Een aangepaste chirurgische techniek voor niertransplantatie bij muizen
Summary
Dit protocol presenteert een nieuwe chirurgische techniek van niertransplantatie bij muizen, gericht op een aangepaste arteriële anastomosestrategie. Een vasculaire hechttechniek inclusief een eenvoudige en veiligere ureter-blaas anastomose methode wordt ook gepresenteerd. Deze wijzigingen verkorten de operatietijd en verbeteren het slagingspercentage van de niertransplantatieprocedure bij muizen.
Abstract
Niertransplantatie bij muizen is een gecompliceerde en uitdagende chirurgische procedure. Er zijn zeer weinig publicaties die de belangrijkste stappen van deze operatie aantonen. Daarom introduceert dit artikel de techniek en wijst op de chirurgische kanttekeningen die bij deze operatie horen. Bovendien worden belangrijke wijzigingen ten opzichte van de conventionele procedure aangetoond. Ten eerste wordt een pleister van de abdominale aorta gesneden en voorbereid zodat de proximale bifurcaties van de nierslagader, inclusief de ureterslagader, samen met de donornier en bloc worden doorsneden. Dit vermindert het risico op een urineleidernecrose en voorkomt de ontwikkeling van een urinewegocclusie. Ten tweede wordt een nieuwe methode van de vasculaire anastomose aangetoond waarmee de operator de grootte van de anastomose flexibel kan vergroten of verkleinen nadat de niertransplantatiereperfusie al is gestart. Dit voorkomt de ontwikkeling van vaatvernauwingen en intraabdominale bloedingen. Ten derde wordt een techniek getoond die de anastomose van de delicate donorureter en de ontvangende blaas mogelijk maakt die geen trauma veroorzaakt. Het aannemen van dit protocol kan de operatietijd verkorten en vermindert de schade aan de blaas van de ontvanger, waardoor het succespercentage van de operatie voor de ontvangende muizen aanzienlijk toeneemt.
Introduction
Sinds Sakowitz et al. in 1973 voor het eerst muismodellen van niertransplantatie ontwikkelden1, heeft het bewezen als een belangrijk experimenteel hulpmiddel om de mechanismen van transplantatie ischemische schade en alloimmune afstoting te bestuderen, evenals voor het ontwikkelen van nieuwe behandelingen gericht op het verlengen van allograft overleving en mogelijk om immunologische tolerantie te bereiken. De chirurgische techniek is echter complex en zeer veeleisend gebleken, soms met complicaties zoals vasculaire anastomotische stricturen die leiden tot prerenaal niet-immunologisch niertransplantatiefalen2, postrenaal falen veroorzaakt door ischemie en daaropvolgende necrose van de getransplanteerde urineleider, stricturen van de anastomose van de getransplanteerde urineleider en / of de urineblaas van de ontvanger die leidt tot een verstoring van de urine-uitstroom. Dit zijn allemaal redenen waarom niertransplantatie bij muizen niet verder is ontwikkeld en daarom niet veel wordt gebruikt. Het opzetten van een effectief en langdurig stabiel niertransplantatiemodel voor muizen zonder vasculaire en urinewegcomplicaties heeft nog steeds onvervangbare betekenis voor veel studies op het gebied van transplantatie met focus op de nierimmuun gemedieerde maar ook infectieziekten3. Bovendien biedt het muisniertransplantatiemodel, in vergelijking met andere orgaantransplantaties in muizenmodellen zoals long-, hart– en darmtransplantatie 4,5, een kans om overleving op lange termijn te bestuderen, zelfs in de setting van grote histocompatibiliteitsantigeenongelijkheid 3,6. Het is ook aangetoond dat in dezelfde setting van donor-ontvanger stamcombinaties verschillende orgaantransplantaties zoals hart of nier worden gekenmerkt door verschillende dynamieken en aanvallen van allograftafstoting3. Bovendien is het vanuit nefrologisch oogpunt een geschikter model voor het bestuderen van parenchymale gemedieerde immuunregulerende mechanismen in de context van acute en chronische afstotingsgebeurtenissen dan eenvoudige huidtransplantatie-experimenten.
Op basis van eerdere rapporten over de chirurgische techniek van niertransplantatie bij muizen 3,7,8,9, tonen we hier de volgende betrouwbare verbeteringen aan die de afgelopen 10 jaar met succes zijn toegepast binnen onze groep 10,11,12: Ten eerste wordt de ureterslagader veilig geconserveerd terwijl de nierslagader en bloc wordt gereseceerd samen met het respectieve deel van de abdominale aorta. Ten tweede, een nieuwe, eenvoudige en snelle techniek van een knooploze vasculaire anastomose waarbij de laatste steek van anastomose niet wordt gebonden aan het uiteinde van de bovenband zoals de traditionele aanpak, maar vrij blijft. Deze techniek maakt het mogelijk om de grootte van de anastomose na nierreperfusie te vergroten of te verkleinen om vaatvernauwing en intraabdominale bloedingen te voorkomen. Ten derde werden 21 G en 30 G spuitnaalden gebruikt als een hulppunctiegeleidingstool om de donorureter in de blaaswand van de ontvanger te implanteren, waardoor de schade aan de blaas van de ontvanger werd verminderd en de vorming van strictuurvrije anastomose werd vergemakkelijkt.
In dit rapport vergeleken we ook de traditionele, veel gebruikte techniek met de gemodificeerde die in ons laboratorium is vastgesteld en vonden we geen significant verschil in de mate van renale tubulaire atrofie en niertransplantatie interstitiële weefselfibrose. In eerdere studies vergeleken we bovendien de resultaten van deze nieuwe techniek met de conventionele methode in termen van lokale bloedingen, trombose, tijd voor het uitvoeren van de vaatanastomose en overlevingskans. We vonden verbeteringen zoals significante verminderingen van lokale trombosegebeurtenissen (1,1% versus 6,6%), een kortere tijd voor de anastomoseprocedure en een zeer reproduceerbare nier syngeneïsche transplantaatoverleving op lange termijn (95% versus 84% met de klassieke benadering)10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hoewel het huidtransplantatiemodel bij muizen eenvoudig en gemakkelijk uit te voeren is om alloimmune afstotingsgebeurtenissen te bestuderen, is bewezen dat de chirurgische technieken voor het onderzoeken van meer specifiek de alloimmune-gerelateerde ontstekingsveranderingen na hart16 en niertransplantatie10 complex en zeer veeleisend zijn. Vanuit het oogpunt van de transplantatienefroloog heeft de oprichting van een effectief en langdurig stabiel muisniertransplantatiemode…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We bedanken het Dr. Tiantian Bai-team voor hulp bij voice-over, Miss Mian Pao voor haar hulp bij medische illustratie. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door de German Research Foundation (DFG) om internationale samenwerkingen (HO2581/4-1 tot AH) en de National Science Foundation of China (NSFC; #81760291 aan FJ) te bevorderen.
Materials
| 30G-needles | Braun | 456300 | – |
| acepromazine | CP Pharma | Tranquisol P | – |
| Bepanthen eye ointment | Haus-Apotheke | PZN 01578675 | – |
| Bonn Micro Forceps | FST | 11083-07 | – |
| Box for insulation and oxygen supply device | RUSKINN | INVIV | – |
| C57BL/6J mice | Charles River. Germany | no catalog number | – |
| Carprofen | Zoetis | Rimadyl 50 mg/ml | – |
| CATHETER-FEP 26G | TERUMO | Surflo-W | – |
| Clip Applicator Forceps Style | FST | 18057-14 | – |
| Curved forceps | WPI | 14114-G | – |
| Cutasept skin disinfection | VWR | BODL980365 | – |
| Dehydrator | DIAPATH | Donatello | – |
| electrosurgical pen | Bovie | CHANGE-A-TIP | – |
| Embedding machine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-P5 | – |
| Ethanol | Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LtD | 100092683 | – |
| Frozen platform | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-L5 | – |
| gauze pads, cotton swabs | Lohmann-Rauscher | 13353 | – |
| Glass slide | Servicebio | G6004 | – |
| HE dye solution set | Servicebio | G1003 | – |
| Heating mat | THERMO MAT PRO 30W | HTP-30 | – |
| hemostatic sponge | CuraSpon | J1276A | – |
| heparine-solution | Haus-Apotheke | PZN 03029820 | – |
| ice box | PETZ | No Catalog Number available | – |
| Imaging system | Nikon | Nikon DS-U3 | – |
| Inhalation anesthesia device | GROPPLER | BKGM 0616 | – |
| isoflurane | CP Pharma | Isofluran CP 1 ml/ml | – |
| ketamine | Zoetis | no catalog numer | – |
| Masson dye solution set | Servicebio | G1006 | – |
| metamizole | WDT | no catalog numer | – |
| Micro scissors | FST | 15000-00,15000-10 | – |
| Micro Serrefine ( Clamp ) Angled / 16 mm | FST | 18055-06 | – |
| Microscope | Leica | LEICAMZ6 | – |
| Microscope light | SCHOTT | KL2500LED | – |
| Neutral gum | SCRC | 10004160 | – |
| Oven | Tianjin Laibo Rui Instrument Equipment Co., Ltd | GFL-230 | – |
| Pathology slicer | Shanghai Leica Instrument Co., Ltd | RM2016 | – |
| Saline solution (NaCl 0.9 %) | Haus-Apotheke | PZN 06178437 | – |
| scissors | Peha Instruments | 991083/4 | – |
| Slides | Servicebio | – | |
| small Petri dish | Sarstedt | 8,33,900 | – |
| straight forceps | WPI | 14113-G | – |
| surgical tape | BSN | 4120 | – |
| Suture Tying Forceps – 10 cm | FST | 18025-10 | – |
| Sutures(10-0) | Medtronic | N2540 | – |
| Sutures(4-0) | ETHILON | V4940H | – |
| Sutures(7-0) | ETHILON | 1647H | – |
| Syringe (0,3 mL) | BD | 324826 | – |
| Syringe (1 mL) | BD | 320801 | – |
| Tissue spreader | Zhejiang Kehua Instrument Co., Ltd | KD-P | – |
| Upright optical microscope | Nikon | Nikon Eclipse E100 | – |
| xylazine | Bayer | Rompun | – |
| Xylene | Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LtD | 10023418 | – |
References
- Skoskiewicz, M., Chase, C., Winn, H. J., Russell, P. S. Kidney transplants between mice of graded immunogenetic diversity. Transplantation Proceedings. 5 (1), 721-725 (1973).
- Jiang, K., et al. Noninvasive assessment of renal fibrosis with magnetization transfer MR imaging: Validation and evaluation in murine renal artery stenosis. Radiology. 283 (1), 77-86 (2017).
- Tse, G. H., et al. Mouse kidney transplantation: Models of allograft rejection. Journal of Visualized Experiments. (92), e52163 (2014).
- Okazaki, M., et al. et al.Costimulatory blockade-mediated lung allograft acceptance is abrogated by overexpression of Bcl-2 in the recipient. Transplantation Proceedings. 41 (1), 385-387 (2009).
- Chuck, N. C., et al. et al.Ultra-short echo-time magnetic resonance imaging distinguishes ischemia/reperfusion injury from acute rejection in a mouse lung transplantation model. Transplant International. 29 (1), 108-118 (2016).
- Zhang, Z., et al. Pattern of liver, kidney, heart, and intestine allograft rejection in different mouse strain combinations. Transplantation. 62 (9), 1267-1272 (1996).
- Wang, J., Hockenheimer, S., Bickerstaff, A. A., Hadley, G. A. Murine renal transplantation procedure. Journal of Visualized Experiments. (29), e1150 (2009).
- Plenter, R., Jain, S., Ruller, C. M., Nydam, T. L., Jani, A. H. Murine kidney transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (104), e52848 (2015).
- Plenter, R. J., Jain, S., Nydam, T. L., Jani, A. H. Revised arterial anastomosis for improving murine kidney transplant outcomes. Journal of Investigative Surgery. 28 (4), 208-214 (2015).
- Rong, S., Lewis, A. G., Kunter, U., Haller, H., Gueler, F. A knotless technique for kidney transplantation in the mouse. Journal of Transplantation. , 127215 (2012).
- Kreimann, K., et al. Ischemia reperfusion injury triggers CXCL13 release and B-cell recruitment after allogenic kidney transplantation. Frontiers in Immunology. 11, 1204 (2020).
- Schmidbauer, M., et al. Diffusion-Weighted imaging and mapping of T1 and T2 relaxation time for evaluation of chronic renal allograft rejection in a translational mouse model. Journal of Clinical Medicine. 10 (19), 4318 (2021).
- Wu, K., et al. Novel technique for blood circuit reconstruction in mouse heart transplantation model. Microsurgery. 26, 594-598 (2006).
- Haas, M. Chronic allograft nephropathy or interstitial fibrosis and tubular atrophy: what is in a name. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 23 (3), 245-250 (2014).
- Dang, Z., MacKinnon, A., Marson, L. P., Sethi, T. Tubular atrophy and interstitial fibrosis after renal transplantation is dependent on galectin-3. Transplantation. 93 (5), 477-484 (2012).
- Yin, D., et al. Blood circuit reconstruction in an abdominal mouse heart transplantation model. Journal of Visualized Experiments. (172), e62007 (2021).
- Zhang, Z., et al. Improved techniques for kidney transplantation in mice. Microsurgery. 16 (2), 103-109 (1995).
- Mannon, R. B., et al. Chronic rejection of mouse kidney allografts. Kidney International. 55 (5), 1935-1944 (1999).
- Coffman, T., et al. Improved renal function in mouse kidney allografts lacking MHC class I antigens. Journal of Immunology. 151 (1), 425-435 (1993).
- Martins, P. N. Learning curve, surgical results and operative complications for kidney transplantation in mice. Microsurgery. 26 (8), 590-593 (2006).
