Veno-Venöz Bypass Olmadan Domuz Karaciğeri Transplantasyonu Genişletilmiş Kriterli Donör Modeli Olarak
Summary
Bu protokolde, engraftman sırasında veno-venöz bypass kullanılmadan donör organların 20 saat boyunca statik soğuk depolanmasından sonra domuz ortopik karaciğer transplantasyonu modeli tanımlanmıştır. Bu yaklaşım, anhepatik fazın en aza indirilmesi ve sofistike hacim ve vazopresör yönetimi ile basitleştirilmiş bir cerrahi teknik kullanmaktadır.
Abstract
Karaciğer nakli, çeşitli ölümcül karaciğer hastalıklarının tedavisinde altın standart olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte, kronik greft yetmezliği, devam eden organ bağışçısı kıtlığı ve marjinal greftlerin artan kullanımı ile ilgili çözülmemiş sorunlar, organ makinesi perfüzyonunun uygulanması gibi mevcut kavramların iyileştirilmesini gerektirmektedir. Greft yenileme ve modülasyonunun yeni yöntemlerini değerlendirmek için translasyonel modellere ihtiyaç vardır. İnsanlarla anatomik ve fizyolojik benzerlikler ve ksenotransplantasyon alanındaki son gelişmeler göz önüne alındığında, domuzlar transplantasyon modellerinde kullanılan başlıca büyük hayvan türleri haline gelmiştir. 1965 yılında Garnier ve ark. tarafından domuz ortotopik karaciğer nakli modelinin ilk kez tanıtılmasından sonra, son 60 yılda çeşitli değişiklikler yayınlanmıştır.
Spesifik anatomik özellikler nedeniyle, anhepatik faz sırasında veno-venöz bypass, hemodinamik instabilite ve perioperatif mortalite ile sonuçlanan bağırsak tıkanıklığını ve iskemiyi azaltmak için bir gereklilik olarak kabul edilir. Bununla birlikte, bir baypasın uygulanması, prosedürün teknik ve lojistik karmaşıklığını arttırır. Ayrıca, hava embolisi, kanama ve eşzamanlı splenektomi ihtiyacı gibi ilişkili komplikasyonlar daha önce bildirilmiştir.
Bu protokolde, veno-venöz bypass kullanılmadan domuz ortotopik karaciğer transplantasyonu modelini tanımladık. Donör karaciğerlerin 20 saatlik statik soğuk hava deposundan sonra engraftasyonu – genişletilmiş kriterli donör koşullarını simüle ederek – bu basitleştirilmiş yaklaşımın önemli hemodinamik değişiklikler veya intraoperatif mortalite olmadan ve karaciğer fonksiyonunun düzenli alımı ile (safra üretimi ve karaciğere özgü CYP1A2 metabolizması ile tanımlandığı gibi) gerçekleştirilebileceğini göstermektedir. Bu yaklaşımın başarısı, optimize edilmiş bir cerrahi teknik, sofistike bir anesteziyolojik hacim ve vazopressör yönetimi ile sağlanmaktadır.
Bu model, acil postoperatif seyir, iskemi-reperfüzyon hasarı, ilişkili immünolojik mekanizmalar ve genişletilmiş kriterli donör organların yenilenmesine odaklanan çalışma grupları için özel bir ilgi alanı olmalıdır.
Introduction
Karaciğer transplantasyonu, akut veya kronik karaciğer yetmezliğine yol açan çeşitli farklı hastalıklarda hayatta kalmak için tek şans olmaya devam etmektedir. 1963 yılında Thomas E. Starzl tarafından insanlıkta ilk başarılı uygulamasından bu yana, karaciğer nakli kavramı, esas olarak bağışıklık sisteminin anlaşılmasındaki ilerlemeler, modern immünsüpresyonun geliştirilmesi ve perioperatif bakım ve cerrahi tekniklerin optimizasyonu sonucunda dünya çapında uygulanan güvenilir bir tedavi seçeneğine dönüşmüştür 1,2 . Bununla birlikte, yaşlanan popülasyonlar ve organlara olan talebin artması, genişletilmiş kriterli donörlerden marjinal greftlerin kullanımının artması ve son yıllarda yeni zorlukların ortaya çıkmasıyla donör sıkıntısına neden olmuştur. Organ makinesi perfüzyonunun tanıtılması ve yaygın olarak uygulanmasının, greft yenileme ve modülasyonu ile ilgili bir dizi olasılık açtığına ve organ kıtlığını azaltmaya ve bekleme listesi mortalitesini azaltmaya yardımcı olduğuna inanılmaktadır 3,4,5,6.
Bu kavramları ve etkilerini in vivo olarak değerlendirmek için translasyonel transplantasyon modellerigereklidir 7. 1983 yılında, Kamada ve ark. sıçanlarda etkili bir ortotopik karaciğer nakli modeli sundular ve o zamandan beri dünya çapında çalışma grupları tarafından kapsamlı bir şekilde değiştirilmiş ve uygulanmış 8,9,10,11. Farelerde ortotopik karaciğer nakli modeli teknik olarak daha zorlayıcıdır, ancak aynı zamanda immünolojik aktarılabilirlik açısından daha değerlidir ve ilk olarak 1991 yılında Qian ve ark.12 tarafından bildirilmiştir. Kullanılabilirlik, hayvan refahı ve maliyetlerle ilgili avantajlara rağmen, kemirgen modelleri klinik ortamlarda uygulanabilirliklerinde sınırlıdır7. Bu nedenle, büyük hayvan modelleri gereklidir.
Son yıllarda domuzlar, insanlarla anatomik ve fizyolojik benzerlikleri nedeniyle translasyonel araştırmalar için kullanılan başlıca hayvan türleri haline gelmiştir. Ayrıca, ksenotransplantasyon alanındaki mevcut ilerleme, domuzların araştırma konusu olarak önemini daha da artırabilir13,14.
Garnier ve ark., domuzlarda karaciğer nakli modelini 1965 gibi erken bir tarihte tanımladılar15. 1967’de Calne ve ark. ve 1971’de Chalstrey ve ark. da dahil olmak üzere birçok yazar, daha sonra modifikasyonlar bildirmiş ve sonuçta 16,17,18,19,20,21’i takip edecek on yıllarda deneysel domuz karaciğeri naklinin güvenli ve uygulanabilir bir kavramına yol açmıştır.
Daha yakın zamanlarda, farklı çalışma grupları, domuz ortotopik karaciğer nakli tekniğini kullanarak, neredeyse her zaman aktif veya pasif bir veno-venöz, yani porto-caval, bypass19,22 dahil olmak üzere karaciğer transplantasyonundaki güncel konularla ilgili veriler sağlamıştır. Bunun nedeni, nispeten daha kalın bir bağırsak ve daha az porto-kaval veya kavo-kaval şant (örneğin, vena azigo eksikliği) nedeniyle anhepatik faz sırasında vena kava inferior ve portal venin kelepçelenmesine karşı türe özgü bir hoşgörüsüzlüktür, bu da perioperatif morbidite ve mortalitenin artmasına neden olur23. Alternatif olarak insan alıcılarda uygulanan Vena kava inferior koruyucu nakil teknikleri, domuz vena kava inferior karaciğer dokusu ile kaplandığı için uygulanabilir değildir23.
Bununla birlikte, bir veno-venöz baypasın kullanımı, zaten zorlu bir cerrahi prosedürde teknik ve lojistik karmaşıklığı daha da artırmakta, bu nedenle çalışma gruplarının modelin tamamen uygulanmasına teşebbüs etmesini engellemektedir. Bir bypassın doğrudan fizyolojik ve immünolojik etkilerinin yanı sıra, bazı yazarlar şant yerleştirme sırasında kan kaybı veya hava embolisi gibi önemli morbiditeye ve engraftma sonrası kısa ve uzun vadeli sonuçları potansiyel olarak etkileyen eşzamanlı splenektomi ihtiyacına dikkat çekmişlerdir24,25.
Aşağıdaki protokol, donör organların 20 saat boyunca statik soğuk depolanmasından sonra, donör karaciğer tedariği, sırt üstü hazırlığı, alıcı hepatektomi ve anesteziyolojik preoperatif ve intraoperatif yönetim dahil olmak üzere engraftman sırasında veno-venöz bypass kullanılmadan genişletilmiş kriterli donör koşullarını temsil eden basit bir domuz ortopik karaciğer nakli tekniğini tanımlamaktadır.
Bu model, acil postoperatif seyir, iskemi-reperfüzyon hasarı, genişletilmiş kriterli donör organların yenilenmesi ve ilişkili immünolojik mekanizmalara odaklanan cerrahi çalışma grupları için özel bir ilgi alanı olmalıdır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Makine perfüzyonunun tanıtılması gibi son teknik gelişmeler, karaciğer nakli alanında devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Greft yenileme veya modifikasyon kavramlarını klinik ortamlara çevirmek için, büyük hayvanlarda tekrarlanabilir nakil modelleri kaçınılmazdır.
Domuz ortotopik karaciğer transplantasyonunun ilk tanıtımından sonra, birkaç yazar son elli yılda bu tekniklerin geliştirilmesi üzerinde çalışmıştır. Bildirilen cerrahi yaklaşımlardaki farklılıkl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Britta Trautewig, Corinna Löbbert, Astrid Dinkel ve Ingrid Meder’e gayretleri ve bağlılıkları için teşekkür eder. Ayrıca, yazarlar Tom Figiel’e resim malzemesini ürettiği için teşekkür eder.
Materials
| Abdominal retractor | No Company Name available | No Catalog Number available | |
| Aortic clamp, straight | Firma Martin | No Catalog Number available | |
| Arterial Blood Sampler Aspirator (safePICOAspirator) 1.5 mL | Radiometer Medical ApS | 956-622 | |
| Atropine (Atropinsulfat 0.5 mg/1 mL) | B.Braun | 648037 | |
| Backhaus clamp | Bernshausen | BF432 | |
| Bipolar forceps, 23 cm | SUTTER | 780222 SG | |
| Bowl 5 L, 6 L, 9 L | Chiru-Instrumente | 35-114327 | |
| Braunol Braunoderm | B.Braun | 3881059 | |
| Bulldog clamp | Aesculap | No Catalog Number available | |
| Button canula | Krauth + Timmermann GmbH | 1464LL1B | |
| Calcium gluconate (2.25 mmol/10 mL (10%)) | B.Braun | 2353745 | |
| Cell Saver (Autotransfusion Reservoir) | Fresenius Kabi AG | 9108471 | |
| Central venous catheter 7Fr., 3 Lumina, 30 cm 0.81 mm | Arrow | AD-24703 | |
| Clamp | INOX | B-17845 / BH110 / B-481 | |
| Clamp | Aesculap | AN909R | |
| Clamp, 260 mm | Fehling Instruments GMbH &Co.KG | ZAU-2 | |
| Clip Forceps, medium | Ethicon | LC207 | |
| Clip forceps, small | Ethicon | LC107 | |
| CPDA-1 solution | Fresenius Kabi AG | 41SD09AA00 | |
| Custodiol (Histidin-Tryptophan-Ketogluterat-Solution) | Dr.Franz Köhler Chemie GmbH | 2125921 | |
| Dissecting scissors | LAWTON 05-0641 | No Catalog Number available | |
| Dissecting scissors, 180 mm | Metzenbaum | BC606R | |
| Endotracheal tube 8.0 mm | Covetrus | 800764 | |
| Epinephrine (Adrenalin 1:1000) | InfectoPharm | 9508734 | |
| Falcon Tubes 50ml | Greiner | 227 261 L | |
| Femoralis clamp | Ulrich | No Catalog Number available | |
| Fentanyl 0.1mg | PanPharma | 00483 | |
| Forceps, anatomical | Martin | 12-100-20 | |
| Forceps, anatomical, 250 mm | Aesculap | BD052R | |
| Forceps, anatomical, 250 mm | Aesculap | BD032R | |
| Forceps, anatomical, 250 mm | Aesculap | BD240R | |
| Forceps, surgical | Bernshausen | BD 671 | |
| Forceps, surgical | INOX | B-1357 | |
| G40 solution | Serag Wiessner | 10755AAF | |
| Gelafundin ISO solution 40 mg/mL | B. Braun | 210257641 | |
| Guidewire with marker | Arrow | 14F21E0236 | |
| Haemostatic gauze ("Tabotamp" 5 x 7.5 cm) | Ethicon | 474273 | |
| Heparin sodium 25,000IE | Ratiopharm | W08208A | |
| Hico-Aquatherm 60 | Hospitalwerk | No Catalog Number available | |
| Infusion Set Intrafix | B.Braun | 4062981 L | |
| Intrafix SafeSet 180 cm | B.Braun | 4063000 | |
| Introcan Safety, 18 G | B.Braun | 4251679-01 | |
| Isofluran CP | CP-Pharma | No Catalog Number available | |
| Large-bore venous catheter, 7Fr. | Edwards Lifesciences | I301F7 | |
| Ligaclip, medium | Ethicon | LT200 | |
| Ligaclip, small | Ethicon | LT100 | |
| Material scissors | Martin | 11-285-23 | |
| Methylprednisolone (Urbason solubile forte 250 mg) | Sanofi | 7823704 | |
| Monopolar ERBE ICC 300 | Fa. Erbe | No Catalog Number available | |
| NaCl solution (0.9%) | Baxter | 1533 | |
| Needle holder | Aesculap | BM36 | |
| Needle holder | Aesculap | BM035R | |
| Needle holder | Aesculap | BM 67 | |
| Neutral electrode | Erbe Elektromedizin GmbH Tübingen | 21191 – 060 | |
| Norepinephrine (Sinora) | Sintetica GmbH | 04150124745717 | |
| Omniflush Sterile Filed 10 mL | B.Braun | 3133335 | |
| Original Perfusorline 300 cm | B.Braun | 21E26E8SM3 | |
| Overhold clamp | INOX | BH 959 | |
| Overhold clamp | Ulrich | CL 2911 | |
| Pentobarbital sodium(Release 500 mg/mL) | WDT, Garbsen | 21217 | |
| Perfusers | B.Braun | 49-020-031 | |
| Perfusor Syringe 50 mL | B.Braun | 8728810F | |
| Petri dishes 92 x 17 mm | Nunc | 150350 | |
| Poole Suction Instrument Argyle flexibel | Covidien, Mansfield USA | 20C150FHX | |
| Potassium chloride (7.45%) | B.Braun | 4030539078276 | |
| Pressure measurement set | Codan pvb Medical GmbH | 957179 | |
| Propofol (1%) | CP-Pharma | No Catalog Number available | |
| S-Monovette 2.6 mL K3E | Sarstedt | 04.1901 | |
| S-Monovette 2.9 mL 9NC | Sarstedt | 04.1902 | |
| S-Monovette 7.5 mL Z-Gel | Sarstedt | 11602 | |
| Sartinski clamp | Aesculap | No Catalog Number available | |
| Scalpel No.11 | Feather Safety Razor Co.LTD | 02.001.40.011 | |
| Scissors | INOX | BC 746 | |
| Seldinger Arterial catheter | Arrow | SAC-00520 | |
| Sodium bicarbonate (8.4%) | B.Braun | 212768082 | |
| Sterilization Set ("ProSet Preparation Kit CVC") | B.Braun | 4899719 | |
| Sterofundin ISO solution | B.Braun | No Catalog Number available | |
| Suction | Dahlhausen | 07.068.25.301 | |
| Suction Aesculap Securat 80 | Aesculap | No Catalog Number available | |
| Suction catheter | ConvaTec | 5365049 | |
| Sultamicillin (Unacid: 2000 mg Ampicillin/1000 mg Sulbactam) | Pfizer | DL253102 | |
| Suprapubic urinary catheter, "bronchialis", 50 cm | ConvaTec | UK 1F02772 | |
| Suprasorb ("Toptex lite RK") | Lohmann & Rauscher | 31654 | |
| Suture Vicryl 3-0 | Ethicon | VCP 1218 H | |
| Suture Vicryl 4-0 | Ethicon | V392H | |
| Suture, Prolene 4-0 | Ethicon | 7588 H | |
| Suture, Prolene 5-0, double armed | Ethicon | 8890 H | |
| Suture, Prolene 5-0, single armed | Ethicon | 8720 H | |
| Suture, Prolene 6-0, double armed | Ethicon | 7230 H | |
| Suture, Prolene 6-0, single armed | Ethicon | EH 7406 H | |
| Suture, Prolene: blau 3-0 | Ethicon | EH 7499H | |
| Suture, Safil 2/0 | Aesculap | C 1038446 | |
| Suture, Terylene 0 | Serag Wiessner | 353784 | |
| Syringe 2 mL, 5 mL, 10 mL, 20 mL | B.Braun | 4606027V | |
| TransferSet "1D/X-double" steril 330 cm | Fresenius Kabi AG | 2877101 | |
| Ultrasound Butterfly IQ+ | Butterfly Network Inc. | 850-20014 | |
| Ventilator "Oxylog Dräger Fl" | Dräger Medical AG | No Catalog Number available | |
| Yankauer Suction | Medline | RA19GMD | |
| Zoletil 100 mg/mL (50 mg Zolazepam, 50 mg tiletamin) | Virbac | 794-861794861 |
References
- Zarrinpar, A., Busuttil, R. W. Liver transplantation: Past, present and future. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 10 (7), 434-440 (2013).
- Song, A. T., et al. Liver transplantation: Fifty years of experience. World Journal of Gastroenterology. 20 (18), 5363-5374 (2014).
- Jakubauskas, M., et al. Machine perfusion in liver transplantation: A systematic review and meta-analysis. Visceral Medicine. , (2021).
- Serifis, N., et al. Machine perfusion of the liver: A review of clinical trials. Frontiers in Surgery. 8, 625394 (2021).
- Ceresa, C. D. L., Nasralla, D., Pollok, J. -. M., Friend, P. J. Machine perfusion of the liver: Applications in transplantation and beyond. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 19 (3), 199-209 (2022).
- Schlegel, A., Muller, X., Dutkowski, P. Machine perfusion strategies in liver transplantation. Hepatobiliary Surgery and Nutrition. 8 (5), 490-501 (2019).
- Wenzel, N., Blasczyk, R., Figueiredo, C. Animal models in allogenic solid organ transplantation. Transplantology. 2 (4), 412-424 (2021).
- Kamada, N., Calne, R. Y. A surgical experience with five hundred thirty liver transplants in the rat. Surgery. 93 (1), 64-69 (1983).
- Oldani, G., Lacotte, S., Morel, P., Mentha, G., Toso, C. Orthotopic liver transplantation in rats. Journal of Visualized Experiments. (65), e4143 (2012).
- Yang, L., et al. A rat model of orthotopic liver transplantation using a novel magnetic anastomosis technique for suprahepatic vena cava reconstruction. Journal of Visualized Experiments. (133), e56933 (2018).
- Chen, X. -. C., et al. Reduced complications after arterial reconnection in a rat model of orthotopic liver transplantation. Journal of Visualized Experiments. (165), e60628 (2020).
- Qian, S. G., Fung, J. J., Demetris, A. V., Ildstad, S. T., Starzl, T. E. Orthotopic liver transplantation in the mouse. Transplantation. 52 (3), 562-564 (1991).
- Li, X., Wang, Y., Yang, H., Dai, Y. Liver and hepatocyte transplantation: What can pigs contribute. Frontiers in Immunology. 12, 802692 (2022).
- Reardon, S. First pig-to-human heart transplant: what can scientists learn. Nature. 601 (7893), 305-306 (2022).
- Garnier, H., et al. Liver transplantation in the pig: Surgical approach. Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances de l’Academie des Sciences. Serie d: Sciences Naturelles. 260 (21), 5621-5623 (1965).
- Calne, R. Y., et al. Observations of orthotopic liver transplantation in the pig. British Medical Journal. 2 (5550), 478-480 (1967).
- Chalstrey, L. J., et al. Technique of orthotopic liver transplantation in the pig. The British Journal of Surgery. 58 (8), 585-588 (1971).
- Filipponi, F., Falcini, F., Benassai, C., Martini, E. Orthotopic liver transplant in pigs: Several variations of the surgical technic. Il Giornale di Chirurgia. 10 (7-8), 374-378 (1989).
- Spetzler, V. N., et al. Technique of porcine liver procurement and orthotopic transplantation using an active porto-caval shunt. Journal of Visualized Experiments. (99), e52055 (2015).
- Oldhafer, K. J., Hauss, J., Gubernatis, G., Pichlmayr, R., Spiegel, H. U. Liver transplantation in pigs: A model for studying reperfusion injury. Journal of Investigative Surgery. 6 (5), 439-450 (1993).
- Oldhafer, K. J., et al. Analysis of liver hemodynamics in severe ischemia and reperfusion injury after liver transplantation. Zentralblatt fur Chirurgie. 119 (5), 317-321 (1994).
- Vogel, T., et al. Successful transplantation of porcine liver grafts following 48-hour normothermic preservation. PLoS One. 12 (11), 0188494 (2017).
- Leal, A. J., et al. A simplified experimental model of large-for-size liver transplantation in pigs. Clinics. 68 (8), 1152-1156 (2013).
- Schiefer, J., et al. Regulation of histamine and diamine oxidase in patients undergoing orthotopic liver transplantation. Scientific Reports. 10 (1), 822 (2020).
- Esmaeilzadeh, M., et al. Technical guidelines for porcine liver allo-transplantation: A review of literature. Annals of Transplantation. 17 (2), 101-110 (2012).
- Oldhafer, F., et al. Supportive hepatocyte transplantation after partial hepatectomy enhances liver regeneration in a preclinical pig model. European Surgical Research. 62 (4), 238-247 (2021).
- Stockmann, M., et al. The LiMAx test: A new liver function test for predicting postoperative outcome in liver surgery. HPB. 12 (2), 139-146 (2010).
- Lapisatepun, W., Lapisatepun, W., Agopian, V., Xia, V. W. Venovenous bypass during liver transplantation: A new look at an old technique. Transplantation Proceedings. 52 (3), 905-909 (2020).
- Falcini, F., et al. Veno-venous bypass in experimental liver transplantation: portal-jugular versus caval-portal-jugular. Il Giornale di Chirurgia. 11 (4), 206-210 (1990).
- Copca, N., et al. Experimental liver transplantation on pigs — Technical considerations. Chirurgia. 108 (4), 542-546 (2013).
- Torres, O. J., et al. Hemodynamic alterations during orthotopic liver experimental transplantation in pigs. Acta Cirurgica Brasileria. 23 (2), 135-139 (2008).
- Canedo, B. F., et al. Liver autotransplantation in pigs without venovenous bypass: A simplified model using a supraceliac aorta cross-clamping maneuver. Annals of Transplantation. 20, 320-326 (2015).
- Battersby, C., Hickman, R., Saunders, S. J., Terblanche, J. Liver function in the pig. 1. The effects of 30 minutes’ normothermic ischaemia. The British Journal of Surgery. 61 (1), 27-32 (1974).
- Kaiser, G. M., Heuer, M. M., Frühauf, N. R., Kühne, C. A., Broelsch, C. E. General handling and anesthesia for experimental surgery in pigs. Journal of Surgical Research. 130 (1), 73-79 (2006).
- Oike, F., et al. Simplified technique of orthotopic liver transplantation in pigs. Transplantation. 71 (2), 328-331 (2001).
- Heuer, M., et al. Liver transplantation in swine without venovenous bypass. European Surgical Research. 45 (1), 20-25 (2010).
- Fondevila, C., et al. Step-by-step guide for a simplified model of porcine orthotopic liver transplant. The Journal of Surgical Research. 167 (1), 39-45 (2011).
