Kirurgisk tilgang, udfordringer og opløsninger til livmodertransplantation hos rotter
Summary
Denne protokol beskriver alle de væsentlige trin for vellykket livmodertransplantation (UTx) hos rotter. Rottemodellen har vist sig egnet til at fremme den kliniske implementering af UTx; rotte UTx er imidlertid en meget kompleks procedure, der kræver omhyggelige instruktioner.
Abstract
Uterin transplantation (UTx) er en ny tilgang til behandling af kvinder med absolut livmoderfaktor infertilitet (AUFI). Det anslås, at 3%-5% af kvinderne lider af AUFI. Disse kvinder blev frataget muligheden for at få børn indtil fremkomsten af UTx. Den kliniske anvendelse af UTx var drevet af eksperimentelle studier i dyr, og den første vellykkede UTx blev opnået hos rotter. På grund af deres fysiologiske, immunologiske, genetiske og reproduktive egenskaber er rotter et passende modelsystem til sådanne transplantationer. Især er deres korte drægtighedsperiode en klar fordel, da det sædvanlige endepunkt for eksperimentel UTx er vellykket graviditet med levende fødsel. Den største udfordring for rottemodeller er fortsat den lille anatomi, som kræver avancerede mikrokirurgiske færdigheder og erfaring. Selvom UTx har ført til graviditet i klinikken, er proceduren ikke etableret og kræver løbende eksperimentel optimering. Her præsenteres en detaljeret protokol, herunder vigtig fejlfinding for rotte UTx, som forventes at gøre hele proceduren lettere at forstå for dem uden erfaring med denne type mikrokirurgi.
Introduction
Uterin transplantation (UTx) er en ny behandling for absolut uterin faktor infertilitet (AUFI). AUFI skyldes fravær (medfødt eller erhvervet) eller misdannelse af livmoderen og påvirker 3% -5% af kvinder verden over1. Etiske, juridiske eller religiøse grunde udelukker adoption eller surrogatmoderskab for mange kvinder, der har et ønske om moderskab, men lider af AUFI2. For disse kvinder forbliver UTx den eneste mulighed for at starte deres egen familie. UTx er blevet anvendt i klinikken, omend med blandet succes; Proceduren er teknisk udfordrende og kræver konstant forbedring for dets kliniske etablering.
I 2014 blev den første transplantation af en livmoder fra en levende donor (LD) – hvilket resulterede i vellykket graviditet – udført af den banebrydende svenske gruppe Brännström3. Den første fødsel efter UTx fra en afdød donor (DD) blev rapporteret i 2016 i Brasilien4. I 2021 er der udført mere end 80 UTx’er på verdensplan, dog med en succesrate på ca. 50% og med transplantater fra LD for størstedelen1.
Selvom det ikke er livreddende, er UTx en stadig mere populær procedure til at opfylde ønskerne om eget afkom. Som sådan stiger efterspørgslen efter transplantater, hvilket placerer DD-donation i et fremtidigt fokus. DD-donation er imidlertid kompliceret på grund af betydeligt længere kolde (og i tilfælde af hjertedød også varme) iskæmiske eksponeringer, hvilket øger risikoen for transplantatdysfunktion og afvisning 5,6. Kirurgisk teknik, krævende kompatibilitetsmatchning og tilhørende immunsuppression forbliver kritiske problemer vedrørende UTx-resultater7.
For at håndtere ovennævnte risici i klinikken er der behov for passende dyremodeller til udforskning af iskæmi og immunsuppression. Det mest klinisk relevante endepunkt for dyremodeller er fortsat vellykket fødsel; til dato er graviditeter efter eksperimentel UTx opnået hos mus, rotter, får, kaniner og cynomolgusaber8. Mens større dyr er forudbestemt til at erhverve og optimere kirurgiske teknikker, kommer gnavere med den klare fordel ved korte drægtighedsperioder. Derfor er gnavermodeller overlegne med hensyn til praktiske, økonomiske og etiske overvejelser9. Den største udfordring ved UTx i mus er imidlertid den lille anatomi, hvor den meget krævende kirurgi er knyttet til den lave reproducerbarhed af murin UTx10. I modsætning hertil er rotter kirurgisk mere tilgængelige og bevarer fordelene ved korte drægtighedstider. Som sådan er rotten blevet den foretrukne model for UTx9. Wranning et al. introducerede rottemodellen for ortotopisk UTx i 2008, og ved hjælp af denne model er den første levende fødsel efter UTx og naturlig parring blevet rapporteret11,12,13. Efterfølgende undersøgelser har haft kritiske bidrag til implementeringen af UTx hos mennesker9.
Ikke desto mindre er UTx stadig udfordrende hos rotter, og kun få grupper har endnu mestret denne kirurgiske teknik. En relevant hindring for spredning af rotte UTx blandt forskere er manglen på en præcis beskrivelse af de enkelte mikrokirurgiske trin, faldgruberne og de tilsvarende foranstaltninger til fejlfinding14. Denne protokol har til formål at give en detaljeret vejledning til denne meget komplekse mikrokirurgiske procedure for at lette implementeringen af denne dyremodel i fremtidig forskning.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokollen, der præsenteres her, giver detaljerede instruktioner til den kirurgiske tilgang bag livmodertransplantation hos rotter. Protokollen er optimeret til at øge oddsene for levendefødte efter UTx og efterfølgende parring. Den oprindelige protokol er overtaget fra Brännström-gruppen 12,13, inspireret af musearbejdet fra Akouri et al.10 og modificeret baseret på forfatternes erfaringer i de seneste år. Som sådan blev ændrin…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev støttet af Swiss National Science Foundation (projektbevilling nr. 310030_192736). Vi vil gerne takke Dr. Frauke Seehusen fra Institut for Veterinærpatologi ved Zürich Universitet for hendes histopatologiske støtte.
Materials
| Angled to Side Scissor 5 mm | F.S.T | 15008-08 | |
| Big Paper Clip | No specific | Used as retractor | |
| Blunt Bend Needle G30 | Unimed S.A. | ||
| Bupivacain 0.5% | Sintetica | ||
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | Temgesic | ||
| Dosiernadel G25 | H.SIGRIST& PARTNER AG | ||
| Dumont #5SF Forceps | F.S.T | 11252-00 | |
| Ethilon 10/0 | Ethicon | 2810G | |
| Ethilon 6/0 | Ethicon | 667H | |
| Ethilon 7/0 | Ethicon | EH7446H | |
| Ethilon 8/0 | Ethicon | 2808G | |
| Femal Brown Norway Rats (150-170 g) | Janvier | ||
| Femal Lewis Rats (150-170 g) | Charles River Deutschland | ||
| Fine Scissors – Sharp | F.S.T | 14060-09 | Any other small scissor works too |
| Halsey Micro Needle Holder | F.S.T | 12500-12 | Any other small needholder works too |
| Heparin Natrium 25000 I.E./ 5 mL | B. Braun | ||
| Institute Georges Lopez Perfusion Solution (IGL) | Institute Georges Lopez | Organ preservation solution | |
| Male Lewis Rats (300-320 g) | Charles River Deutschland | ||
| Micro Serrefines 13 mm | F.S.T | 18055-04 | |
| Micro Serrefines 16 mm gebogen | F.S.T | 18055-06 | |
| Micro-Serrefine Clamp Applicator with Lock | F.S.T | 18056-14 | |
| Mölnlyncke Op Towel | Mölnlyncke | 800300 | Sterile drape |
| NaCl 0.9% | B.Braun | ||
| Octenisept | Schülke | ||
| Paper Tape | Tesa | For fixing the animal | |
| Philips Avent Schneller Flaschenwärmer SCF358/02 | Philips | 12824216 | |
| Ringerfundin | B.Braun | ||
| Rompun 2% | Bayer | Xylazine | |
| Round Handled Needle Holders | F.S.T | 12075-12 | |
| Round Handled Needle Holders | F.S.T | 12075-12 | |
| S&T Vessel Dilating Forceps – Angled 45° | F.S.T | 00276-13 | |
| Sacryl Naht | KRUUSE | 152575 | |
| Scapel No 10 | Swann Morton | 201 | |
| Small Histo-Container | Any small histo-container works fine-for coldstorage of the graft | ||
| Small Plastik Bags | Any transparant plastic bags are fine | ||
| Steril Cotton swab | Lohmann-Rauscher | Any steril cotton swab is fine | |
| Sterile Gauze | Lohmann-Rauscher | Any steril gauze is fine | |
| Straight Scissor 8mm | F.S.T | 15024-10 | |
| Surgical microscope – SZX9 | Olympus | OLY-SZX9-B | |
| Sutter Non Stick GLISS 0.4 mm | Sutter | 78 01 69 SLS | |
| Suture Tying Forceps | F.S.T | 00272-13 | |
| ThermoLux warming mat | ThermoLux | ||
| Tissue Forceps for Skin | Any tissue forceps are fine | ||
| Vesseldilatator Forceps | F.S.T | 00125-11 | |
| Vicryl plus 4/0 | Ethicon | VCP292H |
References
- Richards, E. G., et al. Uterus transplantation: state of the art in 2021. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 38 (9), 2251-2259 (2021).
- Jones, B. P., et al. Options for acquiring motherhood in absolute uterine factor infertility; adoption, surrogacy and uterine transplantation. The Obstetrician & Gynaecologist. 23 (2), 138-147 (2021).
- Brannstrom, M., et al. The first clinical trial of uterus transplantation: surgical technique and outcome. American Journal of Transplantation. 14, 44 (2014).
- Ejzenberg, D., et al. Livebirth after uterus transplantation from a deceased donor in a recipient with uterine infertility. Lancet. 392 (10165), 2697-2704 (2018).
- Lavoue, V., et al. Which donor for uterus transplants: brain-dead donor or living donor? A systematic review. Transplantation. 101 (2), 267-273 (2017).
- O’Donovan, L., Williams, N. J., Wilkinson, S. Ethical and policy issues raised by uterus transplants. British Medical Bulletin. 131 (1), 19-28 (2019).
- Kisu, I., et al. Long-term outcome and rejection after allogeneic uterus transplantation in cynomolgus macaques. Journal of Clinical Medicine. 8 (10), 1572 (2019).
- Ozkan, O., et al. Uterus transplantation: From animal models through the first heart beating pregnancy to the first human live birth. Womens Health. 12 (4), 442-449 (2016).
- Favre-Inhofer, A., et al. Involving animal models in uterine transplantation. Frontiers in Surgery. 9, 830826 (2022).
- El-Akouri, R. R., Wranning, C. A., Molne, J., Kurlberg, G., Brannstrom, M. Pregnancy in transplanted mouse uterus after long-term cold ischaemic preservation. Human Reproduction. 18 (10), 2024-2030 (2003).
- Sahin, S., Selcuk, S., Eroglu, M., Karateke, A. Uterus transplantation: Experimental animal models and recent experience in humans. Turkish Journal of Obstetrics and Gynecology. 12 (1), 38-42 (2015).
- Wranning, C. A., Akhi, S. N., Diaz-Garcia, C., Brannstrom, M. Pregnancy after syngeneic uterus transplantation and spontaneous mating in the rat. Human Reproduction. 26 (3), 553-558 (2011).
- Wranning, C. A., Akhi, S. N., Kurlberg, G., Brannstrom, M. Uterus transplantation in the rat: Model development, surgical learning and morphological evaluation of healing. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 87 (11), 1239-1247 (2008).
- Brannstrom, M., Wranning, C. A., Altchek, A. Experimental uterus transplantation. Human Reproduction Update. 16 (3), 329-345 (2010).
- Diaz-Garcia, C., Akhi, S. N., Wallin, A., Pellicer, A., Brannstrom, M. First report on fertility after allogeneic uterus transplantation. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 89 (11), 1491-1494 (2010).
- R, E., Brown, M. J., Karas, A. Z. . Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals. 2nd edn. , (2008).
- Donovan, J., Brown, P. Euthanasia. Current Protocols. , 8 (2006).
- Rutledge, C., Raper, D. M. S., Abla, A. A. How I do it: superficial temporal artery-middle cerebral artery bypass for flow augmentation and replacement. Acta Neurochirurgica. 162 (8), 1847-1851 (2020).
- Kuo, S. C. -. H., et al. The multiple-U technique: a novel microvascular anastomosis technique that guarantees everted anastomosis sites with solid intima-to-intima contact. Plastic and Reconstructive Surgery. 149 (5), 981 (2022).
- Magee, D. J., Manske, R. C. . Pathology and Intervention in Musculoskeletal Rehabilitation. 2nd edn. , 25-62 (2016).
- Diaz-Garcia, C., Johannesson, L., Shao, R. J., Bilig, H., Brannstrom, M. Pregnancy after allogeneic uterus transplantation in the rat: perinatal outcome and growth trajectory. Fertility and Sterility. 102 (6), 1545-1552 (2014).
- Canovai, E., et al. IGL-1 as a preservation solution in intestinal transplantation: a multicenter experience. Transplant International. 33 (8), 963-965 (2020).
- Habran, M., De Beule, J., Jochmans, I. IGL-1 preservation solution in kidney and pancreas transplantation: A systematic review. PLoS One. 15 (4), 0231019 (2020).
- Mosbah, I. B., et al. IGL-1 solution reduces endoplasmic reticulum stress and apoptosis in rat liver transplantation. Cell Death & Disease. 3 (3), 279 (2012).
- Wiederkehr, J. C., et al. Use of IGL-1 preservation solution in liver transplantation. Transplantation Proceedings. 46 (6), 1809-1811 (2014).
- Tilney, N. L., Guttmann, R. D. Effects of initial ischemia/reperfusion injury on the transplanted kidney. Transplantation. 64 (7), 945-947 (1997).
- de Rougemont, O., Dutkowski, P., Clavien, P. A. Biological modulation of liver ischemia-reperfusion injury. Current Opinion in Organ Transplantation. 15 (2), 183-189 (2010).
- Jakubauskiene, L., et al. Relaxin and erythropoietin significantly reduce uterine tissue damage during experimental ischemia-reperfusion injury. International Journal of Molecular Sciences. 23 (13), 7120 (2022).
- Wang, Y., Wu, Y., Peng, S. Resveratrol inhibits the inflammatory response and oxidative stress induced by uterine ischemia reperfusion injury by activating PI3K-AKT pathway. PLoS One. 17 (6), 0266961 (2022).
- Kisu, I., et al. Risks for donors in uterus transplantation. Reproductive Sciences. 20 (12), 1406-1415 (2013).
- Jones, B. P., et al. Uterine transplantation in transgender women. BJOG: an International Journal of Obstetrics and Gynaecology. 126 (2), 152-156 (2019).
