Summary
Denne studien demonstrerer en reproduserbar heterotopisk abdominal hjertetransplantasjonsteknikk hos rotter som nybegynnere kan lære og utføre. I tillegg genereres en ny aortaregurgitasjonsmodell hos rotter ved å utføre heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon og skade donorens aortaklaffen ved hjelp av en guidewire etter høsting.
Abstract
I løpet av de siste 50 årene har mange forskere rapportert heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon hos mus og rotter, med noen variasjoner i kirurgisk teknikk. Modifisering av transplantasjonsprosedyren for å styrke myokardbeskyttelsen kan forlenge iskemitiden samtidig som donorens hjertefunksjon opprettholdes. Denne teknikkens hovedpunkter er som følger: transekterer donorens abdominal aorta før høsting for å losse donorens hjerte; perfuserende donorens koronararterier med en kald kardioplegisk løsning; og aktuell nedkjøling av donorens hjerte under anastomoseprosedyren. Følgelig, siden denne prosedyren forlenger akseptabel iskemitid, kan nybegynnere enkelt utføre den og oppnå en høy suksessrate.
Videre ble det i dette arbeidet etablert en ny modell for aortaregurgitasjon (AR) ved hjelp av en annen teknikk enn den eksisterende, som lages ved å sette inn et kateter fra høyre halspulsåre og punktere den opprinnelige aortaklaffen under kontinuerlig ekkokardiografisk veiledning. En heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon ble utført ved hjelp av den nye AR-modellen. I protokollen, etter at donorens hjerte er høstet, settes en stiv ledetråd inn i donorens brakiocephalic arterie og avansert mot aortaroten. Aortaklaffen punkteres ved å skyve ledetråden lenger selv etter at motstanden er følt, og dermed indusere AR. Det er lettere å skade aortaklaffen ved hjelp av denne metoden enn med prosedyren beskrevet i den konvensjonelle AR-modellen. I tillegg bidrar ikke denne nye AR-modellen til mottakerens sirkulasjon; Derfor forventes denne metoden å produsere en mer alvorlig AR-modell enn den konvensjonelle prosedyren.
Introduction
Heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon hos rotter ble først rapportert i 1964 av Abbott et al.1 og har blitt brukt til å studere akutt og kronisk allotransplantatavstøtning, hjerteallograft vaskulopati, iskemi-reperfusjonsskade og hjerteremodellering 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Noen modifikasjoner har blitt lagt til prosedyren de siste 50 årene. Grunnlaget for den nåværende prosedyren er som følger. Donors ascending aorta og lungearterie (PA) er ende-til-side anastomosert til mottakerens abdominal aorta og inferior vena cava, henholdsvis. Selv om donorens venstre atrium og ventrikkel ikke mottar noen intrakavitær strømning, strømmer blod til donorens koronarsystem; Derfor begynner donorens hjerte å slå igjen etter de-klemming.
Noen eksperter med erfaring i hundrevis eller tusenvis av operasjoner har rapportert en høy suksessrate med kort iskemitid for heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon 2,3,4,5; Det er imidlertid vanskelig for nybegynnere å oppnå den korte iskemitiden fra begynnelsen. Tilstrekkelig kardioproteksjon er en viktig faktor for å oppnå god hjertekontraksjon av donorens hjerte. Utilstrekkelig myokardbeskyttelse kan stive donorens hjerte. Derfor endret vi transplantasjonsprosedyren for å styrke beskyttelsen av donorens hjerte. Et av målene med denne studien er å demonstrere en reproduserbar heterotopisk abdominal hjertetransplantasjonsprosedyre som nybegynnere enkelt kan utføre siden den forlenger akseptabel iskemitid.
I tillegg har noen forskere rapportert en modell for aortaregurgitasjon (AR) hos rotter, som har blitt brukt til å undersøke effekten av midler på remodeling av venstre ventrikkel (LV) 12,13,14,15. Den konvensjonelle prosedyren inkluderer følgende: (1) et høyre lateralt nakkesnitt er laget for å eksponere høyre halspulsåren etter anestesi; (2) et kateter kanyleres fra dette karet og føres mot aortaroten; og (3) AR induseres ved å punktere den opprinnelige aortaklaffen under kontinuerlig ekkokardiografisk veiledning.
Det er imidlertid utfordrende å punktere aortaklaffen mens du holder ekkokardiografisonden og får god oversikt over aorta, aortaklaffen og kateteret med ekkokardiogram. Videre er hjertesvikt etter akutt AR en annen komplikasjon. Derfor er det etablert en ny AR-modell, som enkelt kan lages og ikke bidrar til mottakerens sirkulasjon, i dette arbeidet for å løse disse utfordringene. Det andre målet med denne studien er å lage en AR-modell ved å bruke heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon og skade donorens aortaklaffen ved hjelp av en guidewire etter høsting.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyreprosedyrene ble utført i samsvar med "En oversikt over loven om velferd og forvaltning av dyr" og "Standarder for omsorg og hold og reduksjon av smerte hos forsøksdyr" av Miljøverndepartementet, Japans regjering og "Retningslinjer for riktig gjennomføring av dyreforsøk" av Japans vitenskapsråd16, 17,18. Dyreprotokollene ble gjennomgått og godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee ved University of Tokyo (M-P19-065).
1. Heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon hos rotter
MERK: Heterotopiske abdominale hjertetransplantasjoner ble utført hos hannrotter i alderen 7-9 uker gamle. Et mikroskop med 6,7x til 45x forstørrelse ble brukt til å utføre prosedyren. De kirurgiske instrumentene ble autoklavert for sterilisering.
- Donor hjerte høst
- Bedøve donorrotte via en intraperitoneal injeksjon av medetomidin (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) og butorfanol (2,5 mg/kg).
- Plasser rotta i liggende stilling på en varmepute over operasjonsbrettet, og fest lemmer ved hjelp av elastiske bånd. Fjern så mye pels som mulig med en elektrisk barbermaskin og hårfjerningskrem. Deretter rengjør operasjonsområdet med jod og en 70% alkoholskrubb tre ganger for desinfeksjon.
- Lag et lite snitt på ca 1 cm med saks, etterfulgt av administrering av heparin til magen (100 U).
- Forleng buksnittet i lengderetningen fra over den ytre urinrøret til subxiphoid-prosessen med saks.
- Utsett abdominal aorta med steriliserte bomullspinner, og transekt med saks for å losse donorens hjerte.
- Snitt membranen langs fremre brystvegg, og åpne thoraxveggen med et V-formet snitt med saks. Løft den fremre brystveggen ved siden av hodet, og fest den med pinner.
- Start aktuell avkjøling av hjertet ved hjelp av slapset is.
- Teip den dårligere vena cava med en 5-0 silke sutur.
- Fjern thymus med saks, og identifiser deretter den stigende aorta og PA som stammer fra hjertet. Den stigende aorta og PA er henholdsvis til høyre og venstre.
- Transekt den brakiocephalic arterien utgår fra aortabuen med Potts saks for ytterligere exsanguination.
- Sett en 23 G nål inn i den dårligere vena cava, og administrer 2-3 ml kaldmodifisert Krebs-Henseleit kardioplegisk løsning. Etter administrasjonen slutter hjertet gradvis å slå. Sørg samtidig for at blodet i hjertet dreneres ut så mye som mulig.
- Ligate den dårligere vena cava med 5-0 silke, og del den distalt til ligaturen ved hjelp av Potts saks.
- Etter å ha dissekert bindevevet mellom høyre lunge og spiserøret med saks, ligate hilum av høyre lunge med 5-0 silke, og del det distalt til ligaturen med saks.
- Ligate høyre overlegen vena cava med 5-0 silke, og del den distalt til ligaturen med Potts saks.
- Sett ett blad av Potts-saksen inn i tverrgående sinus og del den stigende aorta og PA en bloc så distalt som mulig.
- Ligate venstre overlegne vena cava med en 5-0 silke sutur, og del den distalt til ligaturen og nærhet til azygos-venen med Potts-saks.
- Etter å ha dissekert bindevevet mellom venstre lunge og spiserør med saks, ligate hilum av venstre lunge med en 5-0 silke sutur, og del den distalt til ligaturen med saks.
- Ligate bunnen av hjertet med en 5-0 silke sutur, og del den distalt til ligaturen med saks. Denne silken brukes til å trekke donorens hjerte under anastomosen av donorens hjerte. På denne tiden, fjern donorens hjerte fra perikardialhulen.
- Etter å ha plassert donorens hjerte på tallerkenen fylt med slushed is og kaldt normalt saltvann, dissekere bindevevet mellom den stigende aorta og PA ved hjelp av mikropinsett.
- Perfuse 2-3 ml kaldmodifisert Krebs-Henseleit kardioplegisk løsning fra den stigende aorta inn i koronararteriene ved å klemme ostium av den stigende aorta med pinsett til den røde fargen på koronararteriene er redusert.
- Oppbevar donorens hjerte i en kaldmodifisert Krebs-Henseleit kardioplegisk løsning.
- Forberedelse av mottaker
MERK: Før du høster donorens hjerte, fullfør mottakerforberedelsen.- Bedøve mottakerrotten via en intraperitoneal injeksjon av medetomidin (0,15 mg/kg), midazolam (2,0 mg/kg) og butorfanol (2,5 mg/kg). Etter endotrakeal intubasjon med 16 G intravenøst kateter, opprettholdes anestesi via inhalasjon av sevofluran (induksjon ved 5,0 % og vedlikehold ved 2,5 % medO2-strømningshastighet på 0,3 l/min).
- Plasser rotta i liggende stilling på en varmepute lagt over operasjonsbrettet, og fest lemmer ved hjelp av elastiske bånd. Fjern så mye pels som mulig med en elektrisk barbermaskin og hårfjerningskrem. I tillegg rengjør operasjonsstedet med jod og en 70% alkoholskrubb tre ganger for desinfeksjon.
- Bruk en saks til å lage et midtlinjesnitt på ca. 6-7 cm over den ytre urinrørsåpningen til subxiphoidprosessen.
- Trekk tynntarmen mot øvre høyre side av mottakeren med steriliserte bomullspinner, og pakk den med gasbind fuktet med varmt, normalt saltvann.
- Dissekere bindevevet mellom tynntarmen og tykktarmen med saks.
- Dissekere det avaskulære området av tykktarmen med saks, og tape med to stripelignende gasbindstykker for å trekke tykktarmen til venstre.
- Utsett abdominal aorta og dårligere vena cava med steriliserte bomullspinner. Liger de relativt store grenene på begge fartøyene med 9-0 nylon, og del.
- Heterotopisk hjertetransplantasjon
- Administrer heparin til mottakerens mage (100 E) før du starter donorhjertetransplantasjonen.
- Klem på abdominalaorta og vena cava en bloc med sidebitende klemmetang.
- Punkter abdominalaorta med en 90° bøyd 23 G nål, og forleng hullet i lengderetningen med Potts-saks til minst diameteren på donorens stigende aorta. Skyll deretter lumen med heparinisert normalt saltvann (10 U / ml) for å fjerne blodpropper.
- Plasser den steriliserte lille platen på høyre side av mottakerens abdominal aorta og dårligere vena cava. Legg donorens hjerte på tallerkenen fylt med slapset is og kaldt vanlig saltvann, som skal etterfylles hvert 5. minutt.
- Bind donorens stigende aorta til mottakerens mage aorta med to 9-0 nylon opphold suturer på 12 og 6 o'clock posisjoner.
- Roter operasjonskortet med klokken 90°.
- Anastomose venstre side av mottakerens abdominal aorta og donorens stigende aorta ved hjelp av en løpende 9-0 nylon sutur fra caudal til kranial retning, og uavgjort med en 9-0 nylon opphold sutur på 12 o'clock posisjon (totalt syv til åtte suturer).
- Drei operasjonskortet 180° mot klokken. Translokere donorens hjerte til venstre for mottakerens abdominal aorta og dårligere vena cava. Det er lett å trekke donorens hjerte mot venstre side med 5-0 silkesuturen som ble brukt ved ligering av basen av donorens hjerte (trinn 1.1.18).
- Anastomose høyre side av mottakerens abdominal aorta og donorens stigende aorta ved hjelp av en løpende 9-0 nylon sutur fra kranialen til kaudal retning, og uavgjort med en 9-0 nylon opphold sutur på 6 o'clock posisjon (totalt syv til åtte suturer).
- Punkter vena cava inferior med en 90° bøyd 23 G nål distalt for anastomosen mellom donorens stigende aorta og mottakerens abdominal aorta, og forleng hullet i lengderetningen med Potts-saks til større enn diameteren til donorens PA. Deretter skyller lumen med heparinisert normal saltoppløsning for å eliminere blodpropper.
- Bind donorens PA til mottakerens dårligere vena cava ved hjelp av en 9-0 nylon opphold sutur på 6 o'clock posisjon.
- Anastomose venstre side av mottakerens dårligere vena cava og donorens PA med en løpende 9-0 nylon sutur fra kaudal til kranial retning (totalt syv til åtte suturer).
- Bind donorens PA til mottakerens dårligere vena cava med en 9-0 nylon oppholdsutur klokken 12. I tillegg knytter du denne oppholdsuturen til 9-0-nylonen på venstre side av anastomosen mellom donorens PA og mottakerens dårligere vena cava.
- Anastomose høyre side av mottakerens dårligere vena cava og donorens PA ved hjelp av en løpende 9-0 nylon sutur fra kranialen til kaudal retning, og bind med 6 o'clock stay sutur (totalt 10-12 suturer).
- Påfør hemostatiske midler til begge anastomosene, og plasser gasbind rundt dem.
- Etter å ha sluppet de sidebitende klemmetangene, komprimer anastomosene forsiktig med steriliserte bomullspinner for å lette hemostase. Deretter påføres varm normal saltvann til donorens hjerte for å gi varme. Donorens hjerte begynner å fibrillere innen noen få titalls sekunder og gjenoppretter til sinusrytme etter noen få minutter.
- Sett tynntarmen tilbake til mottakerens mage ved hjelp av steriliserte bomullspinner. Det må utvises forsiktighet for å forhindre komprimering av donorens hjerte eller vridning av tynntarmen.
- Lukk bukveggen med en løpende 4-0 silkesutur. Etter administrering av atipamezol (0,75 mg/kg) i magen, lukk huden med en løpende 4-0 silkesutur.
- Avbryt inhalasjonsbedøvelsen, og injiser 1 ml 1% lidokain under snittet. I tillegg injiser 2 ml varm normal saltvann subkutant for å kompensere for blodtap.
- Varm mottakerrotta med en lysemitterende diodelampe. Mottakerrotta gjenvinner bevisstheten og kan ekstuberes ca. 30-40 min etter at inhalasjonsanestesien er avsluttet.
2. Ny AR-modell ved bruk av heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon hos rotter
MERK: En ny AR-modell ved hjelp av heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon ble generert ved hjelp av mannlige Jcl: Wistar-rotter i alderen 7-9 uker gamle. Et mikroskop med 6,7x til 45x forstørrelse ble brukt til å utføre prosedyren. De kirurgiske instrumentene ble autoklavert for sterilisering.
- Donor hjerte høst
MERK: En modifisert petriskål med hull i midten, tang og en stiv ledetråd er nødvendig for å lage den nye AR-modellen (figur 1).- Som beskrevet ovenfor, høst donorens hjerte ved hjelp av en lignende prosedyre som normal transplantasjon hos rotter, bortsett fra trinnene vedrørende oppadstigende aorta og PA transeksjon (1.1.1-1.1.14, 1.1.16-1.1.17)
- Før transektering av den stigende aorta og PA, fjern fettvevet på forsiden av begge fartøyene ved hjelp av Potts-saks. Deretter dissekerer bindevevet mellom begge fartøyene ved hjelp av pinsett.
- Sett inn ett blad av Potts-saksen i tverrgående sinus. Trekk Potts-saksen mot operatøren, og sett bladet mellom den stigende aorta og PA. Deretter transekterer man kun PA (figur 2A), etterfulgt av transeksjon av aorta distalt for arteria brakiocephalic med Potts-saks (figur 2B).
- Etter å ha ligert basen av hjertet ved hjelp av en 5-0 silkesutur og delt den distalt til ligaturen med saks, dissekerer bindevevet mellom den stigende aorta og PA, og perfuserer kaldmodifisert Krebs-Henseleit kardioplegisk løsning i koronararteriene ved hjelp av en lignende prosedyre som normal transplantasjon (trinn 1.1.18-1.1.20).
- Fest donorens hjerte med tang (figur 2C). Deretter dekker donorens hjerte med en modifisert petriskål med et hull i midten, og immobiliserer den stigende aorta med et vaskulært klipp.
- Stikk en stiv ledetråd inn i arteria brakiocephalic (figur 2D). Skyv ledetråden lenger selv etter at motstanden er oppfylt, og stikk hull på aortaklaffen hvis tap av motstand er bekreftet. Utfør flere punkteringer hvis en alvorlig AR-modell skal opprettes.
- Transekt aorta proksimalt til arteria brakiocephalic for å fjerne den delen som klemmes fast med karklipsen (figur 2E). Deretter lagrer donorens hjerte i kaldmodifisert Krebs-Henseleit kardioplegisk løsning ved hjelp av en prosedyre som ligner på normal transplantasjon (trinn 1.1.21).
- Forberedelse av mottaker
MERK: Før du høster donorens hjerte, fullfør mottakerforberedelsen.- Som beskrevet ovenfor er mottakerforberedelsesprosedyren lik den for vanlig transplantasjon (trinn 1.2.1-1.2.7).
- Heterotopisk hjertetransplantasjon
- Som beskrevet ovenfor er donors hjertetransplantasjonsprosedyre lik normal transplantasjon (trinn 1.3.1-1.3.20).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Når det gjelder den normale modellen, ble god LV-kontraksjon vellykket etablert etter de-klemming. Det transplanterte hjertets iskemitid og mottakerens anestesitid var henholdsvis ca. 60 min og 130 min (tab 1).
God LV-kontraksjon ble også oppnådd etter de-klemming i den nye AR-modellen. Den iskemiske tiden til det transplanterte hjertet og mottakerens anestesitid i AR-modellen var ca. 5 min og 10 min lengre enn tidspunktene for normalmodellen (tab 2). AR-modellen viste signifikant større LV-dimensjoner og tynnere LV-vegg enn normalmodellen (tabell 3), og postoperativ ekkokardiografi påviste en AR-strålestrøm i AR-modellen (figur 3). Makroskopisk undersøkelse viste LV-dilatasjon og endokardfortykkelse (figur 4), og Massons trikromefargede prøver viste fibrotiske forandringer i myokard og endokard (figur 5). I motsetning til dette ble disse fibrotiske endringene ikke funnet i den normale modellen.
Figur 1 Kirurgiske instrumenter og materialer for å lage en modell for aortaregurgitasjon ved heterotopisk hjertetransplantasjon. 1, en modifisert petriskål med et hull i midten; 2, tang; og 3, en stiv guidewire Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2 Kirurgisk prosedyre for opprettelse av aortaregurgitasjonsmodellen. (A) Donorens lungearterie transekteres ved hjelp av Potts-saks. (B) Donorens stigende aorta transekteres distalt til arteria brakiocephalic med Potts-saks. (C) Donorens hjerte er festet med tang. (D) Etter at donorens stigende aorta er festet med en vaskulær klips, punkteres aortaklaffen med en stiv ledetråd. (E) Aorta transekteres proksimalt til arteria brachiocephalic ved hjelp av Potts saks. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3 Postoperativ ekkokardiografi for aortaregurgitasjonsmodellen. Det ble påvist dilatasjon av venstre ventrikkel og alvorlig strålestrøm av aortaregurgitasjonsstråler. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4 Makroskopiske funn av aortarregurgitasjonsmodellen. Dilatasjon av venstre ventrikkel og endokardial fortykkelse ble bekreftet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Massons Trichrome-fargede mikrofotografier av aortaregurgitasjonsmodellen. Fibrotiske forandringer ble bekreftet i myokard og endokard. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Variabler | Nummer | Variabler | Nummer |
| Donor vekt (g) | 236.0±40.6 | PA-anastomosetid (min) | 18.8±2.7 |
| Mottakervekt (g) | 294.6±43.6 | Iskemi tid (min) | 59,7±4,8 |
| Klemmetid (min) | 48,5±3,0 | ||
| Høstetid (min) | 16.5±2.0 | Anestesi tid (min) | 132,7±8,6 |
| Ao anastomosetid (min) | 26.9±2.7 | Ekstubasjonstid (min) | 39.0±19.2 |
Tabell 1: Operative registreringer av normalmodellen generert ved heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon hos rotter (n = 19). Kontinuerlige variabler uttrykkes som gjennomsnitt ± standardavvik. Forkortelser: Ao = aorta; PA = lungearterien
| Variabler | Nummer | Variabler | Nummer |
| Donors vekt (g) | 211.5±46.9 | PA-anastomosetid (min) | 18.8±2.1 |
| Mottakerens vekt (g) | 261.2±42.0 | Iskemi tid (min) | 65.7±7.2 |
| Klemmetid (min) | 49,3±4,9 | ||
| Høstetid (min) | 17.3±2.2 | Anestesi tid (min) | 143.7±14.6 |
| Ao anastomosetid (min) | 28.2±3.6 | Ekstubasjonstid (min) | 28.0±14.5 |
Tabell 2: Operative registreringer av modellen for aortaregurgitasjon generert ved heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon hos rotter (n = 40). Kontinuerlige variabler uttrykkes som gjennomsnitt ± standardavvik. Forkortelser: Ao = aorta; PA = lungearterien
| Variabler | Normal modell | AR-modell | P-verdi |
| LV vegg (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: Postoperative ekkokardiografidata fra normal- og AR-modellene laget ved heterotopisk abdominalhjertetransplantasjon hos rotter. Kontinuerlige variabler uttrykkes som gjennomsnitt ± standardavvik. En Student t-test ble brukt til å sammenligne forskjellene mellom de to gruppene (P < 0,05). Forkortelser: AR = aortaregurgitasjon; FS = brøkdel forkortelse; LV = venstre ventrikulær; LVDd = venstre ventrikulær endediastolisk diameter; LVD = venstre ventrikulær endesystolisk diameter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Viktige trinn ble oppdaget for å forhindre at donorhjertet stivnet under implantasjonen. For det første er det viktig å transektere donorens abdominal aorta før høsting for å losse donorens hjerte 4,7. Hvis donorens kirurgiske prosedyre utføres uten endotrakeal intubasjon, opphører pusten etter torakotomien, noe som hindrer donorens lungesirkulasjon. Følgelig blir donorens hjerte overbelastet, og forhindrer god sammentrekning av donorens hjerte etter de-klemming. For det andre er perfusjon av donorens koronararterier med den kardioplegiske løsningen avgjørende8. Derfor bør den kardioplegiske løsningen perfuseres inn i koronararteriene ved å klemme ostium av den stigende aorta ved hjelp av pinsett etter høsting av donorens hjerte til den røde fargen på koronararteriene er redusert. For det tredje er aktuell nedkjøling av donorens hjerte med slapset is og kaldt normalt saltvann nødvendig. Donorens hjerte blir lett varmt og stivt når det berører tarmen. Ved å plassere donorens hjerte på en liten tallerken, kan slapset is plasseres rundt den. I tillegg kan donorens hjerte senkes ned i kaldt normalt saltvann under anastomosen. Videre kan mengden slapset is og kaldt normalt saltvann som trengs minimeres, og dermed forhindre overdreven avkjøling av mottakeren. Videre er det praktisk å bruke sidebitende tang for å klemme abdominal aorta og dårligere vena cava7. Disse sidebitende klemmetangene muliggjør samtidig klemming av grenene på begge karene og forhindrer tilbakestrømning fra disse grenene, og forenkler dermed anastomosen til donorens hjerte.
Eksperter med rikelig erfaring i å utføre slike operasjoner kan utføre heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon med kort iskemitid. Plenter et al. rapporterte en minimum iskemitid på ca. 35-45 min2. I hendene på Niimi var iskemitiden konsekvent under 35 min3. I tillegg viste Westhofen et al. at den kalde/varme iskemitiden forbedret seg fra 45 min/100 min til 10 min/20 min4. De utførte heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon ved hjelp av mus i stedet for rotter; Imidlertid var deres iskemitider korte. Derfor virker det vanskelig å fullføre transplantasjonsprosedyren innen denne korte iskemitiden for nybegynnere. Transplantasjonsprosedyren i denne studien viste ca. 60 min iskemitid (tab 1), og alle tilfellene hadde god LV-kontraksjon etter avklemming på grunn av styrket myokardbeskyttelse. Derfor kan nybegynnere utføre denne studiens prosedyre og oppnå en høy suksessrate.
Likevel er det nødvendig med dusinvis av operasjoner for å lykkes med heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon. I denne studien var det nødvendig med 62 operasjoner for å etablere transplantasjonsprosedyren og oppnå høy suksessrate. I tillegg, om nybegynnere kan utføre transplantasjonsprosedyren enkelt ved å se denne studiens video, er ennå ikke bevist. Det ville være nyttig og positivt hvis prosessen kunne hjelpe nybegynnere.
I tillegg ble det i dette arbeidet etablert en ny AR-modell hos rotter ved hjelp av heterotopisk abdominal hjertetransplantasjon og ved å skade donorens aortaklaffen ved hjelp av en guidewire etter høsting av donorens hjerte. Bare to studier av Shimada et al. (den første forfatteren av begge studiene er medforfatter av denne studien) har rapportert AR-modeller ved bruk av heterotopisk hjertetransplantasjon hos rotter19,20. Noen viktige aspekter bør vurderes når du genererer AR-modellen. For det første er verktøyet for å punktere aortaklaffen viktig. Aortaklaffen hos voksne rotter (ca. 200 g) er relativt solid; Derfor var det i vårt arbeid vanskelig å skade aortaklaffen ved hjelp av en myk ledetråd. Derimot ble aortaklaffen lett gjennomboret med en 23 G nål, selv om risikoen for skade på annet vev var høy, og få mottakere kunne overleve etter transplantasjonsprosedyren på grunn av blødning. Derfor ble det valgt en stiv ledetråd (figur 1 og figur 2). For det andre er immobilisering av donorens hjerte og den stigende aorta viktig. I utgangspunktet ble aortaklaffen punktert mens den stigende aortaveggen ble grepet ved hjelp av mikropinsett. Imidlertid ble skade på den stigende aorta veggen ofte observert på grunn av overdreven trekkraft. Derfor ble donorens hjerte og stigende aorta immobilisert ved hjelp av en modifisert petriskål med et hull i midten, tang og et vaskulært klemme. (figur 1 og figur 2). Spesielt ble risikoen for skade på den stigende aortaveggen redusert etter innføring av denne metoden.
Denne studiens nye AR-modell har noen fordeler. For det første, med denne modellen, var det mulig å punktere aortaklaffen lettere og på kortere tid sammenlignet med å bruke den tradisjonelle AR-modellen. Iskemitiden i AR-modellen var bare ca. 5 min lengre enn i normalmodellen (tabell 1 og tabell 2). Videre kan denne metoden produsere forskjellige modeller med forskjellige grader av AR ved å endre antall punkteringer. Siden denne modellen ikke bidrar til mottakerens sirkulasjon, kan mottakeren overleve selv når donorens hjerte viser alvorlig AR (figur 3).
Spesielt viste den alvorlige AR-modellen fibrotiske forandringer i myokard og endokard på grunn av alvorlig AR-strålestrøm (figur 4 og figur 5). Derfor kan denne modellen bidra til studier av patomekanismer av myokard- og endokardiumfibrose og evaluering av antifibrotiske midler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne oppgir ingen interessekonflikter.
Acknowledgments
Vi takker Editage (www.editage.com) for engelskspråklig 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).
