引用本文: 曹健斌, 龔勇泉, 韋成信, 李富驪, 羅鵬. 小鼠頸部心臟移植模型的建立. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2017, 24(11): 886-889. doi: 10.7507/1007-4848.201609010 復制
小鼠頸部心臟移植模型術后易于觀察供體心臟存活情況,而且不用開腹,對受體小鼠的影響較小,移植后受體的存活率較高。而且在免疫耐受的動物實驗研究中,往往需要移植受體接受再次心臟移植手術,證實是否免疫耐受。因此,建立穩定的頸部心臟移植模型具有重要的意義。頸部心臟移植模型手術難度較大,學習曲線長。我們在腹部心臟移植成功的經驗基礎上,簡化了動脈吻合的方法,易于掌握。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
近交系 C57 雄性小鼠 40 只,購于北京維通利華實驗動物技術有限公司,周齡約 6~8 周,體質量 19~24 g。將小鼠隨機分成供體和受體,每組 20 只。實驗動物的使用嚴格遵守柳州市人民醫院實驗動物使用管理規定,本研究獲得柳州市人民醫院倫理委員會批準。
1.2 實驗藥品
麻醉采用腹腔注射氯胺酮(100 mg/kg)和甲苯噻嗪(25 mg/kg)的混合液(柳州市人民醫院藥劑科)。吸入麻醉采用七氟烷(購于柳州市人民醫院藥劑科)。
1.3 手術器械及設備
單人雙目手術顯微鏡(啟航光學儀器鳳凰顯微鏡),小動物吸入麻醉機(上海玉研科學儀器有限公司),常規切開縫合器械,顯微鑷子彎直各一把,顯微剪刀一把,6-0 絲線,10-0 尼龍線(上海浦東金環醫療用品有限公司)。
1.4 供體手術
移植術前 12 h 禁食但不禁水。小鼠腹腔注射麻醉成功后,手術部位備皮,將小鼠仰臥固定于自制的手術板上,正中腹部剪開,暴露下腔靜脈,注入 4℃ 含肝素的生理鹽水 1 ml(肝素濃度 100 U/ml),等待 1 min 后橫斷腹主動脈和下腔靜脈全身放血,將皮膚切口延長至頸部,剪開膈肌,沿雙側腋前線剪開胸廓,將整個胸前壁向上翻起,暴露心臟,局部冰泥降溫。游離上腔靜脈以及下腔靜脈并結扎離斷,盡量靠近無名動脈離斷升主動脈,游離肺動脈主干,盡可能靠左右肺動脈分叉處離斷,6-0 絲線一次集束結扎左右肺靜脈、左上腔靜脈,在結扎線遠心端剪斷,取出供體心臟,置于預冷的生理鹽水中保存。
1.5 受體手術
麻醉成功后小鼠頸部備皮,小鼠取仰臥位,尾側朝向術者。小紗布墊高右側頸部,右側頸部作一反“L”形切口,切除右側下頜腺,游離右側頸外靜脈,連同分支一并結扎,盡可能向近心端游離頸外靜脈,保證足夠的長度供吻合。切除部分右側胸鎖乳突肌,顯露并游離右側頸總動脈,6-0 絲線打結阻斷血管近、遠心端,使用 10-0 尼龍線縫合針在頸總動脈前壁全層縫合少許血管壁,顯微剪刀靠近縫合線剪除少許血管壁,作一長梭形切口,必要時適當延長,使之與供體的升主動脈口徑匹配。取出供體心臟,使用 10-0 尼龍線將供體升主動脈與受體頸總動脈行端側吻合,先縫合 12 點處并打結,使供體心臟升主動脈靠近受體頸總動脈,再縫合 6 點處,打結后逆時鐘方向連續縫合前壁,和 12 點處尾線打結(圖 1a),將心臟翻至小鼠的左側,暴露血管后壁,繼續逆時針方向連續縫合血管后壁,和 6 點處尾線打結,完成動脈的吻合(圖 1b)。6-0 絲線打活結靠近近心端阻斷右側頸外靜脈,離斷頸外靜脈,供體肺動脈與受體頸外靜脈行對端吻合。吻合方法采用腔內縫合,從術者左側血管開始縫合(圖 1c),第一針縫合打結后將縫合針從頸外靜脈縫入血管腔內,再從供體肺動脈后壁內進外出,頸外靜脈后壁外進內出,連續縫合完成后壁的縫合,后壁最后一針從供體肺動脈內進外出后,輕輕拉緊縫合線,使供體肺動脈和受體頸外靜脈后壁吻合口貼在一起但不收口(圖 1d),繼續連續縫合血管前壁,縫合方法為供體肺動脈外進內出,受體頸外靜脈內進外出,縫合結束后輕輕拉緊縫線和第一針尾線打結(圖 1e)。開放頸外靜脈阻斷線和頸總動脈遠心端阻斷線后,可見血管充盈良好,檢查無活動出血,松開頸總動脈近端阻斷線,心臟立即開始跳動(圖 1f),手術成功,間斷縫合皮膚切口。

1.6 術后處理與觀察
小鼠多在手術后馬上蘇醒,對于出血較多的小鼠給予皮下注射生理鹽水 1 ml,給予單籠飼養,不禁飲食,每天觀察小鼠的一般健康狀況,通過視診和觸診觀察供體心臟的搏動情況。供體心臟搏動超過 3 d 為手術成功。術后 30 d 處死小鼠,收集供體心臟標本作常規石蠟病理切片,行蘇木素-伊紅(HE)染色。
2 結果
手術后所有心臟均跳動良好,復跳率 100%,冷缺血時間(15±5)min,熱缺血時間(23±6)min,手術時間(55±15)min。1 只小鼠術后 2 h 死亡,原因為術中失血過多,余 19 只小鼠心臟存活時間達 30 d,心臟跳動情況良好,術后 30 d 處死小鼠,切取供體心臟行 HE 染色,與正常心肌病理結構改變無差異(圖 2)。

3 討 論
Corry 等[1]于 1973 年成功創建了小鼠腹腔心臟移植模型,大大推動了移植免疫基礎研究的發展[2-3]。但是,腹部心臟移植模型需要切開腹腔,增加了感染的風險,阻斷腹主動脈和下腔靜脈,對受體創傷較大,此外,吻合口血栓栓子脫落后引起截癱,致受體早期死亡[4-6]。相比之下,頸部心臟移植模型切口小,創傷小,感染的風險小,心臟位于皮下,術后易于監測移植心臟存活情況[7-8]。因此,在熟練掌握血管吻合技術的前提下,采用頸部心臟移植模型可以獲得更加可靠的實驗結果。頸部心臟移植模型由 Chen[9]于 1991 年首先報道。但由于頸部血管口徑小,顯微縫合難度大,建立頸部心臟移植模型相對困難。國內外對該方法進行了改進[10-12],但建立穩定的頸部心臟移植模型仍需要較長的學習時間。使用套管法簡化了手術難度,由于吻合血管管壁較薄,外翻血管固定時容易撕裂血管壁,而且需要雙人操作,限制了套管方法的推廣使用[13-18]。血管腔內套管方法相對簡單[19],損傷血管可能性小,但是腔內套管不利于心臟移植物的長期存活。我們在腹部心臟移植成功的經驗基礎上,熟練建立了穩定的小鼠頸部心臟移植模型,現總結經驗體會如下。
小鼠頸部心臟移植耗費時間較腹部心臟移植時間長,因此麻醉時首次給藥要足夠量,避免中途小鼠清醒需要增加麻醉藥物的用量,導致麻醉藥物過量引起死亡,如果有條件,可以采用腹腔麻醉和吸入麻醉聯合,在小鼠快要清醒而手術還沒有結束時,可以加用吸入麻醉,手術結束關閉吸入麻醉,這樣不會延長小鼠手術后清醒時間,不會導致麻醉藥物過量。
切取供體心臟時,供體血管一定要盡量長,升主動脈靠近無名動脈起始部離斷,肺動脈要靠近左右肺動脈分叉處離斷,血管長可以減少吻合時的難度。供體的左右心耳應該予以結扎,但是應避免太靠近房室溝,誤扎冠狀動脈。集束結扎左右肺靜脈和左上腔靜脈時,不要太靠近心臟,這樣有可能結扎不牢靠,在心臟開始跳動后會出現結扎線滑脫,引起致死性出血。
受體右側頸外靜脈管壁非常薄,在分離的過程中避免損傷,一旦損傷,修復困難,開放后將會導致嚴重的失血,導致手術失敗。頸外靜脈阻斷使用 6-0 絲線,阻斷效果確切,離斷靜脈后不會出現血管往近心端回縮而導致血管縫合困難,陳義發等[7]也采用同樣的絲線阻斷方法,為供吻合的血管提供足夠的長度。也可以使用力量大的血管夾阻斷,避免血管回縮發生。靜脈離斷部位選擇靠近第一支分支處,雖然此處血管口徑小,但是只要縫合恰當,也不會引起血液回流障礙,過分靠近近心端離斷靜脈雖然可以增加靜脈的口徑,但是由于血管過短,增加了血管縫合的難度,尤其是靜脈壁非常薄,在顯微鏡下很難分辨,縫合過程中使用鑷子鉗夾血管壁,有可能導致血管壁的損傷,致手術失敗。可以首先縫合供體肺動脈第一針,再離斷頸外靜脈,迅速縫合頸外靜脈第一針,有助于準確定位血管,不會引起吻合口扭轉。
我們改進了動脈的吻合。以往陳氏手術采用供體無名動脈對受體的頸總動脈對端吻合,該方法對顯微技能要求非常高,耗時長,加上血管口徑不匹配,供體無名動脈相對受體頸總動脈稍粗,對端吻合后容易出血,縫合過程中鑷子鉗夾血管內膜造成損傷后容易繼發血栓形成,因此我們改用端側吻合,同時改用供體的升主動脈作為吻合血管,增加了吻合血管的口徑,大大降低了顯微血管吻合難度。縫合參考 Niimi[20]的腹腔心臟移植模型的方法,一般前壁 3 針,后壁 3~4 針。由于頸總動脈口徑較細,縫合過程中要避免縫針掛到對側壁。在我們的模型中,我們沒有結扎右側頸總動脈,右側頸總動脈向右側腦部和供體心臟供血,保證了右側大腦的腦灌注。目前頸部心臟移植模型均橫斷右側頸總動脈,但是并沒有移植后出現急性腦梗死的報道,可能是因為小鼠的大腦基底動脈環發育較好,右側頸總動脈可以安全離斷,因此保證右側頸總動脈開放意義不是很大,可以手術結束后在供體升主動脈和受體頸總動脈吻合口的遠心端結扎右側頸總動脈。
吻合口狹窄和出血的預防。由于動脈吻合采用端側吻合的方法,一般不會出現吻合口狹窄的問題,除非縫合時掛到血管后壁,縫合血管時應看清楚血管前后壁,縫合的邊距盡量少,經過反復練習可以避免這種情況的出現。動脈開放時,先開放遠心端阻斷線,遠心端血壓低,開放后出血少,用棉球壓迫吻合口無出血后再緩慢開放近心端阻斷線,一般不會再有出血。靜脈吻合口狹窄會引起血液回流障礙,由于移植心臟是冠狀動脈循環,本身血流量不大,加上右心室有收縮功能,可以射血到血管內,只要不是嚴重的吻合口狹窄,不至于引起回流障礙。靜脈壁薄,前后壁貼在一起,顯微鏡下很難分辨,縫合時要適度地牽拉血管,顯露管腔,把握好針距和邊距,縫合好后壁,后前壁的縫合相對容易的多,收線要適度,防止收口引起狹窄。動脈吻合口的出血可以用小棉球壓迫止血,一般可以止血,不要輕易加針,很容易縫合到血管對側壁引起吻合口狹窄。靜脈吻合口的出血只要沒有血管壁的撕裂,沒有嚴重的漏針,用棉球壓迫后可以止血。
總之,我們在小鼠腹腔心臟移植的經驗基礎上,經過短期的訓練,成功地建立了穩定的小鼠頸部心臟移植模型。該模型血管吻合操作相對容易,術者可以獨立一人完成,值得推廣。
小鼠頸部心臟移植模型術后易于觀察供體心臟存活情況,而且不用開腹,對受體小鼠的影響較小,移植后受體的存活率較高。而且在免疫耐受的動物實驗研究中,往往需要移植受體接受再次心臟移植手術,證實是否免疫耐受。因此,建立穩定的頸部心臟移植模型具有重要的意義。頸部心臟移植模型手術難度較大,學習曲線長。我們在腹部心臟移植成功的經驗基礎上,簡化了動脈吻合的方法,易于掌握。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
近交系 C57 雄性小鼠 40 只,購于北京維通利華實驗動物技術有限公司,周齡約 6~8 周,體質量 19~24 g。將小鼠隨機分成供體和受體,每組 20 只。實驗動物的使用嚴格遵守柳州市人民醫院實驗動物使用管理規定,本研究獲得柳州市人民醫院倫理委員會批準。
1.2 實驗藥品
麻醉采用腹腔注射氯胺酮(100 mg/kg)和甲苯噻嗪(25 mg/kg)的混合液(柳州市人民醫院藥劑科)。吸入麻醉采用七氟烷(購于柳州市人民醫院藥劑科)。
1.3 手術器械及設備
單人雙目手術顯微鏡(啟航光學儀器鳳凰顯微鏡),小動物吸入麻醉機(上海玉研科學儀器有限公司),常規切開縫合器械,顯微鑷子彎直各一把,顯微剪刀一把,6-0 絲線,10-0 尼龍線(上海浦東金環醫療用品有限公司)。
1.4 供體手術
移植術前 12 h 禁食但不禁水。小鼠腹腔注射麻醉成功后,手術部位備皮,將小鼠仰臥固定于自制的手術板上,正中腹部剪開,暴露下腔靜脈,注入 4℃ 含肝素的生理鹽水 1 ml(肝素濃度 100 U/ml),等待 1 min 后橫斷腹主動脈和下腔靜脈全身放血,將皮膚切口延長至頸部,剪開膈肌,沿雙側腋前線剪開胸廓,將整個胸前壁向上翻起,暴露心臟,局部冰泥降溫。游離上腔靜脈以及下腔靜脈并結扎離斷,盡量靠近無名動脈離斷升主動脈,游離肺動脈主干,盡可能靠左右肺動脈分叉處離斷,6-0 絲線一次集束結扎左右肺靜脈、左上腔靜脈,在結扎線遠心端剪斷,取出供體心臟,置于預冷的生理鹽水中保存。
1.5 受體手術
麻醉成功后小鼠頸部備皮,小鼠取仰臥位,尾側朝向術者。小紗布墊高右側頸部,右側頸部作一反“L”形切口,切除右側下頜腺,游離右側頸外靜脈,連同分支一并結扎,盡可能向近心端游離頸外靜脈,保證足夠的長度供吻合。切除部分右側胸鎖乳突肌,顯露并游離右側頸總動脈,6-0 絲線打結阻斷血管近、遠心端,使用 10-0 尼龍線縫合針在頸總動脈前壁全層縫合少許血管壁,顯微剪刀靠近縫合線剪除少許血管壁,作一長梭形切口,必要時適當延長,使之與供體的升主動脈口徑匹配。取出供體心臟,使用 10-0 尼龍線將供體升主動脈與受體頸總動脈行端側吻合,先縫合 12 點處并打結,使供體心臟升主動脈靠近受體頸總動脈,再縫合 6 點處,打結后逆時鐘方向連續縫合前壁,和 12 點處尾線打結(圖 1a),將心臟翻至小鼠的左側,暴露血管后壁,繼續逆時針方向連續縫合血管后壁,和 6 點處尾線打結,完成動脈的吻合(圖 1b)。6-0 絲線打活結靠近近心端阻斷右側頸外靜脈,離斷頸外靜脈,供體肺動脈與受體頸外靜脈行對端吻合。吻合方法采用腔內縫合,從術者左側血管開始縫合(圖 1c),第一針縫合打結后將縫合針從頸外靜脈縫入血管腔內,再從供體肺動脈后壁內進外出,頸外靜脈后壁外進內出,連續縫合完成后壁的縫合,后壁最后一針從供體肺動脈內進外出后,輕輕拉緊縫合線,使供體肺動脈和受體頸外靜脈后壁吻合口貼在一起但不收口(圖 1d),繼續連續縫合血管前壁,縫合方法為供體肺動脈外進內出,受體頸外靜脈內進外出,縫合結束后輕輕拉緊縫線和第一針尾線打結(圖 1e)。開放頸外靜脈阻斷線和頸總動脈遠心端阻斷線后,可見血管充盈良好,檢查無活動出血,松開頸總動脈近端阻斷線,心臟立即開始跳動(圖 1f),手術成功,間斷縫合皮膚切口。

1.6 術后處理與觀察
小鼠多在手術后馬上蘇醒,對于出血較多的小鼠給予皮下注射生理鹽水 1 ml,給予單籠飼養,不禁飲食,每天觀察小鼠的一般健康狀況,通過視診和觸診觀察供體心臟的搏動情況。供體心臟搏動超過 3 d 為手術成功。術后 30 d 處死小鼠,收集供體心臟標本作常規石蠟病理切片,行蘇木素-伊紅(HE)染色。
2 結果
手術后所有心臟均跳動良好,復跳率 100%,冷缺血時間(15±5)min,熱缺血時間(23±6)min,手術時間(55±15)min。1 只小鼠術后 2 h 死亡,原因為術中失血過多,余 19 只小鼠心臟存活時間達 30 d,心臟跳動情況良好,術后 30 d 處死小鼠,切取供體心臟行 HE 染色,與正常心肌病理結構改變無差異(圖 2)。

3 討 論
Corry 等[1]于 1973 年成功創建了小鼠腹腔心臟移植模型,大大推動了移植免疫基礎研究的發展[2-3]。但是,腹部心臟移植模型需要切開腹腔,增加了感染的風險,阻斷腹主動脈和下腔靜脈,對受體創傷較大,此外,吻合口血栓栓子脫落后引起截癱,致受體早期死亡[4-6]。相比之下,頸部心臟移植模型切口小,創傷小,感染的風險小,心臟位于皮下,術后易于監測移植心臟存活情況[7-8]。因此,在熟練掌握血管吻合技術的前提下,采用頸部心臟移植模型可以獲得更加可靠的實驗結果。頸部心臟移植模型由 Chen[9]于 1991 年首先報道。但由于頸部血管口徑小,顯微縫合難度大,建立頸部心臟移植模型相對困難。國內外對該方法進行了改進[10-12],但建立穩定的頸部心臟移植模型仍需要較長的學習時間。使用套管法簡化了手術難度,由于吻合血管管壁較薄,外翻血管固定時容易撕裂血管壁,而且需要雙人操作,限制了套管方法的推廣使用[13-18]。血管腔內套管方法相對簡單[19],損傷血管可能性小,但是腔內套管不利于心臟移植物的長期存活。我們在腹部心臟移植成功的經驗基礎上,熟練建立了穩定的小鼠頸部心臟移植模型,現總結經驗體會如下。
小鼠頸部心臟移植耗費時間較腹部心臟移植時間長,因此麻醉時首次給藥要足夠量,避免中途小鼠清醒需要增加麻醉藥物的用量,導致麻醉藥物過量引起死亡,如果有條件,可以采用腹腔麻醉和吸入麻醉聯合,在小鼠快要清醒而手術還沒有結束時,可以加用吸入麻醉,手術結束關閉吸入麻醉,這樣不會延長小鼠手術后清醒時間,不會導致麻醉藥物過量。
切取供體心臟時,供體血管一定要盡量長,升主動脈靠近無名動脈起始部離斷,肺動脈要靠近左右肺動脈分叉處離斷,血管長可以減少吻合時的難度。供體的左右心耳應該予以結扎,但是應避免太靠近房室溝,誤扎冠狀動脈。集束結扎左右肺靜脈和左上腔靜脈時,不要太靠近心臟,這樣有可能結扎不牢靠,在心臟開始跳動后會出現結扎線滑脫,引起致死性出血。
受體右側頸外靜脈管壁非常薄,在分離的過程中避免損傷,一旦損傷,修復困難,開放后將會導致嚴重的失血,導致手術失敗。頸外靜脈阻斷使用 6-0 絲線,阻斷效果確切,離斷靜脈后不會出現血管往近心端回縮而導致血管縫合困難,陳義發等[7]也采用同樣的絲線阻斷方法,為供吻合的血管提供足夠的長度。也可以使用力量大的血管夾阻斷,避免血管回縮發生。靜脈離斷部位選擇靠近第一支分支處,雖然此處血管口徑小,但是只要縫合恰當,也不會引起血液回流障礙,過分靠近近心端離斷靜脈雖然可以增加靜脈的口徑,但是由于血管過短,增加了血管縫合的難度,尤其是靜脈壁非常薄,在顯微鏡下很難分辨,縫合過程中使用鑷子鉗夾血管壁,有可能導致血管壁的損傷,致手術失敗。可以首先縫合供體肺動脈第一針,再離斷頸外靜脈,迅速縫合頸外靜脈第一針,有助于準確定位血管,不會引起吻合口扭轉。
我們改進了動脈的吻合。以往陳氏手術采用供體無名動脈對受體的頸總動脈對端吻合,該方法對顯微技能要求非常高,耗時長,加上血管口徑不匹配,供體無名動脈相對受體頸總動脈稍粗,對端吻合后容易出血,縫合過程中鑷子鉗夾血管內膜造成損傷后容易繼發血栓形成,因此我們改用端側吻合,同時改用供體的升主動脈作為吻合血管,增加了吻合血管的口徑,大大降低了顯微血管吻合難度。縫合參考 Niimi[20]的腹腔心臟移植模型的方法,一般前壁 3 針,后壁 3~4 針。由于頸總動脈口徑較細,縫合過程中要避免縫針掛到對側壁。在我們的模型中,我們沒有結扎右側頸總動脈,右側頸總動脈向右側腦部和供體心臟供血,保證了右側大腦的腦灌注。目前頸部心臟移植模型均橫斷右側頸總動脈,但是并沒有移植后出現急性腦梗死的報道,可能是因為小鼠的大腦基底動脈環發育較好,右側頸總動脈可以安全離斷,因此保證右側頸總動脈開放意義不是很大,可以手術結束后在供體升主動脈和受體頸總動脈吻合口的遠心端結扎右側頸總動脈。
吻合口狹窄和出血的預防。由于動脈吻合采用端側吻合的方法,一般不會出現吻合口狹窄的問題,除非縫合時掛到血管后壁,縫合血管時應看清楚血管前后壁,縫合的邊距盡量少,經過反復練習可以避免這種情況的出現。動脈開放時,先開放遠心端阻斷線,遠心端血壓低,開放后出血少,用棉球壓迫吻合口無出血后再緩慢開放近心端阻斷線,一般不會再有出血。靜脈吻合口狹窄會引起血液回流障礙,由于移植心臟是冠狀動脈循環,本身血流量不大,加上右心室有收縮功能,可以射血到血管內,只要不是嚴重的吻合口狹窄,不至于引起回流障礙。靜脈壁薄,前后壁貼在一起,顯微鏡下很難分辨,縫合時要適度地牽拉血管,顯露管腔,把握好針距和邊距,縫合好后壁,后前壁的縫合相對容易的多,收線要適度,防止收口引起狹窄。動脈吻合口的出血可以用小棉球壓迫止血,一般可以止血,不要輕易加針,很容易縫合到血管對側壁引起吻合口狹窄。靜脈吻合口的出血只要沒有血管壁的撕裂,沒有嚴重的漏針,用棉球壓迫后可以止血。
總之,我們在小鼠腹腔心臟移植的經驗基礎上,經過短期的訓練,成功地建立了穩定的小鼠頸部心臟移植模型。該模型血管吻合操作相對容易,術者可以獨立一人完成,值得推廣。