פגיעה באיבר איסכמיה-רפרופוזיה על ידי הדמיית שינויים המודינמיים במודל השתלת כבד עכברוש
Summary
מאמר זה מספק תיאור מפורט של איך לבנות מודל של בעלי חיים של השלב האנהפטי (איסכמיה בכבד) בחולדות כדי להקל על מחקר בסיסי לתוך פגיעה איסכמיה-reperfusion לאחר השתלת כבד.
Abstract
השתלת כבד אורתוטופית (OLT) בחולדות היא מודל חיה מנוסה ומוכח המשמש למחקרים טרום ניתוחיים, תוך ניתוחיים ולאחר הניתוח, כולל פגיעה בהשמדת איסכמיה (IRI) של איברים חוץ-רחמיים. מודל זה דורש ניסויים והתקנים רבים. משך השלב האנהפטי קשור קשר הדוק לזמן לפתח IRI לאחר ההשתלה. בניסוי זה, השתמשנו בשינויים המודינמיים כדי לגרום נזק לאיברים חוץ-פתטיים בחולדות וקבענו את זמן הסובלנות המרבי. הזמן עד לפגיעה החמורה ביותר באיברים השתנה עבור איברים שונים. שיטה זו יכולה בקלות להיות משוכפל והוא יכול לשמש גם כדי ללמוד IRI של איברים extrahepatic לאחר השתלת כבד.
Introduction
פגיעה בהפצרת איסכמיה (IRI) היא סיבוך נפוץ לאחר השתלת כבד. IRI כבד הוא תהליך פתולוגי מעורבים נזק לתאים בתיווך איסכמיה והידרדרות חריגה של רפרופורציה בכבד. IRI הכבד ואת התגובה החיסונית המולדת המקומית ניתן לחלק IRI חם וקר, על פי הבדלים בסביבה הקלינית1. IRI חם הוא המושרה על ידי פגיעה בתאי גזע, בדרך כלל כתוצאה של השתלת כבד, הלם, וטראומה2. קר IRI הוא סיבוך של השתלת כבד הנגרמת על ידי תאי אנדותל ומחזור הדם ההיקפי3. דוחות קליניים הראו כי IRI הכבד קשורה 10% של כשלים איברים מוקדמים ועלול להגביר את השכיחות של דחייה חריפה וכרונית4,5. בנוסף, IRI הכבד עשוי גם לגרום תסמונות תפקוד לקוי של איברים מרובים או תסמונת תגובה דלקתית מערכתית, עם תמותה גבוהה6. חולים עם מעורבות איברים extrahepatic נוטים להישאר זמן רב יותר בבית החולים, להוציא יותר כסף, ויש להם פרוגנוזה גרועה יותר7. התפתחות הסיבוכים קשורה קשר הדוק לאורך השלב האנהפטי של השתלת כבד8.
השתלת כבד אורתוטופית (OLT) בחולדות דווחה לראשונה על ידי הפרופסור האמריקאי לי בשנת 1973. הפעולה הניסיונית דימה את השלבים של השתלת כבד קלינית ואת anastomosis של כלי הדם ואת צינור המרה המשותף (CBD) באמצעות שיטת התפירה. ההליך קשה וגוזל זמן עם שיעור נמוך שלהצלחה 9. בשנת 1979, קמהדע ואח ‘עשה שיפור משמעותי OLT בחולדות על ידי שימוש יצירתי “שתי חפתים שיטה” עבור anastomosis של וריד הפורטל כדי לשלוט בשלב האנהפטי בתוך 26 דקות10. באותה שנה הציע צימרמן את “שיטת סטנט המרה הבודדת”. על בסיס עבודתו של לי, צימרמן השתמש בצינורות פוליאתילן כדי לאנוס ישירות את ה- CBD של התורם והמקבל, פישט את השחזור של CBD ושימר את תפקוד הסוגר, ושיטה זו הפכה לסטנדרט לשחזור מרה של דגמי OLT11. בשנת 1980, מיאטה ואח ‘ הציעו את ‘שיטת שלושת החפתים’ שבה וריד הפורטל (PV), וריד הווריד העל-חושי (SVC) והווריד הווריד התוך-הפטי (IVC) היו אנטומיים בשיטת האזיקים. עם זאת, קיים סיכון של עיוות של הצינורית עם שיטה זו, אשר יכול להוביל לחסימת רנודה נחותה12. בשנת 1983, “שיטת שני חפתים” הוצעה בשיטת האזיקים לאנסטומוזיס של PV ו- IVC, אך אימצה את שיטת התפר עבור SVC13. שיטה זו אומצה על ידי חוקרים ברחבי העולם כדי להקים מודלים OLT. מאז, צעדים anastomosis חפתים שופרו כדי לקצר את השלב האנהפטי ולשפר את שיעור ההישרדות של החולדות14. באופן דומה, שיטות משופרות משמשות בפרקטיקה קלינית כדי לקצר את השלב האנהפטי15. עם זאת, מחקר בסיסי לתוך IRI לאחר השתלת כבד הראה כי שיעור ההישרדות קשורה באופן הפוך למידת הפגיעה באיברים extrahepatic. לכן, דרוש מחקר נוסף, ויש צורך במודל פשוט וניתן לשחזור של בעלי חיים כדי לדמות IRI לאחר השתלת כבד.
בהתבסס על ההגדרה של השלב האנהפטי, הדמינו את השינויים המודינמיים בהשתלת כבד וכתוצאה מכך IRI של איברים extrahepatic בחולדות. בזאת, אנו מספקים תיאור מפורט של איך לבנות מודל בעלי חיים של השלב האנהפטי (איסכמיה בכבד) בחולדות כדי להקל על מחקר בסיסי לתוך IRI לאחר השתלת כבד.
Protocol
Representative Results
Discussion
OLT בחולדות הוא מודל אידיאלי לחקר שימור איברים בהשתלת כבד, IRI, דחיית השתלות, סובלנות חיסונית, פתולוגיה ופרמקולוגיה של השתלות, הומוטרנספלנטציה ושנאת זרים. כיום, הוא נמצא בשימוש נרחב במחקר הניסיוני של השתלת כבד.
במהלך מחקרי פיילוט ניהלנו לראשונה הרדמה תוך-פרטית של נתרן פנטוברבי…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להכיר בהצעות השימושיות שניתנו על ידי ד”ר וון-טאו לי וד”ר ג’י-הואה וו מבית החולים השני המסונפים של האוניברסיטה הרפואית גואנגשי. המחברים רוצים להודות לחברי הצוות שלנו על הערות ודיונים שימושיים. המחברים גם רוצים להודות לסוקרים ולעורכים האנונימיים של JoVE על הערותיהם. תודה מיוחדת צריכה ללכת להוריו של ד”ר יואן על תמיכתם המתמשכת ועידודם. העבודה נתמכה על ידי הקרן למדעי הטבע Ningbo (2014A610248).
Materials
| 4% paraformaldehyde solution | Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd | P804536 | |
| air drying oven | Shanghai Binglin Electronic Technology Co., Ltd. | BPG | |
| Alanine aminotransferase (ALT)Kit | Elabscience Biotechnology Co.,Ltd | E-BC-K235-S | |
| ammonia | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 10002118 | |
| amylase Kit | Elabscience Biotechnology Co.,Ltd | E-BC-K005-M | |
| anhydrous ethanol | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 100092183 | |
| Animal anesthesia machine | Shenzhen Ruiwode Life Technology Co. Ltd | R640 | |
| aspartate aminotransferase (AST)kit | Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd. | S03040 | |
| automatic biochemical analyzer. | SIEMENS AG FWB:SIE, NYSE:SI Co., Ltd. | 2400 | |
| Biosystems (when nessary) | Chengdu Taimeng Electronics Co., Ltd. | BL-420F | |
| Centrifuge | Baiyang Medical Instrument Co., Ltd. | BY-600A | |
| cover glass | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co. Ltd | 10212432C | |
| creatinine Kit | Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd. | S03076 | |
| dewatering machine | Hungary 3DHISTECH Co.,Ltd | Donatello Series 2 | |
| embedding machine | Hubei Xiaogan Kuohai Medical Technology Co., Ltd. | KH-BL1 | |
| frozen machine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-L5 | |
| hematoxylin-eosin dye solution | Wuhan Saiwell Biotechnology Co., Ltd | G1005 | |
| high-efficiency paraffin wax | Shanghai huayong paraffin wax co., Ltd | Q/YSQN40-91 | |
| hydrochloric acid | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 10011018 | |
| intraocular lens (IOL)forceps | Guangzhou Guangmei Medical Equipment Co., Ltd. | JTZRN | |
| Isoflurane | Shenzhen Ruiwode Life Technology Co. Ltd | — | |
| micro Scissors(when nessary) | Shanghai Surgical Instrument Factory | WA1010 | |
| needle holders | Shanghai Surgical Instrument Factory | J32010 | |
| neutral gum | Shanghai Huashen Healing Equipment Co.,Ltd. | — | |
| normal optical microscope | Nikon Instrument Shanghai Co., Ltd | Nikon Eclipse CI | |
| ophthalmic forceps | Shanghai Surgical Instrument Factory | J3CO30 | straight |
| ophthalmic forceps | Shanghai Surgical Instrument Factory | JD1060 | bending |
| ophthalmic Scissors | Shanghai Surgical Instrument Factory | J1E0 | |
| pathological slicer | Shanghai Leica Instrument Co., Ltd | RM2016 | |
| pipettes | Dragon Laboratory Instruments Co., Ltd. | 7010101008 | |
| retractors | Beijing Jinuotai Technology Development Co.,Ltd. | JNT-KXQ | |
| scanner | Hungary 3DHISTECH Co.,Ltd | Pannoramic 250 | |
| slide | Wuhan Saiwell Biotechnology Co., Ltd | G6004 | |
| xylene | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 1330-20-7 |
Referenzen
- Dar, W. A., Sullivan, E., Byon, J. S., Eltzschig, H., Ju, C. Ischaemia reperfusion injury in liver transplantation: Cellular and molecular mechanisms. Liver International. 39 (5), 788-801 (2019).
- Qiao, P. F., Yao, L., Zhang, X. C., Li, G. D., Wu, D. Q. Heat shock pretreatment improves stem cell repair following ischemia-reperfusion injury via autophagy. World Journal of Gastroenterology. 21 (45), 12822-12834 (2015).
- Liu, Y., et al. Activation of YAP attenuates hepatic damage and fibrosis in liver ischemia-reperfusion injury. Journal of Hepatology. 71 (4), 719-730 (2019).
- Hirao, H., Dery, K. J., Kageyama, S., Nakamura, K., Kupiec-Weglinski, J. W. Heme Oxygenase-1 in liver transplant ischemia-reperfusion injury: From bench-to-bedside. Free Radical Biology and Medicine. 157, 75-82 (2020).
- Motiño, O., et al. Protective role of hepatocyte cyclooxygenase-2 expression against liver ischemia-reperfusion injury in mice. Hepatology. 70 (2), 650-665 (2019).
- Guo, W. A. The search for a magic bullet to fight multiple organ failure secondary to ischemia/reperfusion injury and abdominal compartment syndrome. Journal of Surgical Research. 184 (2), 792-793 (2013).
- Elham, M., Mahmoudi, M., Nassiri-Toosi, M., Baghfalaki, T., Zeraati, H. Post liver transplantation survival and related prognostic factors among adult recipients in tehran liver transplant center; 2002-2019. Archives of Iranian Medicine. 1 (23), 326-334 (2020).
- Kim, E. H., Ko, J. S., Gwak, M. S., Lee, S. K., Kim, G. S. Incidence and clinical significance of hyperfibrinolysis during living donor liver transplantation. Blood Coagulation and Fibrinolysis. 29 (3), 322-326 (2018).
- Czigány, Z. Improving research practice in rat orthotopic and partial orthotopic liver transplantation: a review, recommendation, and publication guide. European Surgical Research. 55 (1-2), 119-138 (2015).
- Kamada, N., Calne, R. Y. Orthotopic liver transplantation in the rat. Technique using cuff for portal vein anastomosis and biliary drainage. Transplantation. 28 (1), 47-50 (1979).
- Zimmermann, F. A., et al. Techniques for orthotopic liver transplantation in the rat and some studies of the immunologic responses to fully allogeneic liver grafts. Transplantation Proceedings. 11 (1), 571-577 (1979).
- Miyata, M., Fischer, J. H., Fuhs, M., Isselhard, W., Kasai, Y. A simple method for orthotopic liver transplantation in the rat. Cuff technique for three vascular anastomoses. Transplantation. 30 (5), 335-338 (1980).
- Kamada, N. A., Calne, R. Y. Surgical experience with five hundred thirty liver transplants in the rat. Surgery. 93 (1), 64-69 (1983).
- Yang, L. F., et al. A rat model of orthotopic liver transplantation using a novel magnetic anastomosis technique for suprahepatic vena cava reconstruction. Journal of Visualized Experiments. 19 (133), e56933 (2018).
- Liu, L. X., He, C., Huang, T., Gu, J. Development of a new technique for reconstruction of hepatic artery during liver transplantation in sprague-dawley rat. PLoS One. 10 (12), 0145662 (2015).
- Paller, M. S., Hoidal, J. R., Ferris, T. F. Oxygen free radicals in ischemic acute renal failure In the rat. Journal of Clinical Investigation. 74 (4), 1156-1164 (1984).
- Schmidt, J., Lewandrowsi, K., Warshaw, A. L., Compton, C. C., Rattner, D. W. Morphometric characteristics and homogeneity of a new model of acute pancreatitis in the rat. International Journal of Pancreatology. 12 (1), 41-51 (1992).
- Chui, C. J., McArdle, A. H., Brown, R., Scott, H. J., Gurd, F. N. Intestinal mucosal lesion in low-flow states. I. A morphological, hemodynamic, and metabolic reappraisal. Archives of Surgery. 101 (4), 478-483 (1970).
- Kozian, A., et al. One-lung ventilation induces hyperfusion and alveolar damage in the ventilated lung:an experimental study. British Journal of Anaesthesia. 100 (4), 549-559 (2008).
- Shimada, S., et al. Heavy water (D2O) containing preservation solution reduces hepatic cold preservation and reperfusion injury in an isolated perfused rat liver (IPRL) model. Journal of Clinical Medicine. 8 (11), 1818 (2019).
- Nakamura, K. Sirtuin 1 attenuates inflammation and hepatocellular damage in liver transplant ischemia/reperfusion: from mouse to human. Liver Transplantation. 23 (10), 1282-1293 (2017).
- Blaire, A., et al. Surgical Considerations of Hilar Cholangiocarcinoma. Surgical Oncology Clinics of North America. 28 (4), 601-617 (2019).
