إصابة الجهاز الإقصاب الإقفاري-Reperfusion عن طريق محاكاة التغيرات الديناميكية الدموية في نموذج زراعة كبد الفئران
Summary
تقدم هذه الورقة وصفاً مفصلاً لكيفية بناء نموذج حيواني للمرحلة الـ”هيبد” (نقص التروية في الكبد) في الفئران لتسهيل البحوث الأساسية في إصابة الإقفار في الدم بعد زرع الكبد.
Abstract
زرع الكبد التقويمي (OLT) في الفئران هو نموذج حيواني مجربة ومثبتة يستخدم في الدراسات قبل الجراحة، وفيما بين العمليات، و ما بعد العملية الجراحية، بما في ذلك إصابة الإقفاريات-إعادة الحقن (IRI) للأعضاء خارج الجسم. يتطلب هذا النموذج العديد من التجارب والأجهزة. ترتبط مدة المرحلة الوهنية ارتباطًا وثيقًا بالوقت الذي يتم تطويره بعد الزرع. في هذه التجربة، استخدمنا التغيرات الديناميكية الدموية للحث على تلف الأعضاء خارج الكبد في الفئران وحددنا أقصى وقت للتسامح. الوقت حتى أشد إصابة الجهاز تختلف لمختلف الأجهزة. يمكن بسهولة تكرار هذه الطريقة ويمكن استخدامها أيضا لدراسة IRI من الأعضاء خارج الكبد بعد زرع الكبد.
Introduction
إصابة الإقفاري بالوريد (IRI) هي من المضاعفات الشائعة بعد زراعة الكبد. IRI الكبد هي عملية مرضية تنطوي على تلف الخلايا بوساطة الإقفاريات وتدهور غير طبيعي في تكاثر الكبد. يمكن تقسيم IRI الكبدية والاستجابة المناعية الفطرية المحلية إلى IRI الساخنة والباردة، وفقا للاختلافات في البيئة السريرية1. يتم حث IRI الساخنة من قبل إصابة الخلايا الجذعية، وعادة نتيجة لزرع الكبد، صدمة، والصدماتالنفسية 2. IRI الباردة هو من مضاعفات زرع الكبد الناجمة عن الخلايا البطانية والدورة الدموية الطرفية3. وقد أظهرت التقارير السريرية أن يرتبط IRI الكبدي مع 10٪ من فشل الجهاز المبكر، ويمكن أن تزيد من حدوث الرفض الحاد والمزمن4,5. بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي IRI الكبدي أيضًا إلى متلازمات خلل وظيفي متعددة في الأعضاء أو متلازمة الاستجابة الالتهابية النظامية ، مع ارتفاع معدل الوفيات6. المرضى الذين يعانون من مشاركة الجهاز خارج الكبد تميل إلى البقاء لفترة أطول في المستشفى، تنفق المزيد من المال، ويكون أسوأ التكهن7. ويرتبط تطور المضاعفات ارتباطا وثيقا بطول المرحلة الالكبدة من زرع الكبد8.
تم الإبلاغ عن زراعة الكبد التقويمي (OLT) في الفئران لأول مرة من قبل البروفيسور الأمريكي لي في عام 1973. تحاكي العملية التجريبية خطوات زراعة الكبد السريرية وosistomosis الأوعية الدموية والقناة الصفراوية المشتركة (CBD) باستخدام طريقة الغرز. الإجراء صعب وتستغرق وقتا طويلا مع معدل نجاح منخفض9. في عام 1979، أدلى كامادا وآخرون تحسنا كبيرا OLT في الفئران باستخدام خلاق ‘طريقة اثنين الكفة’ لالتموخ من الوريد المدخل للسيطرة على المرحلة anhepatic في غضون 26 دقيقة10. في العام نفسه، اقترح زيمرمان “طريقة الدعامة الصفراوية الفردية”. على أساس عمل لي، استخدم زيمرمان أنابيب البولي إيثيلين إلى أنستيوميوس مباشرة اتفاقية التنوع البيولوجي للمتبرع والمتلقي، وتبسيط إعادة بناء اتفاقية التنوع البيولوجي، والحفاظ على وظيفة العضلة العاصرة، وأصبحت هذه الطريقة المعيار لإعادة بناء الصفراوية من نماذج OLT11. في عام 1980، اقترح مياتا وآخرون “طريقة الكفة الثلاثية” حيث تم استئصال الوريد البوّلي (PV) و vena cava (SVC) وداخلي الكبدي (IVC) بواسطة طريقة الكفة. ومع ذلك ، هناك خطر تشويه القنية مع هذه الطريقة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى عرقلة السفلية فينا كافا الجزر12. في عام 1983، تم اقتراح “طريقة الكفتين” باستخدام طريقة الكفة لتمتُس الفلطائن من الفلطائية الضوئية و IVC، ولكن اعتماد طريقة خياطة SVC13. وقد اعتمد العلماء هذه الطريقة على الصعيد العالمي لإنشاء نماذج OLT. ومنذ ذلك الحين، تم تحسين الخطوات تانوميسيس الكفة لتقصير المرحلة anhepatic وتحسين معدل البقاء على قيد الحياة من الفئران14. وبالمثل، يتم استخدام أساليب محسنة في الممارسة السريرية لتقصير المرحلة anhepatic15. ومع ذلك، أظهرت الأبحاث الأساسية في IRI بعد زرع الكبد أن معدل البقاء على قيد الحياة يرتبط عكسيا لدرجة إصابة الأعضاء خارج الكبد. لذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحوث، ونموذج حيواني بسيط ويمكن استنساخه مطلوب لمحاكاة IRI بعد زرع الكبد.
استنادا إلى تعريف المرحلة anhepatic، ونحن محاكاة التغيرات الديناميكية الدموية في زرع الكبد مما أدى إلى IRI من الأجهزة خارج الكبد في الفئران. هنا، نقدم وصفا مفصلا لكيفية بناء نموذج حيواني للمرحلة anhepatic (نقص التروية الكبد) في الفئران لتسهيل البحوث الأساسية في IRI بعد زرع الكبد.
Protocol
Representative Results
Discussion
OLT في الفئران هو نموذج مثالي لدراسة الحفاظ على الأعضاء في زراعة الكبد، IRI، رفض زرع، التسامح المناعي، زرع الأمراض والصيدلة، homotransplantation، وxenotransplantation. في الوقت الحاضر، ويستخدم على نطاق واسع في البحوث التجريبية لزرع الكبد.
خلال الدراسات التجريبية قمنا أولاً بإعطاء التخدير داخل…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود أن نُقرّ بالاقتراحات المفيدة التي قدمها الدكتور وين تاو لي والدكتور جي هوا وو من المستشفى الثاني التابع لجامعة غوانغشي الطبية. ويود المؤلفون أن يشكروا زملاءنا في الفريق على التعليقات والمناقشات المفيدة. كما يود المؤلفون أن يشكروا المراجعين ومحرري JoVE المجهولين على تعليقاتهم. وينبغي توجيه شكر خاص إلى والدي الدكتور يوان على دعمهما وتشجيعهما المستمرين. وقد دعم العمل مؤسسة نينغبو للعلوم الطبيعية (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 |
References
- 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).
