Summary

Lésion d’ischémie-reperfusion d’organe en simulant des changements hémodynamiques dans le modèle de greffe de foie de rat

Published: March 06, 2021
doi:

Summary

Cet article fournit une description détaillée de la façon de construire un modèle animal de la phase anhépatique (ischémie hépatique) chez les rats pour faciliter la recherche fondamentale sur les lésions ischémiques-reperfusion après la transplantation hépatique.

Abstract

La transplantation orthotopique de foie (OLT) chez les rats est un modèle animal éprouvé utilisé pour des études préopératoires, peropératoires, et postopératoires, y compris des dommages d’ischémie-reperfusion (IRI) des organes extrahépatiques. Ce modèle nécessite de nombreuses expériences et dispositifs. La durée de la phase anhépatique est étroitement liée au temps de développement de l’IRI après transplantation. Dans cette expérience, nous avons employé des changements hémodynamiques pour induire des dommages extrahepatic d’organe chez les rats et avons déterminé le temps maximum de tolérance. Le temps jusqu’à ce que la blessure d’organe la plus grave variait pour différents organes. Cette méthode peut facilement être reproduite et peut également être utilisée pour étudier l’IRI des organes extrahépatiques après la transplantation hépatique.

Introduction

La lésion d’Ischemia-reperfusion (IRI) est une complication commune après transplantation de foie. L’IRI hépatique est un processus pathologique impliquant des dommages cellulaires ischémiques et une détérioration anormale de la réperfusion hépatique. L’IRI hépatique et la réponse immunitaire innée locale peuvent être divisés en IRI chaud et froid, selon les différences dans l’environnement clinique1. L’IRI chaud est induit par des dommages de cellules souches, habituellement en raison de la transplantation de foie, du choc, et du trauma2. L’IRI froid est une complication de la transplantation hépatique provoquée par des cellules endothéliales et la circulationpériphérique 3. Les rapports cliniques ont prouvé que l’IRI hépatique est associé à 10% des échecs tôt d’organe et peut augmenter l’incidence du rejet aigu etchronique 4,5. En outre, l’IRI hépatique peut également induire les syndromes multiples de dysfonctionnement d’organe ou le syndrome inflammatoire systémique de réponse, avec la mortalitéélevée 6. Les patients présentant la participation extrahepatic d’organe tendent à rester plus longtemps à l’hôpital, dépensent plus d’argent, et ont un pronosticplus mauvais 7. Le développement des complications est étroitement lié à la longueur de la phase anhepatic de la transplantation hépatique8.

La transplantation orthotopique de foie (OLT) chez les rats a été rapportée pour la première fois par le professeur américain Lee en 1973. L’opération expérimentale a simulé les étapes de la transplantation clinique de foie et de l’anastomosis des vaisseaux sanguins et du canal biliaire commun (CBD) utilisant la méthode de suture. La procédure est difficile et longue avec un faible taux de succès9. En 1979, Kamada et coll. ont apporté une amélioration significative à l’OLT chez les rats en utilisant de façon créative la « méthode à deux poignets » pour l’anastomose de la veine portail pour contrôler la phase anhépatique dans les 26 minutes10. La même année, Zimmermann proposa la « méthode unique de l’en-avant biliaire ». Sur la base des travaux de Lee, Zimmermann a utilisé des tubes de polyéthylène pour anastomoser directement la CDB du donneur et du receveur, a simplifié la reconstruction de la CDB et préservé la fonction du sphincter, et cette méthode est devenue la norme pour la reconstruction biliaire des modèles OLT11. En 1980, Miyata et coll. ont proposé la « méthode des trois poignets » où la veine portail (PV), le véna cava suprahépatique (SVC) et le véna cava intrahépatique (IVC) étaient anastomosés par la méthode du brassard. Cependant, il y a un risque de distorsion de la canule avec cette méthode, qui peut mener à l’obstruction du reflux inférieur de cava de vena12. En 1983, la « méthode à deux poignets » a été proposée en utilisant la méthode du brassard pour l’anastomose du PV et de l’IVC, mais en adoptant la méthode de suture pour le SVC13. Cette méthode a été adoptée par les chercheurs du monde entier pour établir des modèles olt. Depuis lors, les étapes d’anastomose de manchette ont été améliorées pour raccourcir la phase anhepatic et améliorer le taux de survie des rats14. De même, des méthodes améliorées sont utilisées dans la pratique clinique pour raccourcir la phase anhépatique15. Cependant, la recherche fondamentale sur IRI après transplantation hépatique a montré que le taux de survie est inversement lié au degré de blessure aux organes extrahépatiques. Par conséquent, d’autres recherches sont nécessaires, et un modèle animal simple et reproductible est nécessaire pour simuler iri après la transplantation hépatique.

Basé sur la définition de la phase anhepatic, nous avons simulé les changements hémodynamiques dans la transplantation de foie ayant pour résultat IRI des organes extrahépatiques chez les rats. Ci-dessous, nous fournissons une description détaillée de la façon de construire un modèle animal de la phase anhépatique (ischémie hépatique) chez les rats pour faciliter la recherche fondamentale sur iri après transplantation hépatique.

Protocol

Le Comité d’éthique animale a approuvé l’expérience de l’Université médicale du Guangxi (No20190920). Tous les animaux ont été fournis par le Animal Experiment Center de l’Université médicale du Guangxi. Nous avons utilisé des rats Sprague Dawley mâles fpS (200-250 g, 10-12 semaines), maintenus sous la température ambiante de 25 ± 2 °C et l’humidité de 50 ± 10 %. L’alimentation a été interrompue 24 heures avant l’opération; toutefois, de l’eau a été fournie. <p class="jove_conten…

Representative Results

Tolérance des rats à l’ischémie hépatiqueDans ce modèle animal, les sites où les vaisseaux sanguins ont été ligatés pendant l’exploitation sont indiqués à la figure 1. Les rats ont été répartis au hasard en 5 groupes pour l’ischémie pendant 15 minutes (groupe I15), 30 minutes (groupe I30), 45 minutes (groupe I45), 60 minutes (I60) et un groupe factice, avec 10 rats dans chaque groupe. Le taux de survie de chaque groupe a été observé 14 jours aprè…

Discussion

OLT chez les rats est un modèle idéal pour étudier la préservation des organes dans la transplantation hépatique, IRI, rejet de greffe, tolérance immunitaire, pathologie de transplantation et pharmacologie, homotransplantation, et la xénotransplantation. À l’heure actuelle, il est largement utilisé dans la recherche expérimentale de la transplantation hépatique.

Au cours d’études pilotes, nous avons d’abord administré l’anesthésie intraperitoneal pentobarbital de sodium e…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous tenons à souligner les suggestions utiles faites par le Dr Wen-tao Li et le Dr Ji-hua Wu du deuxième hôpital affilié de l’Université médicale du Guangxi. Les auteurs remercient nos coéquipiers pour leurs commentaires et discussions utiles. Les auteurs aimeraient également remercier les critiques anonymes et les éditeurs de JoVE pour leurs commentaires. Nous remercions tout remercie tout œux les parents du Dr Yuan pour leur soutien et leurs encouragements continus. Les travaux ont été soutenus par la Ningbo Natural Science Foundation (2014A610248).

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Motiño, O., et al. Protective role of hepatocyte cyclooxygenase-2 expression against liver ischemia-reperfusion injury in mice. Hepatology. 70 (2), 650-665 (2019).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Kamada, N. A., Calne, R. Y. Surgical experience with five hundred thirty liver transplants in the rat. Surgery. 93 (1), 64-69 (1983).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Blaire, A., et al. Surgical Considerations of Hilar Cholangiocarcinoma. Surgical Oncology Clinics of North America. 28 (4), 601-617 (2019).

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Yuan, Y., Chen, M., Huang, J., Tian, Y., Qin, K., Yuan, Z., Wang, W., Wu, Z., Tian, X., Zhang, Y. Organ Ischemia-Reperfusion Injury by Simulating Hemodynamic Changes in Rat Liver Transplant Model. J. Vis. Exp. (169), e61779, doi:10.3791/61779 (2021).

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