Sıçanlarda Heterotopik Kalp ve Kardiyak Kas Hücre Nakli için İmmünolojik Model
Summary
Sıçanlarda heterotopik karın kalp transplantasyonunun bir modelini açıklayarak, basitleştirilmiş bir cerrahi yaklaşıma yol açan mevcut stratejilerde değişiklik ima ediyoruz. Ayrıca, hayati kardiyak kas hücrelerinin kulak içi enjeksiyonu ile yeni bir ret modeli tarif, sıçanlarda daha fazla nakil immünolojik analizler sağlayan.
Abstract
Sıçanlarda heterotopik kalp nakli 50 yılı aşkın bir süredir çeşitli immünolojik çalışmalarda yaygın olarak kullanılan bir model olmuştur. 1964’teki ilk açıklamadan bu yana çeşitli değişiklikler bildirilmiştir. Sıçanlarda heterotopik kalp naklinin 30 yıl sonra, daha ileri cerrahi eğitim veya arka plan olmadan kolayca öğretilebilen ve yapilebilen basitleştirilmiş bir cerrahi yaklaşım geliştirdik.
Artan aort ve pulmoner arter indiksiyonu ve superior ve inferior kaval ve pulmoner venlerin ligasyonundan sonra donör kalp hasat edilir ve daha sonra heparin ile takviye buz gibi tuzlu çözeltiile perfüzyon. Alıcı karın damarlarının kenetlenme ve kesici haleledilmesinden sonra, aort ve pulmoner arter ilerleyen donör, sürekli çalışan dikişler kullanılarak sırasıyla alıcı abdominal aort ve inferior vena kavaya anastomozlanır.
Farklı donör alıcı kombinasyonlarına bağlı olarak, bu model allogreftlerin akut veya kronik reddinin analizini sağlar. Bu modelin immünolojik önemi daha hayati kardiyak kas hücrelerinin kulak içi enjeksiyon ve servikal lenfatik doku drenaj sonraki analizi yeni bir yaklaşım ile geliştirilmiştir.
Introduction
Heterotopik kalp transplantasyonu transplantasyon toleransı, akut ve kronik allogreft ret, iskemi-reperfüzyon yaralanması, makine perfüzyonu veya kardiyak remodelling ile ilgili farklı araştırmalarda sıkça kullanılan deneysel bir modeldir. Diğer avantajların yanı sıra, greft fonksiyonu palpasyon ve greft yetmezliği ile noninvaziv olarak izlenebilir böbrekler veya karaciğer gibi diğer organların aksine alıcının hayati bir bozulmaya yol açmaz.
1964 yılında, Abbott ve ark. başlangıçta sıçanlarda heterotopik karın kalp nakli açıklanan1. Daha sonra, 1966 yılında, anastomozlar için uçtan uca tekniği Tomita ve ark.2tarafından tanımlanmıştır. Şu anda kullanılan model için zemin Ono ve Lindsey tarafından 1969yılında3 bildirilmiştir. Son yıllarda, çeşitli değişiklikler kombine heterotopik kalp-akciğer nakli4dahil olmak üzere boşaltılmış, kısmen yüklü veya yüklü sol ventrikül kalp greftleri farklı oluşturmak için yayınlanmıştır4 ,5,6. İmmünolojik analizler için hacimsiz yüklü kalp grefti transplantasyonu en sık yapılır. Bu durumda, kan akımı retrograd aort ve daha sonra koroner arterler artan donör girer. Venöz drenaj sağ atriyum ve ventrikül içine koroner sinüs boyunca oluşur (Şekil 1A-B). Bu nedenle, sol ventrikül kan akımı dışında, Dışında Thebesian damarlarından kan marjinal miktarda. Bu da sol ventrikül yardımcı cihaz tedavisi sırasında patofizyolojik mekanizmaları incelemek için yararlı bir model yapar7.
Heterotopik kalp nakli fareler, tavşanlar, domuzlar da dahil olmak üzere çeşitli türlerde yapılmıştır ve hatta insanlarda tek veya biventriküler yardımcı cihaz olarak kullanılmıştır8,9,10,11. Sıçan hala organ nakli modelleri için popüler bir deneysel hayvan temsil eder, farklı sıçan suş kombinasyonları için greft sağkalım süreleri geçmişte iyi tanımlanmış ve immünolojik reaktifler çok sayıda erişilebilir beri12,13. Farelerin aksine, sıçanlar daha büyük yapma cerrahi ve immünolojik analizler için lenfatik doku erişimi daha uygulanabilir12. Ayrıca, son yıllarda sıçanlarda ticari klonlama teknolojilerinin tanıtımı büyük olasılıkla deneysel sıçan modelleri yinelenen bir ilgi yol açacaktır14.
Genel olarak, heterotopik kalp greftleri servikal veya abdominal anastomoz yaparak alıcı damarlara bağlanabilir. Ancak, birkaç çalışma femoral anastomoz manuel palpasyon veya transfemoral ekokardiyografi için daha iyi erişim nedeniyle gelişmiş izleme kolaylaştırır ve böylece greft yetmezliği daha kesin bir tespit sağlar öneririz15,16.
Her iki anastomoztekniğiarasında operasyon süresi, komplikasyon oranı, sonuç ve greft sağkalım süresi arasında bir fark olmadığı gösterilmiştir. Açıkçası, drenaj lenf düğümleri yeterli sayıda durumu servikal anastomoz bir yararı olarak belirtilmelidir; ancak, daha uzun eğitim süreleri gereklidir. Buna karşılık, abdominal anastomoz daha az karmaşık ve immünolojik araştırmalar için eşit derecede değerli, özellikle allojenik kalp kası hücrelerinin kulak içi enjeksiyon ve sonraki servikal lenfadenektomi yeni bir yöntem sonuçları ile kombine. Her iki modelin bir kombinasyonu girişim sonrası immünolojik analizler geniş bir yelpazede sunuyor.
Aşağıdaki protokol, iskemi süresini azaltmak için cerrah çiftleri halinde çalışma anlamına gelir. Ancak, tüm deneyler tek bir kişi tarafından gerçekleştirilebilir. Kalp eksplantasyonu ve implantasyonu için alet ve malzemelerin kurulumu Şekil 2A-B’degösterilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sıçanlarda heterotopik kardiyak transplantasyonun daha önce açıklanan yöntemi esas olarak 1969 yılında Ono veLindsey’intanımına dayanmaktadır 3 . O zamandan beri, çeşitli türlerde çeşitli değişiklikler bu modelin geniş bir çeşitlilik yol açmaktadır. Bu değişikliklerin birçoğunu birleştirerek ve 30 yılı aşkın heterotopik kalp naklinin laboratuvarda yapılmasından kaynaklanan kendi deneyimimizi sunarak, uzun eğitim süreleri veya cerrahi arka plan gerektirmeyen uygu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Britta Trautewig, Corinna Löbbert ve Ingrid Meder’e bağlılıkları için teşekkür etmek istiyoruz.
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
- Abbott, C. P., et al. A Technique for Heart Transplantation In the Rat. Archives of Surgery. 89 (4), 645-652 (1964).
- Tomita, F. Heart homotransplantation in the rat. Sapporo igaku zasshi. The Sapporo Medical Journal. 30 (4), 165-183 (1966).
- Ono, K., Lindsey, E. S. Improved technique of heart transplantation in rats. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 57 (2), 225-229 (1969).
- Wen, P., et al. A simple technique for a new working heterotopic heart transplantation model in rats. Transplantation Proceedings. 45 (6), 2522-2526 (2013).
- 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).
- Kearns, M. J., et al. Rat Heterotopic Abdominal Heart/Single-lung Transplantation in a Volume-loaded Configuration. Journal of Visualized Experiments. (99), 52418 (2015).
- 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).
- Liu, F., Kang, S. M. Heterotopic heart transplantation in mice. Journal of Visualized Experiments. (6), 238 (2007).
- 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).
- Kitahara, H., et al. Heterotopic transplantation of a decellularized and recellularized whole porcine heart. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 22 (5), 571-579 (2016).
- Kadner, A., et al. Heterotopic heart transplantation: experimental development and clinical experience. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 17 (4), 474-481 (2000).
- 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).
- Klempnauer, J., et al. Genetic control of rat heart allograft rejection: effect of different MHC and non-MHC incompatibilities. Immunogenetics. 30, 81-88 (1989).
- Huang, G., et al. Genetic manipulations in the rat: Progress and prospects. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 20 (4), 391-399 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hadamitzky, M., et al. Memory-updating abrogates extinction of learned immunosuppression. Brain, Behavior, and Immunity. 52, 40-48 (2016).
- 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).
- Hirschburger, M., et al. Nicotine Attenuates Macrophage Infiltration in Rat Lung Allografts. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 28 (5), 493-500 (2009).
- Ruzza, A., et al. Heterotopic heart transplantation in rats: improved anesthetic and surgical technique. Transplantation Proceedings. 42 (9), 3828-3832 (2010).
- 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).
- Wang, C., et al. A modified method for heterotopic mouse heart transplantion. Journal of Visualized Experiments. (88), (2014).
- Al-Amran, F. G., Shahkolahi, M. M. Total arterial anastomosis heterotopic heart transplantation model. Transplantation Proceedings. 45 (2), 625-629 (2013).
- Hoerstrup, S. P., et al. Modified technique for heterotopic rat heart transplantation under cardioplegic arrest. Journal of Investigative Surgery. 13 (2), 73-77 (2000).
- Fry, D. L. Acute vascular endothelial changes associated with increased blood velocity gradients. Circulation Research. 22 (2), 165-197 (1968).
- Ahmadi, A. R., et al. Orthotopic Rat Kidney Transplantation: A Novel and Simplified Surgical Approach. Journal of Visualized Experiments. (147), (2019).
- Schmid, C., et al. Successful heterotopic heart transplantation in rat. Microsurgery. 15 (4), 279-281 (1994).
- Shan, J., et al. A modified technique for heterotopic heart transplantation in rats. Journal of Surgical Research. 164 (1), 155-161 (2010).
- Moris, D., et al. Mechanisms of liver-induced tolerance. Current Opinion in Organ Transplantation. 22 (1), 71-78 (2017).
- 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).
- Mottram, P. L., et al. Electrocardiographic monitoring of cardiac transplants in mice. Cardiovascular Research. 22 (5), 315-321 (1988).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
