Sıcak iskemi / reperfüzyon hasarının bir sıçan akciğer transplantasyon modeli: sonuçları iyileştirmek için optimizasyonlar
Summary
Burada, sonuçları iyileştirmeye hizmet eden bir sıçan akciğer nakli modeline optimizasyonlar sunuyoruz. Vücut ağırlığına göre manşetler için bir boyut kılavuzu, 4. interkostal boşluğu belirlemek için bir ölçüm stratejisi ve yara kapatma ve BAL (bronkoalveoler lavaj) sıvı ve doku toplama yöntemleri sunuyoruz.
Abstract
Sıçan akciğer nakli ile ilgili deneyimlerimizden, iyileştirilmesi gereken birkaç alan bulduk. Pulmoner ven (PV), pulmoner arter (PA) veya bronş (Br) için uygun manşet boyutlarını seçme yöntemlerine ilişkin mevcut literatürdeki bilgiler çeşitlidir, bu nedenle sıçan akciğer transplantasyonu sırasında uygun manşet boyutunun belirlenmesi deneme yanılma egzersizi haline getirilmiştir. Kelepçeleme tekniğini, damarın veya bronşun boyutuna uygun en küçük etkili manşeti kullanacak şekilde standartlaştırarak, transplantasyon prosedürünü daha güvenli, daha hızlı ve daha başarılı hale getirebiliriz. PV, PA ve Br’nin çapları sıçanın vücut ağırlığı ile ilişkili olduğundan, ağırlığa dayalı bir kılavuz kullanarak uygun bir boyut seçmek için bir strateji sunuyoruz. Akciğer hacmi vücut ağırlığı ile de ilişkili olduğundan, sıcak iskemi sırasında donör akciğer enflasyonu için uygun hava hacmini seçerken ve bronkoalveoler lavaj (BAL) sıvı toplanması sırasında aşılanacak uygun PBS hacmi için bu ilişkinin de göz önünde bulundurulmasını öneririz. Ayrıca 4. interkostal boşluk diseksiyonu, yara kapatma ve hem doğal hem de transplante loblardan örnek toplama yöntemlerini de tanımladık.
Introduction
Otuz yılı aşkın bir süredir, araştırmacılar sıçan akciğer nakli modellerini değiştirmekte ve geliştirmektedir, böylece üretilen veriler daha tutarlı ve gerçek klinik durumu daha yansıtmaktadır. Laboratuvarımızın bu modeli uyguladığı dönemde, dört iyileştirme alanı belirledik: anastomozlar için kelepçeleme teknikleri, alıcının 4. interkostal boşluğunun tanımlanması, alıcının prosedürü sırasında akciğer şişirmesi ve yara kapanması ve analiz için örneklerin toplanması.
Anastomozlar için kelepçeleme tekniği modifikasyonları, donör akciğerin 1,2,3,4,5,6 işlem süresini kısaltarak ve anastomoz prosedürünü mikrocerrah için daha hızlı ve teknik olarak daha kolay hale getirerek tüm transplantasyon prosedürünü iyileştirebilir. Nakledilen akciğere gerekli kan ve hava akışını sağlamak için uygun boyutta manşetlerin kullanılması kritik olmakla birlikte, pulmoner ven (PV), pulmoner arter (PA) veya bronş (Br) için manşetlerin boyutunun nasıl seçilmesi gerektiği konusunda sınırlı rehberlik vardır5,7,8,9. PV, PA ve Br’nin çapları donör ve alıcı sıçanların vücut ağırlığı ile ilişkili olduğundan, manşet boyutunun vücut ağırlığına dayanmasını öneriyoruz. Bu rapor, nakledilen akciğere kan ve hava beslemesini optimize etmeye yarayan bir sıçanın vücut ağırlığına (180 g ila 270 g’ın üzerinde) dayanan manşetler için bir boyut kılavuzu sunmaktadır (Tablo 1).
Yeni bir mikrocerrah, donör prosedürü sırasında bir donör akciğeri başarılı ve kolay bir şekilde temin edebilirken, alıcının prosedürü sırasında akciğerin nakli daha karmaşıktır ve mikrocerrahın deneyimine bağlıdır. Alıcının sol akciğerine erişmek için 4. interkostal boşluğu bulma girişimleri, biraz öznellik taşıyan ve işlem süresini artırabilen daha zor adımlardan biridir. Bu nedenle, göğüs ölçümlerini vekalbin çarpıntılarını kullanarak 4. interkostal boşluk yerinin belirlenmesine yardımcı olacak basit ve objektif bir yöntem sunarak 4,5,6,10,11,12 diseke edilecek doğru alanı göğüs duvarını bulmayı amaçlıyoruz.
Ayrıca, organda potansiyel bir yaralanma kaynağı olan donör akciğer enflasyonunda bir iyileşme öneriyoruz. Donör akciğer, reperfüzyon başlayana kadar söndürülür. 4. interkostal boşluğu dikerken, donör akciğer genellikle PEEP’i 2 cmH 2 O’dan 6 cmH2O’ya yükselterek şişirilir. Aşırı enflasyondan kaynaklanan akciğer hasarını en aza indirmek için, basit çift düğümlü 4. kaburganın 5. kaburganın altına üç adet 6-0 naylon dikişin yerleştirildiği bir teknik öneriyoruz. Yara kapanma zamanı geldiğinde, üç dikişin uçları her iki elde hemostatlarla tutulur, yara her iki taraftan yukarı çekilerek bir kerede kapatılır ve PEEP hemen 2 cmH2O’ya düşürülür. Bu şekilde, akciğerin mümkün olan en kısa sürede genişlemesine izin verilir10.
Bir deneyin sonunda, araştırmacı genellikle her nakilden birçok analiz türü için birçok örnek türü toplamak ister. Örneğin, dondurulmuş doku, formalin sabit dokusu, pulmoner ödemi belirlemek için ıslak-kuru ağırlık oranı için doku ve bronkoalveloler lavaj (BAL) sıvısı, naklin ne kadar iyi gittiğini değerlendirmek için kullanılabilir. BAL sıvısını toplamanın geleneksel yöntemi, hem alıcının doğal loblarından hem de donörün nakledilen lobundan13,14,15 karışık bir havuzlanmış numuneye izin verir. Bunun üstesinden gelmek için, nakledilen ve doğal akciğerlerin durumu hakkında daha kesin bir fikir verebilecek hilar alanları sıkıştırmak için bir yöntem sunuyoruz. Ek olarak, akciğerlerin her iki tarafından BAL sıvısını toplamak için kullanılan PBS’nin hacmi dikkate alınması önemlidir, çünkü BAL sıvısı, konsantrasyonla ölçülen sitokinler ve kemokinler gibi çok sayıda çözünür faktör içerir. Akciğer kapasitesinin tahmini hacmine aşılanan sıvının hacmini normalleştirmek, karşılaştırmaya yardımcı olabilir. Sağ tarafta dört lob ve sol tarafta bir lob ile, sıçanın beş lobunun her biri farklı bir hacme ve yüzey alanına sahiptir16. Backer ve ark. tarafından akciğer loblarının hacim ölçümü üzerine yapılan önceki bir araştırmaya göre, tüm akciğerin toplam hacminin sağ loblarının hacmi% 63 (4400 mm 3) ve sol lob% 37’dir (2500 mm3). Bu nedenle, BAL sıvısını toplamak için kullanılan PBS hacminin, sağ akciğer için% 63 ve sol akciğer için% 37 ile çarpılan tidal hacmin (7.2 mL / kg) iki katı olarak hesaplanmasını öneririz. Bu yaklaşımı kullanarak, vücut ağırlığı ve zamanlama10,16 gibi değişkenleri daha iyi kontrol edebilirsiniz.
Sonuçta, bu raporda, sıçan akciğer transplantasyonunun standart deneysel modelinde, prosedürü daha verimli hale getirebilecek ve her deneyden daha doğru ve bol miktarda veri üretme yeteneğini artırabilecek birkaç değişiklik göstereceğiz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yazıda, prosedürü optimize etmek için bir sıçan akciğer nakli protokolünde birkaç kritik adımda müdahale ettik. Sıçan akciğer transplantasyonu için çeşitli kelepçeleme teknikleri bildirilmiş olsa da 1,2,3,4,5,6,7,8,9,15, mikrocerrahlar için işlem hala öznel ve zor olabilir.<sup class="xref…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Hiç kimse.
Materials
| 12 Gauge angio-catheter | BD | 382277 | |
| 14 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4251717-02 | |
| 16 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4252586-02 | |
| 18 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4251679-02 | |
| 20 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4252527-02 | |
| 4-0 silk suture | Surgical Specialties Corp. | SP116 | |
| 6-0 nylon suture | AD Surgical | S-N618R13 | |
| 7-0 nylon suture | AD Surgical | S-N718SP13 | |
| 8-0 nylon suture | AD Surgical | XXS-N807T6 | |
| Betadine Spray | Avrio Health L.P | UPC 367618160039 | |
| Clippers | VWR | MSPP-023326 | |
| Castroviejo micro dissecting spring scissors | Roboz Surgical Instrument Co | RS-5668 | |
| Dumont #5 – Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | |
| Electrocautery | Macan | MV-7A | |
| Endotracheal intubation kit | Kent Scientific | ETI-MSE | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11027-12 | |
| Halsted-mosquito hemostat | Roboz Surgical Instrument Co | RS-7112 | |
| Heparin | Fresnius Medical Care | C504701 | |
| Insulin syringe | Life Technologies | B328446 | |
| Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
| Isopropyl Alcohol Swabs | BD | 326895 | |
| Ketamine | Hikma Pharmaceuticals PLC | NDC 0413-9505-10 | |
| Dieffenbach Bulldog Clamp | World Precision Instruments | WPI14117 | |
| Needle holder/Forceps, Curved | Micrins | MI1542 | |
| Needle holder/Forceps, Straight | Micrins | MI1540 | |
| Perfadex Plus (Organ Preservation Solution) | XVIVO Perfusion AB | REF# 19950 | |
| PhysioSuite | Kent Scientific | PS-MSTAT-RT | Used to check SpO2 and heartbeat |
| Retractor | Roboz Surgical Instrument Co | RS-6560 | |
| Saline | PP Pharmaceuticals LLC | NDC 63323-186-10 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14090-11 | |
| SomnoSuite Small Animal Anesthesia System | Kent Scientific | SS-MVG-Module | |
| Sterile Cotton Gauze Pad | Fisherbrand | 22-415-469 | |
| Surgical Microscope | Leica | M500-N w/ OHS | |
| Syringe 5mL | BD | 309646 | |
| Vannas-Tubingen Spring Scissors | Fine Science Tools | 15008-08 | |
| Xylazine | Korn Pharmaceuticals Corp | NDC 59399-110-20 | |
| Yasargil Clamp | Aesculap, Inc | FT351T | Used to clamp bronchus |
| Yasargil Clamp | Aesculap, Inc | FT261T | Used to clamp hilum |
| Yasargil Clamp Applicator | Aesculap, Inc | FT484T |
References
- Mizuta, T., Kawaguchi, A., Nakahara, K., Kawashima, Y. Simplified rat lung transplantation using a cuff technique. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 97 (4), 578-581 (1989).
- Zhai, W., et al. Simplified rat lung transplantation by using a modified cuff technique. Journal of Investigative Surgery. 21 (1), 33-37 (2008).
- Goto, T., et al. Simplified rat lung transplantation using a new cuff technique. Annals of Thoracic Surgery. 93 (6), 2078-2080 (2012).
- Guo, H., et al. Improvements of surgical techniques in a rat model of an orthotopic single lung transplant. European Journal of Medical Research. 18, 1 (2013).
- Tian, D., Shiiya, H., Sato, M., Nakajima, J. Rat lung transplantation model: modifications of the cuff technique. Annals of Translational Medicine. 8 (6), 407 (2020).
- Rajab, T. K. Anastomotic techniques for rat lung transplantation. World Journal of Transplantation. 8 (2), 38-43 (2018).
- Reis, A., Giaid, A., Serrick, C., Shennib, H. Improved outcome of rat lung transplantation with modification of the nonsuture external cuff technique. Journal of Heart and Lung Transplantation. 14 (2), 274-279 (1995).
- Sugimoto, R., et al. Experimental orthotopic lung transplantation model in rats with cold storage. Surgery Today. 39 (7), 641-645 (2009).
- Santana Rodriguez, N., et al. Technical modifications of the orthotopic lung transplantation model in rats with brain-dead donors. Archivos de Bronconeumología. 47 (10), 488-494 (2011).
- Gielis, J. F., et al. A murine model of lung ischemia and reperfusion injury: tricks of the trade. Journal of Surgical Research. 194 (2), 659-666 (2015).
- Rajab, T. K. Techniques for lung transplantation in the rat. Experimental Lung Research. 45 (9-10), 267-274 (2019).
- Iskender, I., et al. Effects of Warm Versus Cold Ischemic Donor Lung Preservation on the Underlying Mechanisms of Injuries During Ischemia and Reperfusion. Transplantation. 102 (5), 760-768 (2018).
- Lin, X., et al. Five-year update on the mouse model of orthotopic lung transplantation: Scientific uses, tricks of the trade, and tips for success. Journal of Thoracic Disease. 4 (3), 247-258 (2012).
- Song, J. A., et al. Standardization of bronchoalveolar lavage method based on suction frequency number and lavage fraction number using rats. Toxicological Research. 26 (3), 203-208 (2010).
- Chang, J. E., Kim, H. J., Yi, E., Jheon, S., Kim, K. Reduction of ischemia-reperfusion injury in a rat lung transplantation model by low-concentration GV1001. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 50 (5), 972-979 (2016).
- De Backer, J. W., et al. Study of the variability in upper and lower airway morphology in Sprague-Dawley rats using modern micro-CT scan-based segmentation techniques. Anatomical Record. 292 (5), 720-727 (2009).
- Nelson, K., et al. Method of isolated ex vivo lung perfusion in a rat model: lessons learned from developing a rat EVLP program. Journal of Visualized Experiments. (96), e52309 (2015).
- Suzuki, H., Fan, L., Wilkes, D. S. Development of obliterative bronchiolitis in a murine model of orthotopic lung transplantation. Journal of Visualized Experiments. (65), e3947 (2012).
- Jia, Y., et al. Treatment of acute lung injury by targeting MG53-mediated cell membrane repair. Nature Communications. 5, 4387 (2014).
- Kim, J. L., et al. Pegylated-Catalase Is Protective in Lung Ischemic Injury and Oxidative Stress. Annals of Thoracic Surgery. , (2020).
- Beal, E. W., et al. D-Ala(2), D-Leu(5)] Enkephalin Improves Liver Preservation During Normothermic Ex Vivo Perfusion. Journal of Surgical Research. 241 (2), 323-335 (2019).
- Akateh, C., et al. Intrahepatic Delivery of Pegylated Catalase Is Protective in a Rat Ischemia/Reperfusion Injury Model. Journal of Surgical Research. 238, 152-163 (2019).
