Modell zur allogenen Extremitätentransplantation der Ratte mit Möglichkeit des mikrozirkulatorischen Monitoring[*]

Zusammenfassung

In dieser Arbeit stellen wir ein allogenes Extremitätentransplantationsmodell der Ratte mit der Möglichkeit zur intravitalen Mikroskopie vor. Hierbei wird das etablierte Ratten-Cremaster-Modell mit der Transplantation einer hinteren Extremität kombiniert. Der M. cremaster fungiert als mikrozirkulatorischer Monitor, indem die Transplantatabstoßung intravital durch Messung der Muskelperfusion evaluiert wird. Die Spendertiere sind männliche Lewis-Brown-Norway-Ratten und die Empfänger Lewis-Ratten. Der rechte M. cremaster der Spendertiere wird als tubulärer Insellappen isoliert und in einem subkutanen Kanal der hinteren Extremität präserviert. Nachfolgend wird die Extremität auf mittlerer Höhe der Vasa iliaca communia abgesetzt und auf Höhe der Vasa iliaca externa auf den Empfänger transplantiert. Über einen Zeitraum von fünf Tagen zeigen die in den Transplantaten enthaltenen Mm. cremasteri eine für intravital mikroskopische Untersuchungen ausreichende Gewebequalität. Das vorgestellte Transplantationsmodell ermöglicht die intravitale Beurteilung der Transplantatabstoßung auf mikrozirkulatorischer Ebene.

Summary

A rat model for monitoring allograft rejection of transplanted rat hindlimbs at the microcirculatory level is described. The well-established rat cremaster flap model is combined with a rat hindlimb transplantation procedure at a level proximal to the neurovascular pedicle of the cremaster muscle. The cremaster serves as a microcirculatory monitor for in vivo evaluation of graft rejection by measuring skeletal muscle perfusion. Donor animals are male Lewis Brown Norway rats and recipients are Lewis rats. The right cremaster muscle of the donor animal is dissected as a tubular island flap and preserved in a subcutaneous tunnel in the hindlimb. Afterwards, the right hindlimb including the cremaster is amputated at the mid level of the common iliac vessels and transplanted to the recipient at the level of the external iliac vessels. Over a time period of five days, the cremaster muscle of the composite transplants showed appropriate tissue quality for intravital microscopical observations. This transplantation model allows evaluation of allograft rejection in vivo at the microcirculatory level.

Transplantationschirurgie - intravitale Mikroskopie - Ratten-Cremaster-Modell

Transplantation surgery - intravital microscopy - rat cremaster muscle flap model

Literatur

• 1 Acland R D, Anderson G, Siemionow M, McCabe S. Direct in vivo observations of embolic events in the microcirculation distal to small-vessel anastomosis.  Plast Reconstr Surg. 1989;  84 280-288
• 2 Akimitsu T, Gute D C, Korthuis R J. Ischemic preconditioning attenuates postischemic leukocyte adhesion and emigration.  Am J Physiol. 1996;  271 2052-2059
• 3 Anderson G L, Acland R D, Siemionow M, McCabe S J. Vascular isolation of the rat cremaster.  Microvasc Res. 1988;  236 56-63
• 4 Arai K, Hotokebuchi T, Miyahara H, Arita C, Mohtai M, Sugioka Y, Kaibara N. Limb allografts in rats immunosuppressed with FK506.  Transplantation. 1989;  48 782-786
• 5 Baez S. An open cremaster muscle preparation for the study of blood vessels by in vivo microscopy.  Microvasc Res. 1973;  5 384-394
• 6 Barker J H, Anderson G L, Gu J-M, Willie F, Acland R D. Experimental study of the relationship between alterations in tissue perfusion and anastomotic patency.  Microsurg. 1993;  14 409-415
• 7 Breidahl A F, Hickey M J, Stewart A G, Hayward P G, Morrison W A. The role of cellular adhesion molecules in surgery.  Aust N Z J Surg. 1995;  65 838-847
• 8 Gonzales A P, Sepulveda S, Massberg S, Baumeister R, Menger M D. In vivo fluorescence microscopy for the assessment of microvascular reperfusion injury in small bowel transplants in rats.  Transplantation. 1994;  58 403-408
• 9 Gudemez E, Turegun M, Porvasnik S, Carnevale K, Zins J, Siemionow M. Determination of hindlimb transplantation-induced vascular leakage and leukocyte activation during the acute phase of rejection.  J Reconstr Microsurg. 1999 a;  15 133-141
• 10 Gudemez E, Turegun M, Carnevale K, Zins J, Siemionow M. Effect of anti-ICAM-1 antibodies on macromolecular leakage and leukocyte activation: A study of hindlimb allografts in the rat.  Plast Reconstr Surg. 1999 b;  104 161-170
• 11 Gudemez E, Turegun M, Zins J, Siemionow M. Microvascular permeability following composite tissue transplantation.  Ann Plast Surg. 1998;  41 519-529
• 12 Heeman U W, Tullius S G, Kupiec-Weglinsky J, Tilney N L. Early events in acute allograft rejection: leukocyte/endothelial cell interactions.  Clin Transplantation. 1993;  7 82-89
• 13 Heeman U W, Tullius S G, Azuma H. Adhesion molecules and transplantation.  Ann Surg. 1994;  219 4-12
• 14 Krapohl B D, Mailänder P, Siemionow M, Giunta R, Zins J E. Arterial crush injury causes decrease in tissue perfusion at the level of the microcirculation in skeletal muscle flaps.  Microsurg. 1999 a;  19 364-368
• 15 Krapohl B D, Mailänder P, Siemionow M, Zins J E. Failure in developing a model for complete vascular thrombosis in the common iliac artery in the rat.  Microsurg. 1999 b;  19 401-403
• 16 Krapohl B D, Siemionow M, Piza P, Pieramici S F, Zins J E. Thrombogenic stimulus causes long-term decrease of muscle flap perfusion.  Ann Plast Surg. 1999 c;  42 299-305
• 17 Krapohl B D, Siemionow M, Zins J E. Effect of tissue-plasminogen activator on leukocyte-endothelial interactions at the microcirculatory level.  Plast Reconstr Surg. 1998;  102 2388-2394
• 18 Lee W PA, Yaremchuk M J, Pan Y-C, Randolph M A, Tan C M, Weiland A J. Relative antigenicity of components of a vascularized limb allograft.  Plast Reconstr Surg. 1991;  87 401-411
• 19 Ozer K, Adanali G, Zins J, Siemionow M. In vivo microscopic assessment of cremasteric microcirculation during hindlimb allograft rejection in rats.  Plast Reconstr Surg. 1999;  103 1949-1956
• 20 Peter F W, Franken R JPM, Wang W Z, Anderson G L, Schuschke D A, O'Shaughnessy M M, Banis J C, Steinau H U, Barker J H. Effect of low dose aspirin on thrombus formation at arterial and venous microanastomoses and on the tissue microcirculation.  Plast Reconstr Surg. 1997;  99 1112-1121
• 21 Post S, Rentsch M, Gonzales A P, Palma P, Otto G, Menger M D. Effects of carolina rinse and adenosine rinse on microvascular perfusion and intrahepatic leukocyte-endothelium interaction after liver transplantation in the rat.  Transplantation. 1993;  55 972-977
• 22 Siemionow M, Demirkan F, Rockwell W B, Lister G D. Anti-ICAM-1 antibodies protect allografts against microvascular and parenchymal cell damage.  J Hand Surg [Am]. 1997;  22 922-930
• 23 Smith C W. Endothelial adhesion molecules and their role in inflammation.  Can J Physiol Pharmacol. 1993;  71 76-87
• 24 Smith J K, Garden D L, Korthuis R J. Role of xanthine oxidase in postischemic microvascular injury in skeletal muscle.  Am J Physiol. 1989;  257 1782-1789
• 25 Taylor J E, Scott N, Hill A, Bridges A, Henderson I S, Stewart W K, Belch J JF. Oxygen free radicals and platelet and granulocyte aggregability in renal transplant patients.  Transplantation. 1993;  55 500-504

1 Herrn Prof. Dr. med. Ulrich Lanz zum 60. Geburtstag gewidmet. Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit wurde von der Boehringer Ingelheim GmbH, der Deutschsprachigen Arbeitsgemeinschaft für Mikrochirurgie der Peripheren Nerven und Gefäße (DAM) und der Albert-J. B.-Sturm-Stiftung für Handchirurgische Forschung finanziell unterstützt.