Partieel heterotopisch hindlimbtransplantatiemodel bij ratten
Summary
Dit artikel presenteert een partieel heterotopisch osteomyocutaan flaptransplantatieprotocol bij ratten en de mogelijke uitkomsten ervan in de follow-up op middellange termijn.
Abstract
Gevasculariseerde composiet allotransplantaties (VCA) vormen de meest geavanceerde reconstructieoptie voor patiënten zonder autologe chirurgische mogelijkheden na een complex weefseldefect. Gezichts- en handtransplantaties hebben het leven van misvormde patiënten veranderd, waardoor ze een nieuw esthetisch en functioneel sociaal orgaan hebben. Ondanks veelbelovende resultaten presteert VCA nog steeds ondermaats als gevolg van levenslange immunosuppressiecomorbiditeiten en infectieuze complicaties. De rat is een ideaal diermodel voor in vivo studies naar immunologische routes en afstotingsmechanismen van transplantaten. Ratten worden ook veel gebruikt in nieuwe conserveringstechnieken voor samengesteld weefseltransplantaten, waaronder perfusie- en cryopreservatiestudies. Modellen die worden gebruikt voor VCA bij ratten moeten reproduceerbaar, betrouwbaar en efficiënt zijn met een lage postoperatieve morbiditeit en mortaliteit. Heterotope ledemaattransplantatieprocedures voldoen aan deze criteria en zijn gemakkelijker uit te voeren dan orthotopische ledemaattransplantaties. Het beheersen van microchirurgische modellen van knaagdieren vereist solide ervaring in microchirurgie en dierverzorging. Hierin wordt een betrouwbaar en reproduceerbaar model van partiële heterotope osteomyocutane flaptransplantatie bij ratten, de postoperatieve uitkomsten en de middelen om mogelijke complicaties te voorkomen gerapporteerd.
Introduction
In de afgelopen twee decennia is VCA geëvolueerd als een revolutionaire behandeling voor patiënten die lijden aan ernstige misvorming, waaronder gezicht1,amputaties van de bovenste ledematen2,penis3en andere complexe weefseldefecten4,5. De gevolgen van levenslange immunosuppressie belemmeren echter nog steeds een bredere toepassing van deze complexe reconstructieve operaties. Fundamenteel onderzoek is cruciaal om anti-afwijzingsstrategieën te verbeteren. Het verhogen van de VCA-conserveringstijd is ook essentieel om de transplantatielogistiek te verbeteren en de donorpool te vergroten (omdat VCA-donoren aan meer criteria moeten voldoen dan solide orgaandonoren, waaronder huidskleur, anatomische grootte, geslacht). In deze context worden transplantaties van ledematen van ratten veel gebruikt in studies naar de immuunafstoting van allografts6,7,nieuwe tolerantie-inductieprotocollen8en conserveringsstudies9,10,11. Daarom zijn deze VCA-modellen een belangrijk element om te beheersen voor VCA translationeel onderzoek.
Osteomyocutane flappen zijn in de literatuur beschreven als betrouwbare modellen om VCA te bestuderen bij ratten8,12,13,14. Hoewel orthotopische transplantaties van alle ledematen langdurige evaluatie van de transplantaatfunctie mogelijk maken, is het een tijdrovende procedure die gepaard gaat met hogere postoperatieve morbiditeit en mortaliteitscijfers14. Heterotope ledemaattransplantatiemodellen zijn daarentegen niet-functioneel, maar maken reproduceerbare studies op VCA mogelijk. Postoperatieve uitkomsten kunnen betrouwbaar worden verwacht vóór de start van een VCA-transplantatiestudie bij ratten. Deze studie rapporteert een partieel heterotopisch osteomyocutaan flaptransplantatiemodel bij de rat met frequente mogelijke uitkomsten en complicaties die intraoperatief en postoperatief kunnen optreden tijdens een follow-upperiode van drie weken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Orthotopische ledemaattransplantatiemodellen bij knaagdieren zijn beschreven in de literatuur15,16,17; ze vereisen echter een zenuwherstel, spierherbevestiging en een perfecte osteosynthese van het dijbeen, wat een zeer moeilijke stap kan zijn. Deze modellen zijn ook geassocieerd met een hogere morbiditeit en mortaliteit bij knaagdieren14, vooral in de follow-up op korte termijn, omdat het herstel van een…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door het Bureau van de Assistent-minister van Defensie voor Gezondheidszaken via het Congressionally Directed Medical Research Program onder Award No. W81XWH-17-1-0680. Meningen, interpretaties, conclusies en aanbevelingen zijn die van de auteurs en worden niet noodzakelijkerwijs onderschreven door het ministerie van Defensie.
Materials
| 24 GA angiocatheter | BD Insyte Autoguard | 381412 | |
| 4-0 suture Black monofilament non absorbable suture | Ethicon | 1667 | Used to suture the E-collar to the back of the neck |
| 4-0 suture Coated Vicryl Plus Antibacterial | Ethicon | VCP496 | |
| Adson Tissue Forceps, 11 cm, 1 x 2 Teeth with Tying Platform | ASSI | ASSI.ATK26426 | |
| Bipolar cords | ASSI | 228000C | |
| Black Polyamide Monofilament USP 10-0, 4 mm 3/8c | AROSurgical | T04A10N07-13 | Used to perform the microvascular anastomoses |
| Buprenorphine HCl | Pharmaceutical, Inc | 42023-179-01 | |
| Dilating Forceps | Fine science tools (FST) | 18131-12 | |
| Dissecting Scissors 15 cm, Round Handle 8 mm diameter, Straight Slender Tapered Blade 7 mm, Lipshultz Pattern | ASSI | ASSI.SAS15RVL | |
| Double Micro Clamps 5.5 x 1.5 mm | Fine science tools (FST) | 18040-22 | |
| Elizabethan collar | Braintree Scientific | EC-R1 | |
| Forceps 13.5 cm long, Flat Handle, 9 mm wide Straight Tips 0.1 mm diameter (x2) | ASSI | ASSI.JFL31 | |
| Halsey Micro Needle Holder | Fine science tools (FST) | 12500-12 | |
| Heparin Lock Flush Solution, USP, 100 units/mL | BD PosiFlush | 306424 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 14043-704-06 | |
| Jewelers Bipolar Forceps Non Stick 11 cm, straight pointed tip, 0.25 mm tip diameter | ASSI | ASSI.BPNS11223 | |
| Lone Star Elastic Stays | CooperSurgical | 3314-8G | Used to retract the inguinal ligament for femoral vessels dissection |
| Lone Star Self-Retaining Retractors | CooperSurgical | 3301G | |
| Micro-Mosquito Hemostats | Fine science tools (FST) | 13010-12 | Used to retract the inguinal fat pad distally |
| Needle Holder, 15 cm Round Handle, 8 mm diameter, Superfine Curved Jaw 0.2 mm tip diameter, without lock | ASSI | ASSI.B1582 | |
| Nylon Suture Black Monolfilament 8-0, 6.5 mm 3/8c | Ethilon | 2808G | Used to ligate collateral branches on the femoral vessels |
| Offset Bone Nippers | Fine science tools (FST) | 16101-10 | |
| S&T Vascular Clamps 5.5 x 1.5 mm | Fine science tools (FST) | 00398-02 | |
| Walton scissors | Fine science tools (FST) | 14077-09 |
Referências
- Lanteiri, L., et al. Feasibility, reproducibility, risks and benefits of face transplantation: a prospective study of outcomes. American Journal of Transplantation. 11 (2), 367-378 (2011).
- Park, S. H., Eun, S. C., Kwon, S. T. Hand transplantation: current status and immunologic obstacles. Experimental and Clinical Transplantation. 17 (1), 97-104 (2019).
- Cetrulo, C. L., et al. Penis transplantation: first US experience. Annals of Surgery. 267 (5), 983-988 (2018).
- Grajek, M., et al. First complex allotransplantation of neck organs: larynx, trachea, pharynx, esophagus, thyroid, parathyroid glands, and anterior cervical wall: a case report. Annals of Surgery. 266 (2), 19-24 (2017).
- Pribaz, J. J., Caterson, E. J. Evolution and limitations of conventional autologous reconstruction of the head and neck. Journal of Craniofacial Surgery. 24 (1), 99-107 (2013).
- Lipson, R. A., et al. Vascularized limb transplantation in the rat. I. Results with syngeneic grafts. Transplantation. 35 (4), 293-299 (1983).
- Lipson, R. A., et al. Vascularized limb transplantation in the rat. II. Results with allogeneic grafts. Transplantation. 35 (4), 300-304 (1983).
- Adamson, L. A., et al. A modified model of hindlimb osteomyocutaneous flap for the study of tolerance to composite tissue allografts. Microsurgery. 27 (7), 630-636 (2007).
- Arav, A., Friedman, O., Natan, Y., Gur, E., Shani, N. Rat hindlimb cryopreservation and transplantation: a step toward “organ banking”. American Journal of Transplantation. 17 (11), 2820-2828 (2017).
- Gok, E., et al. Development of an ex-situ limb perfusion system for a rodent model. ASAIO Journal. 65 (2), 167-172 (2019).
- Gok, E., Rojas-Pena, A., Bartlett, R. H., Ozer, K. Rodent skeletal muscle metabolomic changes associated with static cold storage. Transplantation Proceedings. 51 (3), 979-986 (2019).
- Brandacher, G., Grahammer, J., Sucher, R., Lee, W. P. Animal models for basic and translational research in reconstructive transplantation. Birth Defects Research. Part C, Embryo Today. 96 (1), 39-50 (2012).
- Fleissig, Y., et al. Modified heterotopic hindlimb osteomyocutaneous flap model in the rat for translational vascularized composite allotransplantation research. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (146), e59458 (2019).
- Ulusal, A. E., Ulusal, B. G., Hung, L. M., Wei, F. C. Heterotopic hindlimb allotransplantation in rats: an alternative model for immunological research in composite-tissue allotransplantation. Microsurgery. 25 (5), 410-414 (2005).
- Jang, Y., Park, Y. E., Yun, C. W., Kim, D. H., Chung, H. The vest-collar as a rodent collar to prevent licking and scratching during experiments. Lab Anim. 50 (4), 296-304 (2016).
- Kern, B., et al. A novel rodent orthotopic forelimb transplantation model that allows for reliable assessment of functional recovery resulting from nerve regeneration. American Journal of Transplantation. 17 (3), 622-634 (2017).
- Perez-Abadia, G., et al. Low-dose immunosuppression in a rat hind-limb transplantation model. Transplant International. 16 (12), 835-842 (2003).
- Sucher, R., et al. Orthotopic hind-limb transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (41), e2022 (2010).
- Fleissig, Y. Y., Beare, J. E., LeBlanc, A. J., Kaufman, C. L. Evolution of the rat hind limb transplant as an experimental model of vascularized composite allotransplantation: Approaches and advantages. SAGE Open Medicine. 8, 2050312120968721 (2020).
- Lindboe, C. F., Presthus, J. Effects of denervation, immobilization and cachexia on fibre size in the anterior tibial muscle of the rat. Acta Neuropathologica. 66 (1), 42-51 (1985).
- Nazzal, J. A., Johnson, T. S., Gordon, C. R., Randolph, M. A., Lee, W. P. Heterotopic limb allotransplantation model to study skin rejection in the rat. Microsurgery. 24 (6), 448-453 (2004).
