Summary

Modelo de transplante de hindlimb heterotópico parcial em ratos

Published: June 09, 2021
doi:

Summary

Este artigo apresenta um protocolo de transplante de retalho osteomyocutâneo heterotópico em ratos e seus resultados potenciais no acompanhamento a médio prazo.

Abstract

As alotransplantações compostas vascularizadas (VCA) representam a opção de reconstrução mais avançada para pacientes sem possibilidades cirúrgicas autólogas após um defeito complexo tecidual. Os transplantes de rosto e mão mudaram a vida dos pacientes desfigurados, dando-lhes um novo órgão social estético e funcional. Apesar dos resultados promissores, o VCA ainda é pouco executado devido a comorbidades de imunossupressão ao longo da vida e complicações infecciosas. O rato é um modelo animal ideal para estudos in vivo que investigam vias imunológicas e mecanismos de rejeição de enxertos. Ratos também são amplamente utilizados em novas técnicas de preservação de enxerto de tecido composto, incluindo estudos de perfusão e criopreservação. Os modelos utilizados para VCA em ratos devem ser reprodutíveis, confiáveis e eficientes com baixa morbidade e mortalidade pós-operatória. Os procedimentos heterotópicos de transplante de membros preenchem esses critérios e são mais fáceis de realizar do que transplantes ortotópicos de membros. Dominar modelos microcirúrgicos de roedores requer experiência sólida em microcirurgia e cuidados com animais. Aqui é relatado um modelo confiável e reprodutível de transplante de retalhos heterotópicos parciais em ratos, os desfechos pós-operatórios e os meios de prevenção de possíveis complicações.

Introduction

Nas últimas duas décadas, o VCA evoluiu como um tratamento revolucionário para pacientes que sofrem desfiguração grave, incluindo face1, amputações de membros superiores2,peniano3e outros defeitos complexos do tecido4,5. No entanto, as consequências da imunossupressão ao longo da vida ainda dificultam uma aplicação mais ampla dessas complexas cirurgias reconstrutivas. Pesquisas básicas são cruciais para melhorar as estratégias anti-rejeição. O aumento do tempo de preservação do VCA também é essencial para melhorar a logística de transplante e aumentar o pool de doadores (já que os doadores de VCA devem preencher mais critérios do que doadores de órgãos sólidos, incluindo tom de pele, tamanho anatômico, gênero). Nesse contexto, os transplantes de membros de ratos são amplamente utilizados em estudos sobre a rejeição imune de atores6,7, novos protocolos de indução de tolerância8e estudos de preservação9,10,11. Assim, esses modelos VCA são um elemento-chave para dominar a pesquisa translacional VCA.

Retalhos osteomyocutâneos têm sido descritos na literatura como modelos confiáveis para estudar VCA em ratos8,12,13,14. Embora os transplantes ortotópicos de membros inteiros permitam uma avaliação a longo prazo da função do enxerto, é um procedimento demorado associado a maiores taxas de morbidade e mortalidade pós-operatórias14. Em contraste, os modelos heterotópicos de transplante de membros não são funcionais, mas permitem estudos reprodutíveis sobre VCA. Os resultados pós-operatórios podem ser antecipados de forma confiável antes do início de um estudo de transplante de VCA de ratos. Este estudo relata um modelo de transplante de retalho osteomyocutâneo heterotópico no rato que inclui desfechos e complicações possíveis frequentes que podem surgir intra-operatóriamente e no pós-operatório durante um período de seguimento de três semanas.

Protocol

Todos os animais receberam cuidados humanos de acordo com o Guia do NIH para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório. O Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC-protocol 2017N000184) e o Escritório de Revisão de Cuidados e Uso animal (ACURO) aprovaram todos os protocolos animais. Ratos machos de raça Lewis (250-400 g) foram usados para todos os experimentos. 1. Cirurgia Anestesiar os ratos de Lewis usando inalação de isoflurano. Induzir anestesia com 5% de is…

Representative Results

Neste estudo de operador único, foram realizados 30 transplantes de membros parciais heterotópicos sintéricos. O sucesso foi definido no pós-operatório 21 como a ausência de falha do VCA ou complicações que requerem eutanásia. A evolução normal do enxerto está representada na Figura 3. A duração média para aquisição parcial de membros e inset de enxerto no receptor foi de 35 e 105 min, respectivamente; a média de isquemia foi de 105 min. Durante o acompanhamento, ocorreram …

Discussion

Modelos ortotópicos de transplante de membros em roedores foram descritos na literatura15,16,17; no entanto, eles requerem uma reparação nervosa, recolocação muscular, e uma osteossíntese perfeita do fêmur, o que pode ser um passo muito difícil. Esses modelos também estão associados a uma maior taxa de morbidade e mortalidade em roedores14, especialmente no seguimento de curto prazo, pois a recu…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado pelo Escritório do Secretário Adjunto de Defesa para Assuntos de Saúde através do Programa de Pesquisa Médica Dirigido pelo Congresso sob o Prêmio Nº. W81XWH-17-1-0680. Opiniões, interpretações, conclusões e recomendações são dos autores e não são necessariamente endossadas pelo Departamento de Defesa.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Cetrulo, C. L., et al. Penis transplantation: first US experience. Annals of Surgery. 267 (5), 983-988 (2018).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Lipson, R. A., et al. Vascularized limb transplantation in the rat. I. Results with syngeneic grafts. Transplantation. 35 (4), 293-299 (1983).
  7. Lipson, R. A., et al. Vascularized limb transplantation in the rat. II. Results with allogeneic grafts. Transplantation. 35 (4), 300-304 (1983).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Gok, E., et al. Development of an ex-situ limb perfusion system for a rodent model. ASAIO Journal. 65 (2), 167-172 (2019).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Perez-Abadia, G., et al. Low-dose immunosuppression in a rat hind-limb transplantation model. Transplant International. 16 (12), 835-842 (2003).
  18. Sucher, R., et al. Orthotopic hind-limb transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (41), e2022 (2010).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
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Citar este artigo
Goutard, M., Randolph, M. A., Taveau, C. B., Lupon, E., Lantieri, L., Uygun, K., Cetrulo Jr., C. L., Lellouch, A. G. Partial Heterotopic Hindlimb Transplantation Model in Rats. J. Vis. Exp. (172), e62586, doi:10.3791/62586 (2021).

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