En modifierad kirurgisk teknik för njurtransplantation hos möss
Summary
Detta protokoll presenterar en ny kirurgisk teknik för njurtransplantation hos möss med fokus på en modifierad arteriell anastomosstrategi. En vaskulär suturteknik inklusive en enkel och säkrare urinledar-urinblåsans anastomosmetod presenteras också. Dessa modifieringar förkortar operationstiden och förbättrar framgångsgraden för musnjurtransplantationsproceduren.
Abstract
Njurtransplantation hos möss är ett komplicerat och utmanande kirurgiskt ingrepp. Det finns väldigt få publikationer som visar de viktigaste stegen i denna operation. Därför introducerar denna artikel tekniken och påpekar de kirurgiska försiktighetsåtgärderna i samband med denna operation. Dessutom demonstreras viktiga modifieringar jämfört med det konventionella förfarandet. För det första skärs och bereds en lapp av bukaorta så att de proximala bifurkationerna i njurartären, inklusive urinartären, transekteras tillsammans med donatornjuren en bloc. Detta minskar risken för urinledarnekros och undviker utveckling av urinvägsocklusion. För det andra demonstreras en ny metod för vaskulär anastomos som gör det möjligt för operatören att flexibelt öka eller minska storleken på anastomosen efter att njurtransplantationsreperfusion redan har initierats. Detta undviker utveckling av kärlförträngningar och intraabdominal blödning. För det tredje visas en teknik som möjliggör anastomos hos den känsliga donator urinledaren och mottagarblåsan som inte orsakar ett trauma. Att anta detta protokoll kan förkorta operationstiden och minska skadorna på mottagarens urinblåsa, vilket avsevärt ökar operationsframgångsgraden för mottagarmössen.
Introduction
utvecklade musmodeller för njurtransplantation 1973 för första gången1, det har visat sig vara ett viktigt experimentellt verktyg för att studera mekanismerna för transplantation ischemisk skada och alloimmune avstötning samt för att utveckla nya behandlingar som syftar till att förlänga allograft överlevnad och eventuellt för att uppnå immunologisk tolerans. Den kirurgiska tekniken har emellertid visat sig vara komplex och mycket krävande, ibland med komplikationer som vaskulär anastomotisk striktur som leder till prerenal icke-immunologisk njurtransplantationssvikt2, postrenalt misslyckande orsakat av ischemi och efterföljande nekros hos den transplanterade urinledaren, strikturer av anastomosen hos den transplanterade urinledaren och / eller mottagarens urinblåsa som leder till en störning av urinutflödet. Allt detta är anledningar till att njurtransplantation hos möss inte har vidareutvecklats och därför inte används i stor utsträckning. Att etablera en effektiv och långsiktig stabil mus njurtransplantationsmodell utan kärl- och urinvägskomplikationer har fortfarande oersättlig betydelse för många studier inom transplantationsområdet med fokus på njurimmunmedierade men även infektionssjukdomar3. Dessutom, jämfört med andra organtransplantationer i murina modeller som lung-, hjärt- och tarmtransplantation 4,5, erbjuder musnjurtransplantationsmodellen en chans att studera långsiktig överlevnad även i inställningen av större histokompatibilitetsantigenskillnad 3,6. Det har också visat sig att i samma miljö av givar-mottagarstamkombinationer kännetecknas olika organtransplantationer som hjärta eller njure av olika dynamik och början av allograftavstötning3. Ur nefrologisk synvinkel är det dessutom en mer lämplig modell för att studera parenkymala medierade immunregleringsmekanismer i samband med akuta och kroniska avstötningshändelser än enkla hudtransplantationsexperiment.
På grundval av tidigare rapporter om den kirurgiska tekniken för njurtransplantation hos möss 3,7,8,9 visar vi här följande tillförlitliga förbättringar som framgångsrikt har tillämpats under de senaste 10 åren inom vår grupp 10,11,12: För det första bevaras urinartären säkert när njurartären resekteras en bloc tillsammans med respektive del av bukaortan. För det andra, en ny, enkel och snabb teknik för en knutlös vaskulär anastomos där den sista sömmen av anastomos inte är bunden med slutet av den övre slipsen som det traditionella tillvägagångssättet utan förblir fri. Denna teknik gör det möjligt att öka eller minska storleken på anastomosen efter njurreperfusion för att undvika kärlförträngning och intraabdominal blödning. För det tredje användes 21 G och 30 G sprutnålar som ett extra punkteringsstyrningsverktyg för att implantera donatorurledaren i mottagarens blåsvägg, vilket minskade skadorna på mottagarens urinblåsa och underlättade bildandet av strikturfri anastomos.
I denna rapport jämförde vi också den traditionella, allmänt använda tekniken med den modifierade som är etablerad i vårt laboratorium och fann ingen signifikant skillnad i graden av renal tubulär atrofi och njurtransplantation interstitiell vävnadsfibros. I tidigare studier jämförde vi dessutom resultaten av denna nya teknik med den konventionella metoden när det gäller lokal blödning, trombos, tid för att utföra kärlanastomos och överlevnad. Vi fann förbättringar som signifikanta minskningar av lokala tromboshändelser (1,1% mot 6,6%), en minskad tid för anastomosproceduren och en mycket reproducerbar njursyngeneisk transplantat långsiktig överlevnad (95% mot 84% med det klassiska tillvägagångssättet)10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medan hudtransplantationsmodellen hos möss är enkel och lätt att utföra för att studera alloimmune avstötningshändelser, har de kirurgiska teknikerna för att undersöka mer specifikt de alloimmune-relaterade inflammatoriska förändringarna efter hjärta16 och njurtransplantation10 visat sig vara komplexa och mycket krävande. Ur transplantationsnefrologens synvinkel har upprättandet av en effektiv och långsiktig stabil mus njurtransplantationsmodell fortfarande e…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Dr. Tiantian Bai-teamet för hjälp med voice over, Miss Mian Pao för hennes hjälp med medicinsk illustration. Detta arbete stöddes delvis av den tyska forskningsstiftelsen (DFG) för att främja internationella samarbeten (HO2581/4-1 till AH) och National Science Foundation of China (NSFC; #81760291 till 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 | – |
Riferimenti
- 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).
