쥐의 수정된 이종 복부 심장 이식 및 새로운 대동맥 역류 모델

요약

이 연구는 초보자가 배우고 수행할 수 있는 쥐의 재현 가능한 이종 복부 심장 이식 기술을 보여줍니다. 또한, 쥐의 새로운 대동맥 역류 모델은 이종 복부 심장 이식을 수행하고 수확 후 가이드와이어를 사용하여 기증자의 대동맥 판막을 손상시킴으로써 생성됩니다.

초록

지난 50년 동안 많은 연구자들이 생쥐와 쥐의 이종 복부 심장 이식을 보고했으며 수술 기술에 약간의 차이가 있습니다. 심근 보호를 강화하기 위해 이식 절차를 수정하면 기증자의 심장 기능을 유지하면서 허혈 시간을 연장할 수 있습니다. 이 기술의 요점은 다음과 같습니다 : 기증자의 심장을 내리기 위해 수확하기 전에 기증자의 복부 대동맥을 절개합니다. 기증자의 관상 동맥을 차가운 심정지 용액으로 관류하는 것; 문합 절차 중 기증자의 심장을 국소적으로 냉각합니다. 결과적으로, 이 절차는 허용 가능한 허혈 시간을 연장하기 때문에 초보자도 쉽게 수행할 수 있고 높은 성공률을 달성할 수 있습니다.

또한, 우경동맥에서 카테터를 삽입하고 지속적인 심초음파 유도하에 천연 대동맥판막에 구멍을 뚫어 만든 기존 기술과는 다른 기술을 사용하여 새로운 대동맥 역류(AR) 모델을 확립했습니다. 새로운 AR 모델을 사용하여 이종 복부 심장 이식을 수행했습니다. 프로토콜에서 기증자의 심장을 적출한 후 뻣뻣한 가이드와이어를 기증자의 상완 동맥에 삽입하고 대동맥 뿌리를 향해 전진합니다. 저항이 느껴진 후에도 가이드와이어를 더 밀어 대동맥 판막에 구멍을 뚫어 AR을 유도합니다. 이 방법을 사용하여 대동맥 판막을 손상시키는 것은 기존의 AR 모델에 설명 된 절차보다 쉽습니다. 또한 이 새로운 AR 모델은 수혜자의 순환에 기여하지 않습니다. 따라서 이 방법은 종래의 시술보다 더 심각한 AR 모델을 생성할 것으로 예상된다.

서문

쥐의 이종 복부 심장 이식은 1964년 Abbott et ^al.1에 의해 처음 보고되었으며 급성 및 만성 동종이식 거부반응, 심장 동종이식 혈관병증, 허혈-재관류 손상 및 심장 리모델링을 연구하는 데 사용되었습니다 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . 지난 50 년 동안 절차에 일부 수정 사항이 추가되었습니다. 현재 절차의 기본 사항은 다음과 같습니다. 기증자의 상행 대동맥과 폐동맥(PA)은 각각 수혜자의 복부 대동맥과 하대정맥에 끝에서 나란히 문합됩니다. 기증자의 좌심방과 심실은 강내 흐름을받지 못하지만 혈액은 기증자의 관상 동맥 시스템으로 흐릅니다. 따라서 디클램핑 후 기증자의 심장이 다시 뛰기 시작합니다.

수백 또는 수천 건의 수술 경험이 있는 일부 전문가들은 이종 복부 심장 이식에 대한 짧은 허혈 시간으로 높은 성공률을 보고했습니다 2,3,4,5; 그러나 초보자가 처음부터 짧은 허혈 시간을 달성하는 것은 어렵습니다. 충분한 심장 보호는 기증자의 심장을 좋게 수축시키는 데 중요한 요소입니다. 심근 보호가 불충분하면 기증자의 심장이 뻣뻣해질 수 있습니다. 따라서 우리는 기증자의 심장 보호를 강화하기 위해 이식 절차를 수정했습니다. 이 연구의 목적 중 하나는 허용 가능한 허혈 시간을 연장하기 때문에 초보자도 쉽게 수행할 수 있는 재현 가능한 이종 복부 심장 이식 절차를 입증하는 것입니다.

또한, 일부 연구자들은 쥐의 대동맥 역류(AR) 모델을 보고했는데, 이는 좌심실(LV) 리모델링에 대한 약제의 효과를 조사하는 데 사용되었습니다^12,13,14,15. 종래의 절차는 다음을 포함한다: (1) 마취 후 우측 경동맥을 노출시키기 위해 우측 측면 경부 절개가 이루어지고; (2) 카테터가 이 혈관에서 캐뉼러되고 대동맥 뿌리를 향해 전진합니다. (3) AR은 지속적인 심초음파 유도 하에 천연 대동맥 판막에 구멍을 뚫음으로써 유도됩니다.

그러나 심초음파 탐침을 잡고 대동맥 판막을 뚫고 상행 대동맥, 대동맥 판막 및 심초음파로 카테터를 잘 보는 것은 어렵습니다. 또한 급성 AR에 따른 심부전은 또 다른 합병증입니다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 쉽게 만들 수 있고 수혜자의 순환에 기여하지 않는 새로운 AR 모델이 이 작업에 확립되었습니다. 이 연구의 또 다른 목적은 이종 복부 심장 이식을 사용하고 수확 후 가이드와이어를 사용하여 기증자의 대동맥 판막을 손상시켜 AR 모델을 만드는 것입니다.

프로토콜

모든 동물 시술은 일본 정부 환경성의 "동물 복지 및 관리에 관한 법률 개요"와 "실험 동물의 통증 관리 및 유지 및 감소에 관한 기준"과 일본 과학 위원회의 "동물 실험의 적절한 실시 지침"에 따라 수행되었습니다^{16. 17,18}. 동물 프로토콜은 도쿄 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(M-P19-065)에서 검토하고 승인했습니다.

1. 쥐의 이종 복부 심장 이식

참고: 이종 복부 심장 이식은 생후 7-9주령의 수컷 Jcl:Wistar 쥐에서 수행되었습니다. 6.7x 내지 45x 배율의 현미경을 사용하여 절차를 수행했습니다. 수술 기구는 멸균을 위해 고압증기멸균되었습니다.

1. 기증자 심장 적출
   1. 메데토미딘(0.15mg/kg), 미다졸람(2.0mg/kg) 및 부토르파놀(2.5mg/kg)을 복강내 주사 하여 기증자 쥐를 마취합니다.
   2. 쥐를 수술 보드 위의 가열 패드에 앙와위 자세로 놓고 탄성 밴드를 사용하여 팔다리를 고정하십시오. 전기 면도기와 제모 크림으로 가능한 한 많은 털을 제거하십시오. 그런 다음 요오드와 70 % 알코올 스크럽으로 수술 부위를 세 번 소독하십시오.
   3. 가위로 약 1cm의 작은 절개를 한 다음 복부에 헤파린을 투여합니다 (100U).
   4. 복부 절개를 외부 요도 위에서 가위로 subxiphoid process까지 세로로 확장합니다.
   5. 멸균 된 면봉으로 복부 대동맥을 노출시키고 가위로 절제하여 기증자의 심장을 내립니다.
   6. 전방 흉벽을 따라 횡격막을 절개하고 가위를 사용하여 V 자형 절개로 흉벽을 엽니 다. 머리 옆의 앞쪽 흉벽을 들어 올리고 핀으로 고정하십시오.
   7. 슬러시 얼음을 사용하여 심장의 국소 냉각을 시작합니다.
   8. 하대정맥을 5-0 실크 봉합사로 테이프로 붙입니다.
   9. 가위로 흉선을 제거한 후 심장에서 유래 한 상행 대동맥과 PA를 확인하십시오. 상행 대동맥과 PA는 각각 오른쪽과 왼쪽에 있습니다.
   10. 추가 출혈을 위해 Potts 가위로 대동맥궁에서 유래한 상완 동맥을 절제합니다.
   11. 23G 바늘을 하대정맥에 삽입하고 2-3mL의 저온 변형 Krebs-Henseleit 심정지 용액을 투여합니다. 투여 후 심장은 서서히 박동을 멈 춥니 다. 동시에 심장 내의 혈액이 가능한 한 많이 배출되도록하십시오.
   12. 하대정맥을 5-0 실크로 결찰하고 Potts 가위를 사용하여 합자까지 말단으로 나눕니다.
   13. 가위로 우측 폐와 식도 사이의 결합조직을 해부한 후 5-0 실크로 우측 폐의 문턱을 결찰하고 가위로 합자까지 말단으로 나눕니다.
   14. 오른쪽 상대정맥을 5-0 실크로 유인하고 Potts 가위로 합자까지 말단으로 나눕니다.
   15. Potts 가위의 한쪽 날을 횡동에 삽입하고 상행 대동맥과 PA를 가능한 한 원위로 나눕니다.
   16. 5-0 실크 봉합사로 왼쪽 상대정맥을 결찰하고 Potts 가위로 합자까지 원위로, 근위부로 접합정맥까지 나눕니다.
   17. 왼쪽 폐와 식도 사이의 결합 조직을 가위로 절개한 후 5-0 실크 봉합사로 왼쪽 폐의 문턱을 결찰하고 가위로 합자까지 말단으로 나눕니다.
   18. 5-0 실크 봉합사로 심장 기저부를 결찰하고 가위로 합자까지 나눕니다. 이 실크는 기증자의 심장을 문합하는 동안 기증자의 심장을 수축시키는 데 사용됩니다. 이때 심낭에서 기증자의 심장을 제거하십시오.
   19. 슬러시 얼음과 차가운 생리 식염수로 채워진 접시에 기증자의 심장을 놓은 후 마이크로 핀셋을 사용하여 상행 대동맥과 PA 사이의 결합 조직을 해부합니다.
   20. 관상 동맥의 붉은 색이 줄어들 때까지 상행 대동맥의 누합을 핀셋으로 고정하여 상행 대동맥에서 관상 동맥으로 냉간 변형된 Krebs-Henseleit 심정지 용액 2-3mL를 관류합니다.
   21. 기증자의 심장을 저온 변형 된 Krebs-Henseleit 심정지 용액에 보관하십시오.
2. 수취인 준비
   참고: 기증자의 심장을 적출하기 전에 수혜자 준비를 완료하십시오.
   1. 메데토미딘(0.15mg/kg), 미다졸람(2.0mg/kg) 및 부토르파놀(2.5mg/kg)을 복강내 주사 하여 수용자 쥐를 마취합니다. 16G 정맥 카테터를 사용하여 기관내 삽관 후 세보플루란 흡입을 통해 마취를 유지합니다(유도 5.0% 및 2.5% 유지, O₂ 유속 0.3L/min).
   2. 쥐를 수술 보드 위에 놓인 가열 패드에 앙와위 자세로 놓고 탄성 밴드를 사용하여 팔다리를 고정하십시오. 전기 면도기와 제모 크림으로 가능한 한 많은 털을 제거하십시오. 또한 소독을 위해 요오드와 70% 알코올 스크럽으로 수술 부위를 세 번 청소하십시오.
   3. 가위를 사용하여 외부 요도 비도 위 약 6-7cm의 정중선 복부 절개를 하 시돌기까지 만듭니다.
   4. 멸균 된 면봉으로 소장을 수혜자의 오른쪽 상단쪽으로 집어 넣고 따뜻한 생리 식염수에 적신 거즈로 감싼다.
   5. 소장과 결장 사이의 결합 조직을 가위로 해부합니다.
   6. 결장의 무혈 부위를 가위로 해부하고 두 개의 띠 모양의 거즈 조각으로 테이프를 붙여 결장을 왼쪽으로 집어넣습니다.
   7. 복부 대동맥과 하대정맥을 멸균된 면봉으로 노출시킵니다. 두 용기의 비교적 큰 가지를 9-0 나일론으로 라이즈하고 나눕니다.
3. 이종 심장 이식
   1. 기증자 심장 이식을 시작하기 전에 수혜자의 복부(100U)에 헤파린을 투여합니다.
   2. 복부 대동맥과 하대정맥을 옆구리를 물어뜯는 클램프 집게로 고정 합니다.
   3. 90° 구부러진 23G 바늘로 복부 대동맥을 뚫고 Potts 가위로 구멍을 세로로 최소한 기증자의 상행 대동맥 직경까지 확장합니다. 그런 다음 헤파린화된 생리 식염수(10U/mL)로 내강을 씻어 혈전을 제거합니다.
   4. 멸균된 작은 판을 수혜자의 복부 대동맥과 하대정맥의 오른쪽에 놓습니다. 기증자의 심장을 슬러시 얼음과 차가운 생리 식염수로 채워진 접시에 놓고 5분마다 보충해야 합니다.
   5. 12시 방향과 6시 방향에 두 개의 9-0 나일론 스테이 봉합사를 사용하여 기증자의 상행 대동맥을 수혜자의 복부 대동맥에 연결합니다.
   6. 작동 보드를 시계 방향으로 90° 회전합니다.
   7. 꼬리에서 두개골 방향으로 달리는 9-0 나일론 봉합사를 사용하여 수혜자의 복부 대동맥의 왼쪽과 기증자의 상행 대동맥을 문합하고 12시 위치에서 9-0 나일론 스테이 봉합사로 묶습니다(총 7-8개의 봉합사).
   8. 작동 보드를 시계 반대 방향으로 180° 회전합니다. 기증자의 심장을 수혜자의 복부 대동맥과 하대정맥의 왼쪽으로 옮깁니다. 기증자의 심장 기저부를 결찰 할 때 사용 된 5-0 실크 봉합사를 사용하여 기증자의 심장을 왼쪽으로 쉽게 수축시킬 수 있습니다 (1.1.18 단계).
   9. 두개골에서 꼬리 방향으로 달리는 9-0 나일론 봉합사를 사용하여 수혜자의 복부 대동맥의 오른쪽과 기증자의 상행 대동맥을 문합하고 6시 위치에서 9-0 나일론 스테이 봉합사로 묶습니다(총 7-8개의 봉합사).
   10. 기증자의 상행 대동맥과 수혜자의 복부 대동맥 사이의 문합까지 90° 구부러진 23G 바늘을 사용하여 하대정맥을 뚫고 Potts 가위로 구멍을 세로로 확장하여 기증자의 PA 직경보다 크게 확장합니다. 그 후, 혈전을 제거하기 위해 헤파린화 된 생리 식염수로 내강을 씻어냅니다.
   11. 6시 위치에서 9-0 나일론 스테이 봉합사를 사용하여 기증자의 PA를 수혜자의 하대정맥에 묶습니다.
   12. 수혜자의 하대정맥의 왼쪽과 기증자의 PA를 꼬리에서 두개골 방향까지 9-0 나일론 봉합사(총 7-8개의 봉합사)로 문합합니다.
   13. 12시 위치에서 9-0 나일론 스테이 봉합사를 사용하여 기증자의 PA를 수혜자의 하대정맥에 묶습니다. 또한, 이 스테이 봉합사를 기증자의 PA와 수혜자의 하대정맥 사이의 문합 왼쪽에 있는 9-0 나일론에 묶습니다.
   14. 두개골에서 꼬리 방향으로 달리는 9-0 나일론 봉합사를 사용하여 수혜자의 하대정맥과 기증자의 PA의 오른쪽을 문합하고 6시 방향 스테이 봉합사(총 10-12개의 봉합사)로 묶습니다.
   15. 양쪽 문합에 지혈제를 바르고 그 주위에 거즈를 놓습니다.
   16. 옆구리를 물고 있는 클램프 집게를 푼 후 멸균된 면봉으로 문합을 부드럽게 압축하여 지혈을 촉진합니다. 그런 다음 따뜻한 생리 식염수를 기증자의 심장에 바르면 따뜻함을 제공합니다. 기증자의 심장은 수십 초 내에 세동을 시작하고 몇 분 후에 부비동 리듬으로 회복됩니다.
   17. 멸균 된 면봉을 사용하여 소장을 수혜자의 복부로 되돌립니다. 기증자의 심장을 압박하거나 소장을 비틀지 않도록주의를 기울여야합니다.
   18. 달리는 4-0 실크 봉합사를 사용하여 복벽을 닫습니다. 아티파메졸(0.75mg/kg)을 복부에 투여한 후 4-0 실크 봉합사로 피부를 봉합합니다.
   19. 흡입 마취를 중단하고 절개 부위에 1% 리도카인 1mL를 주입합니다. 또한 따뜻한 생리식염수 2mL를 피하 주사하여 출혈을 보충합니다.
   20. 발광 다이오드 램프를 사용하여 받는 쥐를 따뜻하게 합니다. 수용자 쥐는 의식을 회복하고 흡입 마취가 중단된 후 약 30-40분 후에 발관할 수 있습니다.

2. 쥐의 이종 복부 심장 이식을 이용한 새로운 AR 모델

참고: 이종 복부 심장 이식을 사용하는 새로운 AR 모델은 7-9주령의 수컷 Jcl:Wistar 쥐를 사용하여 생성되었습니다. 6.7x 내지 45x 배율의 현미경을 사용하여 절차를 수행했습니다. 수술 기구는 멸균을 위해 고압증기멸균되었습니다.

1. 기증자 심장 적출
   참고: 새로운 AR 모델을 만들려면 중앙에 구멍이 있는 수정된 페트리 접시, 플라이어 및 뻣뻣한 가이드와이어가 필요합니다(그림 1).
   1. 전술한 바와 같이, 상행 대동맥 및 PA 절개(1.1.1-1.1.14, 1.1.16-1.1.17)에 관한 단계를 제외하고 쥐의 정상적인 이식과 유사한 절차를 사용하여 기증자의 심장을 적출한다
   2. 상행 대동맥과 PA를 절개하기 전에 Potts 가위를 사용하여 두 혈관 전면의 지방 조직을 제거합니다. 그 후, 핀셋을 사용하여 두 혈관 사이의 결합 조직을 해부합니다.
   3. Potts 가위의 한쪽 날을 가로 부비동에 삽입합니다. Potts 가위를 시술자 쪽으로 당기고 상행 대동맥과 PA 사이에 칼날을 삽입합니다. 그 후, PA만 횡절하고(그림 2A), Potts 가위를 사용하여 대동맥을 상완 동맥으로 원단으로 절개합니다(그림 2B).
   4. 5-0 실크 봉합사를 사용하여 심장 기저부를 결찰하고 가위로 합자까지 말단으로 나눈 후 상행 대동맥과 PA 사이의 결합 조직을 해부하고 정상 이식과 유사한 절차를 사용하여 냉간 변형 된 Krebs-Henseleit 심정지 용액을 관상 동맥으로 관류합니다 (1.1.18-1.1.20 단계).
   5. 펜치로 기증자의 심장을 고정하십시오 (그림 2C). 그 후, 중앙에 구멍이있는 수정 된 페트리 접시로 기증자의 심장을 덮고 혈관 클립으로 상행 대동맥을 고정시킵니다.
   6. 뻣뻣한 가이드와이어를 상완 동맥에 삽입합니다(그림 2D). 저항에 도달한 후에도 가이드와이어를 더 밀고 저항 손실이 확인되면 대동맥 판막을 뚫습니다. 심각한 AR 모델을 생성해야 하는 경우 여러 번 구멍을 뚫습니다.
   7. 대동맥을 근위부로 상완 동맥으로 절개하여 혈관 클립으로 고정된 부분을 제거합니다(그림 2E). 그 후, 정상적인 이식과 유사한 절차를 사용하여 기증자의 심장을 냉간 변형 된 Krebs-Henseleit 심정지 용액에 보관하십시오 (1.1.21 단계).
2. 수취인 준비
   참고: 기증자의 심장을 적출하기 전에 수혜자 준비를 완료하십시오.
   1. 전술 한 바와 같이, 수혜자 준비 절차는 정상적인 이식 (단계 1.2.1-1.2.7)의 절차와 유사하다.
3. 이종 심장 이식
   1. 전술 한 바와 같이, 기증자의 심장 이식 절차는 정상적인 이식과 유사하다(단계 1.3.1-1.3.20).

결과

일반 모델과 관련하여 디클램핑 후 우수한 LV 수축이 성공적으로 확립되었습니다. 이식된 심장의 허혈 시간과 수용자의 마취 시간은 각각 약 60분 및 130분이었다(표 1).

새로운 AR 모델에서 디클램핑 후에도 우수한 LV 수축이 얻어졌습니다. AR 모델에서 이식된 심장의 허혈 시간과 수혜자의 마취 시간은 정상 모델보다 약 5분 10분 더 길었다(표 2). AR 모델?...

토론

이식 중에 기증자의 심장이 뻣뻣해지는 것을 방지하기 위한 주요 단계가 발견되었습니다. 첫째, 기증자의 심장을 내리기 위해 수확하기 전에 기증자의 복부 대동맥을 절개하는 것이 중요합니다 ^4,7. 기증자의 수술이 기관 내 삽관없이 수행되면 개흉술 후 호흡이 중단되어 기증자의 폐 순환을 방해합니다. 결과적으로 기증자의 심장에 과부하가 걸려 클?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Antisedan (atipamezole)	Nippon Zenyaku Kogyo Co., Ltd.
Domitor (medetomidine)	Nippon Zenyaku Kogyo Co., Ltd.
Dormicum (midazolam)	Maruishi Pharmaceutical Co., Ltd.
heparin	AY Pharmaceuticals Co.,Ltd.
Jcl:Wistar rats	CLEA Japan, Inc.
microscope	Orinpas Co., Ltd.	SZ61
modified Krebs-Henseleit cardioplegic solution	Merck KGaA
sevoflurane	FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation
SURGICEL FIBRILLAR	Johnson & Johnson K.K.
Vetorphale (butorphanol)	Meiji Animal Health Co., Ltd.