק האוסטיום של אבי העורקים העולה בפינצטה עד להפחתת הצבע האדום של העורקים הכליליים.
- אחסנו את לב התורם בתמיסה קרדיופלגית קרבס-הנסלייט שעברה שינוי קר.
- הכנת הנמען
הערה: לפני קצירת ליבו של התורם, השלימו את הכנת הנתרם.- הרדימו את החולדה המושתלת, באמצעות הזרקה תוך-צפקית של מדטומידין (0.15 מ"ג/ק"ג), מידזולאם (2.0 מ"ג/ק"ג) ובוטורפנול (2.5 מ"ג/ק"ג). לאחר אינטובציה אנדוטרכאלית באמצעות צנתר תוך ורידי 16 G, יש לשמור על ההרדמה באמצעות שאיפת סבופלורן (אינדוקציה ב-5.0% ותחזוקה ב-2.5% עם ספיקת O2 של 0.3 ליטר/דקה).
- הניחו את החולדה במצב שכיבה על כרית חימום המונחת מעל לוח ההפעלה, וקיבעו את הגפיים באמצעות רצועות אלסטיות. מוציאים כמה שיותר פרווה בעזרת מכונת גילוח חשמלית וקרם מסיר שיער. בנוסף, נקו את אתר הניתוח עם יוד וקרצוף 70% אלכוהול שלוש פעמים לחיטוי.
- בעזרת מספריים מבצעים חתך בטני בקו האמצע של כ-6-7 ס"מ מעל בשר השופכה החיצוני לתהליך התת-קסיפואיד.
- משכו את המעי הדק לכיוון הצד הימני העליון של המקבל עם צמר גפן מעוקר, ועטפו אותו בגזה ספוגה במי מלח רגילים חמים.
- לנתח את רקמת החיבור בין המעי הדק המעי הגס עם מספריים.
- לנתח את האזור avascular של המעי הגס עם מספריים, וסרט עם שתי חתיכות גזה כמו רצועה כדי למשוך את המעי הגס שמאלה.
- לחשוף את אבי העורקים הבטן ואת נבוב הווריד התחתון עם צמר גפן מעוקר. מחברים את הענפים הגדולים יחסית של שני הכלים בניילון 9-0, ומחלקים.
- השתלת לב הטרוטופית
- יש לתת הפרין לבטנו של המקבל (100 U) לפני תחילת השתלת הלב של התורם.
- הדקו את אבי העורקים הבטני ואת הווריד הנבוב התחתון בעזרת מלקחיים מהדקים נושכים לצדדים.
- נקבו את אבי העורקים הבטני עם מחט 23 G כפופה 90°, והרחיבו את החור לאורכו בעזרת מספריים של Potts לפחות לקוטר אבי העורקים העולה של התורם. לאחר מכן, לשטוף את לומן עם מלוחים רגילים heparinized (10 U / mL) כדי להסיר קרישי דם.
- מקמו את הצלחת הקטנה המעוקרת בצד ימין של אבי העורקים הבטני והווריד הנבוב התחתון של הנמען. הניחו את ליבו של התורם על הצלחת המלאה בקרח סמוק ומלוחים רגילים קרים, שיש לחדש כל 5 דקות.
- קשרו את אבי העורקים העולה של התורם לאבי העורקים הבטני של המקבל בשני תפרי שהייה מניילון 9-0 בתנוחות 12 ו-6.
- סובב את לוח ההפעלה בכיוון השעון ב-90°.
- אנסטומוז את הצד השמאלי של אבי העורקים הבטני של המקבל ואת אבי העורקים העולה של התורם באמצעות תפר ניילון רץ 9-0 מהקאודל לכיוון הגולגולת, וקושרים עם תפר שהייה מניילון 9-0 במצב השעה 12 (סה"כ שבעה עד שמונה תפרים).
- סובב את לוח ההפעלה נגד כיוון השעון ב-180°. העבירו את לב התורם משמאל לאבי העורקים הבטני ולווריד הנבוב התחתון של הנתרם. קל למשוך את לב התורם לכיוון צד שמאל עם תפר משי 5-0 ששימש בעת קשירת בסיס הלב של התורם (שלב 1.1.18).
- אנסטומוז את הצד הימני של אבי העורקים הבטני של המקבל ואת אבי העורקים העולה של התורם באמצעות תפר ניילון רץ 9-0 מהגולגולת לכיוון הקאודלי, וקושרים עם תפר ניילון 9-0 במצב 6 (סה"כ שבעה עד שמונה תפרים).
- נקבו את הווריד הנבוב התחתון באמצעות מחט 23 גרם כפופה ב-90 מעלות לאנסטומוזה שבין אבי העורקים העולה של התורם לאבי העורקים הבטני של הנתרם, והרחיבו את החור לאורכו בעזרת מספריים של פוטס עד לקוטר ה-PA של התורם. לאחר מכן, לשטוף את לומן עם מלוחים נורמליים heparinized כדי למנוע קרישי דם.
- קשרו את הרשות הפלסטינית של התורם לווריד הנבוב התחתון של המקבל באמצעות תפר שהייה מניילון 9-0 במצב השעה 6.
- אנסטומוז הצד השמאלי של הווריד קאווה התחתון של המקבל והרשות הפלסטינית של התורם עם תפר ניילון רץ 9-0 מהקאודל לכיוון הגולגולת (סה"כ שבעה עד שמונה תפרים).
- קשרו את הרשות הפלסטינית של התורם לווריד הנבוב התחתון של המקבל בתפר שהייה מניילון 9-0 במצב השעה 12. בנוסף, קשרו את תפר השהייה הזה לניילון 9-0 בצד שמאל של האנסטומוזה בין הרשות הפלסטינית של התורם לבין הווריד הנבוב התחתון של הנתרם.
- אנסטומוז את הצד הימני של הווריד קאווה התחתון של המקבל ואת PA של התורם באמצעות תפר ניילון רץ 9-0 מהגולגולת לכיוון הקאודלי, וקושרים עם תפר השהייה בשעה 6 (סה"כ 10-12 תפרים).
- החל חומרים המוסטטיים על שני anastomoses, ומניחים גזה סביבם.
- לאחר שחרור המלקחיים הנושכים לצדדים, דחסו את האנסטומוזות בעדינות עם צמר גפן מעוקר כדי להקל על המוסטאזיס. לאחר מכן, להחיל מלוחים רגילים חמים על הלב של התורם כדי לספק חום. ליבו של התורם מתחיל לפרפור תוך כמה עשרות שניות ומתאושש לקצב הסינוסים לאחר מספר דקות.
- יש להחזיר את המעי הדק לבטנו של הנמען באמצעות צמר גפן מעוקר. יש להקפיד למנוע דחיסת לב התורם או פיתול המעי הדק.
- סגרו את דופן הבטן באמצעות תפר משי רץ 4-0. לאחר מתן atipamezole (0.75 מ"ג / ק"ג) לתוך הבטן, לסגור את העור עם תפר משי פועל 4-0.
- יש להפסיק את ההרדמה באינהלציה ולהזריק 1 מ"ל של לידוקאין 1% מתחת לחתך. בנוסף, להזריק 2 מ"ל של מלוחים נורמליים חמים תת עורית כדי לפצות על אובדן דם.
- חממו את החולדה המקבלת באמצעות מנורת דיודה פולטת אור. החולדה המושתלת חוזרת להכרה וניתן להוציא אותה לאחר כ-30-40 דקות לאחר הפסקת ההרדמה בשאיפה.
2. מודל AR חדשני באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית בחולדות
הערה: מודל AR חדשני המשתמש בהשתלת לב בטן הטרוטופית נוצר באמצעות חולדות Jcl:Wistar זכרים בגילאי 7-9 שבועות. מיקרוסקופ עם הגדלה של 6.7x עד 45x שימש לביצוע ההליך. כלי הניתוח עברו אוטוקלאבינג לצורך עיקור.
- קציר לב תורם
הערה: צלחת פטרי שונה עם חור במרכז, צבת וחוט מנחה קשיח נדרשים כדי ליצור את מודל המציאות הרבודה החדש (איור 1).- כפי שתואר לעיל, יש לקצור את לב התורם בהליך דומה להשתלה רגילה בחולדות, למעט השלבים הנוגעים לאבי העורקים העולה ולטרנסקציה הפלסטינית (1.1.1-1.1.14, 1.1.16-1.1.17)
- לפני המעבר של אבי העורקים העולה והרשות הפלסטינית, יש להסיר את רקמת השומן בחלק הקדמי של שני כלי הדם באמצעות מספריים של פוטס. לאחר מכן, לנתח את רקמת החיבור בין שני כלי באמצעות פינצטה.
- הכניסו להב אחד של מספריים של פוטס לסינוס הרוחבי. משוך את המספריים של פוטס לכיוון המפעיל, והכנס את הלהב בין אבי העורקים העולה לבין הרשות הפלסטינית. לאחר מכן, חצו רק את הרשות הפלסטינית (איור 2A), ולאחר מכן העבירו את אבי העורקים באופן מרוחק לעורק הברכיוצפלי באמצעות מספריים של פוטס (איור 2B).
- לאחר קשירת בסיס הלב באמצעות תפר משי 5-0 וחלוקתו באופן דיסטלי לרצועה בעזרת מספריים, מנתחים את רקמת החיבור בין אבי העורקים העולה לרשות, ומנתחים את תמיסה קרדיופלגית קרבס-הנסלייט שעברה שינוי קר לתוך העורקים הכליליים בהליך דומה להשתלה רגילה (שלבים 1.1.18-1.1.20).
- תקנו את לב התורם בעזרת צבת (איור 2C). לאחר מכן, לכסות את הלב של התורם עם צלחת פטרי שונה עם חור במרכז, ולשתק את אבי העורקים עולה עם קליפ כלי דם.
- הכניסו חוט מנחה נוקשה לעורק הברכיוצפאלי (איור 2D). לדחוף את חוט ההנחיה עוד יותר גם לאחר התנגדות נפגשו, ולנקב את שסתום אבי העורקים אם אובדן התנגדות הוא אישר. בצע נקבים מרובים אם יש ליצור מודל AR חמור.
- העבירו את אבי העורקים בסמיכות לעורק הברכיוצפלי כדי להסיר את החלק המהודק עם אטב כלי הדם (איור 2E). לאחר מכן, אחסנו את לב התורם בתמיסה קרדיופלגית קרבס-הנסלייט שעברה שינוי קר באמצעות הליך דומה להשתלה רגילה (שלב 1.1.21).
- הכנת הנמען
הערה: לפני קצירת ליבו של התורם, השלימו את הכנת הנתרם.- כפי שתואר לעיל, הליך הכנת המושתל דומה לזה של ההשתלה הרגילה (שלבים 1.2.1-1.2.7).
- השתלת לב הטרוטופית
- כפי שתואר לעיל, הליך השתלת הלב של התורם דומה להשתלה רגילה (שלבים 1.3.1-1.3.20).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
לגבי המודל הרגיל, התכווצות LV טובה הוקמה בהצלחה לאחר הסרת הידוק (de-clamping). זמן האיסכמיה של הלב המושתל וזמן ההרדמה של המושתל היו כ-60 דקות ו-130 דקות, בהתאמה (טבלה 1).
התכווצות LV טובה הושגה גם לאחר הסרת הידוק בדגם ה- AR החדש. הזמן האיסכמי של הלב המושתל וזמן ההרדמה של המושתל במודל AR היו ארוכים בכ-5 דקות ו-10 דקות מזמני המודל הרגיל (טבלה 2). מודל המציאות הרבודה הראה ממדי LV גדולים משמעותית ודופן LV דקה יותר מהמודל הרגיל (טבלה 3), ואקוקרדיוגרפיה לאחר הניתוח זיהתה זרימת סילון AR במודל AR (איור 3). בדיקה מקרוסקופית הראתה התרחבות LV ועיבוי אנדוקרדיאלי (איור 4), והדגימות המוכתמות בטריכרום של מאסון הדגימו שינויים פיברוטיים בשריר הלב ובאנדוקרדיום (איור 5). לעומת זאת, שינויים פיברוטיים אלה לא נמצאו במודל הרגיל.
איור 1: מכשירים וחומרים כירורגיים ליצירת מודל רגורגיטציה של אבי העורקים באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית. 1, צלחת פטרי שונה עם חור במרכז; 2, צבת; ו-3, חוט מנחה נוקשה אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: הליך כירורגי ליצירת מודל רגורגיטציה של אבי העורקים . (A) עורק הריאה של התורם עובר טרנסקטציה באמצעות מספריים של פוטס. (B) אבי העורקים העולה של התורם מועבר באופן דיסטלי לעורק הברכיוצפלי בעזרת מספריים של פוטס. (ג) ליבו של התורם קבוע בצבת. (D) לאחר תיקון אבי העורקים העולה של התורם באמצעות קליפס כלי דם, מסתם אבי העורקים מנוקב בחוט מנחה נוקשה. (E) אבי העורקים מועבר בסמיכות לעורק הברכיוצפאלי באמצעות מספריים של פוטס. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: אקוקרדיוגרפיה לאחר ניתוח עבור מודל רגורגיטציה של אבי העורקים. זוהו הרחבת חדר שמאל וזרימת סילון חמורה של אבי העורקים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: ממצאים מקרוסקופיים של מודל רגורגיטציה של אבי העורקים. הרחבת חדר שמאל ועיבוי אנדוקרדיאלי אושרו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: מיקרו-תצלומים מוכתמים בטריכרום של Masson של מודל הרגורגיטציה של אבי העורקים. שינויים פיברוטיים אושרו בשריר הלב ובאנדוקרדיום. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
| משתנים | מספר | משתנים | מספר |
| משקל התורם (g) | 236.0±40.6 | זמן אנסטומוזה של הרשות הפלסטינית (מינימום) | 18.8±2.7 |
| משקל הנמען (g) | 294.6±43.6 | זמן איסכמיה (דקות) | 99.7±4.8 |
| זמן מהדק (דקות) | 48.5±3.0 | ||
| זמן הקציר (מינימום) | 16.5±2.0 | זמן הרדמה (מינימום) | 133.7±8.6 |
| זמן אאו אנסטומוזיס (דקות) | 23.9±2.7 | זמן אקסטובציה (מינימום) | 39.0±19.2 |
טבלה 1: רשומות ניתוחיות של המודל הנורמלי שנוצר באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית בחולדות (n = 19). משתנים רציפים מבוטאים כממוצע ± סטיית תקן. קיצורים: Ao = אבי העורקים; PA = עורק ריאתי
| משתנים | מספר | משתנים | מספר |
| משקל התורם (g) | 211.5±46.9 | זמן אנסטומוזה של הרשות הפלסטינית (מינימום) | 18.8±2.1 |
| משקל הנמען (g) | 261.2±42.0 | זמן איסכמיה (דקות) | 65.7±7.2 |
| זמן מהדק (דקות) | 49.3±4.9 | ||
| זמן הקציר (מינימום) | 17.3±2.2 | זמן הרדמה (מינימום) | 143.7±14.6 |
| זמן אאו אנסטומוזיס (דקות) | 28.2±3.6 | זמן אקסטובציה (מינימום) | 28.0±14.5 |
טבלה 2: רשומות ניתוחיות של מודל רגורגיטציה של אבי העורקים שנוצר באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית בחולדות (n = 40). משתנים רציפים מבוטאים כממוצע ± סטיית תקן. קיצורים: Ao = אבי העורקים; PA = עורק ריאתי
| משתנים | מודל רגיל | דגם AR | ערך P |
| קיר LV (מ"מ) | 3.05±0.50 | 2.19±0.57 | 0.002 |
| LVDd (מ"מ) | 2.23±0.55 | 4.56±2.13 | 0.003 |
| LVDs (מ"מ) | 1.32±0.34 | 3.30±1.79 | 0.003 |
| LV-FS (%) | 40.49±9.41 | 29.06±8.24 | 0.008 |
טבלה 3: נתוני אקוקרדיוגרפיה לאחר ניתוח של מודלים נורמליים ומודלים של מציאות רבודה שנוצרו באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית בחולדות. משתנים רציפים מבוטאים כממוצע ± סטיית תקן. מבחן t של תלמיד שימש להשוואת ההבדלים בין שתי הקבוצות (P < 0.05). קיצורים: AR = רגורגיטציה של אבי העורקים; FS = קיצור חלקי; LV = חדר שמאלי; LVDd = קוטר החדר השמאלי-אנדסטולי; LVDs = קוטר קצה החדר השמאלי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
התגלו צעדים מרכזיים למניעת התקשות הלב התורם במהלך ההשתלה. ראשית, חיוני לעבור את אבי העורקים הבטני של התורם לפני הקציר כדי לפרוק את ליבו של התורם 4,7. אם ההליך הכירורגי של התורם מבוצע ללא אינטובציה אנדוטרכאלית, הנשימה נפסקת לאחר בית החזה, אשר חוסם את מחזור הדם הריאתי של התורם. כתוצאה מכך, ליבו של התורם הופך עמוס מדי, מה שמונע התכווצות טובה של לב התורם לאחר הסרת הידוק הידוק ההידוק שנית, ניקוב העורקים הכליליים של התורם עם התמיסה הקרדיופלגית הוא קריטי8. לכן, הפתרון cardioplegic צריך להיות מחורר לתוך העורקים הכליליים על ידי הידוק האוסטיום של אבי העורקים עולה באמצעות פינצטה לאחר קצירת הלב של התורם עד הצבע האדום של העורקים הכליליים פוחת. שלישית, יש צורך בקירור מקומי של לב התורם עם קרח מרוח ומלוחים רגילים קרים. ליבו של התורם הופך בקלות חם ונוקשה כאשר נוגעים במעי. על ידי הנחת ליבו של התורם על צלחת קטנה, ניתן להניח קרח מרוח סביבו. בנוסף, ליבו של התורם יכול להיות שקוע במי מלח קרים ורגילים במהלך האנסטומוזה. יתר על כן, ניתן למזער את כמות הקרח המושפך והמלח הרגיל הקר הדרושים, ובכך למנוע קירור יתר של הנמען. יתר על כן, שימוש במלקחיים נושכות צד כדי להדק את אבי העורקים הבטני ואת נבוב הווריד התחתון נוח7. מלקחיים מהדקים אלה מאפשרים הידוק בו זמנית של ענפי שני כלי הדם ומונעים זרימה חוזרת מענפים אלה, ובכך מפשטים את האנסטומוזה של לב התורם.
מומחים בעלי ניסיון רב בביצוע ניתוחים כאלה יכולים לבצע השתלת לב בטן הטרוטופית עם זמן איסכמיה קצר. Plenter et al. דיווחו על זמן איסכמיה מינימלי של כ 35-45 דקות2. בידיו של ניימי, זמן האיסכמיה היה באופן עקבי מתחת ל-35 דקות3. בנוסף, Westhofen et al. הראו כי זמן איסכמיה קרה/חמה השתפר מ 45 דקות / 100 דקות ל 10 דקות / 20 דקות4. הם ביצעו השתלת לב בטן הטרוטופית באמצעות עכברים ולא חולדות; עם זאת, זמני האיסכמיה שלהם היו קצרים. לכן, השלמת הליך ההשתלה בתוך זמן איסכמיה קצר זה נראה קשה למתחילים. הליך ההשתלה של מחקר זה הראה זמן איסכמיה של כ-60 דקות (טבלה 1), ובכל המקרים הייתה התכווצות LV טובה לאחר הסרת הידוק בגלל ההגנה המחוזקת של שריר הלב. לכן, מתחילים יכולים לבצע את ההליך של מחקר זה ולהשיג אחוזי הצלחה גבוהים.
עם זאת, נדרשים עשרות ניתוחים להצלחת השתלת לב בטן הטרוטופית. במחקר זה נדרשו 62 ניתוחים כדי לבסס את הליך ההשתלה ולהשיג אחוזי הצלחה גבוהים. בנוסף, עדיין לא הוכח אם מתחילים יכולים לבצע את הליך ההשתלה בקלות על ידי צפייה בסרטון של מחקר זה. זה יהיה שימושי וחיובי אם התהליך יכול לסייע למתחילים.
בנוסף, בעבודה זו נקבע מודל AR חדשני בחולדות באמצעות השתלת לב בטן הטרוטופית ועל ידי פגיעה במסתם אבי העורקים של התורם באמצעות חוט מנחה לאחר קצירת ליבו של התורם. רק שני מחקרים של Shimada et al. (המחבר הראשון של שני המחקרים הוא אחד ממחברי המחקר הנוכחי) דיווחו על מודלים של מציאות רבודה באמצעות השתלת לב הטרוטופית בחולדות19,20. יש לקחת בחשבון כמה היבטים חשובים בעת יצירת מודל AR. ראשית, הכלי לנקב את שסתום אבי העורקים חשוב. המסתם האאורטלי של חולדות בוגרות (כ-200 גרם) יציב יחסית; לכן, בעבודתנו, היה קשה לפגוע במסתם אבי העורקים באמצעות חוט מנחה רך. לעומת זאת, המסתם האאורטלי נוקב בקלות באמצעות מחט 23 גרם, אם כי הסיכון לפגיעה ברקמות אחרות היה גבוה, ורק מושתלים מעטים יכלו לשרוד לאחר הליך ההשתלה בגלל דימום. לכן, נבחר חוט מנחה קשיח (איור 1 ואיור 2). שנית, חשוב לשתק את לב התורם ואת אבי העורקים העולה. בתחילה, שסתום אבי העורקים נוקב בעוד קיר אבי העורקים העולה נתפס באמצעות פינצטה מיקרו. עם זאת, נזק לדופן אבי העורקים העולה נצפה לעתים קרובות עקב מתיחה מוגזמת. לכן, הלב של התורם ואבי העורקים העולה היו משותקים באמצעות צלחת פטרי שונה עם חור במרכז, צבת, קליפס כלי דם. (איור 1 ואיור 2). יש לציין כי הסיכון לפגיעה בדופן אבי העורקים העולה הופחת לאחר הצגת שיטה זו.
למודל המציאות הרבודה החדש של מחקר זה יש כמה יתרונות. ראשית, באמצעות מודל זה, ניתן היה לנקב את שסתום אבי העורקים בקלות רבה יותר ובזמן קצר יותר בהשוואה לשימוש במודל AR המסורתי. זמן האיסכמיה במודל AR היה ארוך רק בכ-5 דקות מאשר במודל הרגיל (טבלה 1 וטבלה 2). יתר על כן, שיטה זו יכולה לייצר מודלים שונים עם דרגות שונות של AR על ידי שינוי מספר נקבים. מאחר שהמודל הזה לא תורם למחזור הדם של הנתרם, המקבל יכול לשרוד אפילו כאשר הלב של התורם מראה מציאות רבודה חמורה (איור 3).
יש לציין כי מודל המציאות הרבודה החמורה הראה שינויים פיברוטיים בשריר הלב ובאנדוקרדיום עקב זרימת סילון AR חמורה (איור 4 ואיור 5). לכן, מודל זה עשוי לתרום למחקרים על פתומנגנונים של שריר הלב ואנדוקרדיום פיברוזיס והערכה של סוכנים אנטי פיברוטיים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
Acknowledgments
ברצוננו להודות ל-Editage (www.editage.com) על העריכה בשפה האנגלית.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Antisedan (atipamezole) | Nippon Zenyaku Kogyo Co., Ltd. | ||
| Domitor (medetomidine) | Nippon Zenyaku Kogyo Co., Ltd. | ||
| Dormicum (midazolam) | Maruishi Pharmaceutical Co., Ltd. | ||
| heparin | AY Pharmaceuticals Co.,Ltd. | ||
| Jcl:Wistar rats | CLEA Japan, Inc. | ||
| microscope | Orinpas Co., Ltd. | SZ61 | |
| modified Krebs-Henseleit cardioplegic solution | Merck KGaA | ||
| sevoflurane | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | ||
| SURGICEL FIBRILLAR | Johnson & Johnson K.K. | ||
| Vetorphale (butorphanol) | Meiji Animal Health Co., Ltd. |
References
- Abbott, C. P., Lindsey, E. S., Creech, O. Jr, Dewitt, C. W. A technique for heart transplantation in the rat. Archives of Surgery. 89, 645-652 (1964).
- Plenter, R. J., Zamora, M. R., Grazia, T. J. Four decades of vascularized heterotopic cardiac transplantation in the mouse. Journal of Investigative Surgery. 26 (4), 223-228 (2013).
- Niimi, M. The technique for heterotopic cardiac transplantation in mice: experience of 3000 operations by one surgeon. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 20 (10), 1123-1128 (2001).
- Westhofen, S., et al. The heterotopic heart transplantation in mice as a small animal model to study mechanical unloading - Establishment of the procedure, perioperative management and postoperative scoring. PLoS One. 14 (4), 0214513 (2019).
- Hasegawa, T., et al. Heterotopic vascularized murine cardiac transplantation to study graft arteriopathy. Nature Protocols. 2 (3), 471-480 (2007).
- Wang, C., Wang, Z., Allen, R., Bishop, G. A., Sharland, A. F. A modified method for heterotopic mouse heart transplantation. Journal of Visualized Experiments. (88), e51423 (2014).
- Weigle, C. A., et al. An immunological model for heterotopic heart and cardiac muscle cell transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (159), e60956 (2020).
- Liu, F., Kang, S. M.
- Corry, R. J., Winn, H. J., Russell, P. S. Primarily vascularized allografts of hearts in mice. The role of H-2D, H-2K, and non-H-2 antigens in rejection. Transplantation. 16 (4), 343-350 (1973).
- Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 57 (2), 225-229 (1969).
- Plenter, R. J., Grazia, T. J. Murine heterotopic heart transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (89), e51511 (2014).
- Munakata, H., et al. Aortic conduit valve model with controlled moderate aortic regurgitation in rats: A technical modification to improve short- and long-term outcome and to increase the functional results. Circulation Journal. 77 (9), 2295-2302 (2013).
- Eskesen, K., et al. Sildenafil treatment attenuates ventricular remodeling in an experimental model of aortic regurgitation. Springerplus. 4, 592 (2015).
- Plante, E., et al. Effectiveness of beta-blockade in experimental chronic aortic regurgitation. Circulation. 110 (11), 1477-1483 (2004).
- Plante, E., et al. Left ventricular response to sustained volume overload from chronic aortic valve regurgitation in rats. Journal of Cardiac Failure. 9 (2), 128-140 (2003).
- An Outline of the Act on Welfare and Management of Animals. Ministry of the Environment, Government of Japan. , Available from: https://www.care.nagoya-u.ac.jp/statute/public/02OutlineAct.pdf (2007).
- Standards Relating to the Care and Keeping and Reducing Pain of Laboratory Animals. Ministry of the Environment, Government of Japan. , Available from: https://www.env.go.jp/nature/dobutsu/aigo/2_data/laws/nt_h25_84_en.pdf (2013).
- Guidelines for Proper Conduct of Animal Experiment. Science Council of Japan. , Available from: https://www.scj.go.jp/ja/info/kohyo/pdf/kohyo-20-k16-23.pdf (2006).
- Shimada, S., et al. Distention of the immature left ventricle triggers development of endocardial fibroelastosis: An animal model of endocardial fibroelastosis introducing morphopathological features of evolving fetal hypoplastic left heart syndrome. Biomed Research International. 2015, 462469 (2015).
- Shimada, S., et al. Development of a vascularized heterotopic neonatal rat heart transplantation model. European Surgical Research. 57 (3-4), 240-251 (2016).
