Summary

Mus nyretransplantation: modeller af allotransplantatafstødning

Published: October 11, 2014
doi:

Summary

Here, we present a protocol to study the immunology of rejection. The surgical model presented reports a short operating time and a concise technique. Depending on the donor-recipient strain combination, the transplanted kidney may develop acute cellular rejection or chronic allograft damage, defined by interstitial fibrosis and tubular atrophy.

Abstract

Rejection of the transplanted kidney in humans is still a major cause of morbidity and mortality. The mouse model of renal transplantation closely replicates both the technical and pathological processes that occur in human renal transplantation. Although mouse models of allogeneic rejection in organs other than the kidney exist, and are more technically feasible, there is evidence that different organs elicit disparate rejection modes and dynamics, for instance the time course of rejection in cardiac and renal allograft differs significantly in certain strain combinations. This model is an attractive tool for many reasons despite its technical challenges. As inbred mouse strain haplotypes are well characterized it is possible to choose donor and recipient combinations to model acute allograft rejection by transplanting across MHC class I and II loci. Conversely by transplanting between strains with similar haplotypes a chronic process can be elicited were the allograft kidney develops interstitial fibrosis and tubular atrophy. We have modified the surgical technique to reduce operating time and improve ease of surgery, however a learning curve still needs to be overcome in order to faithfully replicate the model. This study will provide key points in the surgical procedure and aid the process of establishing this technique.

Introduction

Vellykket nyretransplantation til behandling af nyresvigt blev første gang beskrevet i 1955 mellem enæggede tvillinger 1, siden da er det blevet en revolutionerende behandling til patienter med slutstadiet nyresvigt i hele verden, der tilbyder både forbedring i længden og livskvalitet 2. Men på lang sigt transplantat overlevelse er blevet hæmmet af en lang række patologiske processer resulterer i kronisk allograft skade 3.

Afvisning af den transplanterede nyre hos mennesker er fortsat en væsentlig årsag til sygelighed, til trods for væsentlige forbedringer i immunosupporessive regimer. Henblik på at udvikle en musemodel for nyretransplantation er at nøje replikere processen og patologi fundet i human nyretransplantation 4. Skoskiewicz et al. Først beskrev musemodel for nyretransplantation i 1973 5. Selv avancerede mikrokirurgiske færdigheder der kræves, er det en værdifuld tool af flere grunde: musegenomet er blevet godt karakteriseret, og der er et stort udvalg af eksperimentelle metoder og teknikker til rådighed til undersøgelser mus.

Mange grupper under anvendelse af musemodel for nyretransplantation har brugt den transplanterede nyre som en livsbevarende organ, men i andre undersøgelser og i vores beskrevne metode en af modtagerens mus native nyrer efterlades in situ for eksperimentets varighed 4. Fordelen er, at musen undergår en enkelt anæstesi og drift og derved reducere morbiditet til musen og risikoen for at dø af en anden procedure. Derudover musen ikke lider under de negative virkninger af en gradvis nyresvigt.

Selvom modeller af allogene afvisning findes i andre organer som hjerte og hud, er disse ikke altid er direkte relevante for nyretransplantation. Der er beviser for, at disse modeller fremkalde forskellige tilstande og dynamik for afvisning, for eksempel tidsforløbet for afvisning i hjertets allograft og nyre transplanteret adskiller sig væsentligt i visse stamme kombinationer 6. Vi har beskrevet akutte nyreallotransplantatafstødning mønstre i BALB / c donorer til ikke-transgene FVB / NJ mus, denne model viste cellemedieret skade med ophobning af T-celler og makrofager 7. Alternativt har vi også beskrevet en model af kronisk allograft skader, der udviser interstitiel fibrose og tubulær atrofi, dette skyldes at transplantere en nyre fra C57BL / 6 BM12 donorer i C57BL / 6 modtagere, da disse mus er kendetegnet ved en enkelt MHC klasse II-loci mis -match 8.

Flere aspekter af transplantation er blevet undersøgt ved anvendelse af musemodel for nyretransplantation herunder akut afstødning, cellulære og humorale afstødning, iskæmisk reperfusionsbeskadigelse og trialing hidtil ukendte terapeutiske midler. Vi har ændret den kirurgiske technique at reducere driftstiden og forbedre den lethed af operationen. Især har vi beskrevet samtidig donor og modtager forberedelse og en forenklet vaskulær anastomose teknik ved at anvende en kontinuerlig aorta patch anastomose. Denne video og manuskript vil give centrale punkter for at hjælpe i etableringen af ​​denne teknik.

Protocol

Relevante nationale og lokale institutionelle etik bør være på plads, før du udfører dyreforsøg. Specielt i Det Forenede Kongerige de følgende forsøg blev gennemført under de Dyr (videnskabelige procedurer) Act 1986 Når to microsurgeons er til rådighed til at operere samtidigt donor kirurg skal udføre trin 1,1-1,16 derefter 3.1 til 3.5, mens modtageren kirurg udfører 2.1 til 2.8 . For en enkelt operatør trin kan følges sekventielt. 1. Donor Forberedelse <p class="jove_conten…

Representative Results

Nyreallotransplantatafstødning kan vurderes ved histologiske analyser af Methacarn-paraffinindlejrede vævssnit af den transplanterede nyre (figur 2). Isotransplantat transplantation af nyrer mellem syngene mus resulterer i nedsat iskæmisk reperfusionsskade, dog med 4 uger tubuli er genoprettet og er histologisk sammenlignes med indfødte nyrer. Akut afstødning kan modelleres ved C57BL / 6 nyretransplantation i BALB / c-modtagere, inden for 1 uge er der diffus mononukleær celleinfiltration hele nyre…

Discussion

Den mest beskrevne måde at udføre arteriel anastomose er at bruge den distale aorta donor, med den renale arterie i forlængelse i en ende-til-side-måde til modtageren aorta. Vi beskriver brugen af ​​en aorta patch, svarende til 'Carrell patch' spejling, der udføres i den menneskelige nyretransplantation, som vi mener at være mere praktisk. Selvom rapporter i litteraturen af ​​donor og modtager operationstid er sparsomme mener vi, at udnytte en aorta patch til modtager aorta i stedet for ende-til-si…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Finansiering fra Nyre Research UK, The Royal College of Surgeons i Edinburgh og European Society of organtransplantation støttede denne undersøgelse.

Materials

Surgical Instruments
Blunt Dissecting Scissors Fine Science Tools  14072-10 For skin cutting
Curved Castoviejo scissors Fine Science Tools 15017-10 For tissue cutting
Spring Scissors – straight Fine Science Tools 15000-08 For suture cutting
Toothed forceps 1×2 teeth Fine Science Tools 11021-12
2 x Fine Tip forceps (Dumont No.5) Fine Science Tools 11251-20
Angled Fine Tip forceps (Dumont No. 5/45) Fine Science Tools 11253-25 For blunt dissecting
Curved Fine Tip forcep (Dumont No.7) Fine Science Tools 11273-22 Useful to pass around vessels
Curved Crile Haemostat Fine Science Tools 1300-04
Micro clip applicator with lock Fine Science Tools 18056-14
2 x Micro serrefines spring width 2mm, jaw length 4mm Fine Science Tools 18055-04 Microvascular clamps
2 x Colibri 3cm wire retractor Fine Science Tools 17000-03
Castroviejo needle holder with lock Fine Science Tools 120660-01
Wound clip applicator Fine Science Tools 12031-07
7mm wound clips Fine Science Tools 12032-07 Remove 7 to 10 days after surgery
Equipment
OPMI pico microscope Carl Zeiss S100
Thermal cautery unit with fine tip Geiger 150A
Heat electronic pad Cozee Cumfort n/a
Euroklav 23-S Melag n/a Autoclave
Disposable equipment
7/O Silk braided suture Pearsall 30514
10/O Dafilon (polyamide) suture B-Braun  G1118099
6/O Vicryl (plygalectin) Ethicon W9537
Regular bevel needle, 1 inch, 21G Bection, Dickinson and Company 305175 For ureteric anastamosis
Regular bevel needle, 5/8 inch, 25G Bection, Dickinson and Company 305122
Regular bevel needle, 1/2 inch, 30G Bection, Dickinson and Company 304000
Insulin needle 1ml, 29G Bection, Dickinson and Company 324827
Insulin needle 0.3ml, 30G Bection, Dickinson and Company 324826
1 ml syringe slip tip Bection, Dickinson and Company 300184
5 ml syringe slip tip Bection, Dickinson and Company 302187
Wypall paper swabs Kimberley-Clark L40 sterilised by autoclave
Cotton wool buds Johnson and Johnson n/a sterilised by autoclave
Plain drapes Guardian CB03 sterilised by autoclave
Cell culture dish 60mm x 15mm Corning Incorporated 430166
Dispensing Pin B-Braun DP3500L / 413501 Used with NaCl 0.9%
Re-agents and Drugs
(Lacri-Lube) White soft paraffin 57.3%, mineral oil 42.5% and lanolin alcohols 0.2% Allergan Ltd 21956GB10X
(Videne) Povidone-iodine 10% Ecolab Ltd PL 04509/0041
(Vetalar V) Ketamine hydrochloride Pfizer Animal Health Vm 42058/4165 100mg/ml solution (dose 200mg/kg)
(Domitor) Medetomidine hydrochloride  Orion Pharma Vm 06043/4003 1mg/ml (dose 0.5mg/kg)
(Vetergesic) Bupernorphine hydrochloride  Alsto Animal Health Vm 00063/4002 0.3mg/ml (dose 0.05mg/kg)
(Antisedan) Atipamezole hydrochoride Orion Pharma Vm 06043/4004 5mg/ml (dose 2mg/kg)
University of Wisconsin Solution Belzer Bridge to Life n/a dose approximately 500 microlitres/mouse
NaCl 0.9% Baxter FKE1323
Heparin Sulphate non-proprietary n/a 5000units/ml (dose 5units/mouse)

Referências

  1. Guild, W. R., Harrison, J. H., Merrill, J. P., Murray, J. Successful homotransplantation of the kidney in an identical twin. Trans. Am. Clin. Climatol Assoc. 67, 167-173 (1955).
  2. Wolfe, R. A., et al. Comparison of mortality in all patients on dialysis, patients on dialysis awaiting transplantation, and recipients of a first cadaveric transplant. N. Engl. J. Med. 341, 1725-1730 (1999).
  3. Nankivell, B. J., Alexander, S. I. . Rejection of the Kidney Allograft. N. Engl. J. Med. 363, 1451-1462 (2010).
  4. Tse, G. H., Hughes, J., Marson, L. P. Systematic review of mouse kidney transplantation. Transplant International. 26, 1149-1160 (2013).
  5. Skoskiewicz, M., Chase, C., Winn, H. J., Russell, P. S. Kidney transplants between mice of graded immunogenetic diversity. Transplant. Proc. 5, 721-725 (1973).
  6. Zhang, Z., et al. Pattern of liver, kidney, heart, and intestine allograft rejection in different mouse strain combinations. Transplantation. 62, 1267-1272 (1996).
  7. Qi, F., et al. Depletion of cells of monocyte lineage prevents loss of renal microvasculature in murine kidney transplantation. Transplantation. 86, 1267-1274 (2008).
  8. Dang, Z., Mackinnon, A., Marson, L. P., Sethi, T. Tubular atrophy and interstitial fibrosis after renal transplantation is dependent on galectin-3. Transplantation. 93, 477-484 (2012).
  9. Jabs, W. J., et al. Heterogeneity in the Evolution and Mechanisms of the Lesions of Kidney Allograft Rejection in Mice. Am. J. Transplant. 3, 1501-1509 (2003).
  10. Lin, T., et al. Deficiency of C4 from Donor or Recipient Mouse Fails to Prevent Renal Allograft Rejection. Am. J. Pathol. 168, 1241-1248 (2006).
check_url/pt/52163?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Tse, G. H., Hesketh, E. E., Clay, M., Borthwick, G., Hughes, J., Marson, L. P. Mouse Kidney Transplantation: Models of Allograft Rejection. J. Vis. Exp. (92), e52163, doi:10.3791/52163 (2014).

View Video