Summary

Optimalisatie van de Cuff Techniek voor Murine Heart Transplantation

Published: June 26, 2020
doi:

Summary

We introduceren een binnenband benadering van de manchettechniek voor muis cervicale heterotopische harttransplantatie om evert het vat over de manchet te helpen. We ontdekten dat de samenwerking tussen twee ervaren chirurgen de operatietijd aanzienlijk verkort.

Abstract

Murine harttransplantatie is uitgevoerd voor meer dan 40 jaar. Met de vooruitgang in de microchirurgie, zijn bepaalde nieuwe technieken gebruikt om chirurgische efficiëntie te verbeteren. In ons lab hebben we de manchettechniek geoptimaliseerd met twee grote stappen. Eerst gebruikten we de binnenbandtechniek om een tijdelijke binnenband in de externe halsader en halsslagaderbloedvat te plaatsen om de edlijsie van het vat over de manchet te vergemakkelijken. Ten tweede hebben we volledige heterotopische harttransplantatie uitgevoerd door de samenwerking van twee ervaren chirurgen. Deze wijzigingen hebben de bedrijfstijd effectief teruggebracht tot 25 minuten, met een slagingspercentage van 95%. In dit rapport beschrijven we deze procedures in detail en geven we een aanvullende video. Wij zijn van mening dat dit verslag over de verbeterde manchettechniek praktische richtlijnen zal bieden voor murine heterotopische harttransplantatie en het nut van dit muismodel voor fundamenteel onderzoek zal verbeteren.

Introduction

De oprichting van muis heterotopische harttransplantatie door end-to-end anastomose in de buik in 1973 was een belangrijke mijlpaal in de fundamentele transplantatie immunologie onderzoek1. Dit model bood een belangrijk en geldig hulpmiddel voor het analyseren van de mechanismen van ischemie reperfusieletsel2, immunologische afstoting en tolerantie3,4. Echter, de complexe en tijdrovende aard van de operatie, alsmede het potentieel voor infecties kan resulteren in ernstige perioperatieve buikverklevingen en ontstekingsreacties, wat resulteert in een lage efficiëntie voor heterotopische harttransplantatie model.

De cervicale heterotopische harttransplantatie techniek werd voor het eerst beschreven door Chen in 19915. In dit model wordt de externe halsader van de ontvanger anastomosed aan de longslagader van de graft en de halsslagader is anastomosed aan de stijgende aorta. De belangrijkste voordelen van deze methode zijn het gemak van monitoring en het verminderen van trauma aan de ontvanger. In hetzelfde jaar beschreef Matsuura een verbeterde techniek, waarbij het einde van de externe halsader en halsslagader over een Teflon manchet werden gefixeerd en met een omtrekvormige zijdeligbondtuur6werden bevestigd. Sommige onderzoekers bevestigden ook de manchet aan de juiste longslagader in het donorhart alvorens de manchet in de externe halsader van de ontvanger7te plaatsen. Tot nu toe is de manchettechniek op grote schaal toegepast in verschillende vasculaire pedicletransplantatiemodellen, waaronder die voor long8,lever9en nier10-transplantatie.

Tot op heden zijn er verschillende problemen in verband met de manchettechniek. Bijvoorbeeld, de halsslagader is moeilijk te evert over de manchet als gevolg van de extra elasticiteit, wat resulteert in het weefsel naar achteren draaien. Daarom kan extra praktijk en een microchirurgische dilatator nodig zijn om deze stap te voltooien. Bovendien kan de voorbereiding van het cervicale vat tot 25 minuten duren.

Om deze problemen op te lossen, introduceren we de binnenbandtechniek, die is gebaseerd op de manchettechniek en omvat het bevestigen van de manchet op de externe halsader en halsslagader met behulp van een binnenband om te helpen bij de edsie van de vaatwand. Bovendien, met eenvoudige training, de ontvanger voorbereiding wordt teruggebracht tot 15,5 minuten. Deze techniek vermindert de complexiteit van de operatie en vereist geen extra oefening of het gebruik van een vasculaire dilatator. Het kan worden toegepast in alle transplantatie immuunonderzoek, vooral voor het verifiëren van derden immuuntolerantie waarbij de ontvanger ontvangt twee cardiale allografts, een in de buik en de andere in de nek11. We raden ook samenwerking aan tussen twee ervaren chirurgen om dit model vast te stellen, waarbij een chirurg het ontvangende dier voorbereidt en het andere het donorhart oogst en implanteert. Een dergelijke samenwerking kan de bewerkingstijd verkorten tot 25 minuten. Met behulp van deze geoptimaliseerde procedure hebben we syngene, allogene12,13,,14,15,16,17,18,19en xenogeneic muisharttransplantatiemodellen20vastgesteld .,

De reden voor de ontwikkeling van de binnenbandtechniek was om de verrichtingstijd voor de totstandbrenging van een model van de muisharttransplantatie met een hoog slagingspercentage te verminderen. Optimalisatie van het cervicale harttransplantatiemodel vergemakkelijkt de verwerving van hoge slagingspercentages in een korte periode van operatietijd in vergelijking met de traditionele hechtings- en manchettechniek21. Verder kan het samenwerkingsmodel de warme ischemische tijd van het donorhart verder verkorten in vergelijking met operaties die met één operator worden uitgevoerd.

Protocol

Dieren (BALB/c, C57BL/6, man, 8-12 weken) zijn ondergebracht in een specifieke ziekteverwekkervrije faciliteit in het Xiamen University Laboratory Animal Center. C57BL/6 wordt gebruikt als ontvanger en BALB/c wordt gebruikt als donor. Alle procedures worden uitgevoerd volgens de richtlijnen van het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). OPMERKING: Voor de bewerking is een reeks microchirurgische instrumenten nodig, waaronder een microschaar, micro straight tang,Table and …

Representative Results

Chirurgische operatietijd Na de training kan een ervaren chirurg de operatie met succes binnen 35 minuten uitvoeren met behulp van de binnenbandtechniek, waarbij ongeveer 15,5 minuten nodig zijn voor de voorbereiding van de ontvanger, 10,9 minuten nodig zijn voor de voorbereiding van de donor en 4,4 minuten nodig zijn voor donorhartanastos. De koude en warme ischemietijd (van donorpreparaat tot hartimplantatie) wordt teruggebracht tot 15,3 minuten in vergelijking met de operat…

Discussion

Muisharttransplantaties modellen zijn belangrijke instrumenten voor transplantatie immunologie onderzoek, als instrumenten en materialen voor de evaluatie van de immuunmechanismen van dit model en een groot aantal gen-gemodificeerde muizen beschikbaar zijn. Microchirurgische technische uitdagingen, zoals de hechting en de edsie van schepen, hebben echter het wijdverbreide gebruik ervan beperkt. In deze studie hebben we bepaalde technische belangrijkste uitdagingen van murineharttransplantatie onderzocht en goede resultat…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd ondersteund door het Fujian Provincial Health Education Joint Research Project (WKJ2016-2-20), de National Natural Science Foundation of China (81771271 en 81800664), het National Key R&D Program of China (2018YFA0108304) en het Project Onderwijs en Wetenschappelijk Onderzoek voor jonge en middelbare docenten in de provincie Fujian (JAT170714), Natural Science Foundation van de provincie Hunan (2019JJ50842) en Huxiang Young Talents van de provincie Hunan (2019RS2013).

Materials

Artery cuff Self-made Polyamide tube. diameter: 0.55 mm,length: 1.0 mm
Artery inner tube Self-made Polyamide tube. Diameter: 0.28mm
Micro curved forceps Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory WA3050 1/8 arc, 0.3-mm tip without a hook
Micro needle holders Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory WA2050 0.2-mm tip
Micro scissors Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory WA1050 Straight, blade length: 10 mm
Micro straight forceps Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. Surgical Instruments Factory WA3060 0.15-mm tip without a hook
Scanlan Vascu-Statt Bulldog Clamps Scanlan International Inc 1001-531 Clamping pressure 20–25 grams
Vein cuff Self-made Polyamide tube. diameter: 0.9 mm,length: 1.2 mm
Vein inner tube Self-made Polyamide tube. Diameter: 0.6 mm

References

  1. Corry, R. J., Winn, H. J., Russell, P. S. Heart transplantation in congenic strains of mice. Transplantation Proceedings. 5 (1), 733-735 (1973).
  2. Que, W., et al. Prolonged cold ischemia time in mouse heart transplantation using supercooling preservation. Transplantation. , (2019).
  3. Wang, C. Y., et al. Suppression of murine cardiac allograft arteriopathy by long-term blockade of CD40-CD154 interactions. Circulation. 105 (13), 1609-1614 (2002).
  4. Hasegawa, T., Visovatti, S. H., Hyman, M. C., Hayasaki, T., Pinsky, D. J. Heterotopic vascularized murine cardiac transplantation to study graft arteriopathy. Nature Protocols. 2 (3), 471-480 (2007).
  5. Chen, Z. H. A technique of cervical heterotopic heart transplantation in mice. Transplantation. 52 (6), 1099-1101 (1991).
  6. Matsuura, A., Abe, T., Yasuura, K. Simplified mouse cervical heart transplantation using a cuff technique. Transplantation. 51 (4), 896-898 (1991).
  7. Wang, Q., Liu, Y., Li, X. K. Simplified technique for heterotopic vascularized cervical heart transplantation in mice. Microsurgery. 25 (1), 76-79 (2005).
  8. Li, W., et al. Surgical technique for lung retransplantation in the mouse. Journal of Thoracic Disease. 5 (3), 321-325 (2013).
  9. Kamada, N., Calne, R. Y. A surgical experience with five hundred thirty liver transplants in the rat. Surgery. 93 (1), 64-69 (1983).
  10. Chen, H., Zhang, Y., Zheng, D., Praseedom, R. K., Dong, J. Orthotopic kidney transplantation in mice: technique using cuff for renal vein anastomosis. PLoS One. 8 (10), 77278 (2013).
  11. Miller, M. L., et al. Spontaneous restoration of transplantation tolerance after acute rejection. Nature Communications. 6, 7566 (2015).
  12. Lin, Y., et al. Overexpression of Jagged-1 combined with blockade of CD40 pathway prolongs allograft survival. Immunology and Cell Biology. 93 (2), 213-217 (2015).
  13. Xie, B., et al. Combined costimulation blockade inhibits accelerated rejection mediated by alloantigen-primed memory T cells in mice. Immunological Investigations. 38 (7), 639-651 (2009).
  14. Shao, W., et al. Combination of monoclonal antibodies with DST inhibits accelerated rejection mediated by memory T cells to induce long-lived heart allograft acceptance in mice. Immunology Letters. 138 (2), 122-128 (2011).
  15. Dai, H., et al. Blockade of CD27/CD70 pathway to reduce the generation of memory T cells and markedly prolong the survival of heart allografts in presensitized mice. Transplant Immunology. 24 (4), 195-202 (2011).
  16. Yan, G., et al. Inhibition of accelerated rejection mediated by alloreactive CD4(+) memory T cells and prolonged allograft survival by arsenic trioxide. Immunological Investigations. 42 (5), 438-454 (2013).
  17. Yan, G., et al. Inhibiting accelerated rejection mediated by alloreactive CD4(+) memory T cells and prolonging allograft survival by 1alpha,25-dihydroxyvitamin D(3) in nude mice. Immunology Letters. 149 (1-2), 54-61 (2013).
  18. Lin, Y., et al. Arsenic trioxide is a novel agent for combination therapy to prolong heart allograft survival in allo-primed T cells transferred mice. Transplant Immunology. 25 (4), 194-201 (2011).
  19. Shao, W., et al. CD44/CD70 blockade and anti-CD154/LFA-1 treatment synergistically suppress accelerated rejection and prolong cardiac allograft survival in mice. Scandinavian Journal of Immunology. 74 (5), 430-437 (2011).
  20. Li, Y., et al. A highly reproducible cervical cuff technique for rat-to-mouse heterotopic heart xenotransplantation. Xenotransplantation. , (2017).
  21. Oberhuber, R., et al. Murine cervical heart transplantation model using a modified cuff technique. Journal of Visualized Experiments. (92), e50753 (2014).
  22. Blanchard, J. M., Pollak, R. Techniques for perfusion and storage of heterotopic heart transplants in mice. Microsurgery. 6 (3), 169-174 (1985).
  23. Felix, N. J., et al. H2-DMalpha(-/-) mice show the importance of major histocompatibility complex-bound peptide in cardiac allograft rejection. Journal of Experimental Medicine. 192 (1), 31-40 (2000).
  24. Tomita, Y., et al. Improved technique of heterotopic cervical heart transplantation in mice. Transplantation. 64 (11), 1598-1601 (1997).
  25. Niimi, M. The technique for heterotopic cardiac transplantation in mice: experience of 3000 operations by one surgeon. Journal of Heart and Lung Transplantation. 20 (10), 1123-1128 (2001).
  26. Wang, K., Zhang, N., Li, H. Improved technique of mouse heterotopic heart graft retransplantation. Microsurgery. 26 (3), 200-202 (2006).
  27. Plenter, R. J., Grazia, T. J. Murine heterotopic heart transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (89), (2014).
  28. Ratschiller, T., et al. Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (102), e52907 (2015).
  29. Zhou, Y., Gu, X., Xiang, J., Qian, S., Chen, Z. A comparative study on suture versus cuff anastomosis in mouse cervical cardiac transplant. Experimental and Clinical Transplantation. 8 (3), 245-249 (2010).
  30. Fukunaga, N., Bissoondath, V., Rao, V. Submandibular Gland-preserving Technique for Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Transplantation. 102 (11), 464-465 (2018).

Play Video

Cite This Article
Ma, Y., Xie, B., Dai, H., Wang, C., Liu, S., Lan, T., Xu, S., Yan, G., Qi, Z. Optimization of the Cuff Technique for Murine Heart Transplantation. J. Vis. Exp. (160), e61103, doi:10.3791/61103 (2020).

View Video