Ex Vivo Normothermic karaciğer perfüzyon küçük bir hayvan Model
Summary
Önemli karaciğer donör kan olmadığını ve karaciğer bağış için ölçüt genişletilmiştir. Normothermic ex vivo karaciğer perfüzyon (NEVLP) değerlendirmek ve organ işlevini değiştirmek için geliştirilmiştir. Bu çalışma NEVLP bir fare modeli gösterir ve karaciğer koruma yaralanma azaltmak için pegile-katalaz, yeteneğini sınar.
Abstract
Ekimi için karaciğer allogrefler önemli bir sıkıntısı bulunmamaktadır ve yanıt olarak donör ölçüt genişletilmiştir. Sonuç olarak, normothermic ex vivo karaciğer perfüzyon (NEVLP) değerlendirmek ve organ işlevini değiştirmek için bir yöntem olarak tanıttı. NEVLP ile karşılaştırıldığında hipotermik pek çok avantajı vardır ve perfüzyon subnormothermic dahil olmak üzere düşük koruma yaralanma, normal organ fonksiyon değerlendirmesi organ performans ve organ onarım için bir platform olarak fizyolojik koşullarda restorasyonu , yenileme ve değiştirme. Fare ve domuz NEVLP modelleri anlatmıştık. Biz NEVLP bir fare modeli göstermek ve onun önemli uygulamalardan birini göstermek için bu modeli kullanan — terapötik bir molekül için karaciğer perfusate eklendi kullanımı. Katalaz endojen reaktif oksijen türleri (ROS) Scavenger ve iskemi-reperfüzyon göz, beyin ve akciğer azaltmak için kanıtlanmıştır. Pegylation katalaz endotel için hedef göstermiştir. Burada, temel perfusate pegile-katalaz (PEG-CAT) eklendi ve karaciğer koruma yaralanma azaltmak için onun yetenek gösterdi. Bir avantaj bizim kemirgen NEVLP modeli ile karşılaştırıldığında daha büyük hayvan modelleri ucuz olmasıdır. Bir Bu çalışmada bu şu anda sonrası perfüzyon karaciğer nakli içermez kısıtlamasıdır. Bu nedenle, tahmin fonksiyonu sonrası organ nakli kesin olarak yapılamaz. Ancak, sıçan karaciğer nakli modeli de kurulur ve kesinlikle bu modeli ile birlikte kullanılabilir. Sonuç olarak, sıçan kullanarak bir ucuz, basit, kolay kopyalanabilir NEVLP modeli göstermiştir. Bu model uygulamaları test roman perfusates ve perfusate katkı maddeleri, test organ değerlendirme için tasarlanmış yazılım ve organları onarmak için tasarlanmış deneyler içerebilir.
Introduction
Karaciğer nakli için bekleme listesinde 14,578 hasta var ve yaklaşık 7000 nakli yıl1,2başına gerçekleştirilir. Bu önemli donör sıkıntısı yanıt olarak, karaciğer bağış ölçütlerini genişletmiştir; Bu marjinal organ veya genişletilmiş ölçüt bağış anılır ve nakli birincil greft disfonksiyon ve gecikmiş graft fonksiyonu3daha yüksek oranda ile standart ölçütleri allogrefler daha sonra daha az şey gerçekleştirmek için beklenen, 4,5,6. Sonuç olarak, NEVLP değerlendirmek ve organ fonksiyon6,7değiştirmek için bir yöntem olarak tanıttı. Biz NEVLP bir sıçan model tasarlanmış ve Roman molekül katkı maddeleri karaciğer perfusate için test önemli potansiyel uygulamaları – birini göstermek için bu modeli kullanılmıştır.
NEVLP fare (sıçan) ve domuz modelleri yanı sıra atılan insan organları6,8,9değerlendirilmiştir. NEVLP ilk insan çalışmaların sonuçlarını da son zamanlarda yayımlanan10olmuştur. Hipotermik makine perfüzyon açıkça böbrek korunması için standart haline gelmiştir, karaciğer hangi makinede perfüzyon gerçekleşmesi gereken sıcaklık hala tartışmalı olsa da. NEVLP ile karşılaştırıldığında hipotermik birçok önerilen avantajları vardır ve subnormothermic perfüzyon. Bunlar sınırlı koruma yaralanma, normal organ fonksiyon fizyolojik koşullar altında organ performansını değerlendirmek için yetenek ve organ onarım, yenileme ve değiştirme7,11için bir platform olarak restorasyonu içerir, 12,13,14,15,16,17.
Domuz NEVLP modelleri kullanarak çok sayıda çalışmalar tamamlanmıştır. Ne zaman insan organlarını veya insan klinik çalışmalar göz önüne alındığında modelleri kullanarak atılan bu modeller nispeten ucuzdur, bizim küçük hayvan NEVLP modeli karşılaştırıldığında çok pahalı olmakla birlikte. Önemli bir bileşeni olan deney perfusate maliyetidir. Biz perfusate nispeten düşük bir maliyetle, 300 mL ile bir 4 h perfüzyon tamamlamak edebiliyoruz. Ayrıca, fareler de dahil olmak üzere küçük hayvanların domuz maliyeti ile karşılaştırıldığında çok düşük maliyetidir.
İle karşılaştırıldığında diğer modellerinde NEVLP sıçan, burada sunulan modeli uygulamak oldukça basit ve geniş bir uygulama yelpazesi vardır. Perfüzyon devre Şekil 1‘ de görülebilir. Perfusate bir su ceketli kapsayıcı olan perfusate rezervuar (1), içinde başlar. Perfusate su deposu silindir pompa (2) tarafından çekti ve bir windkessel (3) ve oxygenator (4) içine itti. Oxygenator countercurrent gaz ve perfusate akışı için maksimum gaz değişimi sağlamak için ayarlanır. Perfusate sonra bir Isıtma gelirleri (5) iç emin olmak için perfüzyon odası olduğunu fizyolojik sıcaklığında kangal ve hava kabarcıkları orada perfüzyon önlemek için bir kabarcık tuzak (6) öncesi organ (7) ve sonrası organ (8) olmak perfusate izin örnek bağlantı noktaları tatmak. Perfusate sonra karaciğer portal ven kanülü yoluyla girer. Portal ven kanülü değerleri veri toplama yazılımı üzerinde çizelgeleri bir basınç monitör bağlı olduğu. Perfusate sonra karaciğer IVC kanül aracılığıyla çıkar ve basınç ekolayzer bloğu (9) içine akar. Son olarak, perfusate basınç bloğundan silindir pompa ile çekti ve göle boşalttım. Bu model için portal ven sürekli perfüzyon içerir ve hepatik arter ve her biri ayrı ve ek devre gerektirir, bazı diğer modellerinde kullanılan diyaliz pulsatil akışı bırakır ama olmamak daha önce gösterilmiştir gerekli9,13.
Roman bir terapötik molekül eklenmesi için perfusate keşfetmek için enzim katalaz seçtik. Katalaz ROS18etkilerini azaltmak için iç hücreleri savunma mekanizmasının bir parçası olduğu bir endojen ROS çöpçü var. Katalaz ifade hepatik iskemi reperfüzyon hasarı19‘ artar. Katalaz deneysel ilavesi iskemi-reperfüzyon göz, beyin ve akciğer20,21,22,23,24azaltmak için kanıtlanmıştır. Pegylation endotel hücreleri25katalaz endotel ve katalaz alımını yardım için hedef göstermiştir. PEG-kedi sistemik hepatik iskemi-reperfüzyon hasarı azaltmada sınırlı etkinliği ile idare edilmiştir; Ancak, PEG-kedi bir izole organ perfüzyon devre için geliştirilmiş yol açacak ekleme26,27,28sonuç olan. Burada, bizim temel perfusate PEG-kedi ekleyin ve onun yeteneğini göstermek karaciğer koruma yaralanma azaltmak.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ekimi için karaciğer allogrefler önemli bir sıkıntısı bulunmamaktadır ve yanıt olarak donör ölçüt genişletilmiş1,2,3,4,5olmuştur. Donör sıkıntısı sonucu olarak değerlendirmek ve organ fonksiyon6,7değiştirmek için bir yöntem olarak NEVLP tanıttı. NEVLP bir fare modelini tasar…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser, Organ nakli, perfüzyon, mühendislik ve rejenerasyon Ohio State Üniversitesi’nde NIH T32AI 106704-01A1 ve T. Flesch Fonu tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Perfusate | |||
| 8% Albumin | CLS Behring, King of Prussia, PA | 0053-7680-32 | |
| Williams Media | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | W1878 | |
| Penicillin/Streptomycin | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | P4333 | |
| Insulin | Eli Lilly, Indianapolis, IL | 0002-8215-91 | |
| Heparin | Fresnius Lab, Lake Zurich, IL | C504701 | |
| L-glutamine | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | G3126 | |
| Hydrocortisone | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | H0888 | |
| THAM | Hospira, Inc, | 0409-1593-04 | |
| Polyethylene Glycol – Catalase | Sigma Aldrich | S9549 SIGMA | |
| Personal Protective Equipment | |||
| Surgical Mask | Generic | N/A | |
| Protective Gown | Generic | N/A | |
| Surgical Gloves | Generic | N/A | |
| Liver Procurement | |||
| Sprague-Dawley Rat | Harlan Sprague Dawley Inc. | 250 -350 grams | |
| Surgical Microscope | Leica | M500-N w/ OHS | |
| Charcoal Canisters | Kent Scientific | SOMNO-2001-8 | |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | N/A | |
| Pressure-Lok Precision Analytical Syringe | Valco Instruments Co, Inc. | SOMNO-10ML | |
| Electrosurgical Unit | Macan | MV-7A | |
| Warming Pad | Braintree Scientific | HHP2 | |
| SomnoSuite Small Animal Anesthesia System | Kent Scientific | SS-MVG-Module | |
| PhysioSuite | Kent Scientific | PS-MSTAT-RT | |
| Isoflurane chamber | Kent Scientific | SOMNO-0530LG | |
| SurgiVet | Isotec | CDS 9000 Tabletop | |
| Oxygen | Praxair | 98015 | |
| Rib retractors | Kent Scientific | INS600240 | |
| GenieTouch | Kent Scientific | GenieTouch | |
| Normal Saline | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
| 4×4 Non-Woven Sponges | Criterion | 104-2411 | |
| Sterile Q-Tips | Henry Schein Animal Health | 1009175 | |
| U-100 27 Gauge Insulin Syringe | Terumo | 22-272328 | |
| 5mL Syringe | BD | REF 309603 | |
| 4-0 Braided Silk Suture | Deknatel, Inc. | 198737LP | |
| 7-0 Braided Silk Suture | Teleflex Medical | REF 103-S | |
| 16 gauge Catheters | BBraun Introcan Safety | 4252586-02 | |
| 14 gauge Catheters | BBraun Introcan Safety | 4251717-02 | |
| Bile Duct Cannular Tubing | Altec | 01-96-1727 | |
| Liver Perfusion Circuit Components | |||
| Water Bath Warmer | Lauda Ecoline Staredition | E103 | |
| Data Collection Software | ADInstruments | Labchart 7 | |
| Liver Perfusion Circuit | Harvard Apparatus | 73-2901 | |
| Membrane Oxygenator | Mediac SPA | M03069 | |
| Roller Pump | Ismatec | ISM827B | |
| Gas (95% oxygen and 5% carbon dioxide) | Praxair | 98015 | |
| Organ Chamber | Harvard Apparatus | ILP-2 | |
| 1.8 mL Arcticle Cryogenic Tube | USA Scientific | 1418-7410 | |
| Mucasol | Sigma-Aldrich | Z637181 | |
| Microsurgical Instruments | |||
| Small Scissors | Roboz | RS-5610 | |
| Large Scissors | S&T | SAA-15 | |
| Forceps – Large Angled | S&T | JFCL-7 | |
| Forceps – Small Angled | S&T | FRAS-15 RM-8 | |
| Clip Applier | ROBOZ | RS-5440 | |
| Scissors – non micro | FST 14958-11 | 14958-11 | |
| Forceps – Straight Tip | S&T | FRS-15 RM8TC | |
| Large Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-01 | |
| Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-01 | |
| Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-02 | |
| Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-03 | |
| Small Mosquito Clamps | Generic | N/A | |
| Post-Experiment Analysis | |||
| Alanine Aminotransferase (ALT) Activity Colorimetric/Fluorometric Assay Kit | BioVision | K752 | |
| Adenosine Triphosphate (ATP) Colorimetric/Fluorometric Assay Kit | BioVision | K354 | |
| Glutathione Assay Kit | Cayman Chemical | 703002 | |
| Lipid Peroxidation (MDA) Assay Kit | Abcam | ab118970 | |
| Caspase-Glo 3/7 Assay Systems | Promega | G8090 | |
| POLARstar OMEGA Microplate Reader | BMG LABTECH | N/A |
Referencias
- . National Data. Overall by Organ. Current U.S. Waiting List. Based on OPTN data as of October 19, 2017 Available from: https://optn.transplant.hrsa.gov/data/view-data-reports/national-data/ (2017)
- . National Data, Transplants by Donor Type, U.S. Transplants Performed January 1, 1988 – December 31, 2016, For Organ = Liver Available from: https://optn.transplant.hrsa.gov/data/view-data-reports/national-data/ (2017)
- Nemes, B., et al. Extended criteria donors in liver transplantation Part I: reviewing the impact of determining factors. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 10 (7), 827-839 (2016).
- Nemes, B., et al. Extended-criteria donors in liver transplantation Part II: reviewing the impact of extended-criteria donors on the complications and outcomes of liver transplantation. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 10 (7), 841-859 (2016).
- Pezzati, D., Ghinolfi, D., De Simone, P., Balzano, E., Filipponi, F. Strategies to optimize the use of marginal donors in liver transplantation. World J Hepatol. 7 (26), 2636-2647 (2015).
- Marecki, H., et al. Liver ex situ machine perfusion preservation: A review of the methodology and results of large animal studies and clinical trials. Liver Transpl. 23 (5), 679-695 (2017).
- Barbas, A. S., Knechtle, S. J. Expanding the Donor Pool With Normothermic Ex Vivo Liver Perfusion: The Future Is Now. Am J Transplant. 16 (11), 3075-3076 (2016).
- Dries, S., et al. Ex vivo normothermic machine perfusion and viability testing of discarded human donor livers. Am J Transplant. 13 (5), 1327-1335 (2013).
- Westerkamp, A. C., et al. End-ischemic machine perfusion reduces bile duct injury in donation after circulatory death rat donor livers independent of the machine perfusion temperature. Liver Transpl. 21 (10), 1300-1311 (2015).
- Selzner, M., et al. Normothermic ex vivo liver perfusion using steen solution as perfusate for human liver transplantation: First North American results. Liver Transpl. 22 (11), 1501-1508 (2016).
- Whitson, B. A., Black, S. M. Organ assessment and repair centers: The future of transplantation is near. World J Transplant. 4 (2), 40-42 (2014).
- Tolboom, H., et al. Subnormothermic machine perfusion at both 20°C and 30°C recovers ischemic rat livers for successful transplantation. J Surg Res. 175 (1), 149-156 (2012).
- Nagrath, D., et al. Metabolic preconditioning of donor organs: defatting fatty livers by normothermic perfusion ex vivo. Metab Eng. 11 (4-5), 274-283 (2009).
- Boehnert, M. U., et al. Normothermic acellular ex vivo liver perfusion reduces liver and bile duct injury of pig livers retrieved after cardiac death. Am J Transplant. 13 (6), 1441-1449 (2013).
- Schön, M. R., et al. Liver transplantation after organ preservation with normothermic extracorporeal perfusion. Ann Surg. 233 (1), 114-123 (2001).
- Reddy, S., et al. Non-heart-beating donor porcine livers: the adverse effect of cooling. Liver Transpl. 11 (1), 35-38 (2005).
- Banan, B., et al. Novel strategy to decrease reperfusion injuries and improve function of cold-preserved livers using normothermic ex vivo liver perfusion machine. Liver Transpl. 22 (3), 333-343 (2016).
- Held, P. . An Introduction to Reactive Oxygen Species: Measurement of ROS in Cells. , 1-14 (2012).
- Chen, C. F., et al. Reperfusion liver injury-induced superoxide dismutase and catalase expressions and the protective effects of N-acetyl cysteine. Transplant Proc. 39 (4), 858-860 (2007).
- Chen, B., Tang, L. Protective effects of catalase on retinal ischemia/reperfusion injury in rats. Exp Eye Res. 93 (5), 599-606 (2011).
- He, Y. Y., Hsu, C. Y., Ezrin, A. M., Miller, M. S. Polyethylene glycol-conjugated superoxide dismutase in focal cerebral ischemia-reperfusion. Am J Physiol. 265 (1 Pt 2), H252-H256 (1993).
- Işlekel, S., Işlekel, H., Güner, G., Ozdamar, N. Alterations in superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase activities in experimental cerebral ischemia-reperfusion. Res Exp Med (Berl). 199 (3), 167-176 (1999).
- Li, G., Chen, Y., Saari, J. T., Kang, Y. J. Catalase-overexpressing transgenic mouse heart is resistant to ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol. 273 (3 Pt 2), H1090-H1095 (1997).
- Nowak, K., et al. Immunotargeting of catalase to lung endothelium via anti-angiotensin-converting enzyme antibodies attenuates ischemia-reperfusion injury of the lung in vivo. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 293 (1), L162-L169 (2007).
- Beckman, J. S., et al. Superoxide dismutase and catalase conjugated to polyethylene glycol increases endothelial enzyme activity and oxidant resistance. J Biol Chem. 263 (14), 6884-6892 (1988).
- Yabe, Y., Nishikawa, M., Tamada, A., Takakura, Y., Hashida, M. Targeted delivery and improved therapeutic potential of catalase by chemical modification: combination with superoxide dismutase derivatives. J Pharmacol Exp Ther. 289 (2), 1176-1184 (1999).
- Yabe, Y., et al. Prevention of neutrophil-mediated hepatic ischemia/reperfusion injury by superoxide dismutase and catalase derivatives. J Pharmacol Exp Ther. 298 (3), 894-899 (2001).
- Ushitora, M., et al. Prevention of hepatic ischemia-reperfusion injury by pre-administration of catalase-expressing adenovirus vectors. J Control Release. 142 (3), 431-437 (2010).
- Kakizaki, Y., et al. The Effects of Short-Term Subnormothermic Perfusion after Cold Preservation on Liver Grafts from Donors after Cardiac Death: An Ex Vivo Rat Model. Transplantation. , (2018).
- Kumar, R., Chung, W. Y., Dennison, A. R., Garcea, G. Ex Vivo Porcine Organ Perfusion Models as a Suitable Platform for Translational Transplant Research. Artif Organs. , (2017).
- Nativ, N. I., et al. Liver defatting: an alternative approach to enable steatotic liver transplantation. Am J Transplant. 12 (12), 3176-3183 (2012).
- Yeung, J. C., et al. Ex vivo adenoviral vector gene delivery results in decreased vector-associated inflammation pre- and post-lung transplantation in the pig. Mol Ther. 20 (6), 1204-1211 (2012).
- Goldaracena, N., et al. Inducing Hepatitis C Virus Resistance After Pig Liver Transplantation-A Proof of Concept of Liver Graft Modification Using Warm Ex Vivo Perfusion. Am J Transplant. 17 (4), 970-978 (2017).
- Van Raemdonck, D., Neyrinck, A., Rega, F., Devos, T., Pirenne, J. Machine perfusion in organ transplantation: a tool for ex vivo graft conditioning with mesenchymal stem cells?. Curr Opin Organ Transplant. 18 (1), 24-33 (2013).
- Pratschke, S., et al. Results of the TOP Study: Prospectively Randomized Multicenter Trial of an Ex Vivo Tacrolimus Rinse Before Transplantation in EDC Livers. Transplant Direct. 2 (6), e76 (2016).
- Pratschke, S., et al. Protocol TOP-Study (tacrolimus organ perfusion): a prospective randomized multicenter trial to reduce ischemia reperfusion injury in transplantation of marginal liver grafts with an ex vivo tacrolimus perfusion. Transplant Res. 2 (1), 3 (2013).
- Nativ, N. I., et al. Elevated sensitivity of macrosteatotic hepatocytes to hypoxia/reoxygenation stress is reversed by a novel defatting protocol. Liver Transpl. 20 (8), 1000-1011 (2014).
- Lonze, B. E., et al. In vitro and ex vivo delivery of short hairpin RNAs for control of hepatitis C viral transcript expression. Arch Surg. 147 (4), 384-387 (2012).
