En modificeret kirurgisk teknik til nyretransplantation hos mus
Summary
Denne protokol præsenterer en ny kirurgisk teknik til musenyretransplantation med fokus på en modificeret arteriel anastomosestrategi. En vaskulær suturteknik, herunder en enkel og sikrere ureter-blære anastomose metode er også præsenteret. Disse ændringer forkorter operationstiden og forbedrer succesraten for musens nyretransplantationsprocedure.
Abstract
Nyretransplantation hos mus er en kompliceret og udfordrende operationsprocedure. Der er meget få publikationer, der viser de vigtigste trin i denne operation. Derfor introducerer denne artikel teknikken og påpeger de kirurgiske forbehold, der er forbundet med denne operation. Derudover demonstreres vigtige ændringer i forhold til den konventionelle procedure. For det første skæres og forberedes en plet af abdominal aorta således, at de proksimale bifurkationer af nyrearterien, herunder urinlederarterien, transekteres sammen med donornyreen en blok. Dette reducerer risikoen for en urinledernekrose og undgår udviklingen af en urinvejsokklusion. For det andet demonstreres en ny metode til vaskulær anastomose, der gør det muligt for operatøren fleksibelt at øge eller mindske størrelsen af anastomosen, efter at nyretransplantationsreperfusion allerede er påbegyndt. Dette undgår udviklingen af karstrikturer og intraabdominal blødning. For det tredje vises en teknik, der muliggør anastomose af den sarte donorurerør og modtagerblæren, der ikke forårsager et traume. Vedtagelse af denne protokol kan forkorte driftstiden og reducere skaden på modtagerens blære og derved øge operationens succesrate for modtagermusene betydeligt.
Introduction
Siden Sakowitz et al. udviklede musemodeller for nyretransplantation i 1973 for første gang1, har det vist sig at være et vigtigt eksperimentelt redskab til at studere mekanismerne for transplantation iskæmisk skade og alloimmun afvisning samt til at udvikle nye behandlinger med det formål at forlænge allograftoverlevelsen og muligvis opnå immunologisk tolerance. Den kirurgiske teknik har imidlertid vist sig at være kompleks og meget krævende, undertiden med komplikationer såsom vaskulære anastomotiske strikturer, der fører til præerenal ikke-immunologisknyretransplantationssvigt 2, postrenal svigt forårsaget af iskæmi og efterfølgende nekrose af den transplanterede urinleder, strikturer af anastomosen i den transplanterede urinleder og / eller modtagerens urinblære, der fører til en forstyrrelse af urinudstrømningen. Alt dette er grunden til, at nyretransplantation i mus ikke er blevet videreudviklet og derfor ikke er meget udbredt. Etablering af en effektiv og langsigtet stabil musenyretransplantationsmodel uden vaskulære og urinvejskomplikationer har stadig uerstattelig betydning for mange undersøgelser på transplantationsområdet med fokus på de nyreimmunmedierede, men også infektionssygdomme3. Sammenlignet med andre organtransplantationer i murinmodeller som lunge-, hjerte- og tarmtransplantation 4,5 giver musenyretransplantationsmodellen desuden en chance for at studere langsigtet overlevelse, selv i indstillingen af større histokompatibilitetsantigenforskel 3,6. Det har også vist sig, at i samme indstilling af donor-modtager-stammekombinationer er forskellige organtransplantationer såsom hjerte eller nyre karakteriseret ved forskellige dynamikker og udbrud af allograftafstødning3. Desuden er det fra nefrologisk synspunkt en mere egnet model til at studere parenkymmedierede immunreguleringsmekanismer i forbindelse med akutte og kroniske afstødningshændelser end enkle hudtransplantationsforsøg.
På baggrund af tidligere rapporter om den kirurgiske teknik til nyretransplantation hos mus 3,7,8,9 demonstrerer vi her følgende pålidelige forbedringer, der med succes er blevet anvendt i løbet af de sidste 10 år inden for vores gruppe10,11,12: For det første bevares urinpulsåren sikkert, da nyrearterien resekteres en bloc sammen med den respektive del af abdominal aorta. For det andet en ny, enkel og hurtig teknik til en knudeløs vaskulær anastomose, hvor den endelige søm af anastomose ikke er bundet med enden af det øvre slips som den traditionelle tilgang, men forbliver fri. Denne teknik gør det muligt at øge eller formindske størrelsen af anastomosen efter nyrereperfusion for at undgå karstriktur og intraabdominal blødning. For det tredje blev 21 G og 30 G sprøjtenåle anvendt som et hjælpeværktøj til punktering for at implantere donoruretanden i modtagerens blærevæg, hvilket reducerede skaden på modtagerens blære og lettede dannelsen af strikturfri anastomose.
I denne rapport sammenlignede vi også den traditionelle, udbredte teknik med den modificerede, der er etableret i vores laboratorium og fandt ingen signifikant forskel i graden af nyretubulær atrofi og nyretransplantation interstitiel vævsfibrose. I tidligere undersøgelser sammenlignede vi desuden resultaterne af denne nye teknik med den konventionelle metode med hensyn til lokal blødning, trombose, tid til at udføre karanastomose og overlevelsesrate. Vi fandt forbedringer såsom signifikante reduktioner af lokale trombosehændelser (1,1% versus 6,6%), en reduceret tid for anastomoseproceduren og en meget reproducerbar nyre syngeneisk transplantat langsigtet overlevelse (95% versus 84% med den klassiske tilgang)10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mens hudtransplantationsmodellen hos mus er enkel og nem at udføre for at studere alloimmune afvisningshændelser, har de kirurgiske teknikker til mere specifikt at undersøge de alloimmunrelaterede inflammatoriske ændringer efter hjerte16 og nyretransplantation10 vist sig at være komplekse og meget krævende. Fra transplantationsnepsebustens synspunkt har etableringen af en effektiv og langsigtet stabil musenyretransplantationsmodel stadig en uerstattelig betydning for …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Dr. Tiantian Bai-teamet for hjælp med voice over, frøken Mian Pao for hendes hjælp med medicinsk illustration. Dette arbejde blev delvist støttet af den tyske forskningsfond (DFG) for at fremme internationale samarbejder (HO2581/4-1 til AH) og National Science Foundation of China (NSFC; #81760291 til FJ).
Materials
| 30G-needles | Braun | 456300 | – |
| acepromazine | CP Pharma | Tranquisol P | – |
| Bepanthen eye ointment | Haus-Apotheke | PZN 01578675 | – |
| Bonn Micro Forceps | FST | 11083-07 | – |
| Box for insulation and oxygen supply device | RUSKINN | INVIV | – |
| C57BL/6J mice | Charles River. Germany | no catalog number | – |
| Carprofen | Zoetis | Rimadyl 50 mg/ml | – |
| CATHETER-FEP 26G | TERUMO | Surflo-W | – |
| Clip Applicator Forceps Style | FST | 18057-14 | – |
| Curved forceps | WPI | 14114-G | – |
| Cutasept skin disinfection | VWR | BODL980365 | – |
| Dehydrator | DIAPATH | Donatello | – |
| electrosurgical pen | Bovie | CHANGE-A-TIP | – |
| Embedding machine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-P5 | – |
| Ethanol | Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LtD | 100092683 | – |
| Frozen platform | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-L5 | – |
| gauze pads, cotton swabs | Lohmann-Rauscher | 13353 | – |
| Glass slide | Servicebio | G6004 | – |
| HE dye solution set | Servicebio | G1003 | – |
| Heating mat | THERMO MAT PRO 30W | HTP-30 | – |
| hemostatic sponge | CuraSpon | J1276A | – |
| heparine-solution | Haus-Apotheke | PZN 03029820 | – |
| ice box | PETZ | No Catalog Number available | – |
| Imaging system | Nikon | Nikon DS-U3 | – |
| Inhalation anesthesia device | GROPPLER | BKGM 0616 | – |
| isoflurane | CP Pharma | Isofluran CP 1 ml/ml | – |
| ketamine | Zoetis | no catalog numer | – |
| Masson dye solution set | Servicebio | G1006 | – |
| metamizole | WDT | no catalog numer | – |
| Micro scissors | FST | 15000-00,15000-10 | – |
| Micro Serrefine ( Clamp ) Angled / 16 mm | FST | 18055-06 | – |
| Microscope | Leica | LEICAMZ6 | – |
| Microscope light | SCHOTT | KL2500LED | – |
| Neutral gum | SCRC | 10004160 | – |
| Oven | Tianjin Laibo Rui Instrument Equipment Co., Ltd | GFL-230 | – |
| Pathology slicer | Shanghai Leica Instrument Co., Ltd | RM2016 | – |
| Saline solution (NaCl 0.9 %) | Haus-Apotheke | PZN 06178437 | – |
| scissors | Peha Instruments | 991083/4 | – |
| Slides | Servicebio | – | |
| small Petri dish | Sarstedt | 8,33,900 | – |
| straight forceps | WPI | 14113-G | – |
| surgical tape | BSN | 4120 | – |
| Suture Tying Forceps – 10 cm | FST | 18025-10 | – |
| Sutures(10-0) | Medtronic | N2540 | – |
| Sutures(4-0) | ETHILON | V4940H | – |
| Sutures(7-0) | ETHILON | 1647H | – |
| Syringe (0,3 mL) | BD | 324826 | – |
| Syringe (1 mL) | BD | 320801 | – |
| Tissue spreader | Zhejiang Kehua Instrument Co., Ltd | KD-P | – |
| Upright optical microscope | Nikon | Nikon Eclipse E100 | – |
| xylazine | Bayer | Rompun | – |
| Xylene | Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LtD | 10023418 | – |
References
- Skoskiewicz, M., Chase, C., Winn, H. J., Russell, P. S. Kidney transplants between mice of graded immunogenetic diversity. Transplantation Proceedings. 5 (1), 721-725 (1973).
- Jiang, K., et al. Noninvasive assessment of renal fibrosis with magnetization transfer MR imaging: Validation and evaluation in murine renal artery stenosis. Radiology. 283 (1), 77-86 (2017).
- Tse, G. H., et al. Mouse kidney transplantation: Models of allograft rejection. Journal of Visualized Experiments. (92), e52163 (2014).
- Okazaki, M., et al. et al.Costimulatory blockade-mediated lung allograft acceptance is abrogated by overexpression of Bcl-2 in the recipient. Transplantation Proceedings. 41 (1), 385-387 (2009).
- Chuck, N. C., et al. et al.Ultra-short echo-time magnetic resonance imaging distinguishes ischemia/reperfusion injury from acute rejection in a mouse lung transplantation model. Transplant International. 29 (1), 108-118 (2016).
- Zhang, Z., et al. Pattern of liver, kidney, heart, and intestine allograft rejection in different mouse strain combinations. Transplantation. 62 (9), 1267-1272 (1996).
- Wang, J., Hockenheimer, S., Bickerstaff, A. A., Hadley, G. A. Murine renal transplantation procedure. Journal of Visualized Experiments. (29), e1150 (2009).
- Plenter, R., Jain, S., Ruller, C. M., Nydam, T. L., Jani, A. H. Murine kidney transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (104), e52848 (2015).
- Plenter, R. J., Jain, S., Nydam, T. L., Jani, A. H. Revised arterial anastomosis for improving murine kidney transplant outcomes. Journal of Investigative Surgery. 28 (4), 208-214 (2015).
- Rong, S., Lewis, A. G., Kunter, U., Haller, H., Gueler, F. A knotless technique for kidney transplantation in the mouse. Journal of Transplantation. , 127215 (2012).
- Kreimann, K., et al. Ischemia reperfusion injury triggers CXCL13 release and B-cell recruitment after allogenic kidney transplantation. Frontiers in Immunology. 11, 1204 (2020).
- Schmidbauer, M., et al. Diffusion-Weighted imaging and mapping of T1 and T2 relaxation time for evaluation of chronic renal allograft rejection in a translational mouse model. Journal of Clinical Medicine. 10 (19), 4318 (2021).
- Wu, K., et al. Novel technique for blood circuit reconstruction in mouse heart transplantation model. Microsurgery. 26, 594-598 (2006).
- Haas, M. Chronic allograft nephropathy or interstitial fibrosis and tubular atrophy: what is in a name. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 23 (3), 245-250 (2014).
- Dang, Z., MacKinnon, A., Marson, L. P., Sethi, T. Tubular atrophy and interstitial fibrosis after renal transplantation is dependent on galectin-3. Transplantation. 93 (5), 477-484 (2012).
- Yin, D., et al. Blood circuit reconstruction in an abdominal mouse heart transplantation model. Journal of Visualized Experiments. (172), e62007 (2021).
- Zhang, Z., et al. Improved techniques for kidney transplantation in mice. Microsurgery. 16 (2), 103-109 (1995).
- Mannon, R. B., et al. Chronic rejection of mouse kidney allografts. Kidney International. 55 (5), 1935-1944 (1999).
- Coffman, T., et al. Improved renal function in mouse kidney allografts lacking MHC class I antigens. Journal of Immunology. 151 (1), 425-435 (1993).
- Martins, P. N. Learning curve, surgical results and operative complications for kidney transplantation in mice. Microsurgery. 26 (8), 590-593 (2006).
