JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Médecine

Organ Iskæmi-Reperfusion Skade ved at simulere hæmodynamiske ændringer i rottelevertransplantation Model

Published: March 06, 2021
doi:
10.3791/61779
, , , , , , , , ,
1Department of Intensive Care Unit,The Second Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, 2Department of hepatobiliary surgery,The Affiliated Ningbo Medical Center Lihuili Hospital of Medical School of Ningbo University, 3Department of transplantation,The Second Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, 4Digital Technology and Engineering college,Ningbo University of Finance & Economics

Summary

Dette papir giver en detaljeret beskrivelse af, hvordan man opbygger en dyremodel af den anheptiske fase (leveriskæmi) hos rotter for at lette grundforskning i iskæmi-reperfusionsskade efter levertransplantation.

Abstract

Ortopisk levertransplantation (OLT) hos rotter er en afprøvet og dokumenteret dyremodel, der anvendes til præoperative, intraoperative og postoperative undersøgelser, herunder iskæmi-reperfusionsskader (IRI) af ekstrahepatisk organer. Denne model kræver adskillige eksperimenter og enheder. Varigheden af anhepatisk fase er tæt forbundet med tiden til at udvikle IRI efter transplantation. I dette eksperiment brugte vi hæmodynamiske ændringer til at fremkalde ekstrahepatisk organskade hos rotter og bestemte den maksimale tolerancetid. Tiden indtil den mest alvorlige organskade varierede for forskellige organer. Denne metode kan let kopieres og kan også bruges til at studere IRI af de ekstrahepatiske organer efter levertransplantation.

Introduction

Iskæmi-reperfusion skade (IRI) er en almindelig komplikation efter levertransplantation. Hepatisk IRI er en patologisk proces, der involverer iskæmi-medieret celleskade og unormal forringelse af leverafvisende. Hepatisk IRI og den lokale medfødte immunrespons kan opdeles i varm og kold IRI, alt efter forskelle i det kliniske miljø1. Hot IRI er induceret af stamcelleskade, normalt som følge af levertransplantation, chok, og traumer2. Kold IRI er en komplikation af levertransplantation forårsaget af endotelceller og perifercirkulation 3. Kliniske rapporter har vist, at lever-IRI er forbundet med 10% af tidlige organsvigt og kan øge forekomsten af akut og kronisk afvisning4,5. Derudover kan lever IRI også fremkalde flere organ dysfunktion syndromer eller systemisk inflammatorisk respons syndrom, med højdødelighed 6. Patienter med ekstrahepatisk organinddragelse har tendens til at blive længere på hospitalet, bruge flere penge og have en dårligere prognose7. Udviklingen af komplikationer er tæt forbundet med længden af den anheptiske fase af levertransplantation8.

Ortopisk levertransplantation (OLT) hos rotter blev først rapporteret af den amerikanske professor Lee i 1973. Den eksperimentelle operation simulerede trinene i klinisk levertransplantation og anastomose hos blodkar og den fælles galdegang (CBD) ved hjælp af suturmetoden. Proceduren er vanskelig og tidskrævende med en lav succesrate9. I 1979 foretog Kamada et al. en betydelig forbedring af OLT hos rotter ved kreativt at anvende »to-manchetmetoden« til anastomose i portalåren for at kontrollere den anhepatiske fase inden for 26 minutterog 10. Samme år foreslog Zimmermann “enkelt galdestentmetoden”. På grundlag af Lees arbejde brugte Zimmermann polyethylenrør til direkte at anastomose CBD hos donoren og modtageren, forenklede genopbygningen af CBD og bevarede sphincters funktion, og denne metode blev standarden for galderekonstruktion af OLT-modeller11. I 1980 foreslog Miyata et al. den “tre-manchet metode”, hvor portalen vene (PV), suprahepatic vena cava (SVC), og intrahepatic vena cava (IVC) blev anastomosed af manchetten metode. Der er dog risiko for forvrængning af kanylen med denne metode, hvilket kan føre til obstruktion af ringere vena cava refluks12. I 1983 blev metoden med »to manchetter« foreslået ved hjælp af manchetmetoden for anastomose i PV og IVC, men ved at anvende suturmetoden for SVC13. Denne metode blev vedtaget af forskere globalt for at etablere OLT-modeller. Siden da er manchet anastomosetrinnene blevet forbedret for at forkorte den anhepatisk fase og forbedre overlevelsesraten for rotterne14. Tilsvarende anvendes forbedrede metoder i klinisk praksis til at forkorte den anheptiske fase15. Grundforskning i IRI efter levertransplantation har imidlertid vist, at overlevelsesraten er omvendt relateret til graden af skade på ekstrahepatiske organer. Derfor er der behov for yderligere forskning, og der er behov for en enkel og reproducerbar dyremodel for at simulere IRI efter levertransplantation.

Baseret på definitionen af den anhepatisk fase simulerede vi de hæmodynamiske ændringer i levertransplantation, hvilket resulterede i IRI af ekstrahepatiske organer hos rotter. Heri giver vi en detaljeret beskrivelse af, hvordan man opbygger en dyremodel af den anheptiske fase (leveriskæmi) hos rotter for at lette grundforskning i IRI efter levertransplantation.

Protocol

Animal Ethics Committee godkendte forsøget med Guangxi Medical University (nr. 20190920). Alle dyr blev leveret af Animal Experiment Center i Guangxi Medical University. Vi brugte SPF mandlige Sprague Dawley rotter (200-250 g, 10-12 uger), holdes under stuetemperatur på 25 ± 2 ° C og fugtighed på 50 ± 10%. Fodring blev stoppet 24 timer før drift; der blev dog leveret vand. BEMÆRK: En operatør kan udføre alle operationer uden mikrokirurgi eller kirurgisk mikroskop. <p class="jove_…

Representative Results

Rotters tolerance over for leveriskæmiI denne dyremodel er de steder, hvor blodkarrene blev ligeret under drift, vist i figur 1. Rotterne blev tilfældigt opdelt i 5 grupper for iskæmi i 15 minutter (I15 gruppe), 30 minutter (I30 gruppe), 45 minutter (I45 gruppe), 60 minutter (I60), og fingeret gruppe, med 10 rotter i hver gruppe. Overlevelsesraten for hver gruppe blev observeret 14 dage efter operationen. Alle rotter overlevede i I15-gruppen, I30-gruppen og sham-grupp…

Discussion

OLT hos rotter er en ideel model til undersøgelse af organbevarelse i levertransplantation, IRI, transplantationsafstødning, immuntolerance, transplantationspatologi og farmakologi, homotransplantation og xenotransplantation. På nuværende tidspunkt er det meget udbredt i den eksperimentelle forskning i levertransplantation.

Under pilotundersøgelser administrerede vi først pentobarbital natrium intraperitoneal anæstesi og fandt ud af, at dette førte til høj postoperativ dødelighed og …

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi vil gerne anerkende de nyttige forslag fra Dr. Wen-tao Li og Dr. Ji-hua Wu fra det andet tilknyttede hospital i Guangxi Medical University. Forfatterne vil gerne takke vores holdkammerater for nyttige kommentarer og diskussioner. Forfatterne vil også gerne takke de anonyme anmeldere og redaktører af JoVE for deres kommentarer. En særlig tak bør gå til Dr. Yuan forældre for deres fortsatte støtte og opmuntring. Arbejdet blev støttet af Ningbo Natural Science Foundation (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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Motiño, O., et al. Protective role of hepatocyte cyclooxygenase-2 expression against liver ischemia-reperfusion injury in mice. Hepatology. 70 (2), 650-665 (2019).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Kamada, N. A., Calne, R. Y. Surgical experience with five hundred thirty liver transplants in the rat. Surgery. 93 (1), 64-69 (1983).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Blaire, A., et al. Surgical Considerations of Hilar Cholangiocarcinoma. Surgical Oncology Clinics of North America. 28 (4), 601-617 (2019).

Tags

Organ Ischemia-reperfusion InjuryRat Liver Transplant ModelHemodynamic ChangesAnhepatic PhaseExtrahepatic Organ InvolvementIschemia-reperfusion InjuryLiver TransplantationAnimal ModelAnesthesiaAbdominal SurgeryLiver MobilizationPorta HepatisBile DuctPortal VeinHepatic ArteryAnimal Experiments
check_url/fr/61779?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Yuan, Y., Chen, M., Huang, J., Tian, Y., Qin, K., Yuan, Z., Wang, W., Wu, Z., Tian, X., Zhang, Y. Organ Ischemia-Reperfusion Injury by Simulating Hemodynamic Changes in Rat Liver Transplant Model. J. Vis. Exp. (169), e61779, doi:10.3791/61779 (2021).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image