Summary
Denne undersøgelse demonstrerer en reproducerbar heterotopisk abdominal hjertetransplantationsteknik hos rotter, som begyndere kan lære og udføre. Derudover genereres en ny aorta regurgitationsmodel hos rotter ved at udføre heterotopisk abdominal hjertetransplantation og beskadige donorens aortaklapp ved hjælp af en guidewire efter høst.
Abstract
I løbet af de sidste 50 år har mange forskere rapporteret heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos mus og rotter, med nogle variationer i den kirurgiske teknik. Ændring af transplantationsproceduren for at styrke myokardiebeskyttelsen kan forlænge iskæmitiden og samtidig bevare donorens hjertefunktion. Denne tekniks nøglepunkter er som følger: transektering af donorens abdominale aorta før høst for at aflæse donorens hjerte; perfusering af donorens koronararterier med en kold kardioplegisk opløsning; og topisk afkøling af donorens hjerte under anastomoseproceduren. Da denne procedure forlænger den acceptable iskæmitid, kan begyndere derfor nemt udføre den og opnå en høj succesrate.
Desuden blev der etableret en ny aorta regurgitation (AR) model i dette arbejde ved hjælp af en anden teknik end den eksisterende, som er skabt ved at indsætte et kateter fra højre halspulsåre og punktere den oprindelige aortaklapp under kontinuerlig ekkokardiografisk vejledning. En heterotopisk abdominal hjertetransplantation blev udført ved hjælp af den nye AR-model. I protokollen, efter at donorens hjerte er høstet, indsættes en stiv guidewire i donorens brachiocephalic arterie og avanceret mod aorta roden. Aortaklappen punkteres ved at skubbe styretråden længere, selv efter at modstanden mærkes, hvilket inducerer AR. Det er lettere at beskadige aortaklappen ved hjælp af denne metode end med proceduren beskrevet i den konventionelle AR-model. Derudover bidrager denne nye AR-model ikke til modtagerens cirkulation; derfor forventes denne metode at producere en mere alvorlig AR-model end den konventionelle procedure.
Introduction
Heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos rotter blev først rapporteret i 1964 af Abbott et al.1 og er blevet brugt til at studere akut og kronisk allograft afstødning, hjerte allograft vaskulopati, iskæmi-reperfusionsskade og hjerte remodellering 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Nogle ændringer er blevet tilføjet til proceduren i løbet af de sidste 50 år. De grundlæggende elementer i den nuværende procedure er følgende. Donorens stigende aorta og lungearterie (PA) er ende-til-side anastomoseret til modtagerens abdominale aorta og ringere vena cava, henholdsvis. Selvom donorens venstre atrium og ventrikel ikke modtager nogen intracavitær strømning, strømmer blod til donorens koronarsystem; Derfor begynder donorens hjerte at slå igen efter afspænding.
Nogle eksperter med erfaring i hundreder eller tusinder af operationer har rapporteret en høj succesrate med kort iskæmitid for heterotopisk abdominal hjertetransplantation 2,3,4,5; Det er dog svært for begyndere at opnå den korte iskæmitid fra starten. Tilstrækkelig hjertebeskyttelse er en vigtig faktor for at opnå god hjertesammentrækning af donorens hjerte. Utilstrækkelig myokardiebeskyttelse kan stivne donorens hjerte. Derfor ændrede vi transplantationsproceduren for at styrke beskyttelsen af donorens hjerte. Et af målene med denne undersøgelse er at demonstrere en reproducerbar heterotopisk abdominal hjertetransplantationsprocedure, som begyndere let kan udføre, da det forlænger den acceptable iskæmitid.
Derudover har nogle forskere rapporteret en aorta regurgitation (AR) model hos rotter, som er blevet brugt til at undersøge virkningerne af midler på venstre ventrikel (LV) remodellering12,13,14,15. Den konventionelle procedure omfatter følgende: (1) et højre lateralt halssnit er lavet for at udsætte den højre halspulsåre efter anæstesi; (2) et kateter kanyleres fra dette kar og føres frem mod aortaroten; og (3) AR induceres ved punktering af den oprindelige aortaklapp under kontinuerlig ekkokardiografisk vejledning.
Imidlertid er punktering af aortaklappen, mens ekkokardiografisonden holdes og får et godt overblik over den stigende aorta, aortaklappen og kateteret med et ekkokardiogram, udfordrende. Desuden er hjertesvigt efter akut AR en anden komplikation. Derfor er der i dette arbejde etableret en ny AR-model, som let kan skabes og ikke bidrager til modtagerens cirkulation. Det andet mål med denne undersøgelse er at skabe en AR-model ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation og beskadige donorens aortaklapp ved hjælp af en guidewire efter høst.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med "An Outline of the Act on Welfare and Management of Animals" og "Standards Relating to the Care and Keeping and Reducing Pain of Laboratory Animals" af Miljøministeriet, Japans regering og "Guidelines for Proper Conduct of Animal Experiment" af Science Council of Japan16, 17,18. Dyreprotokollerne blev gennemgået og godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee ved University of Tokyo (M-P19-065).
1. Heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos rotter
BEMÆRK: Heterotopiske abdominale hjertetransplantationer blev udført på Jcl:Wistar-hanrotter i alderen 7-9 uger gamle. Et mikroskop med 6,7x til 45x forstørrelse blev brugt til at udføre proceduren. De kirurgiske instrumenter blev autoklaveret til sterilisering.
- Høst af donorhjerte
- Bedøv donorrotten via en intraperitoneal injektion af medetomidin (0,15 mg / kg), midazolam (2,0 mg / kg) og butorphanol (2,5 mg / kg).
- Placer rotten i liggende stilling på en varmepude over operationspladen, og fastgør lemmerne ved hjælp af elastikbånd. Fjern så meget pels som muligt med en elektrisk barbermaskine og hårfjerningscreme. Rengør derefter driftsområdet med jod og en 70% alkoholskrubbe tre gange til desinfektion.
- Lav et lille snit på ca. 1 cm med en saks, efterfulgt af administration af heparin til maven (100 E).
- Udvid abdominal snit i længderetningen fra over den ydre urethral meatus til subxiphoidprocessen med en saks.
- Udsæt abdominal aorta med steriliserede vatpinde, og transekt med en saks for at aflæse donorens hjerte.
- Skær membranen langs den forreste brystvæg, og åbn brystvæggen med et V-formet snit ved hjælp af en saks. Løft den forreste brystvæg ved siden af hovedet, og fastgør den med stifter.
- Start topisk afkøling af hjertet ved hjælp af slushed is.
- Tape den ringere vena cava med en 5-0 silkesutur.
- Fjern thymus med en saks, og identificer derefter den stigende aorta og PA, der stammer fra hjertet. Den stigende aorta og PA er henholdsvis til højre og venstre.
- Transekter brachiocephalic arterien stammer fra aortabuen med Potts saks for yderligere ekssanguination.
- Indsæt en 23 G nål i den ringere vena cava, og administrer 2-3 ml koldmodificeret Krebs-Henseleit kardioplegisk opløsning. Efter administrationen stopper hjertet gradvist med at slå. Samtidig skal du sørge for, at blodet i hjertet drænes ud så meget som muligt.
- Ligate den ringere vena cava med 5-0 silke, og del den distalt til ligaturen ved hjælp af Potts saks.
- Efter dissekering af bindevævet mellem højre lunge og spiserøret med en saks, ligeres hilum i højre lunge med 5-0 silke og opdeles distalt til ligaturen med en saks.
- Ligate den højre overlegne vena cava med 5-0 silke, og del den distalt til ligaturen med Potts saks.
- Indsæt et blad af Potts-saksen i den tværgående sinus og del den stigende aorta og PA en bloc så distalt som muligt.
- Ligate den venstre overlegne vena cava med en 5-0 silkesutur, og del den distalt til ligaturen og tæt på azygosvenen med Potts saks.
- Efter dissekering af bindevævet mellem venstre lunge og spiserøret med en saks, ligeres hilum i venstre lunge med en 5-0 silkesutur og opdeles distalt til ligaturen med en saks.
- Ligate bunden af hjertet med en 5-0 silkesutur, og del det distalt til ligaturen med en saks. Denne silke bruges til at trække donorens hjerte tilbage under anastomosen af donorens hjerte. På dette tidspunkt skal du fjerne donorens hjerte fra perikardiehulen.
- Efter at have placeret donorens hjerte på pladen fyldt med slushed is og koldt normalt saltvand, dissekeres bindevævet mellem den stigende aorta og PA ved hjælp af mikropincet.
- Perfus 2-3 ml koldmodificeret Krebs-Henseleit kardioplegisk opløsning fra den stigende aorta ind i koronararterierne ved at klemme ostium af den stigende aorta med pincet, indtil den røde farve af koronararterierne er formindsket.
- Opbevar donorens hjerte i en koldmodificeret Krebs-Henseleit kardioplegisk opløsning.
- Forberedelse af modtager
BEMÆRK: Før du høster donorens hjerte, skal du afslutte modtagerpræparatet.- Bedøv modtagerrotten via en intraperitoneal injektion af medetomidin (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) og butorphanol (2,5 mg/kg). Efter endotracheal intubation ved hjælp af et 16 G intravenøst kateter opretholdes anæstesien via sevofluraninhalation (induktion ved 5,0% og vedligeholdelse ved 2,5% med en O2-strømningshastighed på 0,3 l / min).
- Placer rotten i liggende stilling på en varmepude, der er lagt over operationspladen, og fastgør lemmerne ved hjælp af elastikbånd. Fjern så meget pels som muligt med en elektrisk barbermaskine og hårfjerningscreme. Derudover rengøres det kirurgiske sted med jod og en 70% alkoholskrubbe tre gange til desinfektion.
- Brug en saks til at lave et midterlinie abdominal snit på ca. 6-7 cm over den ydre urethral meatus til subxiphoidprocessen.
- Træk tyndtarmen tilbage mod øverste højre side af modtageren med steriliserede vatpinde, og pakk den med gasbind gennemblødt med varm normal saltvand.
- Disseker bindevævet mellem tyndtarmen og tyktarmen med en saks.
- Disseker det avaskulære område af tyktarmen med en saks og tape med to strimmellignende gazestykker for at trække tyktarmen tilbage til venstre.
- Udsæt abdominal aorta og ringere vena cava med steriliserede vatpinde. Ligate de relativt store grene af begge fartøjer med 9-0 nylon og opdele.
- Heterotopisk hjertetransplantation
- Administrer heparin til modtagerens mave (100 E), før donorhjertetransplantationen påbegyndes.
- Klem abdominal aorta og ringere vena cava en bloc med sidebidende klemmetang.
- Punktering af abdominal aorta med en 90 ° bøjet 23 G nål, og forlæng hullet i længderetningen med Potts saks til mindst diameteren af donorens stigende aorta. Derefter skylles lumen med hepariniseret normalt saltvand (10 U / ml) for at fjerne blodpropper.
- Placer den steriliserede lille plade på højre side af modtagerens abdominale aorta og ringere vena cava. Placer donorens hjerte på pladen fyldt med slushed is og koldt normalt saltvand, som skal genopfyldes hvert 5. minut.
- Bind donorens stigende aorta til modtagerens abdominale aorta med to 9-0 nylon ophold suturer klokken 12 og 6 om morgenen.
- Drej betjeningspladen 90° med uret.
- Anastomose venstre side af modtagerens abdominale aorta og donorens stigende aorta ved hjælp af en løbende 9-0 nylonsutur fra kaudal til kranial retning og binde med en 9-0 nylon ophold sutur ved klokken 12 position (i alt syv til otte suturer).
- Drej betjeningskortet 180° mod uret. Translokere donorens hjerte til venstre for modtagerens abdominale aorta og ringere vena cava. Det er let at trække donorens hjerte tilbage mod venstre side med 5-0 silkesuturen, der blev brugt til ligering af bunden af donorens hjerte (trin 1.1.18).
- Anastomose højre side af modtagerens abdominale aorta og donorens stigende aorta ved hjælp af en løbende 9-0 nylonsutur fra kranial til kaudale retning, og binde med en 9-0 nylon ophold sutur på 6 o'clock position (i alt syv til otte suturer).
- Punktering af den ringere vena cava ved hjælp af en 90 ° bøjet 23 G nål distalt til anastomosen mellem donorens stigende aorta og modtagerens abdominale aorta, og forlæng hullet i længderetningen med Potts-saks til større end diameteren på donorens PA. Skyl derefter lumen med hepariniseret normalt saltvand for at eliminere blodpropper.
- Bind donorens PA til modtagerens ringere vena cava ved hjælp af en 9-0 nylon stay sutur ved 6 o'clock position.
- Anastomose venstre side af modtagerens ringere vena cava og donorens PA med en løbende 9-0 nylonsutur fra kaudal til kranial retning (i alt syv til otte suturer).
- Bind donorens PA til modtagerens ringere vena cava med en 9-0 nylon stay sutur ved klokken 12. Derudover binde denne opholdssutur til 9-0 nylon på venstre side af anastomosen mellem donorens PA og modtagerens ringere vena cava.
- Anastomose højre side af modtagerens ringere vena cava og donorens PA ved hjælp af en løbende 9-0 nylonsutur fra kranial til kaudale retning, og binde med 6 o'clock stay sutur (i alt 10-12 suturer).
- Påfør hæmostatiske midler på begge anastomoser, og læg gasbind omkring dem.
- Efter frigivelse af de sidebidende klemmetang komprimeres anastomoserne forsigtigt med steriliserede vatpinde for at lette hæmostase. Anvend derefter varm normal saltvand på donorens hjerte for at give varme. Donorens hjerte begynder at fibrillere inden for få titalls sekunder og genopretter sinusrytmen efter et par minutter.
- Returner tyndtarmen til modtagerens mave ved hjælp af steriliserede vatpinde. Der skal udvises forsigtighed for at forhindre komprimering af donorens hjerte eller vridning af tyndtarmen.
- Luk abdominalvæggen ved hjælp af en løbende 4-0 silkesutur. Efter administration af atipamezol (0,75 mg / kg) i maven, luk huden med en løbende 4-0 silkesutur.
- Afbryd inhalationsanæstesi, og injicer 1 ml 1% lidokain under snittet. Derudover injiceres 2 ml varm normal saltvand subkutant for at kompensere for blodtab.
- Opvarm modtagerrotten ved hjælp af en lysemitterende diodelampe. Modtagerrotten genvinder bevidstheden og kan ekstuberes ca. 30-40 minutter efter, at inhalationsanæstesi er seponeret.
2. Ny AR-model ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos rotter
BEMÆRK: En ny AR-model ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation blev genereret ved hjælp af mandlige Jcl: Wistar-rotter i alderen 7-9 uger gamle. Et mikroskop med 6,7x til 45x forstørrelse blev brugt til at udføre proceduren. De kirurgiske instrumenter blev autoklaveret til sterilisering.
- Høst af donorhjerte
BEMÆRK: En modificeret petriskål med et hul i midten, en tang og en stiv styretråd er påkrævet for at skabe den nye AR-model (figur 1).- Som beskrevet ovenfor høstes donorens hjerte ved hjælp af en procedure, der svarer til den normale transplantation hos rotter, bortset fra trinene vedrørende opstigende aorta og PA-transektion (1.1.1-1.1.14, 1.1.16-1.1.17)
- Før du transekterer den stigende aorta og PA, skal du fjerne fedtvævet på forsiden af begge kar ved hjælp af Potts-saks. Derefter dissekeres bindevævet mellem begge kar ved hjælp af pincet.
- Indsæt et blad af Potts-saksen i den tværgående sinus. Træk Potts-saksen mod operatøren, og indsæt bladet mellem den stigende aorta og PA. Derefter transekteres kun PA (figur 2A) efterfulgt af transektering af aorta distalt til brachiocephalic arterien ved hjælp af Potts saks (figur 2B).
- Efter ligering af hjertets bund ved hjælp af en 5-0 silkesutur og opdeling af den distalt til ligaturen med en saks, dissekeres bindevævet mellem den stigende aorta og PA, og perfuser koldmodificeret Krebs-Henseleit kardioplegisk opløsning i koronararterierne ved hjælp af en lignende procedure som den normale transplantation (trin 1.1.18-1.1.20).
- Fastgør donorens hjerte med en tang (figur 2C). Derefter dækker donorens hjerte med en modificeret petriskål med et hul i midten og immobiliserer den stigende aorta med et vaskulært klip.
- Indsæt en stiv guidewire i brachiocephalic arterien (figur 2D). Skub styretråden længere, selv efter at modstanden er opfyldt, og gennembor aortaklappen, hvis et tab af modstand bekræftes. Udfør flere punkteringer, hvis der skal oprettes en alvorlig AR-model.
- Transekter aorta proximalt til brachiocephalic arterien for at fjerne den del, der er fastspændt med vaskulær klip (figur 2E). Opbevar derefter donorens hjerte i koldmodificeret Krebs-Henseleit kardioplegisk opløsning ved hjælp af en procedure svarende til den normale transplantation (trin 1.1.21).
- Forberedelse af modtager
BEMÆRK: Før du høster donorens hjerte, skal du afslutte modtagerpræparatet.- Som beskrevet ovenfor svarer tilberedningsproceduren for recipienten til proceduren for den normale transplantation (trin 1.2.1-1.2.7).
- Heterotopisk hjertetransplantation
- Som beskrevet ovenfor svarer donorens hjertetransplantationsprocedure til den normale transplantation (trin 1.3.1-1.3.20).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Med hensyn til den normale model blev god LV-sammentrækning etableret med succes efter afspænding. Iskæmitiden for det transplanterede hjerte og modtagerens anæstesitid var henholdsvis ca. 60 min og 130 min (tabel 1).
God LV-sammentrækning blev også opnået efter afspænding i den nye AR-model. Den iskæmiske tid for det transplanterede hjerte og modtagerens anæstesitid i AR-modellen var ca. 5 min og 10 min længere end tiderne for den normale model (tabel 2). AR-modellen viste signifikant større LV-dimensioner og en tyndere LV-væg end den normale model (tabel 3), og postoperativ ekkokardiografi detekterede en AR-jetstrøm i AR-modellen (figur 3). Makroskopisk undersøgelse viste LV-dilatation og endokardiefortykkelse (figur 4), og Massons trikromfarvede prøver viste fibrotiske ændringer i myokardiet og endokardiet (figur 5). I modsætning hertil blev disse fibrotiske ændringer ikke fundet i den normale model.
Figur 1: Kirurgiske instrumenter og materialer til oprettelse af en aorta regurgitationsmodel ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation. 1, en modificeret petriskål med et hul i midten; 2, tænger; og 3, en stiv guidewire Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Kirurgisk procedure til oprettelse af aorta regurgitationsmodellen . (A) Donorens lungearterie transekteres ved hjælp af Potts-saks. (B) Donorens stigende aorta transekteres distalt til brachiocephalic arterien med Potts saks. (C) Donorens hjerte er fastgjort med en tang. (D) Efter at donorens stigende aorta er fastgjort med en vaskulær klemme, punkteres aortaklappen med en stiv styretråd. (E) Aorta transekteres proximalt til brachiocephalic arterien ved hjælp af Potts saks. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Postoperativ ekkokardiografi for aorta regurgitationsmodellen. Venstre ventrikulær dilatation og en alvorlig aorta regurgitation jetstrøm blev påvist. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Makroskopiske fund af aorta regurgitationsmodellen. Venstre ventrikulær dilatation og endokardiefortykkelse blev bekræftet. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Massons trikromfarvede mikrofotografier af aorta regurgitationsmodellen. Fibrotiske ændringer blev bekræftet i myokardiet og endokardiet. Klik her for at se en større version af denne figur.
| Variabler | Tal | Variabler | Tal |
| Donorens vægt (g) | 236.0±40.6 | PA-anastomosetid (min.) | 18.8±2.7 |
| Modtagerens vægt (g) | 294.6±43.6 | Iskæmi tid (min) | 59.7±4.8 |
| Klemmetid (min.) | 48.5±3.0 | ||
| Høsttid (min.) | 16.5±2.0 | Anæstesi tid (min) | 132.7±8.6 |
| Ao anastomose tid (min) | 26.9±2.7 | Ekstubationstid (min.) | 39.0±19.2 |
Tabel 1: Operative optegnelser over den normale model genereret ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos rotter (n = 19). Kontinuerlige variabler udtrykkes som gennemsnittet ± standardafvigelsen. Forkortelser: Ao = aorta; PA = lungearterie
| Variabler | Tal | Variabler | Tal |
| Donors vægt (g) | 211.5±46.9 | PA-anastomosetid (min.) | 18.8±2.1 |
| Modtagerens vægt (g) | 261.2±42.0 | Iskæmi tid (min) | 65.7±7.2 |
| Klemmetid (min.) | 49.3±4.9 | ||
| Høsttid (min.) | 17.3±2.2 | Anæstesi tid (min) | 143.7±14.6 |
| Ao anastomose tid (min) | 28.2±3.6 | Ekstubationstid (min.) | 28.0±14.5 |
Tabel 2: Operative optegnelser over aorta regurgitationsmodellen genereret ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos rotter (n = 40). Kontinuerlige variabler udtrykkes som gennemsnittet ± standardafvigelsen. Forkortelser: Ao = aorta; PA = lungearterie
| Variabler | Normal model | AR-model | P-værdi |
| LV væg (mm) | 3.05±0.50 | 2.19±0.57 | 0.002 |
| LVDd (mm) | 2.23±0.55 | 4.56±2.13 | 0.003 |
| LVD'er (mm) | 1.32±0.34 | 3.30±1.79 | 0.003 |
| LV-FS (%) | 40.49±9.41 | 29.06±8.24 | 0.008 |
Tabel 3: Postoperative ekkokardiografiske data for de normale og AR-modeller oprettet ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation hos rotter. Kontinuerlige variabler udtrykkes som gennemsnittet ± standardafvigelsen. En studerendes t-test blev brugt til at sammenligne forskellene mellem de to grupper (P < 0,05). Forkortelser: AR = aorta regurgitation; FS = fraktioneret forkortelse; LV = venstre ventrikulær; LVDd = venstre ventrikulær endediastolisk diameter; LVD'er = venstre ventrikulær ende-systolisk diameter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vigtige trin blev opdaget for at forhindre donorhjertet i at stivne under implantation. For det første er det vigtigt at transektere donorens abdominale aorta før høst for at aflæse donorens hjerte 4,7. Hvis donorens kirurgiske procedure udføres uden endotracheal intubation, ophører vejrtrækningen efter thoracotomi, hvilket forhindrer donorens lungecirkulation. Derfor bliver donorens hjerte overbelastet, hvilket forhindrer god sammentrækning af donorens hjerte efter afspænding. For det andet er perfusering af donorens kranspulsårer med den kardioplegiske opløsningafgørende 8. Derfor bør den kardioplegiske opløsning perfuseres ind i koronararterierne ved at klemme ostium af den stigende aorta ved hjælp af pincet efter høst af donorens hjerte, indtil den røde farve af koronararterierne er formindsket. For det tredje er topisk afkøling af donorens hjerte med slushed is og koldt normalt saltvand nødvendigt. Donorens hjerte bliver let varmt og stift, når man rører tarmen. Ved at placere donorens hjerte på en lille tallerken kan slushed is placeres omkring det. Derudover kan donorens hjerte nedsænkes i koldt normalt saltvand under anastomose. Desuden kan mængden af sluset is og koldt normalt saltvand, der er nødvendigt, minimeres, hvilket forhindrer overdreven afkøling af modtageren. Desuden er det praktisk at bruge sidebidende tang til at klemme abdominal aorta og ringere vena cava7. Disse sidebidende klemmetang muliggør samtidig fastspænding af begge kars grene og forhindrer tilbagestrømning fra disse grene, hvilket forenkler anastomosen i donorens hjerte.
Eksperter med rigelig erfaring med at udføre sådanne operationer kan udføre heterotopisk abdominal hjertetransplantation med en kort iskæmitid. Plenter et al. rapporterede en minimum iskæmitid på ca. 35-45 min2. I hænderne på Niimi var iskæmitiden konsekvent under 35 min3. Derudover viste Westhofen et al., at den kolde/varme iskæmitid blev forbedret fra 45 min/100 min til 10 min/20 min4. De udførte heterotopisk abdominal hjertetransplantation ved hjælp af mus snarere end rotter; Men deres iskæmi tider var korte. Derfor synes det vanskeligt for begyndere at afslutte transplantationsproceduren inden for denne korte iskæmitid. Denne undersøgelses transplantationsprocedure viste ca. 60 minutters iskæmitid (tabel 1), og alle tilfælde havde god LV-sammentrækning efter afspænding på grund af den styrkede myokardiebeskyttelse. Derfor kan begyndere udføre denne undersøgelses procedure og opnå en høj succesrate.
Ikke desto mindre kræves snesevis af operationer for succes med heterotopisk abdominal hjertetransplantation. I denne undersøgelse var 62 operationer nødvendige for at etablere transplantationsproceduren og opnå en høj succesrate. Derudover er det endnu ikke bevist, om begyndere let kan udføre transplantationsproceduren ved at se denne undersøgelses video. Det ville være nyttigt og positivt, hvis processen kunne hjælpe begyndere.
Derudover blev der i dette arbejde etableret en ny AR-model hos rotter ved hjælp af heterotopisk abdominal hjertetransplantation og ved at beskadige donorens aortaklapp ved hjælp af en guidewire efter høst af donorens hjerte. Kun to undersøgelser af Shimada et al. (førsteforfatteren af begge undersøgelser er medforfatter af denne undersøgelse) har rapporteret AR-modeller ved hjælp af heterotopisk hjertetransplantation hos rotter19,20. Nogle vigtige aspekter bør overvejes, når AR-modellen genereres. For det første er værktøjet til at punktere aortaklappen vigtigt. Aortaklappen hos voksne rotter (ca. 200 g) er relativt robust; Derfor var det i vores arbejde vanskeligt at beskadige aortaklappen ved hjælp af en blød guidewire. I modsætning hertil blev aortaklappen let gennemboret ved hjælp af en 23 G nål, selvom risikoen for skade på andre væv var høj, og få modtagere kunne overleve efter transplantationsproceduren på grund af blødning. Derfor blev der valgt en stiv styretråd (figur 1 og figur 2). For det andet er immobilisering af donorens hjerte og den stigende aorta vigtig. Indledningsvis blev aortaklappen punkteret, mens den stigende aortavæg blev grebet ved hjælp af mikropincet. Imidlertid blev skader på den stigende aortavæg ofte observeret på grund af overdreven trækkraft. Derfor blev donorens hjerte og stigende aorta immobiliseret ved hjælp af en modificeret petriskål med et hul i midten, tang og et vaskulært klip. (Figur 1 og figur 2). Især blev risikoen for skade på den stigende aortavæg reduceret efter indførelsen af denne metode.
Denne undersøgelses nye AR-model har nogle fordele. For det første var det med denne model muligt at punktere aortaklappen lettere og på kortere tid sammenlignet med at bruge den traditionelle AR-model. Iskæmitiden i AR-modellen var kun ca. 5 min længere end i den normale model (tabel 1 og tabel 2). Desuden kan denne metode producere forskellige modeller med forskellige grader af AR ved at ændre antallet af punkteringer. Da denne model ikke bidrager til modtagerens cirkulation, kan modtageren overleve, selv når donorens hjerte viser alvorlig AR (figur 3).
Især viste den alvorlige AR-model fibrotiske ændringer i myokardiet og endokardiet på grund af alvorlig AR-jetstrøm (figur 4 og figur 5). Derfor kan denne model bidrage til undersøgelser af patomekanismerne for myokardium og endokardiumfibrose og evalueringen af antifibrotiske midler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.
Acknowledgments
Vi vil gerne takke Editage (www.editage.com) for den engelsksprogede redigering.
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).
