Sıçan Karaciğer Nakli Modelinde Hemodinamik Değişiklikleri Simüle Ederek Organ İskemi-Reperfüzyon Yaralanması
Summary
Bu makale, karaciğer naklinden sonra iskemi-reperfüzyon hasarı ile ilgili temel araştırmaları kolaylaştırmak için sıçanlarda anhepatik fazın (karaciğer iskemisi) bir hayvan modelinin nasıl inşaılacağına dair ayrıntılı bir açıklama sunmaktadır.
Abstract
Sıçanlarda ortotopik karaciğer nakli (OLT), ekstrahepatik organların iskemi-reperfüzyon yaralanması (IRI) da dahil olmak üzere ameliyat öncesi, intraoperatif ve postoperatif çalışmalar için kullanılan denenmiş ve kanıtlanmış bir hayvan modelidir. Bu model çok sayıda deney ve cihaz gerektirir. Anhepatik fazın süresi transplantasyon sonrası IRI geliştirme süresi ile yakından ilgilidir. Bu deneyde, sıçanlarda ekstrahepatik organ hasarına neden olmak için hemodinamik değişiklikler kullandık ve maksimum tolerans süresini belirledik. En ağır organ yaralanmasına kadar geçen süre farklı organlar için farklıydı. Bu yöntem kolayca çoğaltılabilir ve karaciğer naklinden sonra ekstrahepatik organların IRI’sını incelemek için de kullanılabilir.
Introduction
İskemi-reperfüzyon hasarı (IRI) karaciğer nakli sonrası sık görülen bir komplikasyondur. Hepatik IRI, iskemi aracılı hücre hasarı ve karaciğer reperfüzyonunun anormal bozulmasını içeren patolojik bir süreçtir. Hepatik IRI ve lokal doğuştan gelen immün yanıt, klinik ortamdaki farklılıklara göre sıcak ve soğuk IRI olarak ayrılabilir1. Sıcak IRI, genellikle karaciğer nakli, şok ve travma sonucu kök hücre yaralanması ile indüklenmiştir2. Soğuk IRI, endotel hücrelerinin ve periferik dolaşımın neden olduğu karaciğer naklinin bir komplikasyonudur3. Klinik raporlar hepatik IRI’nın erken organ yetmezliklerinin% 10’unun ile ilişkili olduğunu ve akut ve kronik ret insidansını artırabileceğini göstermiştir4,5. Ek olarak, hepatik IRI ayrıca yüksek mortalite ile çoklu organ disfonksiyonu sendromlarına veya sistemik inflamatuar yanıt sendromuna neden olabilir6. Ekstrahepatik organ tutulumu olan hastalar hastanede daha uzun süre kalma, daha fazla para harcama ve daha kötü bir prognoza sahip olma eğilimindedir7. Komplikasyonların gelişimi karaciğer naklinin anhepatik fazının uzunluğu ile yakından ilgilidir8.
Sıçanlarda ortotopik karaciğer nakli (OLT) ilk olarak 1973 yılında Amerikalı profesör Lee tarafından bildirilmiştir. Deneysel operasyon, dikiş yöntemini kullanarak klinik karaciğer naklinin adımlarını ve kan damarlarının anastomozini ve ortak safra kanalını (CBD) simüle etti. Prosedür zor ve zaman alıcıdır düşük bir başarı oranı ile9. 1979’da Kamada ve arkadaşları, 26 dakika içinde anhepatik fazı kontrol etmek için portal damarın anastomoz için ‘iki manşet yöntemini’ yaratıcı bir şekilde kullanarak sıçanlarda OLT’de önemli bir gelişme yaptı10. Aynı yıl Zimmermann ‘tek safra stenti yöntemini’ önerdi. Lee’nin çalışmalarına dayanarak Zimmermann, donörün ve alıcının CBD’sini doğrudan anastomoz etmek için polietilen tüpler kullandı, CBD’nin yeniden inşasını basitleştirdi ve sfinkterin işlevini korudu ve bu yöntem OLT modellerinin safra rekonstrüksiyonu için standart haline geldi11. 1980’de Miyata ve arkadaşları portal damar (PV), suprahepatik vena kava (SVC) ve intrahepatik vena kavanın (IVC) manşet yöntemiyle anastomoz edildiği ‘üç manşet yöntemini’ önerdi. Bununla birlikte, bu yöntemle damarın bozulma riski vardır, bu da inferior vena kava reflüsünün tıkanmasına yol açabilir12. 1983’te, PV ve IVC’nin anastomoz için manşet yöntemi kullanılarak, ancak SVC13için dikiş yönteminin benimsenmesi için ‘iki manşet yöntemi’ önerildi. Bu yöntem olt modelleri oluşturmak için küresel olarak akademisyenler tarafından benimsenmiştir. O zamandan beri, manşet anastomoz adımları anhepatik fazı kısaltmak ve sıçanların hayatta kalma oranını iyileştirmek için geliştirilmiştir14. Benzer şekilde, klinik uygulamada anhepatik faz15’ikısaltmak için geliştirilmiş yöntemler kullanılır. Bununla birlikte, karaciğer naklinden sonra IRI’ya yapılan temel araştırmalar, sağkalım oranının ekstrahepatik organların yaralanma derecesi ile ters ilişkili olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, daha fazla araştırma yapılması ve karaciğer naklinden sonra IRI’yı simüle etmek için basit ve tekrarlanabilir bir hayvan modeline ihtiyaç vardır.
Anhepatik fazın tanımına dayanarak, karaciğer transplantasyonundaki hemodinamik değişiklikleri simüle ettik ve sıçanlarda ekstrahepatik organların IRI’sı ile sonuçlandı. Burada, karaciğer naklinden sonra IRI ile ilgili temel araştırmaları kolaylaştırmak için sıçanlarda anhepatik fazın (karaciğer iskemisi) bir hayvan modelinin nasıl inşa edeceğine dair ayrıntılı bir açıklama sunuyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sıçanlarda OLT karaciğer nakli, IRI, nakil reddi, immün tolerans, transplantasyon patolojisi ve farmakoloji, homotransplantasyon ve ksenotransplantasyonda organ koruma çalışmaları için ideal bir modeldir. Günümüzde karaciğer naklinin deneysel araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Pilot çalışmalar sırasında ilk olarak pentobarbital sodyum intraperitoneal anestezi uyguladık ve bunun yüksek postoperatif mortaliteye ve hemodinamik değişikliklere kısa toleran…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Guangxi Tıp Üniversitesi İkinci Bağlı Hastanesi’nden Dr. Wen-tao Li ve Dr. Ji-hua Wu tarafından verilen yararlı önerileri kabul etmek istiyoruz. Yazarlar yararlı yorumlar ve tartışmalar için ekip arkadaşlarımıza teşekkür eder. Yazarlar ayrıca JoVE’nin anonim yorumcularına ve editörlerine yorumları için teşekkür eder. Sürekli destekleri ve teşvikleri için Dr. Yuan’ın ailesine özel teşekkürler verilmelidir. Çalışma Ningbo Doğa Bilimleri Vakfı (2014A610248) tarafından desteklendi.
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).
