Chirurgische aanpak, uitdagingen en resoluties voor baarmoedertransplantatie bij ratten
Summary
Het huidige protocol beschrijft alle essentiële stappen voor succesvolle baarmoedertransplantatie (UTx) bij ratten. Het rattenmodel is geschikt gebleken om de klinische implementatie van UTx te bevorderen; rat UTx is echter een zeer complexe procedure die zorgvuldige instructies vereist.
Abstract
Baarmoedertransplantatie (UTx) is een nieuwe benadering voor de behandeling van vrouwen met absolute baarmoederfactor onvruchtbaarheid (AUFI). Naar schatting 3%-5% van de vrouwen lijdt aan AUFI. Deze vrouwen werden beroofd van de mogelijkheid om kinderen te krijgen tot de komst van UTx. De klinische toepassing van UTx werd gedreven door experimentele studies bij dieren en de eerste succesvolle UTx werd bereikt bij ratten. Gezien hun fysiologische, immunologische, genetische en reproductieve kenmerken zijn ratten een geschikt modelsysteem voor dergelijke transplantaties. In het bijzonder is hun korte draagtijd een duidelijk voordeel, omdat het gebruikelijke eindpunt van experimentele UTx een succesvolle zwangerschap met levende geboorte is. De grootste uitdaging voor rattenmodellen blijft de kleine anatomie, die geavanceerde microchirurgische vaardigheden en ervaring vereist. Hoewel UTx heeft geleid tot zwangerschap in de kliniek, is de procedure niet vastgesteld en vereist voortdurende experimentele optimalisatie. Hier wordt een gedetailleerd protocol gepresenteerd, inclusief essentiële probleemoplossing voor rat UTx, waarvan wordt verwacht dat het de hele procedure gemakkelijker te begrijpen zal maken voor mensen zonder ervaring met dit type microchirurgie.
Introduction
Baarmoedertransplantatie (UTx) is een nieuwe behandeling voor absolute baarmoederfactor onvruchtbaarheid (AUFI). AUFI is het gevolg van een afwezigheid (aangeboren of verworven) of misvorming van de baarmoeder en treft 3% -5% van de vrouwen wereldwijd1. Ethische, juridische of religieuze redenen sluiten adoptie of draagmoederschap uit voor veel vrouwen die een verlangen naar moederschap hebben, maar lijden aan AUFI2. Voor deze vrouwen blijft UTx de enige optie om een eigen gezin te stichten. UTx is in de kliniek toegepast, zij het met wisselend succes; De procedure is technisch uitdagend en vereist een gestage verbetering voor de klinische vestiging.
In 2014 werd de eerste transplantatie van een baarmoeder van een levende donor (LD) – resulterend in een succesvolle zwangerschap – uitgevoerd door de baanbrekende Zweedse groep van Brännström3. De eerste geboorte na UTx van een overleden donor (DD) werd gemeld in 2016 in Brazilië4. In 2021 zijn er wereldwijd meer dan 80 UTx’s uitgevoerd, echter met een slagingspercentage van ongeveer 50% en met grafts afkomstig van LD voor de meerderheid1.
Hoewel niet levensreddend, is UTx een steeds populairdere procedure om de verlangens naar eigen nageslacht te vervullen. Als zodanig neemt de vraag naar grafts toe, waardoor DD-donatie in een toekomstige focus komt te liggen. DD-donatie is echter gecompliceerd vanwege aanzienlijk langere koude (en in het geval van hartdood, ook warme) ischemische blootstellingen, waardoor de risico’s op transplantaatdisfunctie en afstoting toenemen 5,6. Chirurgische techniek, veeleisende compatibiliteitsmatching en bijbehorende immunosuppressie blijven kritieke kwesties met betrekking tot UTx-uitkomsten7.
Om de bovenstaande risico’s in de kliniek te beheersen, zijn geschikte diermodellen voor de verkenning van ischemie en immunosuppressie nodig. Het meest klinisch relevante eindpunt voor diermodellen blijft een succesvolle geboorte; tot op heden zijn zwangerschappen na experimentele UTx bereikt bij muizen, ratten, schapen, konijnen en cynomolgusapen8. Terwijl grotere dieren voorbestemd zijn voor het verwerven en optimaliseren van chirurgische technieken, hebben knaagdieren het duidelijke voordeel van korte draagtijd. Daarom zijn knaagdiermodellen superieur met betrekking tot praktische, financiële en ethische overwegingen9. De grootste uitdaging van UTx bij muizen is echter de kleine anatomie, waarbij de zeer veeleisende operatie verband houdt met de lage reproduceerbaarheid van murine UTx10. Ratten daarentegen zijn chirurgisch toegankelijker en behouden de voordelen van korte draagtijd. Als zodanig is de rat het voorkeursmodel geworden voor UTx9. Wranning et al. introduceerden het rattenmodel van orthotopische UTx in 2008, en met behulp van dit model is de eerste levende geboorte na UTx en natuurlijke paring gemeld11,12,13. Latere studies hebben een cruciale bijdrage geleverd aan de implementatie van UTx bij mensen9.
Niettemin blijft UTx een uitdaging bij ratten en slechts enkele groepen hebben deze chirurgische techniek tot nu toe onder de knie. Een relevant obstakel voor de verspreiding van UTx bij ratten onder onderzoekers is het ontbreken van een nauwkeurige beschrijving van de individuele microchirurgische stappen, de valkuilen en de bijbehorende maatregelen voor het oplossen van problemen14. Dit protocol is bedoeld om een gedetailleerde gids te bieden voor deze zeer complexe microchirurgische procedure om de implementatie van dit diermodel in toekomstig onderzoek te vergemakkelijken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het hier gepresenteerde protocol biedt gedetailleerde instructies voor de chirurgische aanpak achter baarmoedertransplantatie bij ratten. Het protocol is geoptimaliseerd om de kans op levendgeborenen na UTx en daaropvolgende paring te vergroten. Het oorspronkelijke protocol is overgenomen van de Brännström-groep 12,13, geïnspireerd op het muizenwerk van Akouri et al.10, en aangepast op basis van de ervaringen van de auteurs in de afgelopen jaren.<sup class="xr…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door de Swiss National Science Foundation (projectsubsidie nr. 310030_192736). We willen dr. Frauke Seehusen van het Instituut voor Veterinaire Pathologie van de Universiteit van Zürich bedanken voor haar histopathologische ondersteuning.
Materials
| Angled to Side Scissor 5 mm | F.S.T | 15008-08 | |
| Big Paper Clip | No specific | Used as retractor | |
| Blunt Bend Needle G30 | Unimed S.A. | ||
| Bupivacain 0.5% | Sintetica | ||
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | Temgesic | ||
| Dosiernadel G25 | H.SIGRIST& PARTNER AG | ||
| Dumont #5SF Forceps | F.S.T | 11252-00 | |
| Ethilon 10/0 | Ethicon | 2810G | |
| Ethilon 6/0 | Ethicon | 667H | |
| Ethilon 7/0 | Ethicon | EH7446H | |
| Ethilon 8/0 | Ethicon | 2808G | |
| Femal Brown Norway Rats (150-170 g) | Janvier | ||
| Femal Lewis Rats (150-170 g) | Charles River Deutschland | ||
| Fine Scissors – Sharp | F.S.T | 14060-09 | Any other small scissor works too |
| Halsey Micro Needle Holder | F.S.T | 12500-12 | Any other small needholder works too |
| Heparin Natrium 25000 I.E./ 5 mL | B. Braun | ||
| Institute Georges Lopez Perfusion Solution (IGL) | Institute Georges Lopez | Organ preservation solution | |
| Male Lewis Rats (300-320 g) | Charles River Deutschland | ||
| Micro Serrefines 13 mm | F.S.T | 18055-04 | |
| Micro Serrefines 16 mm gebogen | F.S.T | 18055-06 | |
| Micro-Serrefine Clamp Applicator with Lock | F.S.T | 18056-14 | |
| Mölnlyncke Op Towel | Mölnlyncke | 800300 | Sterile drape |
| NaCl 0.9% | B.Braun | ||
| Octenisept | Schülke | ||
| Paper Tape | Tesa | For fixing the animal | |
| Philips Avent Schneller Flaschenwärmer SCF358/02 | Philips | 12824216 | |
| Ringerfundin | B.Braun | ||
| Rompun 2% | Bayer | Xylazine | |
| Round Handled Needle Holders | F.S.T | 12075-12 | |
| Round Handled Needle Holders | F.S.T | 12075-12 | |
| S&T Vessel Dilating Forceps – Angled 45° | F.S.T | 00276-13 | |
| Sacryl Naht | KRUUSE | 152575 | |
| Scapel No 10 | Swann Morton | 201 | |
| Small Histo-Container | Any small histo-container works fine-for coldstorage of the graft | ||
| Small Plastik Bags | Any transparant plastic bags are fine | ||
| Steril Cotton swab | Lohmann-Rauscher | Any steril cotton swab is fine | |
| Sterile Gauze | Lohmann-Rauscher | Any steril gauze is fine | |
| Straight Scissor 8mm | F.S.T | 15024-10 | |
| Surgical microscope – SZX9 | Olympus | OLY-SZX9-B | |
| Sutter Non Stick GLISS 0.4 mm | Sutter | 78 01 69 SLS | |
| Suture Tying Forceps | F.S.T | 00272-13 | |
| ThermoLux warming mat | ThermoLux | ||
| Tissue Forceps for Skin | Any tissue forceps are fine | ||
| Vesseldilatator Forceps | F.S.T | 00125-11 | |
| Vicryl plus 4/0 | Ethicon | VCP292H |
Riferimenti
- Richards, E. G., et al. Uterus transplantation: state of the art in 2021. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 38 (9), 2251-2259 (2021).
- Jones, B. P., et al. Options for acquiring motherhood in absolute uterine factor infertility; adoption, surrogacy and uterine transplantation. The Obstetrician & Gynaecologist. 23 (2), 138-147 (2021).
- Brannstrom, M., et al. The first clinical trial of uterus transplantation: surgical technique and outcome. American Journal of Transplantation. 14, 44 (2014).
- Ejzenberg, D., et al. Livebirth after uterus transplantation from a deceased donor in a recipient with uterine infertility. Lancet. 392 (10165), 2697-2704 (2018).
- Lavoue, V., et al. Which donor for uterus transplants: brain-dead donor or living donor? A systematic review. Transplantation. 101 (2), 267-273 (2017).
- O’Donovan, L., Williams, N. J., Wilkinson, S. Ethical and policy issues raised by uterus transplants. British Medical Bulletin. 131 (1), 19-28 (2019).
- Kisu, I., et al. Long-term outcome and rejection after allogeneic uterus transplantation in cynomolgus macaques. Journal of Clinical Medicine. 8 (10), 1572 (2019).
- Ozkan, O., et al. Uterus transplantation: From animal models through the first heart beating pregnancy to the first human live birth. Womens Health. 12 (4), 442-449 (2016).
- Favre-Inhofer, A., et al. Involving animal models in uterine transplantation. Frontiers in Surgery. 9, 830826 (2022).
- El-Akouri, R. R., Wranning, C. A., Molne, J., Kurlberg, G., Brannstrom, M. Pregnancy in transplanted mouse uterus after long-term cold ischaemic preservation. Human Reproduction. 18 (10), 2024-2030 (2003).
- Sahin, S., Selcuk, S., Eroglu, M., Karateke, A. Uterus transplantation: Experimental animal models and recent experience in humans. Turkish Journal of Obstetrics and Gynecology. 12 (1), 38-42 (2015).
- Wranning, C. A., Akhi, S. N., Diaz-Garcia, C., Brannstrom, M. Pregnancy after syngeneic uterus transplantation and spontaneous mating in the rat. Human Reproduction. 26 (3), 553-558 (2011).
- Wranning, C. A., Akhi, S. N., Kurlberg, G., Brannstrom, M. Uterus transplantation in the rat: Model development, surgical learning and morphological evaluation of healing. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 87 (11), 1239-1247 (2008).
- Brannstrom, M., Wranning, C. A., Altchek, A. Experimental uterus transplantation. Human Reproduction Update. 16 (3), 329-345 (2010).
- Diaz-Garcia, C., Akhi, S. N., Wallin, A., Pellicer, A., Brannstrom, M. First report on fertility after allogeneic uterus transplantation. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 89 (11), 1491-1494 (2010).
- R, E., Brown, M. J., Karas, A. Z. . Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals. 2nd edn. , (2008).
- Donovan, J., Brown, P. Euthanasia. Current Protocols. , 8 (2006).
- Rutledge, C., Raper, D. M. S., Abla, A. A. How I do it: superficial temporal artery-middle cerebral artery bypass for flow augmentation and replacement. Acta Neurochirurgica. 162 (8), 1847-1851 (2020).
- Kuo, S. C. -. H., et al. The multiple-U technique: a novel microvascular anastomosis technique that guarantees everted anastomosis sites with solid intima-to-intima contact. Plastic and Reconstructive Surgery. 149 (5), 981 (2022).
- Magee, D. J., Manske, R. C. . Pathology and Intervention in Musculoskeletal Rehabilitation. 2nd edn. , 25-62 (2016).
- Diaz-Garcia, C., Johannesson, L., Shao, R. J., Bilig, H., Brannstrom, M. Pregnancy after allogeneic uterus transplantation in the rat: perinatal outcome and growth trajectory. Fertility and Sterility. 102 (6), 1545-1552 (2014).
- Canovai, E., et al. IGL-1 as a preservation solution in intestinal transplantation: a multicenter experience. Transplant International. 33 (8), 963-965 (2020).
- Habran, M., De Beule, J., Jochmans, I. IGL-1 preservation solution in kidney and pancreas transplantation: A systematic review. PLoS One. 15 (4), 0231019 (2020).
- Mosbah, I. B., et al. IGL-1 solution reduces endoplasmic reticulum stress and apoptosis in rat liver transplantation. Cell Death & Disease. 3 (3), 279 (2012).
- Wiederkehr, J. C., et al. Use of IGL-1 preservation solution in liver transplantation. Transplantation Proceedings. 46 (6), 1809-1811 (2014).
- Tilney, N. L., Guttmann, R. D. Effects of initial ischemia/reperfusion injury on the transplanted kidney. Transplantation. 64 (7), 945-947 (1997).
- de Rougemont, O., Dutkowski, P., Clavien, P. A. Biological modulation of liver ischemia-reperfusion injury. Current Opinion in Organ Transplantation. 15 (2), 183-189 (2010).
- Jakubauskiene, L., et al. Relaxin and erythropoietin significantly reduce uterine tissue damage during experimental ischemia-reperfusion injury. International Journal of Molecular Sciences. 23 (13), 7120 (2022).
- Wang, Y., Wu, Y., Peng, S. Resveratrol inhibits the inflammatory response and oxidative stress induced by uterine ischemia reperfusion injury by activating PI3K-AKT pathway. PLoS One. 17 (6), 0266961 (2022).
- Kisu, I., et al. Risks for donors in uterus transplantation. Reproductive Sciences. 20 (12), 1406-1415 (2013).
- Jones, B. P., et al. Uterine transplantation in transgender women. BJOG: an International Journal of Obstetrics and Gynaecology. 126 (2), 152-156 (2019).
