מודל פשוט להשתלת מסתם לב הטרוטופי במכרסמים

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה ויעילה להשתלת עלוני מסתם אבי העורקים מתחת לכמוסה הכליתית כדי לאפשר מחקר של אלוראקטיביות של מסתמי הלב.

יש צורך קליני דחוף בתחליפי מסתמי לב שיכולים לגדול אצל ילדים. השתלת מסתם הלב מוצעת כסוג חדש של השתלה עם פוטנציאל לספק מסתמי לב עמידים המסוגלים לצמיחה סומטית ללא צורך בנוגדי קרישה. עם זאת, האימונוביולוגיה של השתלות מסתמי לב עדיין לא נחקרה, מה שמדגיש את הצורך במודלים של בעלי חיים כדי לחקור סוג חדש זה של השתלה. מודלים קודמים של חולדות להשתלת מסתם אבי העורקים ההטרוטופי באבי העורקים הבטני תוארו, אם כי הם מאתגרים מבחינה טכנית ויקרים. כדי להתמודד עם אתגר זה, פותח מודל השתלה תת-קפסולרית של הכליה במכרסמים כשיטה מעשית ופשוטה יותר לחקר אימונוביולוגיה של השתלת מסתמי לב. במודל זה, עלון שסתום אבי העורקים יחיד נקטף ומוכנס לחלל התת-קפסולרי הכלייתי. הכליה נגישה בקלות, והרקמה המושתלת מוכלת היטב בחלל תת-קפסולרי שהוא כלי דם היטב ויכול להכיל מגוון גדלי רקמות. יתר על כן, מכיוון שחולדה בודדת יכולה לספק שלושה עלוני אבי העורקים של התורם וכליה אחת יכולה לספק מספר אתרים לרקמות מושתלות, פחות חולדות נדרשות למחקר נתון. כאן מתוארת טכניקת ההשתלה, המספקת צעד משמעותי קדימה בחקר אימונולוגיה של השתלת מסתמי לב.

מומי לב מולדים הם הנכות המולדת הנפוצה ביותר בבני אדם, המשפיעים על 7 מתוך 1,000 ילדים שנולדו חיים בכל שנה¹. בניגוד לחולים מבוגרים בהם מושתלים באופן שגרתי מסתמים מכניים וביו-פרוסטטיים שונים, למטופלים בילדים אין כיום אפשרויות טובות להחלפת מסתם. לשתלים קונבנציונליים אלה אין פוטנציאל לגדול אצל ילדים מושתלים. כתוצאה מכך, ניתוחים חוזרים חולניים נדרשים כדי להחליף את שתלי מסתם הלב בגרסאות גדולות יותר ברצף ככל שהילדים גדלים, כאשר ילדים מושפעים נזקקים לעתים קרובות לעד חמישה ניתוחי לב פתוח או יותר במהלך חייהם ^2,3. מחקרים הראו כי החופש מהתערבות או ממוות דל באופן משמעותי בתינוקות מאשר בילדים גדולים יותר, כאשר 60% מהתינוקות עם מסתמי לב תותבים עומדים בפני ניתוח חוזר או מוות תוך 3 שנים מהניתוח הראשוני שלהם⁴. לכן, יש צורך דחוף לספק מסתם לב שיכול לגדול ולשמור על תפקוד בחולי ילדים.

במשך עשרות שנים, ניסיונות לספק תחליפי מסתמי לב הולכים וגדלים התרכזו בהנדסת רקמות ובתאי גזע. עם זאת, הניסיונות לתרגם מסתמים אלה למרפאה לא צלחו עד כה ^5,6,7,7,8. כדי להתמודד עם זה, השתלת מסתם לב מוצעת כפעולה יצירתית יותר למתן תחליפי מסתמי לב הולכים וגדלים בעלי יכולת לתקן את עצמם ולהימנע מתרומבוגנזה. במקום להשתיל את כל הלב, רק מסתם הלב מושתל ואז יגדל עם הילד המושתל, בדומה להשתלת לב קונבנציונלית או לחתימה ריאתית של רוס ^9,10,11. לאחר הניתוח, ילדים מושתלים יקבלו דיכוי חיסוני עד שניתן יהיה להחליף את המסתם המושתל בתותבת מכנית בגודל מבוגר כאשר צמיחת המסתם אינה נדרשת עוד. עם זאת, הביולוגיה של ההשתלות של השתלות מסתמי הלב נותרה ללא בדיקה. לכן, יש צורך במודלים של בעלי חיים כדי לחקור סוג חדש זה של השתלה.

מספר מודלים של חולדות תוארו בעבר להשתלה הטרוטופית של המסתם אבי העורקים לתוך אבי העורקים הבטני^{12,13,14,15,16,17,18}. עם זאת, מודלים אלה הם מסובכים מאוד, ולעתים קרובות דורשים מנתחים מיומנים לנתח בהצלחה. בנוסף, הם יקרים וגוזלים זמן^{רב 19}. מודל חדש של חולדות פותח כדי ליצור מודל חייתי פשוט יותר לחקר האימונוביולוגיה של השתלות מסתמי לב. עלוני מסתם אבי העורקים הבודדים נכרתים ומוכנסים לחלל התת-קפסולרי הכלייתי. הכליה מתאימה במיוחד לחקר דחיית ההשתלה מכיוון שהיא מאוד וסקולרית עם גישה לתאי חיסון במחזור^20,21. בעוד שכמה אחרים השתמשו במודל תת-קפסולרי כלייתי כדי לחקור את הביולוגיה של ההשתלות של השתלות אלוגרפט אחרות כגון לבלב, כבד, כליה וקרנית 22,23,24,25,26,27, זהו התיאור הראשון של השתלת רקמת לב במצב זה. כאן מתוארת טכניקת ההשתלה, המספקת צעד משמעותי קדימה בחקר אימונולוגיה של השתלת מסתמי לב.

המחקר אושר על ידי הוועדה לחקר בעלי חיים בעקבות המדריך הלאומי של המכונים הלאומיים לבריאות לטיפול בחיות מעבדה ולשימוש בהן.

1. מידע על מודל החיה (חולדות)

1. השתמש במיקרוסקופ ניתוח (ראה טבלת חומרים) עם הגדלה של עד פי 20 עבור כל ההליכים הכירורגיים.
2. השתמש בזנים סינגניים (כגון לואיס-לואיס) או אלוגניים (כגון לואיס-בראון נורבגיה) עבור ההשתלות לפי הצורך לניסוי.
3. השתמש בחולדות בגיל בין 5-7 שבועות ומשקל גוף של 100-200 גרם המתאימים לשאלת הניסוי.

2. הסרת פרווה, הכנת העור והרדמה

1. בצע את כל הפעולות בתנאים סטריליים.
   הערה: הצעד מבוצע בחלל כירורגי ייעודי ובתנאים סטריליים.
2. מכניסים את החולדות לתא אינדוקציה להרדמה וגורמים להרדמה עם 5% איזופלורן בחמצן. יש לשמור על הרדמה עם 3.5% איזופלורן בחמצן לאורך כל ההליך.
3. לצורך ניתוח התורם, יש להסיר את פרוות החולדה מהטבור אל חריץ החזה באמצעות קוצץ פרווה. עבור הניתוח המקבל, מקצצים את השיער מעל שדה הניתוח בקו בית השחי האחורי מהצלעות לאגן. לאחר מכן, להכין את העור עם חיטוי כירורגי.
4. קבל מישור כירורגי של הרדמה לפני תחילת ההליך. לאשר עומק נאות של הרדמה על ידי דחיסה חזקה של בהונות החולדה עם מלקחיים. אם החולדה נסוגה מכאבים, תעבירו את חומר ההרדמה לפי הצורך.
5. לפקח על קצב הנשימה ואת עומק ההרדמה באופן קליני לאורך ההליך; רמת האיזופלורן מותאמת לפי הצורך כדי לשמור על קצב נשימה של 55-65 נשימות לדקה.

3. פעולת התורם

1. להכין ולהרדים את החולדה כאמור בשלב 2. מכניסים את העור מהחריץ ה-xiphoid לחריץ החזה באמצעות מספריים מנתחים. בצע כריתת עצם על ידי חיתוך הצלעות מכל צד לרוחב עצם החזה עד להשגת גישה אופטימלית ללב.
2. הפרין את החולדה עם זריקה של 100 U/100 גרם לאטריום השמאלי.
3. להקריב את התורם באמצעות אקסנגווינציה.
4. לבלות את התימוס כדי לשפר את ההדמיה של הכלים הגדולים. לאחר מכן, הסר את גוש הלב עם אבי העורקים העולה עד לרמת העורק המועמד.

4. הכנת עלוני מסתם אבי העורקים

1. מניחים את לב התורם בצלחת פטרי סטרילית מיד לאחר כריתת הלב. נתחו את לב התורם במאגר אחסון קר כקרח (ראו טבלת חומרים).
2. באמצעות מלקחיים ומספריים קפיציים של Vannas, מנתחים את לב התורם עד שנותר רק שורש אבי העורקים עם שרוול חדרי בקוטר 1 מ"מ פרוקסימלי למסתם אבי העורקים.
3. פתח את המסתם אבי העורקים על ידי ביצוע חתך אורכי כדי לפתוח את הסינוסים של Valsalva בין הסינוסים השמאליים והלא כליליים כדי לדמיין את כל שלושת העלונים.
   הערה: החתך צריך להיות לכל אורכו של הסינוס של Valsalva. הממדים בפועל תלויים בגודל החולדה.
4. בלו כל עלון שסתום אבי העורקים בנפרד. באופן ספציפי, השתמש במלקחיים קהים כדי לתפוס את קצה העלון והשתמש במספריים של קפיצי Vannas כדי לכרות את העלון על ידי חיתוך מאחד הקומיסורים עד האנולוס, ולאחר מכן לכיוון הקומיסורה הבאה.
   הערה: הקפידו במיוחד לתפוס רק את קצה העלון כדי למזער את ההפרעה לתאי האנדותל הוולולריים.
5. אחסנו את הדגימות לאחר כריתת העלון בתמיסת מאגר אחסון קר כקרח עד שיהיו מוכנות להשתלה בחולדה המקבלת. שתלו את כל העלונים תוך 4 שעות מאחסון קר.

5. פעולת הנמען

1. להכין ולהרדים את החולדה כאמור בשלב 2. השתמש בכרית חימום המתוחזקת בטמפרטורה של 36-38 מעלות צלזיוס כדי לבצע את הניתוח.
2. יש לתת בופרנורפין (0.03 מ"ג/ק"ג תת עורי) לכל החולדות המושתלות לפני הניתוח וכל 6-12 שעות לאחר הניתוח לפי הצורך כדי להקל על הכאב.
3. מניחים את החולדה בתנוחת משענת צידית ימנית כדי לגשת לכליה השמאלית.
   הערה: הכליה השמאלית עדיפה בשל מיקומה הקאודאלי יותר ביחס לכליה הימנית.
4. העבירו את העור מעל האגף לאורך לאורך 1 אינץ' באמצעות מספריים.
   הערה: החתך חייב להישאר קטן מגודל הכליה כדי לספק מספיק מתח כדי למנוע מהכליה לסגת בחזרה לחלל הבטן במהלך ההליך.
5. באופן דומה, יש לנטות את דופן הבטן הבסיסית.
6. החצינו את הכליה
   1. באמצעות האגודל והאצבע הקדמית, הפעילו לחץ קל באופן דורסלי וגחוני תוך שימוש במלקחיים מעוקלים כדי להרים את הקוטב הקאודלי של הכליה דרך חתך הבטן והעור. להחצין את קצה הגולגולת של הכליה באופן דומה.
   2. לחלופין, הכליה עשויה להיות מוחצנת על ידי אחיזת השומן הפרירני ומשיכה כלפי מעלה במתח קל.
      הערה: היזהרו שלא לתפוס את הכליה או את כלי הכליה ישירות.
   3. לאחר שהכליה מוחצנת, יש לשמור אותה לחה עם מלח חם המטפטף על הכליה.
7. צור כיס תת-קפסולרי.
   1. הפעילו לחץ קלות על הקפסולה הכליתית באמצעות קבוצה אחת של מלקחיים קהים, כך שניתן להבחין בבירור בין הקפסולה הכליתית לבין הפרנכימה הבסיסית. בו זמנית באמצעות קבוצה נוספת של מלקחיים קהים, תפסו בזהירות את הקפסולה ומשכו בעדינות כלפי מעלה כדי ליצור חור בקפסולה.
      הערה: בשל האופי העדין של הקפסולה, נדרש כוח מינימלי כדי לבסס חתך זה.
   2. המשך להשתמש במלקחיים קהים כדי להאריך את החתך עד שייווצר רווח של כ-2 מ"מ כדי להכיל את עלון המסתם של אבי העורקים.
   3. לפתח כיס תת-קפסולרי רדוד שהוא מעט גדול יותר מעלון השסתום תוך הרמת קצה החתך עם קבוצה אחת של מלקחיים וקידום גשושית קהה מתחת לקפסולת הכליה.
8. השתלת המסתם אבי העורקים בכיס התת-קפסולרי.
   1. שלפו את עלון אבי העורקים מאחסון קר והניחו אותו בשדה הניתוח.
   2. תוך כדי הרמת הקפסולה הסיבית בקצה, מקדמים את עלון אבי העורקים לכיס התת-קפסולרי עם מלקחיים קהים.
      הערה: ודא שהרקמה רחוקה מספיק מהחתך, כך שהיא מאובטחת היטב מתחת לקפסולה. יש להקפיד כדי למנוע נזק לפרנכימה הבסיסית או לקריעה נוספת של הקפסולה הסיבית.
   3. את החתך בקפסולת הכליה ניתן להשאיר פתוח.
9. דוחפים את הכליה בעדינות בחזרה למקומה האנטומי באמצעות מתיחה נגדית המופעלת על קצוות החתך.
10. סגור את חתך הבטן עם תפר כירורגי סטרילי רץ. סגור את העור עם סיכות.
11. טיפול לאחר הניתוח
    1. לאחר הניתוח, הניחו את החולדה בכלוב נקי על משטח חימום עם גישה למזון ולמים.
    2. עקוב אחר בעל החיים מדי יום כדי להעריך ריפוי פצעים שגרתי וסימני כאב או מצוקה. הסר את המצרכים לאחר 7-10 ימים.

6. איסוף רקמות לניתוח

1. בנקודות קצה נבחרות לאחר ההשתלה, המתת החסד את החיה על ידי אקסנגווינציה. באופן ספציפי, לבצע לפרוטומיה חציונית ולהעביר את אבי העורקים הבטני מתחת 5% isoflurane בחמצן.
2. גייסו את הכליה וכרתו אותה על ידי חיתוך עורק הכליה, הווריד והשופכן במספריים.
   הערה: היזהרו שלא לתפוס את האזור המכיל את העלון המושתל.
3. מניחים את הכליה בפורמלין למשך הלילה, מטמיעים אותה בפרפין, וחותכים אותה לצורך הכתם הרצוי. כוון את הדגימה כאשר קפסולת הכליה פונה קדמית ופרנכימה הכליה פונה לאחור.

תיאור גרפי של העיצוב הניסיוני מסופק עבור מודל החולדה (איור 1). בנוסף, שורש אבי העורקים המנותק מלבו של התורם ועלון מסתם אבי העורקים הבודד המוכן להשתלה מוצגים גם הם באיור 2. לאחר מכן, תמונה מייצגת של מיקום עלון המסתם האאורטלי מתחת לקפסולת הכליה לצורך השתלה מוצגת באיור 3A ולאחר 3, 7 ו-28 ימים בתוך החולדה המושתלת (איורים 3B-D), מה שמדגים את הקלות של איתור והתאוששות הרקמה המושתלת.

עלוני המסתם האאורטלי שומרים על הארכיטקטורה הטבעית שלהם לאחר השתלה הטרוטופית בבעלי חיים סינגניים, מה שמדגים את התועלת של מודל זה כבסיס להשוואת התגובה החיסונית בהשתלות אלוגניות. באופן ספציפי, היסטולוגיה עם צביעת המטוקסילין ואוזין (H&E) גילתה כי עלוני מסתמים בהשתלות סינגניות לאחר 7 ימים היו שלמים מבחינה מבנית ללא סימנים של נפיחות אדמטית (איור 4A). השלמות המבנית של עלון המסתם אושרה עוד יותר על-ידי אימונוהיסטוכימיה עבור אלפא חלק שריר אקטין (aSMA) ו-CD31 (איור 4B).

איור 1: תכנון ניסיוני של ההשתלה ההטרוטופית של המסתם אבי העורקים מתחת לקפסולת הכליה בחולדות. הלב נאסף מהחולדת התורמת (A). עלוני מסתם אבי העורקים מנותחים ונשמרים באחסון קר (B) עד לתהליך ההשתלה מתחת לקפסולת הכליה בחולדה המקבלת (C). לאחר מכן מוסברים העלונים בנקודות זמן מוגדרות ומנותחים באופן מיקרוסקופי (D). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

איור 2: הכנת עלון מסתם אבי העורקים להשתלה. דוגמה לשורש אבי העורקים המנותק מהלב התורם (A) ולנתיחה נוספת של עלון מסתם אבי העורקים לצורך השתלה (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

איור 3: הדמיה של עלון מסתם אבי העורקים מתחת לקפסולת הכליה. עלון המסתם אבי העורקים מוצג תחת הקפסולה הכליתית בהשתלה (A), לאחר 3 (B), 7 (C) ו-28 ימים (D) בבעלי חיים סינגניים ולאחר 3 (E), 7 (F) ו-28 ימים (G) בבעלי חיים אלוגניים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

איור 4: עלוני מסתם אבי העורקים נשארים שלמים מבחינה מבנית לאחר ההשתלה תחת הקפסולה הכליתית במשך 7 ימים בבעלי חיים סינגניים. השורה העליונה מציגה צביעת H&E ושמירה חיסונית עבור DAPI, aSMA ו-CD31 לבקרת מסתמי לב שנרכשו אך לא הושתלו. השורה התחתונה מציגה צביעת H&E ושמירה חיסונית עבור DAPI, aSMA ו-CD31 בעלון מסתם סינגני שהוסבר לאחר 7 ימים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

חשיבות ויישומים פוטנציאליים
בעוד שמסתמי לב מכניים וביו-פרוסטטיים משמשים באופן שגרתי בחולים מבוגרים הזקוקים להחלפת מסתם, מסתמים אלה חסרים פוטנציאל לגדול, ולכן הם אינם אופטימליים עבור מטופלים ילדים. השתלת מסתמי לב היא פעולה ניסיונית שנועדה לספק תחליפי מסתמי לב הולכים וגדלים לילודים ולתינוקות עם מחלות לב מולדות. עם זאת, בניגוד לאימונוביולוגיה של השתלות לב קונבנציונליות, אימונוביולוגיה של השתלה מסוג חדש זה עדיין נחקרת בצורה גרועה. כאן מתואר מודל ייחודי של חולדות להשתלת כליה תת-קפסולרית של עלוני מסתם אבי העורקים, המספק צעד משמעותי קדימה בחקר האימונוביולוגיה של השתלת מסתמי הלב.

החלל התת-קפסולרי הכליתי מספק סביבה אופטימלית לחקר אימונוביולוגיה מושתלת של מסתמי לב. הרקמה המושתלת מוכלת היטב במיקום וסקולרי היטב עם גישה לתאי חיסון במחזור²⁰. בנוסף, מודלים תת-קפסולריים שימשו בעבר בהצלחה לבדיקת דחיית אלוגרפט ברקמות רבות כגון הלבלב, הכבד, הכליות וסוגי התאים האחרים 22,23,24,25,26,27, מה שמצביע על כך שמודל זה מוצדק בחקר האימונוגניות של עלוני מסתמי אבי העורקים.

מודל זה יש מספר יישומים protentional לחקר אימונולוגיה השתלה של מסתמי אבי העורקים. ראשית, ניתן להשתמש במודל כדי לקבוע את רמת הדיכוי החיסוני המערכתי הנדרשת להשתלת מסתמי לב כדי למנוע דחיית שתל, כגון טקרולמוס, מיקופנולט וסטרואידים. יתר על כן, מספר מחקרים הצביעו על כך שרקמת המסתם עשויה להיות שונה מבחינה אימונולוגית מרקמת לב אחרת, שכן המסתמים נחסכים יחסית במהלך דחייה של השתלות לב קונבנציונליות 28,29,30. מודל זה מאפשר לחקור תפיסה זו מכיוון שהחלל התת-קפסולרי יכול להכיל סוגי רקמות שונים, כגון עלון מסתם ומיוקרדיום, כדי להשוות את האימונוגניות של רקמות אלה.

מודל זה הוא יתרון מכיוון שהוא פשוט מבחינה טכנית, מהיר, ויש לו שיעור הישרדות גבוה עם סיכון נמוך לסיבוכים. מכיוון שכל תורם יכול לספק שלושה עלוני מסתם אבי העורקים, חולדה אחת יכולה לשמש כתורמת לשלושה מושתלים שונים. בממוצע, אורך הפעולה של התורם היה 27.2 דקות (n = 12), ומשך הפעולה של המקבל היה 29.7 דקות (n = 36). שיעור ההישרדות של הניתוח המקבל היה 97.2% (n = 35/36), עם מקרה מוות תוך ניתוחי אחד עקב דיכאון נשימתי. דימום מינימלי עקב טראומה מהפרנכימה הכליתית בעת יצירת הכיס התת-קפסולרי נצפה ב-11.1% מניתוחי המקבל. עם זאת, הדימום היה נשלט בקלות בכל המקרים עם דחיסה מן המוליך קצה כותנה. דגימה אחת נוקתה מהחלל התת-קפסולרי ולא שוחזרה בהסבר גם לאחר 7 ימים.

בעבר, עלוני המסתם הוסברו על ידי הסרתם מהחלל התת-קפסולרי והוטמעו, נחתכו והוכתמו ללא כל רקמת אבי העורקים המחוברת. עם זאת, שיטה זו אינה אופטימלית מכיוון שהעלים עצמם קטנים מאוד, דקים ושקופים, וכתוצאה מכך אובדן של מספר דגימות בעיבוד. במקום זאת, מומלץ להסיר את הכליה בגוש ולהטמיע ולחתוך את הרקמה בעודה מאובטחת מתחת לקפסולת הכליה כדי להבטיח שלא יאבדו דגימות. בנוסף, גישה זו מצמצמת את הטראומה והמניפולציה של העלון.

שלבים קריטיים
השלבים הקריטיים של ההליך הם להקים מישור כירורגי של הרדמה, חתך דופן הבטן מעל הכליות, פינוי הכליה, העלאת הדש התת-קפסולרי, החדרת רקמת ההשתלה ההטרוטופית, קבלת המוסטזיס, החזרת הכליה למצב האנטומי וסגירת העור.

שינויים ופתרון בעיות
בעוד שזהו התיאור הראשון של השתלת רקמת לב מתחת לקפסולת הכליה, כמה אחרים תיארו השתלה של סוגי רקמות אחרים בחלל התת-קפסולרי הכלייתי 20,22,23,24,25,26,27. בפרוטוקול זה נעשו התאמות קלות במודלים תת-קפסולריים קודמים כדי לייעל את הטכניקה ולמזער סיבוכים. באופן ספציפי, בעוד שאחרים המליצו להשתמש במספריים האביביים של Vannas כדי להפוך את החתך הראשוני לקפסולת הכליה^20,26, שיטה זו נוטה יותר לגרום לטראומה לפרנצ'ימה הבסיסית ולגרום להיווצרות המטומה תת-קפסולרית. דימום רב מדי יגרום להתפרקות הקפסולה ויפגע בביטחון של^{המושתל 26}. לכן, יש להשתמש במלקחיים קהים כדי לפתוח את הקפסולה. בנוסף, בעוד שפרוטוקולים מסוימים תומכים בהצבת מוצרים מסחריים בעלי תכונה הומוסטטית על פני החתך הקפסולרי ^26,31, שלב זה מיותר כל עוד הרקמה מתקדמת מספיק רחוק לתוך הכיס התת-קפסולרי.

בחולדות גדולות יותר, הכליה עשויה להיות מכוסה בשומן פריינלי, והחצנת הכליה באמצעות הרמה עם מלקחיים מעוקלים עשויה שלא להיות אפשרית. במקרים אלה, עדיף להחצין את הכליה על ידי גרירה עדינה של השומן הפריניאלי עם מלקחיים ומשיכת הכליה מתוך חלל הבטן מבלי לגרום נזק או דימום.

השוואה עם מודלים קיימים של השתלות הטרוטופיות
בעוד שכמה מודלים אחרים של בעלי חיים להשתלת מסתם אבי העורקים ההטרוטופי תוארו בעבר 12,13,14,15,16,17,18, הפרוטוקול הנוכחי מספק חלופה פשוטה ומעשית יותר המשפרת מודלים קודמים במספר דרכים. ראשית, בשל האופי הפשוט מבחינה טכנית של ההליך, נדרשת הכשרה מועטה מאוד כדי לפעול בהצלחה. זאת בניגוד מוחלט להשתלות מסתם אבי העורקים ההטרוטופי שתוארו קודם לכן באבי העורקים הבטני. לכן, מודל זה מספק חלופה מעשית וחסכונית יותר לחקר השתלת מסתם אבי העורקים תוך מזעור התחלואה, הכאב והתמותה של החולדות. בנוסף, מכיוון שנדרש רק עלון אחד של מסתם אבי העורקים לניתוח המקבל וכל חולדה תורמת מספקת שלושה עלונים, פחות חולדות תורמות נדרשות לכל ניסוי נתון. יתר על כן, השתלת רקמות בכליה הקונטרה-צדדית או בכיס תת-קפסולרי נפרד עשויה לאפשר בקרה פנימית או השוואה של תגובות חיסוניות לרקמות משתנות בתוך חולדה אחת. במקרה זה, הגישה הטובה ביותר היא באמצעות חתך לפרוטומיה בקו האמצע.

בנוסף למודלים של בעלי חיים המתארים השתלת מסתם אבי העורקים ההטרוטופי באבי העורקים הבטני, מחקרים אחרים השתמשו במודל תת עורי כדי לחקור את האימונוגניות של מסתמי אבי העורקים³². בעוד שגישה זו היא ללא ספק פשוטה יותר מאשר השתלה באבי העורקים הבטני, הראיות הקיימות מצביעות על כך שהשתלה תת עורית היא שיטה פחות יעילה להצגת אנטיגן^33,34. הדגימה המושתלת גם היא מאתגרת למציאה ולניתוח. לכן, המרחב התת-קפסולרי הכלייתי מוצע כאתר של השתלה שהוא גם פשוט וגם אופטימלי לחקר הביולוגיה של השתלת מסתם אבי העורקים.

לסיכום, המודל החדש שהוצע משמש כתוספת לחימוש של מדענים לחקר השתלת מסתם הלב ומשלים את המודלים שתוארו קודם לכן.

מגבלות
למרות שהשתלת עלוני מסתם אבי העורקים תחת הקפסולה הכליתית היא שיטה יעילה לחקר אלואימוניות in vivo, קיימות כמה מגבלות של מודל זה. בעוד שהחלל התת-קפסולרי הוא בעל כלי דם טובים, הוא אינו מציע את אותה סביבה המודינמית כמו המיקום התת-כלילית. זה עשוי להשפיע על התגובה החיסונית לרקמות מושתלות. יש המשערים כי התכונות החיסוניות המובחנות שנצפו ברקמת המסתם עשויות לנבוע מזרימת הדם בלחץ גבוה מעל המסתם אבי העורקים במיקום התת-כלילית, ובכך לבטל את התגובה הכימוטקטית^28,35. יתר על כן, מודל זה אינו מספיק כדי לחקור את השפעת האלאוראקטיביות על תפקוד המסתם מכיוון שהעלים אינם מבצעים את תפקידם הפיזיולוגי תחת קפסולת הכליה. עם זאת, מגבלות דומות קיימות עבור מודלים של השתלת אבי העורקים הבטני ההטרוטופי, שכן הצלחתם של מודלים אלה מסתמכת על הפיכת עלוני המסתם לבלתי כשירים כדי למנוע פקקת שתל^15,36.

המגבלות על הפרוטוקול כוללות את האפשרות שהרקמות יתנתקו מהמרחב התת-כלייתי ובלתי ניתנות לשחזור (1 מכל 36 בעלי חיים). מגבלה נוספת היא מות החיה במהלך הניתוח (1 מכל 36 בעלי חיים); עם זאת, המוות נגרם על ידי מנת יתר של buprenorphine, ושיטות אחרות עבור מינון של משכך כאבים עשוי להיות בשימוש.

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים שיכולים להתפרש כניגוד עניינים פוטנציאלי.

איור 1 נוצר עם biorender.com. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי תוכנית החוקרים הכירורגיים של קרן AATS ל- TKR, קרן המצוינות לילדים המוחזקת על ידי המחלקה לרפואת ילדים באוניברסיטה הרפואית של דרום קרוליינה ל- TKR, מענק קרן אמרסון רוז לב ל- TKR, פילנתרופיה על ידי הסנאטור פול קמפבל ל- TKR, מענקי הכשרה לפוסט-דוקטורט מוסדיים של NIH-NHLBI (T32 HL-007260) ל- JHK ו- BG, והאוניברסיטה הרפואית של דרום קרוליינה קולג ' לרפואה לפני פקידות קרן מחקר FLEX ל- MAH.