Method Article
Murin intrapulmoner trakeal transplantasyon (IPTT) modeli, akciğer transplantasyonu sonrası obliteratif hava yolu hastalığını (OAD) incelemek için değerlidir. Allotransplantasyon sonrası hava yolu obliterasyonunda akciğere özgü immünolojik ve anjiyojenik davranış hakkında yüksek tekrarlanabilirlik ile bilgi sunar. Burada, IPTT prosedürünü ve beklenen sonuçlarını açıklıyoruz.
Murin intrapulmoner trakeal transplantasyon (IPTT), akciğer transplantasyonunu takiben obliteratif hava yolu hastalığının (OAD) bir modeli olarak kullanılmaktadır. İlk olarak ekibimiz tarafından bildirilen bu model, yüksek teknik tekrarlanabilirliği ve immünolojik davranışların ve terapötik müdahalelerin araştırılmasına uygunluğu nedeniyle OAD çalışmasında kullanım kazanmıştır.
IPTT modelinde, bir kemirgen trakeal grefti, plevra yoluyla doğrudan alıcının akciğerine yerleştirilir. Bu model, greftlerin deri altı veya omental bölgelere nakledildiği heterotopik trakeal transplantasyon (HTT) modelinden ve donör trakeanın alıcının trakeasının yerini aldığı ortotopik trakeal transplantasyon (OTT) modelinden farklıdır.
IPTT modelinin başarılı bir şekilde uygulanması, ileri anestezi ve cerrahi beceriler gerektirir. Anestezik beceriler, alıcının endotrakeal entübasyonunu, uygun ventilasyon parametrelerinin ayarlanmasını ve anesteziden sonra uygun zamanlanmış ekstübasyonu içerir. Cerrahi beceriler, akciğere hassas greft yerleştirilmesi ve hava sızıntısı ve kanamayı önlemek için viseral plevranın etkili bir şekilde kapatılmasını sağlamak için gereklidir. Genel olarak öğrenme süreci yaklaşık 2 ay sürmektedir.
HTT ve OTT modellerinden farklı olarak, IPTT modelinde, allogreft hava yolu, ilgili akciğer mikroçevresinde hava yolu obliterasyonu geliştirir. Bu, araştırmacıların akciğer transplantasyonundan sonra hava yolu obliterasyonunda rol oynayan akciğere özgü immünolojik ve anjiyojenik süreçleri incelemelerine olanak tanır. Ayrıca, bu model, insan akciğer allogreftlerinde de görülen üçüncül lenfoid organları (TLO'lar) sergilemesi bakımından da benzersizdir. TLO'lar, T ve B hücre popülasyonlarından oluşur ve immün hücre alımını yönlendiren yüksek endotelyal venüllerin varlığı ile karakterize edilir; Bu nedenle, greft kabulü ve reddinde çok önemli bir rol oynamaları muhtemeldir. IPTT modelinin, akciğer nakli allogreftinde hava yolu obliterasyonunun gelişiminde rol oynayan intrapulmoner immün ve profibrotik yolakları incelemek için yararlı bir araç olduğu sonucuna vardık.
Akciğer nakli, son dönem solunum yolu hastalıkları olan hastalar için etkili bir tedavi olarak kurulmuştur. Bununla birlikte, insan akciğer nakli alıcıları için medyan sağkalım oranı sadece yaklaşık 6 yıldır ve bir tür obstrüktif hava yolu hastalığı (OAD) olan obliteratif bronşiyolit (OB) gelişimi, transplantasyondan sonraki ilk yıldan sonra önemli bir ölüm nedenidir1.
OAD'nin altında yatan mekanizmayı araştırmak için çeşitli hayvan modelleri kullanılmıştır. Böyle bir model, heterotopik trakeal transplantasyon (HTT) model2'dir. Bu modelde, trakeal greftler alıcının deri altı dokusuna veya omentumuna implante edilir. İskemiye bağlı trakeal greft epitel hücrelerinin kaybı meydana gelir, bunu alloreaktif lenfosit infiltrasyonu ve donör epitel hücrelerinin apoptozu izler. Fibroblastlar ve miyofibroblastlar trakea etrafında göç ederek hücre dışı bir matris oluşturur. Son olarak, hava yolu lümeninin tamamen fibröz obliterasyonu meydana gelir. HTT modeli teknik olarak basittir, in vivo bir ortam sağlar ve yüksek tekrarlanabilirlik sunar.
OAD'yi incelemek için başka bir model, fizyolojik ventilasyonu sürdürmek için trakeal greftlerin alıcının trakeasına yerleştirildiği sıçan ortotopik trakeal transplantasyon (OTT) modelidir3. Bu modelde, donör epitel hücrelerinin iskemiye bağlı tükenmesi, bunların trakea içindeki alıcı epitel hücreleri ile yer değiştirmesine neden olur ve orta derecede fibrozun eşlik ettiği tıkanmamış bir hava yolu oluşturur. Bu modeller akciğer transplantasyonu sonrası hava yolu obliterasyonunun anlaşılmasına katkıda bulunmuş olsa da, akciğer parankimal mikroçevresinin rekapitülasyonu açısından sınırlılıkları vardır.
Araştırma grubumuz, trakeal greftlerin alıcı akciğereimplante edildiği sıçan intrapulmoner trakeal transplantasyon (IPTT) modelini tanıttı 4 (Şekil 1). IPTT modeli, akciğer mikroçevresinde meydana gelen hava yolu lümeninin fibröz obliterasyonunu sergiler. Ayrıca, sıçan IPTT 5,6,7,8,9,10'dan teknik olarak daha zorlu olan farelere başarıyla uygulanmıştır. Murin IPTT modelinin bu adaptasyonu, transgenik fareler kullanılarak akciğer nakli sonrası OAD'nin akciğer immünolojik ortamının karmaşık ayrıntılarını daha derinlemesine incelememizi sağladı.
IPTT modeli bazı benzersiz özelliklere sahiptir. Bunlardan biri, pulmoner dolaşım ile kolaylaştırılan ve hava yolu obliterasyonunda çok önemli bir rol oynayan neoanjiyogenezdir 4,10. Ek olarak, IPTT modeli, bazıları periferik düğüm adresini eksprese eden yüksek endotelyal venüllere sahip olan lenfoid agregatlar sergiler ve bunların üçüncül lenfoid organlar (TLO'lar) olduğunu gösterir7,8. TLO'lar lenf nodlarına benzer ve T hücreleri, B hücreleri ve sıklıkla foliküler dendritik hücrelerin eşlik ettiği bir germinal merkezden oluşur 11,12. Hava yolu obliterasyonu da dahil olmak üzere çeşitli kronik inflamatuar hastalıklarda TLO'lar bildirilmiştir, bu da IPTT modelini TLO'ların hava yolu obliterasyonundaki rolünü araştırmak için uygun hale getirir 7,8,11,12,13. Bu makale, araştırmacıları bu modele alıştırmak ve akciğer transplantasyonunu takiben hava yolu obliterasyonu ile ilgili daha fazla araştırmayı kolaylaştırmak amacıyla murin IPTT modelinin metodolojisini sunmaktadır.
Tüm hayvanlar, Kanada Hayvan Bakımı Konseyi tarafından Deney Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'nda belirtilen yönergelere uygun olarak tedavi edildi. Deney protokolü, Toronto Genel Hastanesi Araştırma Enstitüsü, Üniversite Sağlık Ağı Hayvan Bakım Komitesi tarafından onaylandı.
1. Donör ameliyatı
NOT: BALB/c fareleri, deney için donör örneği olarak kullanılmıştır. Tüm prosedürler steril bir teknik kullanılarak yapılmalıdır.
2. Alıcı cerrahisi
NOT: C57BL/6 fareler, deney için alıcılara örnek olarak kullanılmıştır.
3. Alıcı farelerden örneklerin toplanması
Deneyimlerimize dayanarak, bu modeldeki yeterlilik tipik olarak yaklaşık 2 aylık bir eğitim gerektirir. Yeterlilik sağlandıktan sonra, donör prosedürleri tipik olarak 15 dakika gerektirirken, alıcı prosedürleri yaklaşık 30 dakika gerektirir. Eğitimli bir operatör için beklenen ölüm oranı %0'dır.
Şekil 4A'da bir trakeal allogreft fibroblastik doku ile tam obstrüksiyon gösterir ve epitel hücreleri gözle görülür şekilde tahrip edilir. Tersine, Şekil 4B'de, bir trakeal izogreft patentli kalır ve epitel hücreleri korunur.
Şekil 5 , lenfoid agregatların varlığını gösteren trakeal allogreftin nakledildiği bir akciğeri göstermektedir.
Şekil 1: Murin intrapulmoner trakeal transplantasyon modelinin diyagramı. Bir donör fareden bir trakeal allogreft çıkarılır. Trakeal allogreft bir katetere yüklenir. Trakeal allogreft, bir alıcının akciğerine nakledilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Ameliyat sırasında alıcının pozisyonu. Fare sağ lateral dekübit pozisyonuna yerleştirilir. Alıcı farenin başı cerrahtan uzağa yönlendirilir ve kuyruk cerraha bakar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Trakeal yerleştirme için kateter ve trakeal greftin yerleştirme yönünün gösterimi. (A) Trakeal yerleştirme için kateter. Dış kateterin ucu sivri (solda), iç kateterin ucu ise künt (sağda) bulunur. (B) Dış ve iç kateterlerin kombinasyonu. İç kateter dış kateterden hafifçe dışarı çıkar. (C,D) Donör trakeanın katetere yüklenmesi. Kırmızı braket trakeal grefti gösterir. (E) Kateter içindeki trakeal greft. Kırmızı braket trakeal grefti gösterir. (F) İç kateteri "itici" olarak kullanarak iç trakeal greftin ekstrüde edilmesi. Kırmızı braket trakeal grefti gösterir. (G, H) Trakeal greftin yerleştirilmesi için yönün simülasyonu. (I,J) 22 G'lik bir iğne kullanarak yolun oluşturulması. Derinlik, bir trakeal allogreftin uzunluğuyla yakından eşleşmelidir. İğnenin yönü cerrahın karşısında ve masaya paralel olmalıdır. Doğru delinme yeri kırmızı nokta ile gösterilir. Uygun ekleme açısı mavi daire ile gösterilir. Yanlış açılar kırmızı çarpı işaretleriyle gösterilir. (K,L) Plevral enjeksiyon bölgesini bir klipsle kapatmak. Siyah çizgiler klipleri temsil eder. Kırmızı nokta delinme bölgesini temsil eder. Mavi daire, doğru kırpma noktasını gösterir. Kırmızı çarpılar yanlış kırpma noktalarını gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Akciğer transplantasyonundan 28 gün sonra histopatoloji. (A) H&E (solda) ve Masson'un Trikrom (sağda) trakeal allogreftin boyanmış görüntüleri (Donör: BALB/c, Alıcı: C57BL/6). Allogreftin lümeni, Masson's Trichrome (siyah ok ucu) tarafından maviye boyanmış kollajen ve fibröz doku ile tıkanır. Ek olarak, epitel hücreleri kaybolmuştur (mavi ok uçları). (B) H&E (solda) ve Masson'un Trikrom (sağda) trakeal izogreftin boyanmış görüntüleri. Allogreftin aksine, izogreftin lümeni (Donör, Alıcı: C57BL / 6) açık kalır ve epitel hücreleri korunur. Lekeli doku mukustur. Ölçek çubukları = 500 μm. Kısaltma: H & E = hematoksilen ve eozin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Nakledilen trakeal allogreft ile akciğerdeki lenfoid agregatlar. (A) İn situ olarak nakledilen trakeal allogreftli bir akciğerin H&E boyalı görüntüsü. Akciğer dokusu içinde lenfoid agregatlar (siyah oklar) gözlenir. Ölçek çubuğu = 500 μm. (B) B hücresi (B220, kırmızı), T hücresi (CD3, yeşil) ve çekirdeklerin (DAPI, mavi) varlığını vurgulayan bir lenfoid agregatın immünofloresan görüntüsü. Ölçek çubuğu = 100 μm. Kısaltmalar: H&E = hematoksilen ve eozin; DAPI = 4',6-diamidino-2-fenilindol. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Murin IPTT prosedürü kritik adımları içerir. Anestezi ile ilgili olarak, ilk önemli adım endotrakeal entübasyondur. Ses tellerini görselleştirmek ve anında entübasyonu kolaylaştırmak için fareyi bacakları masanın üzerinde olacak şekilde uygun bir yükseklikte tutmak önemlidir. Ek olarak, dikkatli solunum hacmi ve pozitif ekspirasyon sonu basıncı (PEEP) ayarlaması gereklidir. Tipik olarak, 25-30 g ağırlığındaki fareler için 500 μL'lik birsolunum hacmi ve 2 cmH2O'luk bir PEEP yeterlidir. Bununla birlikte, daha büyük alıcı fareler, oksijen eksikliğini gösteren "hıçkırık" atakları yaşayabilir. Bu gibi durumlarda, solunum hacmini, PEEP'i artırmak ve akciğeri işe almak için ekspiratuar tüpü geçici olarak klemplemek gerekebilir. Hıçkırık devam ederse, trakeal tüpün derinliği ayarlanmalıdır. Son olarak, trakeal tüp ekstübasyonunun zamanlaması kritiktir ve yeterli iyileşmeyi sağlamak için alıcının solunum hızının doğrulanması esastır. Bunun yapılmaması ekstübasyon sonrası mortaliteye neden olabilir.
Cerrahi prosedür ile ilgili olarak, nakledilen soluk borusunun uygun şekilde yerleştirilmesi çok önemlidir. Trakeal grefti doğru bir şekilde konumlandırmak için uygun iğne yönünün simüle edilmesi gereklidir (Şekil 3G). Yol çok sığsa, trakeal greft plevraya nüfuz edebilirken, çok derine yerleştirilmesi akciğer damarı delinmesine ve ciddi kanamaya neden olabilir. Diğer bir kritik adım, trakeal allogreftin yerleştirildiği plevral insizyonun paslanmaz çelik bir klipsle güvenli bir şekilde sabitlenerek yerleştirme noktasının doğru bir şekilde kapatılmasının sağlanmasıdır (Şekil 3H). Yetersiz sızdırmazlık, göğsün kapatılmasından sonra potansiyel olarak alıcı mortalitesine neden olarak hava sızıntısına neden olabilir.
IPTT modeli, göreceli basitlik, yüksek tekrarlanabilirlik ve akciğer transplantasyonunda görülene benzer bir immünolojik ortam gibi bazı avantajlar sunarken, bazı sınırlamaları vardır. IPTT modelindeki trakeal allogreftler, OB'nin küçük hava yollarında meydana geldiği klinik durumdan farklıdır. Ayrıca, bu majör doku uyumluluk kompleksi (MHC) uyumsuz IPTT modelinde, trakeal allogreft fibroblastik doku ile tamamen tıkanmıştır, bu da fibroblastik doku tıkanıklığının genellikle kısmi olduğu klinik OAD'nin aksinedir. Bu sorunu çözmek için, BALB / c-C57BL / 6 kombinasyonuna kıyasla daha hafif bir alloimmün yanıt ve daha hafif fibroblastik doku tıkanıklığı ile sonuçlanabileceğinden, IPTT için (amaçlanan çalışmaya bağlı olarak) başka bir suş kombinasyonu (küçük veya farklı majör uyumsuzluk) kullanılabilir. Farklı gerinim kombinasyonlarını inceleyen yayınlanmış herhangi bir çalışmanın farkında değiliz, bu nedenle bu olasılığın ampirik olarak test edilmesi gerekecektir.
Son olarak, HTT ve OTT modellerine benzer şekilde vaskülarize olmayan bir grefttir. Bu sınırlamayı gidermek için ortotopik akciğer transplantasyonundan (OLT) yararlanılabilir14. Bununla birlikte, fare OLT modelinde OAD benzeri patolojinin gelişimi değişken olmuştur 15,16,17. IPTT modelinin OLT'ye kıyasla göreceli basitliği ve tekrarlanabilirliği göz önüne alındığında, nakille ilişkili OAD mekanizmalarını incelemek için makul bir model olmaya devam etmektedir. Sonuç olarak, IPTT modeli, akciğer transplantasyonu sonrası hava yolu obliterasyonunun gelişiminde rol oynayan intrapulmoner immün ve profibrotik yolakların incelenmesi için yararlı bir araştırma modeli olarak hizmet vermektedir.
Bu makalenin yazarlarının ifşa edilecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Yazarlar, bu makaleyi düzenlediği için Jerome Valero'ya teşekkür eder. Şekil 1 ve Şekil 3I,J,L BioRender.com ile oluşturulmuştur.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BALB/cJ | The Jackson Laboratory | 8-10 weeks 25-30 g | Male, Donor |
BD 1 mL Syringe | Becton Dickinson | 309659 | |
BD PrecisionGlide Needle Aiguile BD PrecisionGlide | Becton Dickinson | 305122 | |
Bovie Change-A-Tip Deluxe High-Temperture | Bovie | DEL1 | |
C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 8-10 weeks 25-30 g | Male, Recipient |
Dumont #5/45 Forceps | F·S·T | 11251-35 | |
Ethicon Ligaclip Multiple -Clip Appliers- | Ethicon | LX107 | |
Extra Fine Graefe Forceps | F·S·T | 11150-10 | |
Glover Bulldog Clamp | Integra | 320-127 | |
Halsted-Mosquito Hemostats | F·S·T | 13009-12 | |
Horizon Titanium Ligating Clips | Teleflex | 001201 | |
Leica M651 Manual surgical microscope for microsurgical procedures | Leica | ||
Magnetix Fixator with spring lock | CD+ LABS | ACD-001 | |
Microsurgical Scissor | Jarit | 277-051 | |
Mouse and Perinatal Rat Ventilator Model 687 | Harvard | 55-0001 | |
Perfadex Plus | XVIVO | 19850 | |
Retractor Tip Blunt - 2.5 mm | CD+ LABS | ACD-011 | |
small animal table | CD+ LABS | ACD-003 | |
Surgipro Blue 24" CV-1 Taper, Double Armed | Covidien | VP702X | |
Systane ointment | Alconn | 1444062 | |
System Elastomer | CD+ LABS | ACD-007 | |
Terumo Surflo IV Catheter, 20 G x 1 in | Terumo Medical Corporation | SR-OX2025CA | |
VMT table Top | benson | 91803300 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır