Ein immunologisches Modell für heterotopische Herz- und Herzmuskelzelltransplantation bei Ratten

Die heterotopische Herztransplantation ist ein häufig verwendetes experimentelles Modell für verschiedene Untersuchungen in Bezug auf Transplantationstoleranz, akute und chronische Allograft-Abstoßung, Ischämie-Reperfusionsverletzung, maschinelle Perfusion oder Herzumbau. Unter anderem kann die Transplantatfunktion nichtinvasiv durch Palpation überwacht werden und Transplantatversagen führt nicht zu einer vitalen Beeinträchtigung des Empfängers im Gegensatz zu anderen Organen, wie Nieren oder Lebern.

1964 beschrieben Abbott et al. zunächst die heterotopische Bauchherztransplantation bei Ratten¹. Später, 1966, wurde die End-to-Side-Technik für Anastomosen von Tomita et al.²beschrieben. Die Grundlagen für das derzeit verwendete Modell wurden von Ono und Lindsey im Jahr 1969^{berichtet 3}. In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere Modifikationen veröffentlicht, um verschiedene Arten von entladenen, teilweise geladenen oder geladenen linksventrikulären Herztransplantaten zu erstellen, einschließlich kombinierter heterotopischer Herz-Lungen-Transplantation^4,5,6. Für immunologische Analysen wird am häufigsten eine nicht volumenbelastete Herztransplantattransplantation durchgeführt. In diesem Fall gelangt der Blutfluss retrograd in die aufsteigende Aorta des Spenders und anschließend in die Herzkranzgefäße. Die venöse Drainage erfolgt entlang der koronaren Sinus in den rechten Vorhof und Ventrikel (Abbildung 1A-B). Daher ist die linke Herzkammer vom Blutfluss ausgeschlossen, abgesehen von marginalen Blutmengen aus Thebesian Venen. Dies macht es auch zu einem nützlichen Modell für die Untersuchung der pathophysiologischen Mechanismen während der linksventrikulären Assist-Gerätetherapie⁷.

Heterotopische Herztransplantation wurde bei verschiedenen Arten durchgeführt, einschließlich Mäusen, Kaninchen, Schweinen und wurde sogar als uni- oder biventrikuläre Sanitoren beim^{Menschen8,9,10,11}verwendet. Die Ratte stellt immer noch ein beliebtes Versuchstier für Transplantationsmodelle dar, zumal die Transplantat-Überlebenszeiten für verschiedene Rattenstammkombinationen in der Vergangenheit gut definiert waren und eine große Anzahl immunologischer Reagenzien zugänglich sind^12,13. Im Gegensatz zu Mäusen sind Ratten größer, was eine Operation und den Zugang zu Lymphgewebe für immunologische Analysen praktikabler macht¹². Darüber hinaus wird die Einführung kommerzieller Klontechnologien bei Ratten in den letzten Jahren höchstwahrscheinlich zu einem wiederkehrenden Interesse an experimentellen Rattenmodellen führen¹⁴.

Im Allgemeinen können heterotopische Herztransplantate entweder durch Hals- oder Bauchanastomose an den Empfängergefäßen befestigt werden. Einige Studien deuten jedoch darauf hin, dass eine femorale Anastomose eine verbesserte Überwachung durch einen besseren Zugang für manuelle Palpation oder transfemorale Echokardiographie ermöglicht und somit eine genauere Erkennung von Transplantatversagen^15,16ermöglicht.

Es hat sich gezeigt, dass es keinen Unterschied in Bezug auf Die Operationszeit, Komplikationsrate, Ergebnis und Transplantat-Überlebenszeit zwischen beiden Anastomose-Techniken¹⁷gibt. Natürlich muss die Verfügbarkeit einer ausreichenden Anzahl von entwässernden Lymphknoten als Vorteil der zervikalen Anastomose erwähnt werden; allerdings sind längere Ausbildungszeiten erforderlich. Im Gegensatz dazu ist die Bauchanastomose weniger kompliziert und ebenso wertvoll für immunologische Untersuchungen, insbesondere in Kombination mit Ergebnissen einer neuartigen Methode der In-Ear-Injektion allogener Herzmuskelzellen und der anschließenden zervikalen Lymphadenektomie. Eine Kombination beider Modelle bietet ein breites Spektrum postinterventionaler immunologischer Analysen.

Das folgende Protokoll bezieht sich auf die Bedienung bei Paaren von Chirurgen, um die Ischämiezeit zu reduzieren. Alle Experimente können jedoch von einer einzigen Person durchgeführt werden. Die Einrichtung von Instrumenten und Materialien für die Herzexplantation und Implantation ist in Abbildung 2A-Bdargestellt.