폐이식을 위한 실험적 장기기증 모델 연구
Summary
본 연구는 세 가지 다른 폐 기증 모델(뇌사 후 기증, 순환 후 사망 기증, 출혈 후 쇼크 기증)의 확립을 보여줍니다. 이러한 사건과 관련된 염증 과정과 병리학적 장애를 비교합니다.
Abstract
실험 모델은 다양한 병태생리학적 사건과 관련된 병인학적 현상을 이해하는 데 중요한 도구입니다. 이러한 맥락에서 이식 후 원발성 이식편 기능 장애의 병태생리를 유발하는 요소를 연구하여 잠재적인 치료법을 평가하기 위해 다양한 동물 모델을 사용합니다. 현재 우리는 실험적 기증 모델을 크게 뇌사 후 기증과 순환 정지 후 기증의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 또한, 장기 기증의 동물 모델을 고려할 때 출혈성 쇼크와 관련된 해로운 영향을 고려해야 합니다. 여기서는 세 가지 폐 기증 모델(뇌사 후 기증, 순환 후 사망 기증, 출혈 후 쇼크 기증)의 확립을 설명하고 이러한 사건과 관련된 염증 과정과 병리학적 장애를 비교합니다. 목표는 관련 병리학적 메커니즘을 연구하고 이식을 위한 생존 가능한 이식편 수를 최적화하기 위한 새로운 치료 표적을 찾기 위해 신뢰할 수 있는 폐 기증 동물 모델을 과학계에 제공하는 것입니다.
Introduction
임상적 관련성
장기 이식은 여러 심각한 병리에 대해 잘 확립된 치료 옵션입니다. 최근 몇 년 동안 원발성 이식편 기능 장애(PGD)의 병태생리학에 대한 지식 향상과 집중 치료, 면역학 및 약리학 분야의 발전과 같은 장기 이식의 임상 및 실험 분야에서 많은 발전이 이루어졌습니다 1,2,3. 관련 수술 및 약리학적 시술의 성과와 질적 향상에도 불구하고, 이용 가능한 장기의 수와 대기자 명단에 있는 수혜자 수 사이의 관계는 여전히 주요 과제 중 하나로 남아 있다 2,4. 이와 관련하여, 과학 문헌은 이식 시점까지 장기를 치료 및/또는 보존하기 위해 장기 기증자에게 적용할 수 있는 치료법을 연구하기 위한 동물 모델을 제안했다 5,6,7,8.
임상 실습에서 관찰된 다양한 사건을 모방함으로써 동물 모델은 관련 병리학적 메커니즘과 각각의 치료 접근법을 연구할 수 있습니다. 이러한 사건의 실험적 유도는 대부분의 고립된 사례에서 장기 이식에 관한 과학 문헌에서 널리 조사된 장기 및 조직 기증의 실험 모델을 생성했다 6,7,8,9. 이러한 연구는 뇌사(BD), 출혈성 쇼크(HS) 및 순환사(CD)를 유발하는 것과 같은 다양한 방법론적 전략을 사용하는데, 이는 이러한 사건이 기증된 장기와 조직의 기능을 손상시키는 다양한 유해 과정과 관련이 있기 때문입니다.
뇌사 (BD)
BD는 다른 시스템의 점진적인 악화로 이어지는 일련의 사건과 관련이 있습니다. 일반적으로 뇌 외상이나 출혈로 인해 두개내압(ICP)의 급성 또는 점진적인 증가가 발생할 때 발생합니다. 이러한 ICP의 증가는 쿠싱 반사10,11로 알려진 과정에서 안정적인 대뇌 혈류를 유지하기 위해 혈압 상승을 촉진합니다. 이러한 급격한 변화는 심혈관, 내분비, 신경학적 기능 장애를 일으켜 기증된 장기의 양과 질을 손상시킬 뿐만 아니라 이식 후 이환율과 사망률에 영향을 미칠 수 있다 10,11,12,13.
출혈성 쇼크(HS)
HS는 종종 장기 기증자와 관련이 있는데, 그들 중 대부분은 혈액량이 크게 손실된 외상의 희생자이기 때문입니다. 폐 및 심장과 같은 일부 장기는 저혈량혈증과 그에 따른 조직 저관류로 인해 HS에 특히 취약하다14. HS는 모세혈관 투과성 증가, 부종 및 염증 세포의 침윤을 통해 폐 손상을 유발하며, 이는 함께 가스 교환을 손상시키고 점진적인 장기 악화를 초래하여 결과적으로 기증 과정을 탈선시킵니다 6,14.
순환기 사망(CD)
CD 이후 기증의 사용은 세계 주요 센터에서 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 수집된 장기의 수가 증가하는 데 기여하고 있습니다. CD 기증 후 장기는 혈액 공급이 적거나(고통 단계) 혈액 공급이 전혀 없는(무수축기) 후에 발생하는 온열 허혈의 영향에 취약합니다8,15. 저관류 또는 혈류의 부재는 ATP의 갑작스런 손실과 조직 내 대사 독소의 축적과 관련된 조직 저산소증을 유발한다15. 현재 임상에서 이식에 사용되고 있음에도 불구하고, 이식 후 이식편의 질과 환자 생존율에 미치는 영향에 대해서는 여전히 많은 의구심이 남아 있다15. 따라서 CD와 관련된 병인학적 요인을 더 잘 이해하기 위한 실험 모델의 사용도 증가하고 있습니다 8,15,16,17.
실험 모델
다양한 실험적 장기 기증 모델(BD, HS, CD)이 있습니다. 그러나 연구는 종종 한 번에 하나의 전략에만 초점을 맞춥니다. 두 가지 이상의 전략을 결합하거나 비교하는 연구에서는 눈에 띄는 격차가 있습니다. 이러한 모델은 기증 횟수를 늘리고 결과적으로 잠재적 수혜자의 대기자 명단을 줄이려는 치료법 개발에 매우 유용합니다. 이 목적으로 사용되는 동물 종은 연구마다 다르며, 돼지 모델은 인간의 형태 생리학을 보다 직접적으로 번역하고 동물의 크기로 인한 수술 절차의 기술적 어려움이 적은 경우에 더 일반적으로 선택됩니다. 이점에도 불구하고 물류상의 어려움과 높은 비용은 돼지 모델과 관련이 있습니다. 반면에 생물학적 조작의 저렴한 비용과 가능성은 설치류 모델의 사용을 선호하여 연구자가 신뢰할 수 있는 모델에서 시작하여 병변을 재현 및 치료하고 장기 이식 분야에서 습득한 지식을 통합할 수 있도록 합니다.
여기에서는 뇌사, 순환사, 출혈성 쇼크 기증의 설치류 모델을 제시합니다. 우리는 이러한 각 모델과 관련된 염증 과정 및 병리학적 상태를 설명합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
최근 몇 년 동안 뇌사 진단의 수가 증가함에 따라 이식을 위한 장기 및 조직의 가장 큰 공급업체가 되었습니다. 그러나 이러한 성장은 순환기 사망 후 기증의 놀라운 증가를 동반했습니다. 다인자적 특성에도 불구하고, 사망 원인의 유발 메커니즘의 대부분은 광범위한 혈액 함량 손실을 동반한 외상 후에 시작되거나 동반된다 4,18.
?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
재정 지원을 해주신 FAPESP(Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo)에 감사드립니다.
Materials
| 14-gauge angiocath | DB | 38186714 | Orotracheal intubation |
| 2.0-silk | Brasuture | AA553 | Tracheal tube fixation |
| 24-gauge angiocath | DB | 38181214 | Arterial and venous access |
| 4.0-silk | Brasuture | AA551 | Fixation of arterial and venous cannulas |
| Alcoholic chlorhexidine digluconate solution (2%). | Vic Pharma | Y/N | Asepsis |
| Trichotomy apparatus | Oster | Y/N | Clipping device |
| Precision balance | Shimadzu | D314800051 | Analysis of the wet/dry weight ratio |
| Barbiturate (Thiopental) | Cristália | 18080003 | DC induction |
| Balloon catheter (Fogarty-4F) | Edwards Life Since | 120804 | BD induction |
| Neonatal extender | Embramed | 497267 | Used as catheters with the aid of the 24 G angiocath |
| FlexiVent | Scireq | 1142254 | Analysis of ventilatory parameters |
| Heparin | Blau Farmaceutica SA | 7000982-06 | Anticoagulant |
| Isoflurane | Cristália | 10,29,80,130 | Inhalation anesthesia |
| Micropipette (1000 µL) | Eppendorf | 347765Z | Handling of small- volume liquids |
| Micropipette (20 µL) | Eppendorf | H19385F | Handling of small- volume liquids |
| Microscope | Zeiss | 1601004545 | Assistance in the visualization of structures for the surgical procedure |
| Multiparameter monitor | Dixtal | 101503775 | MAP registration |
| Motorized drill | Midetronic | MCA0439 | Used to drill a 1 mm caliber borehole |
| Neubauer chamber | Kasvi | D15-BL | Cell count |
| Pediatric laryngoscope | Oxygel | Y/N | Assistance during tracheal intubation |
| Syringe (3 mL) | SR | 3330N4 | Hydration and exsanguination during HS protocol |
| Pressure transducer | Edwards Life Since | P23XL | MAP registration |
| Metallic tracheal tube | Biomedical | 006316/12 | Rigid cannula for analysis with the FlexiVent ventilator |
| Isoflurane vaporizer | Harvard Bioscience | 1,02,698 | Anesthesia system |
| Mechanical ventilator for small animals (683) | Harvard Apparatus | MA1 55-0000 | Mechanical ventilation |
| xMap methodology | Millipore | RECYTMAG-65K-04 | Analysis of inflammatory markers |
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