Experimental animal research plays a pivotal role in the development of clinical transplantation practice. The porcine orthotopic liver transplantation model (OLTx) closely resembles human conditions and is frequently used in clinically oriented research. The following protocol contains all information for a reliable porcine OLTx model using an active porto-caval-jugular shunt.
The success of liver transplantation has resulted in a dramatic organ shortage. Each year, a considerable number of patients on the liver transplantation waiting list die without receiving an organ transplant or are delisted due to disease progression. Even after a successful transplantation, rejection and side effects of immunosuppression remain major concerns for graft survival and patient morbidity.
Experimental animal research has been essential to the success of liver transplantation and still plays a pivotal role in the development of clinical transplantation practice. In particular, the porcine orthotopic liver transplantation model (OLTx) is optimal for clinically oriented research for its close resemblance to human size, anatomy, and physiology.
Decompression of intestinal congestion during the anhepatic phase of porcine OLTx is important to guarantee reliable animal survival. The use of an active porto-caval-jugular shunt achieves excellent intestinal decompression. The system can be used for short-term as well as long-term survival experiments. The following protocol contains all technical information for a stable and reproducible liver transplantation model in pigs including post-operative animal care.
Orthotopic levertransplantasjon (OLTx) er den eneste behandlingsalternativ for pasienter med sluttstadiet leversykdom eller avansert leverkreft. For de siste 25 årene har antall kandidater på venteliste gradvis økt, og nå langt overstiger antall tilgjengelige grafts. I de fleste transplanterte regioner, 20 til 30% av pasienter på venteliste for levertransplantasjon dø uten å motta en organtransplantasjon eller er strøket på grunn av progresjon av sykdommen. Strategier for å øke donor bassenget og således antallet tilgjengelige grafts, desperat behov. Utvidet kriteriene organ tildelings, langvarig pode bevaring, og induksjon av immunologisk toleranse fortsatt representerer store kliniske utfordringer 1-3. Derfor er eksperimentell OLTx forskning avgjørende for å optimalisere klinisk OLTx praksis.
Svin OLTx er en veletablert eksperimentell modell som ligner menneskelig OLTx på mange måter, inkludert lIver størrelse, anatomi og fysiologi 4-6. Dermed har det blitt en standard eksperimentell metode i forskningsfelt som kirurgiske teknikker, fysiologi, immunologi, bevaring og iskemi-reperfusjon skade. Tallrike teknikker for pode innkjøp, mottaker hepatectomy, og, spesielt, vaskulær rekonstruksjon, er blitt beskrevet i litteraturen 5. Valget av riktig teknikk varierer ifølge forskeren preferanser og tekniske kapasitet.
I motsetning til den menneskelige situasjon, representerer innvoller lunger under anhepatic fasen et viktig problem i porcin OLTx. Påfølgende intestinal iskemi og congestive vaskulære skader kan forårsake alvorlig hemodynamisk ustabilitet, risikere grisen overleve og dermed suksessen av eksperimentet 7-9. Derfor er det tilstrekkelig intestinal dekompresjon obligatorisk, spesielt i mindre teknisk raffinerte eksperimentelle innstillinger.
Ossing en aktiv porto-cava-halsvene shunt for varigheten av anhepatic fasen er en pålitelig mulighet for å unngå intestinal lunger. Systemet kan benyttes for tidlig reperfusjon eksperimenter samt langtidsoverlevelse scenarier. Følgende protokoll inneholder all informasjon for en stabil og reproduserbar levertransplantasjon modell i griser, inkludert donor lever innkjøp, mottakeren drift inkludert hepatectomy og ende-til-ende fartøy gjenoppbygging teknikker, og postoperativ omsorg.
Eksperimentell svin OLTx er en utfordrende prosedyre for et forskningsprosjekt innstilling uten intensiv ressursene i en klinisk scenario. Mulige komplikasjoner omfatter hemodynamisk ustabilitet, blødning, organ ischemi, hypotermi, og metabolske, samt luftveier, dekompensasjon. For noen forskningsgruppe, er det tilstrekkelig trening prosessuelle av den kirurgiske teknikken 5 samt piggen anestesi 14,15 obligatorisk for å oppnå representative og reproduserbare resultater.
Mange tekniske finesser er blitt beskrevet i litteraturen, spesielt når det gjelder den vaskulære gjenoppbyggingsfasen 5. Den OLTx protokollen beskrevet ovenfor gir nødvendig informasjon for en cava-erstatter modellen ligner menneskelige OLTx. De angitte resultater viser pålitelig dyr overlevelse og pode oppgang i både HBD og DCD-modeller. Protokollen er aktuelt i kortsiktige overlevelses scenariene som brukes i graft reperfusjon experiments, for eksempel, så vel som i langsiktige overlevelse modeller som toleransestudier.
En stor hindring av svin OLTx er relativt dårlig toleranse cava og portal vene kryssklem. Innvoller lunger under anhepatic fasen fører venøs hypertensjon og kapillær skader som kan føre til store intestinal iskemi og hemodynamisk ustabilitet til poenget med en irreversibel sjokk selv etter organ reperfusjon 7. Siden vena cava er helt innebygd i leveren parenchyma, er en cava bevar piggy-back prosedyre ikke gjennomførbart. Den totale okklusjon av vena cava under cava gjenoppbyggingsfasen svekker hemodynamiske stabilitet av grisen. Selv om noen få rapporter viser at svin OLTx kan oppnås i løpet av total cava og portal vene okklusjon av mindre enn 25 min 16,17, er en porto-cava-hals bypass teknikk for tiden av vaskulær rekonstruksjon tryggere og mer praktisk alternativ 7- 9,18. I the forfatternes erfaring, er en passiv porto-hals bypass ikke optimalt å holde grisen hemodynamisk stabil under anhepatic fasen. Bypass-modellen, herunder aktiv dekompresjon av både infrahepatic cava og portal vene, tillater en rolig gjenoppbyggingsfase av suprahepatic cava og portal anastomoser selv med utvidet klem tid på grunn av uforutsette komplikasjoner. I motsetning til tidligere rapporter 7, er en splenektomi ikke obligatorisk når portalen bypass kateteret er fjernet. Både splenic arterie og vene er stengt omtrent halvveis langs milten lengde forlater proksimale halv tilstrekkelig perfusert. Komplikasjoner som blødninger eller luftemboli på grunn av bypass frakopling kan unngås ved å sikre at bypass er plassert nøye og sikret skikkelig.
I langsiktige overlevelse OLTx eksperimenter, er gallegang anastomose ansett som en svakhet på grunn av sin høye komplikasjonsrate 19. Galle vev er svært skjør og needs forsiktighet ved håndtering. Mange forskjellige anastomose teknikker er blitt beskrevet 5,19. En ende-til-ende-anastomose er teknisk enkelt og forbundet med minimale 19 komplikasjoner. Et kontinuerlig sutur med en ikke-skjærende nålen herunder store seksjoner av peribiliary bindevev synes å være overlegen i forhold til en avbrutt sutur. Gallegangen er plassert under unødvendig spenning når enkeltting av den avbrutte sutur knyttes. Dette kan resultere i vev tårer og påfølgende galle lekkasjer. Den suturmateriale – absorberbare eller ikke-absorberbare – vanligvis ikke er viktig, gitt sin begrenset levetid før piggen blir avsluttet. For langsiktige overlevelse modeller over flere måneder, absorberbare suturer – som i menneskelig OLTx – er å foretrekke.
Spesifikk omsorg må tas med postoperativ oppfølging. Tilstrekkelig ernæring og fluidtilførselen, en pålitelig smertelindring protokoll, og en riktig immunsuppresjonregime er obligatorisk. For langsiktige eksperimenter, vises immunsuppresjon spesielt viktig. Sammenlignet med andre pattedyr, griser viser en overraskende lav immunologisk avvisning sats etter OLTx 20,21. Runde celle infiltrasjoner er maksimal under den andre uken etter transplantasjon og redusere spontant selv uten immunsuppresjon. Avslag er sjelden dødsårsak etter svin OLTx 22. Imidlertid, selv med immunsuppresjon protokoll som involverer administrering av steroider IV og kalcineurinhemmere po er nevnt her, er podingsforkastelse angitt med en mild økning av transaminaser som starter ved ca. 4 dager etter OLTx og bekreftet ved tilsynelatende portal felt rundt celleinfiltrasjon. Calcineurinhemmere kan gis enten po 23,24 eller iv 25,26; Begge metodene har ulemper. Selv med oral bruk hjelpemidler, det faktiske beløpet nådd mage-tarmkanalen fortsatt ukjent. På den annen side, kontinuerlig intravenøs infusjon ien gris penn med et aktivt dyr er vanskelig. Dermed må iv søknaden bli utført som en bolus, som resulterer i høy medikamentkonsentrasjon topper sammen med potensielle toksiske effekter. Ikke desto mindre, begge påføringsmetoder synes å tillate langtidsoverlevelse.
Ligner på en klinisk setting, er postoperativ stressmavesår profylakse anbefales. Postoperativ blødning fra magesår er et hyppig problem og kan være relatert til leversvikt 27. Etter et par tilfeller av gastrointestinal blødning i begge OLTx grupper, forfatterne begynte vanlige profylakse med pantoprazol og opplever ikke noen gastrointestinal blødning siden den gang.
Streng vedlikehold av sterile forhold intraoperativt, kan sammenlignes med forholdene i en klinisk operasjonsstuen, og påfølgende antibiotikaprofylakse, reduserer risikoen for infeksjonskomplikasjoner.
Som konklusjon, denne artikkelen provides praktisk informasjon for å etablere et svin OLTx program i et forskningsprosjekt setting. Tilstrekkelig engasjement, praksis og samarbeid er viktig for å redusere læringsperioden, for å produsere pålitelige resultater, og for å redusere kostnader og antall forsøksdyr.
The authors have nothing to disclose.
The study was supported by research grants from the Roche Organ Transplant Research Foundation (ROTRF) and Astellas. Markus Selzner was supported by an ASTS Career Development Award. Matthias Knaak was supported by the Astellas Research Scholarship. We thank Uwe Mummenhoff and the Birmingham family for their generous support.
Atropine Sulphate 15mg/30mL | Rafter 8 Products | 238481 | |
Buprenorphine 0.3mg/mL | RB Pharmaceuticals LDT | N/A | |
Cefazolin 1g | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2237138 | |
Cyclosporin Oral Solution 5000mg/50mL | Novartis Pharmaceuticals Canada Inc. | 2150697 | |
Fentanyl Citrate 0.25mg/5mL | Sandoz Canada Inc. | 2240434 | |
Heparin 10,000iU/10mL | Leo Pharma A/S | 453811 | |
Isoflurane 99.9%, 250mL | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2231929 | |
Ketamine Hydrochloride 5000mg/50mL | Bimeda-MTC Animal Health Inc. | 612316 | |
Lactated Ringer’s + 5% Dextrose, 0.5L | Baxter Corporation | 61131 | |
Lacteted Ringer’s, 1L | Baxter Corporation | 61085 | |
Metronidazole 500mg/100mL | Baxter Corporation | 870420 | |
Midazolame 50mg/10mL | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2242905 | |
Pantoprazole 40mg | Sandoz Canada Inc. | 2306727 | |
Potassium Chloride 40mEq/20mL | Hospira Healthcare Corporation | 37869 | |
Propofol 1000mg/100mL | Pharmascience Inc. | 2244379 | |
Protamine Sulfate 50mg/5mL | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2139537 | |
Saline 0.9%, 1L | Baxter Corporation | 60208 | |
Sodium Bicarbonate 50 mEq/50mL | Hospira Healthcare Corporation | 261998 | |
Solu-Medrol 500mg | Pfizer Canada Inc. | 2367963 | |
Tranexamic Acid 1000mg/10mL | Pfizer Canada Inc. | 2064413 | |
University of Wisconsin Solution, SPS-1 | Organ Recovery Systms | SPS-1 | |
Xylocaine Endotracheal 10mg/50mL | AstraZeneca | 2003767 | |
Appose ULC 35W skin stapler | Covidien Canada | 803712 | |
Maxon, 1 | Covidien Canada | 606173 | |
Sofsilk, 0 | Covidien Canada | S606 | |
Sofsilk, 2-0 | Covidien Canada | S405 | |
Sofsilk, 3-0 | Covidien Canada | S404 | |
Surgipro II, 4-0 | Covidien Canada | VP581X | |
Surgipro II, 5-0 | Covidien Canada | VP725X | |
Surgipro II, 6-0 | Covidien Canada | VP733X | |
Catheter i.v, 18 G | BD Canada | 381147 | |
Cook TPN catheter, 9.5Fr | Cook Medical Company | C-TPNS-9.5-90 | |
PSI Kit for sheath catheter, 8.5Fr | Arrow International | ASK-09803-UHN | |
Infusion Pump Line | Smith Medical ASD Inc. | 21-0442-25 | |
Liver Admin Set (flush line) | CardioMed Supplies Inc | 17175 | |
Mallinckrodt, Tracheal Tube, 6.5mm | Covidien Canada | 86449 | |
Med-Rx Suction Connecting Tube | Benlan Inc. | 70-8120 | |
Organ Bag | CardioMed Supplies Inc | 2990 | |
Suction Tip | Tyco Healthcare Group LP | 8888501023 | |
Valleylab, Cautery Pencil | Covidien Canada | E2515H | |
Valleylab, Patient Return Electrode | Covidien Canada | E7507 | |
Bypass Connector 3/8” x 1/4“ | Raumedic AG | 955083-001 | |
Bypass Connector 3/8” x 3/8” Luer Lock | Raumedic AG | 955163-001 | |
Bypass Connector Y 3/8” x 3/8” x 1/4” | Raumedic AG | 961360-002 | |
Bypass Tubing 1/4” x 1/16” | Raumedic AG | 039505-010 | |
Bypass Tubing 3/8” x 3/32” | Raumedic AG | 039535-005 | |
Rotaflow Cenrtifugal Pump | Maquet-Dynamed | HC 2821 | |
Stainless Steel Hose Clamp Ring, 5mm | Oetiker | 16700007 | |
Abdominal Retractor | Medite GmbH | N/A | |
De Bakey – Beck, Infrahepatic Cava Clamp | Aesculap Inc. | FB519R | |
Diethrich, Atraumaitc Clamp (Portal Vein) | Aesculap Inc. | FB525R | |
Gregory Bull Dog Clamp, curved | Aesculap Inc. | FB382R | |
Gregory Bull Dog Clamp, straight | Aesculap Inc. | FB381R | |
Potts – De Martel, Scissors | Aesculap Inc. | BC648R | |
Satinsky, Suprahepatic Cava Clamp | Aesculap Inc. | FB605R | |
Symetrical Tubing Clamp | Codman Instruments | 198010 | |
Anesthesia Machine, Optimax | Moduflex Anesthesia Equipment | SN5180 | |
Bypass Flow meter, HT 110 | Transonic Systems Inc. | HT110B11106 | |
Flow meter probe, H6XL | Transonic Systems Inc. | H6Xl689 | |
Heat Therapy Pump, T/Pump | Gaymar Industries Inc | TP500-G89D19 | |
Infusion Pump 3000 | SIMS Graseby LTD. | SN300050447 | |
Isoflurane Vapor 19.1 | Draeger Medical Canada Inc. | N/A | |
Monitor, Datex AS 3 | Instrumentarium Corp./ Hitachi | D-VHC14-23-02 | |
Rotaflow Centrifugal Drive Unit | Marquet-Dynamed | 952301 | |
Rotaflow Console | Marquet-Dynamed | 706035 | |
Temperature Therapy Pad | Gaymar Industries Inc | TP26E | |
Valleylab Force Tx | Valleylab Inc. | 216151480 | |
Ventilator, AV 800 | DRE Medical Equipment | 40800AVV | |
Warm Touch, Patient Warming System | Nellcor/ Covidien Canada | 5015300A |