Summary
Denna studie visar en reproducerbar heterotopisk bukhjärttransplantationsteknik hos råttor som nybörjare kan lära sig och utföra. Dessutom genereras en ny aorta-uppstötningsmodell hos råttor genom att utföra heterotopisk bukhjärttransplantation och skada donatorns aortaklaffen med hjälp av en guidewire efter skörd.
Abstract
Under de senaste 50 åren har många forskare rapporterat heterotopisk bukhjärttransplantation hos möss och råttor, med vissa variationer i kirurgisk teknik. Att ändra transplantationsproceduren för att stärka myokardskyddet kan förlänga ischemitiden samtidigt som donatorns hjärtfunktion bevaras. Denna tekniks huvudpunkter är följande: transektera givarens bukaorta före skörd för att lossa givarens hjärta; perfusering av givarens kransartärer med en kall kardioplegisk lösning; och lokal kylning av givarens hjärta under anastomosproceduren. Följaktligen, eftersom denna procedur förlänger den acceptabla ischemitiden, kan nybörjare enkelt utföra den och uppnå en hög framgångsgrad.
Dessutom etablerades en ny aorta regurgitation (AR) modell i detta arbete med hjälp av en teknik som skiljer sig från den befintliga, som skapas genom att sätta in en kateter från den högra halspulsådern och punktera den ursprungliga aortaklaffen under kontinuerlig ekokardiografisk vägledning. En heterotopisk bukhjärttransplantation utfördes med hjälp av den nya AR-modellen. I protokollet, efter att donatorns hjärta skördats, sätts en styv guidewire in i givarens brakiocefaliska artär och avanceras mot aortaroten. Aortaklaffen punkteras genom att trycka styrtråden ytterligare även efter att motståndet känts, vilket inducerar AR. Det är lättare att skada aortaklaffen med denna metod än med den procedur som beskrivs i den konventionella AR-modellen. Dessutom bidrar denna nya AR-modell inte till mottagarens cirkulation; därför förväntas denna metod ge en allvarligare AR-modell än det konventionella förfarandet.
Introduction
Heterotopisk bukhjärttransplantation hos råttor rapporterades först 1964 av Abbott et al.1 och har använts för att studera akut och kronisk transplantatavstötning, hjärttransplantatvaskulopati, ischemi-reperfusionsskada och hjärtremodellering 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Vissa ändringar har lagts till i förfarandet under de senaste 50 åren. Grunderna i det nuvarande förfarandet är följande. Donatorns stigande aorta och lungartär (PA) anastomoseras från sida till sida till mottagarens bukaorta respektive sämre vena cava. Även om givarens vänstra atrium och ventrikel inte får något intrakavitärt flöde, flyter blod till givarens kranskärlssystem; Därför börjar donatorns hjärta slå igen efter avklämning.
Vissa experter med erfarenhet av hundratals eller tusentals operationer har rapporterat en hög framgångsgrad med kort ischemitid för heterotopisk bukhjärttransplantation 2,3,4,5; Det är dock svårt för nybörjare att uppnå den korta ischemitiden från början. Tillräckligt hjärtskydd är en viktig faktor för att få god hjärtkontraktion av donatorns hjärta. Otillräckligt myokardskydd kan stelna donatorns hjärta. Därför ändrade vi transplantationsförfarandet för att stärka skyddet av donatorns hjärta. Ett av syftena med denna studie är att demonstrera ett reproducerbart heterotopiskt bukhjärttransplantationsförfarande som nybörjare enkelt kan utföra eftersom det förlänger den acceptabla ischemitiden.
Dessutom har vissa forskare rapporterat en aorta regurgitation (AR) modell hos råttor, som har använts för att undersöka effekterna av medel på vänster kammare (LV) remodeling12,13,14,15. Det konventionella förfarandet innefattar följande: (1) ett höger lateralt halssnitt görs för att exponera den högra halspulsådern efter anestesi; (2) en kateter kanyleras från detta kärl och avanceras mot aortaroten; och (3) AR induceras genom punktering av den nativa aortaklaffen under kontinuerlig ekokardiografisk vägledning.
Att punktera aortaklaffen medan du håller ekokardiografisonden och får en bra bild av den stigande aortan, aortaklaffen och katetern med ett ekokardiogram är dock utmanande. Dessutom är hjärtsvikt efter akut AR en annan komplikation. Därför har en ny AR-modell, som enkelt kan skapas och inte bidrar till mottagarens cirkulation, etablerats i detta arbete för att lösa dessa utmaningar. Det andra syftet med denna studie är att skapa en AR-modell genom att använda heterotopisk bukhjärttransplantation och skada donatorns aortaklaffen med hjälp av en guidewire efter skörd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla djurförsök utfördes i enlighet med "An Outline of the Act on Welfare and Management of Animals" och "Standards relating to the Care and Keeping and Reducing Pain of Laboratory Animals" av ministeriet för miljö, Japans regering och "Guidelines for Proper Conduct of Animal Experiment" av Japans vetenskapliga råd16, 17,18. Djurprotokollen granskades och godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee vid University of Tokyo (M-P19-065).
1. Heterotopisk bukhjärttransplantation hos råttor
OBS: Heterotopiska bukhjärttransplantationer utfördes på manliga Jcl: Wistar-råttor i åldern 7-9 veckor gamla. Ett mikroskop med 6,7x till 45x förstoring användes för att utföra proceduren. De kirurgiska instrumenten autoklaverades för sterilisering.
- Donatorhjärta skörd
- Bedöva donatorråtta via en intraperitoneal injektion av medetomidin (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) och butorfanol (2,5 mg/kg).
- Placera råttan i ryggläge på en värmedyna över operationskortet och fixera lemmarna med elastiska band. Ta bort så mycket päls som möjligt med en elektrisk rakapparat och hårborttagningskräm. Rengör sedan operationsområdet med jod och en 70% alkoholskrubb tre gånger för desinfektion.
- Gör ett litet snitt på ca 1 cm med sax, följt av administrering av heparin till buken (100 U).
- Förläng buksnittet i längdriktningen ovanför den yttre urinrörets meatus till subxiphoidprocessen med sax.
- Exponera bukaortan med steriliserade bomullspinnar och transekt med sax för att lossa givarens hjärta.
- Skär membranet längs den främre bröstväggen och öppna bröstväggen med ett V-format snitt med sax. Lyft den främre bröstväggen bredvid huvudet och fixa den med stift.
- Initiera aktuell kylning av hjärtat med hjälp av trög is.
- Tejpa den sämre vena cava med en 5-0 sidensutur.
- Ta bort tymus med sax och identifiera därefter den stigande aortan och PA som härrör från hjärtat. Den stigande aortan och PA är till höger respektive vänster.
- Transektera den brakiocefaliska artären som härrör från aortabågen med Potts sax för ytterligare exsanguination.
- För in en 23 G nål i den nedre vena cava och administrera 2-3 ml kallmodifierad Krebs-Henseleit kardioplegisk lösning. Efter administreringen slutar hjärtat gradvis slå. Se samtidigt till att blodet i hjärtat dräneras ut så mycket som möjligt.
- Ligate den sämre vena cava med 5-0 siden och dela den distalt till ligaturen med Potts sax.
- Efter dissekering av bindväven mellan höger lunga och matstrupen med sax, ligera hilum i höger lunga med 5-0 silke och dela den distalt till ligaturen med sax.
- Ligate rätt överlägsen vena cava med 5-0 siden och dela den distalt till ligaturen med Potts sax.
- Sätt in ett blad av Potts sax i tvärgående sinus och dela den stigande aortan och PA en bloc så distalt som möjligt.
- Ligate den vänstra överlägsna vena cava med en 5-0 silkesutur och dela den distalt till ligaturen och proximalt till azygosvenen med Potts sax.
- Efter dissekering av bindväven mellan vänster lunga och matstrupen med sax, ligera hilum i vänster lunga med en 5-0 silkesutur och dela den distalt till ligaturen med sax.
- Släpp hjärtans bas med en 5-0 silkesutur och dela den distalt till ligaturen med sax. Detta silke används för att dra tillbaka givarens hjärta under anastomosen av givarens hjärta. Vid denna tidpunkt, ta bort givarens hjärta från perikardhålan.
- Efter att ha placerat givarens hjärta på plattan fylld med slushed is och kall normal saltlösning, dissekera bindväven mellan den stigande aortan och PA med hjälp av mikropincett.
- Perfusera 2-3 ml kallmodifierad Krebs-Henseleit kardioplegisk lösning från den stigande aortan in i kransartärerna genom att klämma ostium i den stigande aortan med pincett tills den röda färgen på kransartärerna minskar.
- Förvara donatorns hjärta i en kallmodifierad Krebs-Henseleit kardioplegisk lösning.
- Förberedelse av mottagare
OBS: Innan du skördar donatorns hjärta, slutför mottagarförberedelsen.- Bedöva mottagarråtta via en intraperitoneal injektion av medetomidin (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) och butorfanol (2,5 mg/kg). Efter endotrakeal intubation med en 16 G intravenös kateter, behåll anestesin via sevofluraninhalation (induktion vid 5,0% och underhåll vid 2,5% med enO2-flödeshastighet på 0,3 l/min).
- Placera råttan i ryggläge på en värmedyna som ligger över operationskortet och fixera lemmarna med elastiska band. Ta bort så mycket päls som möjligt med en elektrisk rakapparat och hårborttagningskräm. Rengör dessutom operationsområdet med jod och en 70% alkoholskrubba tre gånger för desinfektion.
- Använd sax, gör ett mittlinjesnitt i buken på cirka 6-7 cm ovanför den yttre urinrörets meatus till subxiphoidprocessen.
- Dra tillbaka tunntarmen mot mottagarens övre högra sida med steriliserade bomullspinnar och linda den med gasväv blöt med varm normal saltlösning.
- Dissekera bindväven mellan tunntarmen och tjocktarmen med sax.
- Dissekera det avaskulära området i tjocktarmen med sax och tejpa med två remsliknande gasbindstycken för att dra tillbaka tjocktarmen till vänster.
- Exponera buken aorta och sämre vena cava med steriliserade bomullspinne. Ligate de relativt stora grenarna av båda fartygen med 9-0 nylon och dela.
- Heterotopisk hjärttransplantation
- Administrera heparin till mottagarens buk (100 E) innan du påbörjar donatorhjärttransplantationen.
- Kläm fast bukaortan och underlägsen vena cava en bloc med sidobitande klämpincett.
- Punktera bukaortan med en 90° böjd 23 G nål och förläng hålet i längdriktningen med Potts sax till minst diametern på donatorns stigande aorta. Spola sedan lumen med hepariniserad normal saltlösning (10 U / ml) för att avlägsna blodproppar.
- Placera den steriliserade lilla plattan på höger sida av mottagarens bukaorta och nedre vena cava. Placera givarens hjärta på tallriken fylld med slushed is och kall normal saltlösning, som ska fyllas på var 5: e minut.
- Bind donatorns stigande aorta till mottagarens bukaorta med två 9-0 nylon stay suturer vid klockan 12 och klockan 6.
- Vrid manöverkortet 90° medurs.
- Anastomos vänster sida av mottagarens bukaorta och givarens stigande aorta med hjälp av en löpande 9-0 nylonsutur från caudal till kranialriktningen och knyt med en 9-0 nylon stay sutur vid klockan 12 (totalt sju till åtta suturer).
- Vrid manöverkortet 180° moturs. Translokera donatorns hjärta till vänster om mottagarens bukaorta och sämre vena cava. Det är lätt att dra tillbaka givarens hjärta mot vänster sida med 5-0 silkesutur som användes vid ligering av basen av givarens hjärta (steg 1.1.18).
- Anastomos höger sida av mottagarens bukaorta och givarens stigande aorta med hjälp av en löpande 9-0 nylonsutur från kranialen till caudal riktning, och knyt med en 9-0 nylon stay sutur vid klockan 6 (totalt sju till åtta suturer).
- Punktera den underlägsna vena cava med en 90 ° böjd 23 G nål distalt till anastomosen mellan givarens stigande aorta och mottagarens bukaorta och förläng hålet i längdriktningen med Potts sax till större än diametern på givarens PA. Därefter spola lumen med hepariniserad normal saltlösning för att eliminera blodproppar.
- Bind givarens PA till mottagarens sämre vena cava med en 9-0 nylonsutur vid klockan 6.
- Anastomos vänster sida av mottagarens underlägsna vena cava och givarens PA med en löpande 9-0 nylonsutur från caudal till kranialriktningen (totalt sju till åtta suturer).
- Bind donatorns PA till mottagarens sämre vena cava med en 9-0 nylonsutur vid klockan 12. Knyt dessutom denna sutur till 9-0-nylonet på vänster sida av anastomosen mellan givarens PA och mottagarens underlägsna vena cava.
- Anastomos den högra sidan av mottagarens underlägsna vena cava och givarens PA med en löpande 9-0 nylonsutur från kranialen till den kaudala riktningen och knyt med klockan 6 (totalt 10-12 suturer).
- Applicera hemostatiska medel på båda anastomoserna och placera gasväv runt dem.
- Efter att ha släppt de sidobitande klämpincetten, komprimera anastomoserna försiktigt med steriliserade bomullspinnar för att underlätta hemostas. Applicera sedan varm normal saltlösning på givarens hjärta för att ge värme. Donatorns hjärta börjar fibrillera inom några tiotals sekunder och återhämtar sig till sinusrytm efter några minuter.
- Återför tunntarmen till mottagarens buk med steriliserade bomullspinne. Försiktighet bör vidtas för att förhindra att donatorns hjärta komprimeras eller tunntarmen vrids.
- Stäng bukväggen med en löpande 4-0 silkesutur. Efter administrering av atipamezol (0,75 mg/kg) i buken, stäng huden med en löpande 4-0 silkesutur.
- Avbryt inhalationsanestesin och injicera 1 ml 1% lidokain under snittet. Dessutom injicera 2 ml varm normal saltlösning subkutant för att kompensera för blodförlust.
- Värm mottagarråttan med en lysdiodlampa. Mottagarråttan återfår medvetandet och kan extuberas cirka 30-40 minuter efter inhalationsanestesibehandling.
2. Ny AR-modell med heterotopisk bukhjärttransplantation hos råttor
OBS: En ny AR-modell med heterotopisk bukhjärttransplantation genererades med hjälp av manliga Jcl: Wistar-råttor i åldern 7-9 veckor gamla. Ett mikroskop med 6,7x till 45x förstoring användes för att utföra proceduren. De kirurgiska instrumenten autoklaverades för sterilisering.
- Donatorhjärta skörd
OBS: En modifierad petriskål med ett hål i mitten, tång och en styv guidewire krävs för att skapa den nya AR-modellen (figur 1).- Som beskrivits ovan, skörda donatorns hjärta med ett liknande förfarande som vid normal transplantation hos råtta, med undantag för stegen avseende transsektion i stigande stigande aorta och PA (1.1.1–1.1.14, 1.1.16–1.1.17)
- Innan du transekterar stigande aorta och PA, ta bort fettvävnaden på framsidan av båda kärlen med hjälp av Potts sax. Dissekera därefter bindväven mellan båda kärlen med pincett.
- Sätt in ett blad av Potts sax i den tvärgående sinus. Dra Potts-saxen mot operatören och sätt in bladet mellan den stigande aortan och PA. Därefter transekterar endast PA (figur 2A), följt av transektering av aorta distalt till brakiocefalisk artär med hjälp av Potts sax (figur 2B).
- Efter ligering av hjärtats bas med en 5-0 silkesutur och dela den distalt till ligaturen med sax, dissekera bindväven mellan den stigande aortan och PA och perfusera kallmodifierad Krebs-Henseleit kardioplegisk lösning i kransartärerna med en liknande procedur som den normala transplantationen (steg 1.1.18-1.1.20).
- Fixera donatorns hjärta med en tång (figur 2C). Därefter täcker givarens hjärta med en modifierad petriskål med ett hål i mitten och immobiliserar den stigande aortan med ett vaskulärt klämma.
- För in en styv styrtråd i brakiocefalartären (figur 2D). Tryck styrkabeln ytterligare även efter att motståndet har uppnåtts och genomborra aortaklaffen om en förlust av motstånd bekräftas. Utför flera punkteringar om en svår AR-modell ska skapas.
- Transektera aortan proximalt till brakiocefaliska artären för att avlägsna den del som kläms fast med kärlklämman (figur 2E). Därefter förvaras donatorns hjärta i kallmodifierad Krebs-Henseleit kardioplegisk lösning med ett förfarande som liknar den normala transplantationen (steg 1.1.21).
- Förberedelse av mottagare
OBS: Innan du skördar donatorns hjärta, slutför mottagarförberedelsen.- Som beskrivits ovan liknar beredningsförfarandet för mottagaren det för en normal transplantation (steg 1.2.1–1.2.7).
- Heterotopisk hjärttransplantation
- Som beskrivits ovan liknar donatorns hjärttransplantationsprocedur den normala transplantationen (steg 1.3.1-1.3.20).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
När det gäller den normala modellen etablerades god LV-kontraktion framgångsrikt efter avklämning. Ischemitiden för det transplanterade hjärtat och mottagarens anestesitid var cirka 60 minuter respektive 130 minuter (tabell 1).
God LV-kontraktion erhölls också efter avklämning i den nya AR-modellen. Den ischemiska tiden för det transplanterade hjärtat och mottagarens anestesitid i AR-modellen var cirka 5 min och 10 min längre än tiderna för den normala modellen (tabell 2). AR-modellen visade signifikant större LV-dimensioner och en tunnare LV-vägg än den normala modellen (tabell 3), och postoperativ ekokardiografi detekterade ett AR-jetflöde i AR-modellen (figur 3). Makroskopisk undersökning visade LV-dilatation och endokardiell förtjockning (figur 4), och Massons trikromfärgade prover visade fibrotiska förändringar i myokardiet och endokardiet (figur 5). Däremot hittades dessa fibrotiska förändringar inte i den normala modellen.
Figur 1: Kirurgiska instrument och material för att skapa en aorta regurgitation modell med hjälp av heterotopisk buk hjärttransplantation. 1, en modifierad petriskål med ett hål i mitten; 2, tång; och 3, en styv guidewire Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Kirurgiskt ingrepp för skapandet av aorta regurgitation modell . (A) Donatorns lungartär transekteras med Potts sax. (B) Donatorns stigande aorta transekteras distalt till brakiocefala artären med Potts sax. (C) Donatorns hjärta är fixerat med en tång. (D) Efter att givarens stigande aorta har fixerats med en kärlklämma punkteras aortaklaffen med en styv styrtråd. (E) Aortan transekteras proximalt till brakiocefala artären med hjälp av Potts sax. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Postoperativ ekokardiografi för aortauppstötningsmodellen. Vänster ventrikulär dilatation och ett allvarligt aorta regurgitation jetflöde detekterades. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Makroskopiska fynd av aorta-regurgitationsmodellen. Vänster ventrikulär dilatation och endokardiell förtjockning bekräftades. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Massons Trichrome-färgade mikrofotografier av aorta-regurgitationsmodellen. Fibrotiska förändringar bekräftades i myokardiet och endokardiet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
| Variabler | Nummer | Variabler | Nummer |
| Givarens vikt (g) | 236.0±40.6 | PA-anastomostid (min) | 18.8±2.7 |
| Mottagarens vikt (g) | 294.6±43.6 | Ischemitid (min) | 59.7±4.8 |
| Klämtid (min) | 48.5±3.0 | ||
| Skördetid (min) | 16.5±2.0 | Anestesitid (min) | 132.7±8.6 |
| Ao anastomos tid (min) | 26.9±2.7 | Extubationstid (min) | 39.0±19.2 |
Tabell 1: Operativa registreringar av den normala modellen genererad med heterotopisk bukhjärttransplantation hos råtta (n = 19). Kontinuerliga variabler uttrycks som medelvärdet ± standardavvikelsen. Förkortningar: Ao = aorta; PA = lungartär
| Variabler | Nummer | Variabler | Nummer |
| Donatorns vikt (g) | 211,5±46,9 | PA-anastomostid (min) | 18.8±2.1 |
| Mottagarens vikt (g) | 261,2±42,0 | Ischemitid (min) | 65.7±7.2 |
| Klämtid (min) | 49.3±4.9 | ||
| Skördetid (min) | 17.3±2.2 | Anestesitid (min) | 143.7±14.6 |
| Ao anastomos tid (min) | 28.2±3.6 | Extubationstid (min) | 28.0±14.5 |
Tabell 2: Operativa register över aortauppstötningar genererade med heterotopisk bukhjärttransplantation hos råtta (n = 40). Kontinuerliga variabler uttrycks som medelvärdet ± standardavvikelsen. Förkortningar: Ao = aorta; PA = lungartär
| Variabler | Normal modell | AR-modell | P-värde |
| LV vägg (mm) | 3.05±0.50 | 2.19±0.57 | 0.002 |
| LVDd (mm) | 2.23±0.55 | 4.56±2.13 | 0.003 |
| LVD (mm) | 1.32±0.34 | 3.30±1.79 | 0.003 |
| LV-FS (%) | 40.49±9.41 | 29.06±8.24 | 0.008 |
Tabell 3: Postoperativa ekokardiografidata från normal- och AR-modellerna skapade med heterotopisk bukhjärttransplantation hos råttor. Kontinuerliga variabler uttrycks som medelvärdet ± standardavvikelsen. En elevs t-test användes för att jämföra skillnaderna mellan de två grupperna (P < 0,05). Förkortningar: AR = aorta uppstötningar; FS = fraktionerad förkortning; LV = vänster ventrikulär; LVDd = vänster ventrikulär änddiastolisk diameter; LVD = vänster ventrikulär ändsystolisk diameter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Viktiga steg upptäcktes för att förhindra att donatorhjärtat stelnade under implantationen. För det första är det viktigt att transektera donatorns bukaorta före skörd för att lossa givarens hjärta 4,7. Om donatorns kirurgiska ingrepp utförs utan endotrakeal intubation upphör andningen efter thorakotomin, vilket hindrar donatorns lungcirkulation. Följaktligen blir donatorns hjärta överbelastat, vilket förhindrar god sammandragning av givarens hjärta efter avklämning. För det andra är perfusering av donatorns kranskärl med den kardioplegiska lösningen avgörande8. Därför bör den kardioplegiska lösningen perfuseras i kransartärerna genom att klämma ostium i den stigande aortan med pincett efter skörd av givarens hjärta tills den röda färgen på kransartärerna minskar. För det tredje är lokal kylning av givarens hjärta med trög is och kall normal saltlösning nödvändig. Donatorns hjärta blir lätt varmt och stelt vid beröring av tarmen. Genom att placera donatorns hjärta på en liten tallrik kan slussad is placeras runt den. Dessutom kan donatorns hjärta nedsänkas i kall normal saltlösning under anastomosen. Dessutom kan mängden trög is och kall normal saltlösning som behövs minimeras, vilket förhindrar överdriven kylning av mottagaren. Dessutom är det bekvämt att använda sidobitande pincett för att klämma fast bukaortan och sämre vena cava7. Dessa sidobitande klämpincett möjliggör samtidig fastspänning av grenarna på båda kärlen och förhindrar återflöde från dessa grenar, vilket förenklar anastomosen i givarens hjärta.
Experter med riklig erfarenhet av att utföra sådana operationer kan utföra heterotopisk bukhjärttransplantation med kort ischemitid. Plenter et al. rapporterade en minsta ischemitid på cirka 35-45 min2. I händerna på Niimi var ischemitiden konsekvent under 35 min3. Dessutom visade Westhofen et al. att tiden för kall/varm ischemi förbättrades från 45 min/100 min till 10 min/20 min4. De utförde heterotopisk bukhjärttransplantation med möss snarare än råttor; Men deras ischemitider var korta. Därför verkar det svårt för nybörjare att slutföra transplantationsproceduren inom denna korta ischemitid. Denna studies transplantationsprocedur visade cirka 60 minuters ischemitid (tabell 1), och alla fall hade god LV-kontraktion efter avklämning på grund av det förstärkta myokardskyddet. Därför kan nybörjare utföra denna studies procedur och uppnå en hög framgångsgrad.
Ändå krävs dussintals operationer för att lyckas med heterotopisk bukhjärttransplantation. I denna studie krävdes 62 operationer för att fastställa transplantationsproceduren och uppnå en hög framgångsgrad. Dessutom, om nybörjare enkelt kan utföra transplantationsproceduren genom att titta på denna studies video är ännu inte bevisad. Det skulle vara användbart och positivt om processen kunde hjälpa nybörjare.
Dessutom, i detta arbete, etablerades en ny AR-modell hos råttor med hjälp av heterotopisk bukhjärttransplantation och genom att skada donatorns aortaklaffen med hjälp av en guidewire efter att ha skördat donatorns hjärta. Endast två studier av Shimada et al. (den första författaren till båda studierna är medförfattare till den aktuella studien) har rapporterat AR-modeller med heterotopisk hjärttransplantation hos råttor19,20. Några viktiga aspekter bör beaktas när AR-modellen genereras. För det första är verktyget för att punktera aortaklaffen viktigt. Aortaklaffen hos vuxna råttor (cirka 200 g) är relativt robust; Därför var det i vårt arbete svårt att skada aortaklaffen med hjälp av en mjuk styrtråd. Däremot genomborrades aortaklaffen lätt med en 23 G nål, även om risken för skada på andra vävnader var hög och få mottagare kunde överleva efter transplantationsproceduren på grund av blödning. Därför valdes en styv guidetråd (figur 1 och figur 2). För det andra är det viktigt att immobilisera givarens hjärta och den stigande aortan. Inledningsvis punkterades aortaklaffen medan den stigande aortaväggen greps med hjälp av mikropincett. Skador på den stigande aortaväggen observerades emellertid ofta på grund av överdriven dragkraft. Därför immobiliserades givarens hjärta och stigande aorta med en modifierad petriskål med ett hål i mitten, tång och ett kärlklämma. (Figur 1 och figur 2). I synnerhet minskade risken för skada på den stigande aortaväggen efter införandet av denna metod.
Denna studies nya AR-modell har vissa fördelar. För det första, med denna modell, var det möjligt att punktera aortaklaffen lättare och på kortare tid jämfört med att använda den traditionella AR-modellen. Ischemitiden i AR-modellen var bara cirka 5 minuter längre än i den normala modellen (tabell 1 och tabell 2). Dessutom kan denna metod producera olika modeller med olika grader av AR genom att ändra antalet punkteringar. Eftersom denna modell inte bidrar till mottagarens cirkulation kan mottagaren överleva även när donatorns hjärta visar svår AR (figur 3).
I synnerhet visade den svåra AR-modellen fibrotiska förändringar i myokardiet och endokardiet på grund av kraftigt AR-jetflöde (figur 4 och figur 5). Därför kan denna modell bidra till studier av patomekanismerna för myokard- och endokardiumfibros och utvärderingen av antifibrotiska medel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna deklarerar inga intressekonflikter.
Acknowledgments
Vi vill tacka Editage (www.editage.com) för den engelskspråkiga redigeringen.
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).
