ラット肝移植モデルにおける血球力学的変化をシミュレートすることによる臓器虚血再灌流損傷
Summary
本論文では、肝移植後の虚血再灌流傷害に関する基礎研究を容易にするために、ラットにおける肝相(肝虚血)の動物モデルを構築する方法を詳しく説明する。
Abstract
ラットにおける正体異形肝移植(OLT)は、肝外器官の虚血再灌流傷害(IRI)を含む術前、術中および術後の研究に使用される実証済みの動物モデルである。このモデルには、数多くの実験とデバイスが必要です。肝相の持続時間は、移植後にIRIを発症する時間と密接に関連している。本実験では、血行力学的変化を用いてラットの肝外臓器損傷を誘発し、最大許容時間を決定した。最も重度の臓器損傷までの時間は、異なる器官のために変化した。この方法は、容易に複製することができ、また、肝臓移植後の肝外器官のIRIを研究するために使用することができる。
Introduction
虚血再灌流傷害(IRI)は、肝臓移植後の一般的な合併症である。肝疾患は、虚血媒介性細胞損傷および肝再灌流の異常な悪化を伴う病理学的プロセスである。肝性IRIと局所的な自然免疫応答は、熱と冷間のIRIに分けることができる、臨床環境の違いに応じて1。ホットIRIは、通常、肝臓移植、ショック、および外傷2の結果として、幹細胞傷害によって誘発される。冷たいIRIは、内皮細胞および末梢循環によって引き起こされる肝臓移植の合併症である3.臨床報告によると、肝性IRIは初期臓器不全の10%に関連しており、急性および慢性拒絶反応4,5の発生率を増加させる可能性がある。また、肝性のIRIはまた、多臓器不全症候群または全身性炎症反応症候群を誘発し、高死亡率6を有する。肝外臓器の関与を有する患者は、病院に長く滞在し、より多くのお金を費やし、より悪い予後7を持っている傾向があります。合併症の発症は、肝臓移植8の肝相の長さと密接に関連している。
ラットにおける異形性肝移植(OLT)は、1973年にアメリカの教授リーによって最初に報告された。実験手術では、縫合法を用いて、臨床肝移植のステップと血管の吻合と共通胆管(CBD)をシミュレートした。この手順は難しく、時間がかかり、成功率が低い9.1979年、KamadaらのラットのOLTは、26分以内に動脈性相を制御する門脈の吻合に対する「ツーカフ法」を創造的に用いることで、ラットのOLTを大幅に改善した。同年、ツィンマーマンは「単一胆管ステント法」を提案した。リーの研究に基づいて、ツィンマーマンは、直接ドナーとレシピエントのCBDを吻合するためにポリエチレンチューブを使用し、CBDの再構築を簡素化し、括約筋の機能を維持し、この方法は、OLTモデル11の胆道再建のための標準となった。1980年、宮田らは、門脈静脈(PV)、上皮性大静脈(SVC)、および肝内大静脈(IVC)がカフ法によって吻合された「三カフ法」を提案した。しかし、この方法ではカニューレの歪みが生じるおおありで、これは、下の大静脈逆流12の閉塞を招く可能性がある。1983年には、PVとIVCの吻合にカフ法を用いて「ツーカフ法」が提案されたが、SVC13には縫合法を採用した。この方法は、OLTモデルを確立するために世界的に学者によって採用されました。それ以来、カフ吻合のステップは、肝相を短くし、ラット14の生存率を向上させるために改善された。同様に、改善された方法は、アン肝相15を短縮するために臨床現場で使用される。しかし、肝臓移植後のIRIに関する基礎研究は、生存率が肝外器官への傷害の程度に反比例することを示している。そのため、さらなる研究が必要であり、肝臓移植後のIRIをシミュレートするためには、簡単で再現性の高い動物モデルが必要です。
肝相の定義に基づいて、ラットの肝外器官のIRIをもたらす肝臓移植における血行力学的変化をシミュレートした。本明細書では、肝臓移植後のIRIの基礎研究を容易にするために、ラットにおけるアン肝相(肝臓虚血)の動物モデルを構築する方法の詳細な説明を提供する。
Protocol
Representative Results
Discussion
ラットのOLTは、肝臓移植、IRI、移植拒絶反応、免疫寛容、移植病理学および薬理学、ホモ移植、異種移植における臓器保存を研究するための理想的なモデルです。現在、肝臓移植の実験研究に広く用いられている。
パイロット研究の間、我々は最初にペントバルビタールナトリウム腹膜内麻酔を投与し、これが高い術後死亡率と血行力学的変化に対する短い耐性につな?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
広西医科大学第二付属病院のウェンタオ・リー博士とJi-hua Wu博士の有益な提案を認めたいと思います。著者たちは、チームメイトの皆様に有益なコメントやディスカッションをしてくれたことに感謝したいと思います。著者はまた、彼らのコメントのためにJoVEの匿名のレビュー担当者と編集者に感謝したいと思います。特別な感謝は、彼らの継続的なサポートと励ましのために元博士の両親に行く必要があります。寧波自然科学財団(2014A610248)の支援を受けた。
Materials
| 4% paraformaldehyde solution | Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd | P804536 | |
| air drying oven | Shanghai Binglin Electronic Technology Co., Ltd. | BPG | |
| Alanine aminotransferase (ALT)Kit | Elabscience Biotechnology Co.,Ltd | E-BC-K235-S | |
| ammonia | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 10002118 | |
| amylase Kit | Elabscience Biotechnology Co.,Ltd | E-BC-K005-M | |
| anhydrous ethanol | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 100092183 | |
| Animal anesthesia machine | Shenzhen Ruiwode Life Technology Co. Ltd | R640 | |
| aspartate aminotransferase (AST)kit | Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd. | S03040 | |
| automatic biochemical analyzer. | SIEMENS AG FWB:SIE, NYSE:SI Co., Ltd. | 2400 | |
| Biosystems (when nessary) | Chengdu Taimeng Electronics Co., Ltd. | BL-420F | |
| Centrifuge | Baiyang Medical Instrument Co., Ltd. | BY-600A | |
| cover glass | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co. Ltd | 10212432C | |
| creatinine Kit | Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd. | S03076 | |
| dewatering machine | Hungary 3DHISTECH Co.,Ltd | Donatello Series 2 | |
| embedding machine | Hubei Xiaogan Kuohai Medical Technology Co., Ltd. | KH-BL1 | |
| frozen machine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-L5 | |
| hematoxylin-eosin dye solution | Wuhan Saiwell Biotechnology Co., Ltd | G1005 | |
| high-efficiency paraffin wax | Shanghai huayong paraffin wax co., Ltd | Q/YSQN40-91 | |
| hydrochloric acid | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 10011018 | |
| intraocular lens (IOL)forceps | Guangzhou Guangmei Medical Equipment Co., Ltd. | JTZRN | |
| Isoflurane | Shenzhen Ruiwode Life Technology Co. Ltd | — | |
| micro Scissors(when nessary) | Shanghai Surgical Instrument Factory | WA1010 | |
| needle holders | Shanghai Surgical Instrument Factory | J32010 | |
| neutral gum | Shanghai Huashen Healing Equipment Co.,Ltd. | — | |
| normal optical microscope | Nikon Instrument Shanghai Co., Ltd | Nikon Eclipse CI | |
| ophthalmic forceps | Shanghai Surgical Instrument Factory | J3CO30 | straight |
| ophthalmic forceps | Shanghai Surgical Instrument Factory | JD1060 | bending |
| ophthalmic Scissors | Shanghai Surgical Instrument Factory | J1E0 | |
| pathological slicer | Shanghai Leica Instrument Co., Ltd | RM2016 | |
| pipettes | Dragon Laboratory Instruments Co., Ltd. | 7010101008 | |
| retractors | Beijing Jinuotai Technology Development Co.,Ltd. | JNT-KXQ | |
| scanner | Hungary 3DHISTECH Co.,Ltd | Pannoramic 250 | |
| slide | Wuhan Saiwell Biotechnology Co., Ltd | G6004 | |
| xylene | Sinopharm Chemical Reagents Co. Ltd | 1330-20-7 |
Referências
- Dar, W. A., Sullivan, E., Byon, J. S., Eltzschig, H., Ju, C. Ischaemia reperfusion injury in liver transplantation: Cellular and molecular mechanisms. Liver International. 39 (5), 788-801 (2019).
- Qiao, P. F., Yao, L., Zhang, X. C., Li, G. D., Wu, D. Q. Heat shock pretreatment improves stem cell repair following ischemia-reperfusion injury via autophagy. World Journal of Gastroenterology. 21 (45), 12822-12834 (2015).
- Liu, Y., et al. Activation of YAP attenuates hepatic damage and fibrosis in liver ischemia-reperfusion injury. Journal of Hepatology. 71 (4), 719-730 (2019).
- Hirao, H., Dery, K. J., Kageyama, S., Nakamura, K., Kupiec-Weglinski, J. W. Heme Oxygenase-1 in liver transplant ischemia-reperfusion injury: From bench-to-bedside. Free Radical Biology and Medicine. 157, 75-82 (2020).
- Motiño, O., et al. Protective role of hepatocyte cyclooxygenase-2 expression against liver ischemia-reperfusion injury in mice. Hepatology. 70 (2), 650-665 (2019).
- Guo, W. A. The search for a magic bullet to fight multiple organ failure secondary to ischemia/reperfusion injury and abdominal compartment syndrome. Journal of Surgical Research. 184 (2), 792-793 (2013).
- Elham, M., Mahmoudi, M., Nassiri-Toosi, M., Baghfalaki, T., Zeraati, H. Post liver transplantation survival and related prognostic factors among adult recipients in tehran liver transplant center; 2002-2019. Archives of Iranian Medicine. 1 (23), 326-334 (2020).
- Kim, E. H., Ko, J. S., Gwak, M. S., Lee, S. K., Kim, G. S. Incidence and clinical significance of hyperfibrinolysis during living donor liver transplantation. Blood Coagulation and Fibrinolysis. 29 (3), 322-326 (2018).
- Czigány, Z. Improving research practice in rat orthotopic and partial orthotopic liver transplantation: a review, recommendation, and publication guide. European Surgical Research. 55 (1-2), 119-138 (2015).
- Kamada, N., Calne, R. Y. Orthotopic liver transplantation in the rat. Technique using cuff for portal vein anastomosis and biliary drainage. Transplantation. 28 (1), 47-50 (1979).
- Zimmermann, F. A., et al. Techniques for orthotopic liver transplantation in the rat and some studies of the immunologic responses to fully allogeneic liver grafts. Transplantation Proceedings. 11 (1), 571-577 (1979).
- Miyata, M., Fischer, J. H., Fuhs, M., Isselhard, W., Kasai, Y. A simple method for orthotopic liver transplantation in the rat. Cuff technique for three vascular anastomoses. Transplantation. 30 (5), 335-338 (1980).
- Kamada, N. A., Calne, R. Y. Surgical experience with five hundred thirty liver transplants in the rat. Surgery. 93 (1), 64-69 (1983).
- Yang, L. F., et al. A rat model of orthotopic liver transplantation using a novel magnetic anastomosis technique for suprahepatic vena cava reconstruction. Journal of Visualized Experiments. 19 (133), e56933 (2018).
- Liu, L. X., He, C., Huang, T., Gu, J. Development of a new technique for reconstruction of hepatic artery during liver transplantation in sprague-dawley rat. PLoS One. 10 (12), 0145662 (2015).
- Paller, M. S., Hoidal, J. R., Ferris, T. F. Oxygen free radicals in ischemic acute renal failure In the rat. Journal of Clinical Investigation. 74 (4), 1156-1164 (1984).
- Schmidt, J., Lewandrowsi, K., Warshaw, A. L., Compton, C. C., Rattner, D. W. Morphometric characteristics and homogeneity of a new model of acute pancreatitis in the rat. International Journal of Pancreatology. 12 (1), 41-51 (1992).
- Chui, C. J., McArdle, A. H., Brown, R., Scott, H. J., Gurd, F. N. Intestinal mucosal lesion in low-flow states. I. A morphological, hemodynamic, and metabolic reappraisal. Archives of Surgery. 101 (4), 478-483 (1970).
- Kozian, A., et al. One-lung ventilation induces hyperfusion and alveolar damage in the ventilated lung:an experimental study. British Journal of Anaesthesia. 100 (4), 549-559 (2008).
- Shimada, S., et al. Heavy water (D2O) containing preservation solution reduces hepatic cold preservation and reperfusion injury in an isolated perfused rat liver (IPRL) model. Journal of Clinical Medicine. 8 (11), 1818 (2019).
- Nakamura, K. Sirtuin 1 attenuates inflammation and hepatocellular damage in liver transplant ischemia/reperfusion: from mouse to human. Liver Transplantation. 23 (10), 1282-1293 (2017).
- Blaire, A., et al. Surgical Considerations of Hilar Cholangiocarcinoma. Surgical Oncology Clinics of North America. 28 (4), 601-617 (2019).
