Травма ишемии-реперфузии органов путем моделирования гемодинамических изменений в модели трансплантации печени крыс
Summary
В настоящем документе приводится подробное описание того, как построить животное модель анхепатической фазы (ишемия печени) у крыс, чтобы облегчить фундаментальные исследования ишемии-реперфузии травмы после трансплантации печени.
Abstract
Ортопедическая трансплантация печени (OLT) у крыс является проверенной и проверенной моделью животных, используемой для предоперационных, интраоперационных и послеоперационных исследований, включая ишемию-реперфузию (ИРИ) внегепатических органов. Эта модель требует многочисленных экспериментов и устройств. Продолжительность анхепатической фазы тесно связана со временем развития ИРИ после трансплантации. В этом эксперименте мы использовали гемодинамические изменения, чтобы вызвать экстрагепатические повреждения органов у крыс и определили максимальное время толерантности. Время до самой тяжелой травмы органа варьировалось для различных органов. Этот метод можно легко воспроизвести, а также может быть использован для изучения ИРИ внегепатических органов после трансплантации печени.
Introduction
Ишемия-реперфузия травмы (ИРИ) является распространенным осложнением после трансплантации печени. Печеночная ИРИ является патологическим процессом, включающим ишемию опосредованное повреждение клеток и ненормальное ухудшение реперфузии печени. Печеночная ИРИ и местный врожденный иммунный ответ можно разделить на горячие и холодные ИРИ, в соответствии с различиями в клиническойсреде 1. Горячая ИРИ вызвана травмой стволовых клеток, как правило, в результате трансплантации печени, шока и травмы2. Холодный ИРИ является осложнением трансплантации печени, вызванной эндотелиальных клеток и периферической циркуляции3. Клинические отчеты показали, что печеночная ИРИ связана с 10% ранних отказов органов и может увеличить заболеваемость острым и хроническимотторжением 4,5. Кроме того, печеночная ИРИ может также вызвать синдромы множественной дисфункции органов или синдром системной воспалительной реакции, с высокойсмертностью 6. Пациенты с экстрагепатической участия органа, как правило, остаются дольше в больнице, тратить больше денег, и хуже прогноз7. Развитие осложнений тесно связано с продолжительностью анхепатической фазы трансплантации печени8.
Ортотопическая трансплантация печени (OLT) у крыс была впервые зарегистрирована американским профессором Ли в 1973 году. Экспериментальная операция смоделировала этапы клинической трансплантации печени и анатомоза кровеносных сосудов и общего желчного протока (КБР) с использованием шовного метода. Процедура трудна и занимает много времени с низким уровнем успеха9. В 1979 году Kamada и др. сделал значительное улучшение OLT у крыс, творчески используя “двух-манжеты метод” для анатомоза портала вены для управления анхепатической фазы в течение 26 минут10. В том же году Циммерманн предложил «метод единого желчного стента». На основе работы Ли Циммерманн использовал полиэтиленовые трубки для непосредственной анатомозы КБР донора и реципиента, упростил реконструкцию КБР и сохранил функцию сфинктера, и этот метод стал стандартом для желчной реконструкцииOLT-моделей 11. В 1980 году Miyata et al. предложили «метод с тремя манжетами», в котором порталная вена (PV), супрагепатическая кава вены (SVC) и внутрицепатическая кава вены (IVC) были анастомозированы методом манжеты. Тем не менее, существует риск искажения канюлы с помощью этого метода, который может привести к обструкции нижней вены кавы рефлюкс12. В 1983 году «метод двух наручников» был предложен с использованием метода манжеты для анатомоза фотоэлектрических и IVC, но принятие метода шва для SVC13. Этот метод был принят учеными во всем мире для создания OLT-моделей. С тех пор, манжеты анатомоз шаги были улучшены, чтобы сократить анхепатической фазы и улучшить выживаемость крыс14. Аналогичным образом, улучшенные методы используются в клинической практике, чтобы сократить анхепатическойфазы 15. Однако фундаментальные исследования ИРИ после трансплантации печени показали, что выживаемость обратно связана со степенью повреждения внегепатических органов. Поэтому необходимы дальнейшие исследования, и для имитации ИРИ после трансплантации печени необходима простая и воспроизводимая модель животных.
Основываясь на определении анхепатической фазы, мы смоделировали гемодинамические изменения в трансплантации печени, в результате чего ИРИ экстрагепатических органов у крыс. В этом случае мы предоставляем подробное описание того, как построить животное модель анхепатической фазы (ишемия печени) у крыс, чтобы облегчить фундаментальные исследования иРИ после трансплантации печени.
Protocol
Representative Results
Discussion
OLT у крыс является идеальной моделью для изучения сохранения органов в области трансплантации печени, ИРИ, отторжения трансплантата, иммунной толерантности, патологии трансплантации и фармакологии, гомотрансплантации и ксенотрансплантации. В настоящее время он широко используется в …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы отметить полезные предложения д-ра Вэнь-тао Ли и д-ра Цзи-хуа Ву из Второй аффилированной больницы Гуанси-Медицинского университета. Авторы хотели бы поблагодарить наших товарищей по команде за полезные комментарии и дискуссии. Авторы также хотели бы поблагодарить анонимных рецензентов и редакторов JoVE за их комментарии. Особая благодарность должна идти к родителям доктора Yuan для их непрерывной поддержки и ободрения. Работа была поддержана Фондом естественных наук Нинбо (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 |
References
- 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).
