Summary

מודל אימונוולוגי עבור הלב הטרוולפית ושריר הלב השתלת תא בחולדות

Published: May 08, 2020
doi:

Summary

אנו מתארים מודל של הטרוהנושא השתלת לב הבטן בחולדות, רומז שינויים של אסטרטגיות נוכחיות, אשר להוביל גישה כירורגית פשוטה. בנוסף, אנו מתארים מודל דחייה הרומן על-ידי הזרקה באוזן של תאים חיוניים שרירי הלב, המאפשר ניתוח נוסף השתלת אימונולוגיים בחולדות.

Abstract

הטרוטופית לב השתלת חולדות כבר מודל נפוץ למחקרים אימונולוגיים שונים עבור יותר מ 50 שנים. מספר שינויים דווחו מאז התיאור הראשון ב 1964. לאחר 30 שנים של ביצוע הטרולפית לב השתלת חולדות, פיתחנו גישה כירורגית פשוטה, אשר ניתן ללמד בקלות ולבצע ללא הכשרה כירורגית נוספת או רקע.

לאחר הניתוח של העורקים העולה ואת עורק הריאות והארכה של זה מעולה ונחותים ורידים ריאתי, הלב התורם הוא נקצרו ולאחר מכן מושם עם תמיסת מלח קר מלוחים בתוספת הפארין. לאחר הלקריש ולצמצם את כלי הבטן של המטופל, התורם עולה העורקים הריאתי ואת עורק הריאות הם מאוהים לאבי העורקים הבטן המטופל והבנה לבנה הנחותה, בהתאמה, באמצעות תפרים ריצה רציפה.

בהתאם שילובים שונים של הנמען התורם, מודל זה מאפשר ניתוח של דחייה חריפה או כרונית של allografts. המשמעות החיסונית של מודל זה משופרת עוד על ידי גישה הרומן של הזרקה באוזן של תאים חיוניים שריר הלב וניתוח הבאים של ניקוז רקמת הלימפה צוואר הרחם.

Introduction

הטרוטופית לב השתלת הוא מודל ניסיוני נפוץ לחקירות שונות לגבי סובלנות השתלת, דחייה כרונית השתלת, reperfusion פציעה, מחשב זלוף או לב שיפוץ. בין היתר, ניתן לנטר את תפקוד השתל באופן בלתי פולשני על ידי מישוש וכישלון השתל אינו מוביל לפגיעה חיונית של המטופל בניגוד לאיברים אחרים, כגון כליות או כבדים.

ב 1964, אבוט ואח ‘ תיאר בתחילה הטרוסקסואלים השתלת לב הבטן בחולדות1. מאוחר יותר, ב-1966, הטכניקה הסופית של האנסטוסים תוארה על ידי Tomita et al.2. היסודות עבור הדגם המשמש כיום דווחו על ידי אונו ולינדזי ב 19693. במהלך העשורים האחרונים, מספר שינויים פורסמו כדי ליצור סוגים שונים של פרוק, טעון באופן חלקי או טעון שמאלי חדרית הלב המוח4כולל הטרוסקסואליםמשולב לב הטרולפית 4,5,6. עבור מנתח אימונולוגיים השתלת שתל הלב שאינו טעון באמצעי האחסון מבוצע בדרך כלל. במקרה זה, זרימת הדם נכנסת למצב של התורם בעלייה העורקים ולאחר מכן את העורקים הכליליים. ניקוז הורידים מתרחש לאורך הסינוס הכלילי לתוך האטריום הימני והחדר (איור 1A-B). לפיכך, החדר השמאלי אינו נכלל בזרימת הדם, מלבד כמויות שוליים של דם מתוך ורידים של טסיאן. זה גם עושה את זה מודל שימושי עבור לימוד מנגנונים pathפיזילוגיים במהלך שמאל חדרית לסייע לטיפול במכשיר7.

השתלת לב הטרולפית בוצעה במינים שונים, כולל עכברים, ארנבים, חזירים והוא אפילו שימש מכשיר סיוע חד או בדיוני בבני אדם8,9,10,11. החולדה עדיין מייצגת בעל חיים ניסיוני פופולרי עבור דגמי השתלה, במיוחד מאז זמני ההישרדות של השתל עבור שילובים שונים של מאמץ חולדה הוגדרו היטב בעבר ומספר רב של ריאגנטים אימונולוגיים נגישים12,13. בניגוד לעכברים, חולדות גדולות יותר לעשות ניתוח וגישה לרקמת הלימפה לניתוח אימונולוגיים יותר12. יתר על כן, המבוא של טכנולוגיות שיבוט מסחרי בחולדות בשנים האחרונות יהיה כנראה להוביל לעניין חוזר במודלים חולדה ניסיוני14.

באופן כללי, הטרולנושא שתלי לב יכול להיות מחובר כלי המטופל או על ידי ביצוע ההשקה צוואר הרחם או הבטן. עם זאת, מספר מחקרים מראים כי השקה הירך מקלה על ניטור משופר עקב גישה טובה יותר עבור מישוש ידני או העברה הירך ובכך מאפשר זיהוי מדויק יותר של כשל השתל15,16.

הוכח כי אין הבדל לגבי זמן פעולה, שיעור סיבוך, התוצאה ואת זמן הישרדות השתל בין שתי טכניקות ההשקה17. ברור, הזמינות של מספר מספיק של בלוטות הלימפה ניקוז חייב להיות מוזכר כיתרון של ההשקה הצווארי; עם זאת, יש צורך בתקופות אימונים ארוכות יותר. לעומת זאת, החיבור הבטן הוא פחות מסובך וחשוב באותה מידה עבור חקירות אימונולוגיים, במיוחד כאשר בשילוב עם תוצאות מתוך שיטה הרומן של הזרקה באוזן של תאי שריר הלב allogenic וlymphadenectomy צוואר הרחם העוקבים. שילוב של שני הדגמים מציע ספקטרום רחב של ניתוחים אימונולוגיים שלאחר התערבותית.

הפרוטוקול הבא מתייחס לפעול בזוגות של מנתחים כדי להפחית את הזמן של איסכמיה. עם זאת, ניתן לבצע את כל הניסויים על ידי אדם אחד. הכיוונון של כלים וחומרים להסבר לב והשרשה מוצג באיור 2A-B.

Protocol

כל החוויות בעלי החיים בוצעו על פי ההנחיות של הוועדה המקומית לסקירת בעלי חיים של הרשויות האזוריות להגנת הצרכן ובטיחות המזון של סקסוניה התחתונה (LAVES, אולנבורג, גרמניה) עם מזהי אישור 12/0768 ו 17/2472. 1. הסבר לב ופרזיה הערה: כאשר השתל תורמים, נשים או חולדות גברים בגיל של 7-2…

Representative Results

בעבר, בעיות אימונולוגיים שונות טופלו על בסיס המודל, אשר אומת בקבוצת העבודה על ידי יותר מ 500 השתלות עם שיעור הישרדות של יותר מ 95,18,19,20,21,22,23,</sup…

Discussion

השיטה שתוארה קודם לכן השתלת לב הטרופית בחולדות מבוססת בעיקר על התיאור של אונו ולינדזי ב 19693. מאז, הוכנסו מספר שינויים במינים שונים המובילים למגוון רחב של מודל זה. שילוב של כמה שינויים אלה ומציג את הניסיון שלנו כתוצאה מעל 30 שנים של ביצוע של השתלות לב הטרולפית במעבדה, יצרנו גישה כ…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנחנו רוצים להודות לברטה טראוטפיאה, קורין לבנברט ואינגריד מיידר על המחויבות שלהם.

Materials

Anesthesia device (including isoflurane vaporizer) Summit Anesthesia Solutions No Catalog Number available
Cannula (27 G) BD Microlance 302200
Carprofen Pfizer Rimadyl 50 mg/mL
Cellstar Tubes (15 mL) GreinerBioOne 188271
Cell strainer (40 µm) BD Falcon 2271680
Collagenase Type CLSII Biochrome C2-22
Compresses 5×5 cm Fuhrmann 31501
Compresses 7.5×7.5 cm Fuhrmann 31505
Cotton swabs Heinz Herenz Medizinalbedarf 1032128
Dexpathenol (5 %) Bayer "Bepanthen"
DPBS BioWhittaker Lonza 17-512F
Forceps B. Braun Aesculap BD557R
Forceps B. Braun Aesculap BD313R
Forceps B. Braun Aesculap BD35
Heating mat Gaymar Industries "T/Pump"
Hemostatic gauze Ethicon Tabotamp
Heparin-Natrium 25 000 I.E. Ratiopharm No Catalog Number available
Isofluran CP CP-Pharma No Catalog Number available
Large-pored sieve (stainless steel) Forschungswerkstätten Hannover Medical School No Catalog Number available
Lidocaine Astra Zeneca 2 % Xylocain
Metamizol-Natrium Ratiopharma Novaminsulfon 500 mg/mL
Micro forceps B. Braun Aesculap BD3361
Micro needle holder Codman, Johnson & Johnson Medical Codmann 80-2003
Micro needle holder B. Braun Aesculap BD336R
Micro needle holder B. Braun Aesculap FD241R
Micro scissors B. Braun Aesculap FD101R
Micro scissors B. Braun Aesculap FM471R
Needle holder B. Braun Aesculap BM221R
Penicillin/Streptomycin/Glutamine (100x) PAA P11-010
Peripheral venous catheter (18 G) B. Braun 4268334B
Peripheral venous catheter (22 G) B. Braun 4268091B
Probe pointed scissors B. Braun Aesculap BC030R
Retractors Forschungswerkstätten Hannover Medical School No Catalog Number available
RPMI culture medium Lonza BE12-702F
Saline solution (NaCl 0.9 %) Baxter No Catalog Number available
Scissors B. Braun Aesculap BC414
Surgical microscope Carl-Zeiss OPMI-MDM
Sutures (anastomoses) Catgut Mariderm 8-0 monofil
Sutures (ligature) Resorba Silk 5-0 polyfil
Sutures (skin, fascia) Ethicon Mersilene 3-0
Syringe (1 mL) B. Braun 9166017V
Syringe (10 mL) B. Braun 4606108V
Syringe (20 mL) B. Braun 4606205V
Vascular clamp B. Braun Aesculap FB708R

References

  1. Abbott, C. P., et al. A Technique for Heart Transplantation In the Rat. Archives of Surgery. 89 (4), 645-652 (1964).
  2. Tomita, F. Heart homotransplantation in the rat. Sapporo igaku zasshi. The Sapporo Medical Journal. 30 (4), 165-183 (1966).
  3. Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 57 (2), 225-229 (1969).
  4. Wen, P., et al. A simple technique for a new working heterotopic heart transplantation model in rats. Transplantation Proceedings. 45 (6), 2522-2526 (2013).
  5. Benke, K., et al. Heterotopic abdominal rat heart transplantation as a model to investigate volume dependency of myocardial remodeling. Transplantation. 101 (3), 498-505 (2017).
  6. Kearns, M. J., et al. Rat Heterotopic Abdominal Heart/Single-lung Transplantation in a Volume-loaded Configuration. Journal of Visualized Experiments. (99), 52418 (2015).
  7. Ibrahim, M., et al. Heterotopic abdominal heart transplantation in rats for functional studies of ventricular unloading. The Journal of Surgical Research. 179 (1), e31-e39 (2013).
  8. Liu, F., Kang, S. M. Heterotopic heart transplantation in mice. Journal of Visualized Experiments. (6), 238 (2007).
  9. Lu, W., et al. A new simplified volume-loaded heterotopic rabbit heart transplant model with improved techniques and a standard operating procedure. Journal of Thoracic Disease. 7 (4), 653-661 (2015).
  10. Kitahara, H., et al. Heterotopic transplantation of a decellularized and recellularized whole porcine heart. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 22 (5), 571-579 (2016).
  11. Kadner, A., et al. Heterotopic heart transplantation: experimental development and clinical experience. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 17 (4), 474-481 (2000).
  12. Zinöcker, S., et al. Immune reconstitution and graft-versus-host reactions in rat models of allogeneic hematopoietic cell transplantation. Frontiers in Immunology. 3 (NOV), 1-12 (2012).
  13. Klempnauer, J., et al. Genetic control of rat heart allograft rejection: effect of different MHC and non-MHC incompatibilities. Immunogenetics. 30, 81-88 (1989).
  14. Huang, G., et al. Genetic manipulations in the rat: Progress and prospects. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 20 (4), 391-399 (2011).
  15. Gordon, C. R., et al. Pulse doppler and M-mode to assess viability of cardiac allografts using heterotopic femoral heart transplantation in rats. Microsurgery. 27 (4), 240-244 (2007).
  16. Gordon, C. R., et al. A new modified technique for heterotopic femoral heart transplantation in rats. The Journal of Surgical Research. 139 (2), 157-163 (2007).
  17. Ma, Y., Wang, G. Comparison of 2 heterotopic heart transplant techniques in rats: cervical and abdominal heart. Experimental and Clinical Transplantation. 9 (2), 128-133 (2011).
  18. Bektas, H., et al. Differential effect of donor-specific blood transfusions after kidney, heart, pancreas, and skin transplantation in major histocompatibility complex-incompatible rats. Transfusion. 37 (2), 226-230 (1997).
  19. Saiho, K. O., et al. Long-term allograft acceptance induced by single dose anti-leukocyte common antigen (RT7) antibody in the rat. Transplantation. 71 (8), 1124-1131 (2001).
  20. Bektas, H., et al. Blood transfers infectious immunologic tolerance in MHC-incompatible heart transplantation in rats. Journal of Heart and Lung Transplantation. 24 (5), 614-617 (2005).
  21. Jäger, M. D., et al. Sirolimus promotes tolerance for donor and recipient antigens after MHC class II disparate bone marrow transplantation in rats. Experimental Hematology. 35 (1), 164-170 (2007).
  22. Timrott, K., et al. Application of allogeneic bone marrow cells in view of residual alloreactivity: Sirolimus but not cyclosporine evolves tolerogenic properties. PLoS ONE. 10 (4), 1-16 (2015).
  23. Hadamitzky, M., et al. Memory-updating abrogates extinction of learned immunosuppression. Brain, Behavior, and Immunity. 52, 40-48 (2016).
  24. Beetz, O., et al. Recipient natural killer cells alter the course of rejection of allogeneic heart grafts in rats. Plos One. 14 (8), e0220546 (2019).
  25. Hirschburger, M., et al. Nicotine Attenuates Macrophage Infiltration in Rat Lung Allografts. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 28 (5), 493-500 (2009).
  26. Ruzza, A., et al. Heterotopic heart transplantation in rats: improved anesthetic and surgical technique. Transplantation Proceedings. 42 (9), 3828-3832 (2010).
  27. Wang, D., et al. A simplified technique for heart transplantation in rats: abdominal vessel branch-sparing and modified venotomy. Microsurgery. 26 (6), 470-472 (2006).
  28. Wang, C., et al. A modified method for heterotopic mouse heart transplantion. Journal of Visualized Experiments. (88), (2014).
  29. Al-Amran, F. G., Shahkolahi, M. M. Total arterial anastomosis heterotopic heart transplantation model. Transplantation Proceedings. 45 (2), 625-629 (2013).
  30. Hoerstrup, S. P., et al. Modified technique for heterotopic rat heart transplantation under cardioplegic arrest. Journal of Investigative Surgery. 13 (2), 73-77 (2000).
  31. Fry, D. L. Acute vascular endothelial changes associated with increased blood velocity gradients. Circulation Research. 22 (2), 165-197 (1968).
  32. Ahmadi, A. R., et al. Orthotopic Rat Kidney Transplantation: A Novel and Simplified Surgical Approach. Journal of Visualized Experiments. (147), (2019).
  33. Schmid, C., et al. Successful heterotopic heart transplantation in rat. Microsurgery. 15 (4), 279-281 (1994).
  34. Shan, J., et al. A modified technique for heterotopic heart transplantation in rats. Journal of Surgical Research. 164 (1), 155-161 (2010).
  35. Moris, D., et al. Mechanisms of liver-induced tolerance. Current Opinion in Organ Transplantation. 22 (1), 71-78 (2017).
  36. Bickerstaff, A. A., et al. Murine renal allografts: spontaneous acceptance is associated with regulated T cell-mediated immunity. Journal of Immunology. 167 (9), 4821-4827 (2001).
  37. Mottram, P. L., et al. Electrocardiographic monitoring of cardiac transplants in mice. Cardiovascular Research. 22 (5), 315-321 (1988).
  38. Torre-Amione, G., et al. Decreased expression of tumor necrosis factor-α in failing human myocardium after mechanical circulatory support: A potential mechanism for cardiac recovery. Circulation. 100 (11), 1189-1193 (1999).
  39. Goldstein, D. J., et al. Circulatory resuscitation with left ventricular assist device support reduces interleukins 6 and 8 levels. The Annals of Thoracic Surgery. 63 (4), 971-974 (1997).
  40. Tang-Quan, K. R., et al. Non-volume-loaded heart provides a more relevant heterotopic transplantation model. Transplant Immunology. 23 (1-2), 65-70 (2010).
  41. Lakhal-Naouar, I., et al. Transcutaneous immunization using SLA or rLACK skews the immune response towards a Th1 profile but fails to protect BALB/c mice against a Leishmania major challenge. Vaccine. 37 (3), 516-523 (2019).
  42. Sousa-Batista, A. J., et al. Novel and safe single-dose treatment of cutaneous leishmaniasis with implantable amphotericin B-loaded microparticles. International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance. , (2019).

Play Video

Cite This Article
Weigle, C. A., Lieke, T., Vondran, F. W. R., Timrott, K., Klempnauer, J., Beetz, O. An Immunological Model for Heterotopic Heart and Cardiac Muscle Cell Transplantation in Rats. J. Vis. Exp. (159), e60956, doi:10.3791/60956 (2020).

View Video