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独特的大鼠肝门部钳模型,为研究药物分子在改善缺血再灌注损伤的影响发展。该模型包括通过门静脉的一个分支门供应到缺血性肝段直接插管,从而允许直接肝递送。
主要肝手术血流阻断,肝移植,必要一段时间的热缺血,并在一段再灌注导致缺血/再灌注(I / R)与无数的负面后果的伤害。在目的地为肝移植边缘器官潜在I / R损伤有助于电流供体短缺继发于降低的器官利用率。一个显著存在需要探讨,以介导其在移植对移植肾功能的影响肝I / R损伤。大鼠肝门部钳模型用于研究不同分子对肝I / R损伤的影响。根据不同的模型,这些分子已使用吸入,硬膜外输注,腹膜内注射,静脉内给药或注射到外围肠系膜上静脉递送。一只老鼠肝门部钳模式已被开发用于研究在改善I / R损伤药物分子的影响。该describED模型大鼠肝门部夹具包括通过门静脉的侧分支门户供给到缺血性肝段的直接插管,从而允许直接节段性肝递送。我们的方法是,以诱导局部缺血的左横向和中值裂片60分钟,在此期间所研究的物质被注入。在这种情况下,聚乙二醇化超氧化物歧化酶(PEG-SOD),自由基清除剂,被直接注入缺血段。这一系列的实验表明,PEG-SOD的输液对肝脏I / R损伤具有保护作用。这种方法的优点包括直接注射该分子与在全身性副作用分布和减少的体积随之减少缺血段。
主要肝手术血流阻断,肝移植,必要一段时间的热缺血,并在一段再灌注导致缺血/再灌注(I / R)损伤1。 I / R损伤的肝脏的后果已被广泛1,2,3中详述。的我后果/ R损伤在文献中详述的包括:生成活性氧,炎症级联的引发,包括嗜中性粒细胞的活化,Kupffer细胞和内皮细胞,血红素加氧酶系统的活化和活化toll样受体,一个内皮素和一氧化氮,核因子κB的活化,和促进促炎细胞因子和粘附分子的合成1,2,3之间的不平衡。这些促炎事件可能升EAD凋亡,坏死,器官功能障碍和最终器官功能衰竭3。
I / R损伤注定肝移植器官可导致早期移植物损失和边际器官损伤3更容易促成当前的供体短缺。目前在2015年5进行了在美国4肝移植等待名单上的15226个潜在受益者,只有5,950肝脏移植手术。由于在器官可用性这种极端限制,研究探索需要以优化移植物的功能和器官利用肝I / R损伤。
用于研究肝I / R损伤动物模型包括大鼠肺门钳模型和大鼠肝移植模型。有很多种目前正在使用大鼠肺门钳模型。最常见的是在其中门静脉,肝动脉和胆管杜克拉供给左横向和中值瓣采用显微夹子6,7,8,9,10,11,12 30至60分钟6,7,10,13,14,然后从60分钟的期间再灌注的夹紧至24小时7,9,10,13,14是允许的。大鼠肝脏的左外侧和中位数裂片包括肝实质9的约70%。旨在研究缺血预处理一些协议包括门血管的间歇性夹紧或后肢之前缺血通过夹紧门血管9,13诱导较长的时间。也有在文献中描述了几种变型。第一种是夹持门静脉和肝动脉供给左横向和中值裂片,但不包括胆管15。第二变形例是通过分割16,17,18,19,20之前,夹持门静脉,肝动脉和胆管诱导全肝缺血。第三修改包括肺门血管30至60分钟8肝右叶夹紧。一个额外的修饰包括夹紧在一个后肢维管束以诱导损伤的肝脏13,21 。肺门夹紧过程的各种方法在图1A-D中示出。
大鼠肝肺门夹具模型已被用于研究不同的分子和化合物对肝I / R造成的影响。根据不同的模型中使用这些分子使用吸入11,硬膜外输注12,腹膜内注射17,18,21,22,静脉内给药10,14,15,19,23,24或注射已交付到外围肠系膜上静脉8 。
在本报告includ详细大鼠肝门部钳模型ES就可通过门静脉的侧分支门户提供给局部缺血段( 图2),其允许所研究的药理物质的直接节段性肝输送的直接插管。我们的方法是,以诱导局部缺血的左横向和中值裂片60分钟,在此期间所研究的物质的注入,在这种情况下,聚乙二醇化超氧化物歧化酶,自由基清除剂25,被直接注入缺血段。血液样品在诱导缺血前和在120分钟再灌注后服用。在这一点上,大鼠处死,样品从左侧和中间叶取出。此外,将样品从肝右叶取以用作内部对照。
有许多优点,以这种方式。首先,当所研究的药理物质可以直接注射到缺血段的体积ÒF分布是相比于注射的分布体积进入全身循环或腹膜腔相当低。此外,这种方法减少了,但并没有消除,全身副作用的可能性。
根据机构动物护理和国家研究理事会指南的人文关怀和实验动物的使用(IACUC)的指导方针进行所有的程序,并经历了由美国俄亥俄州立大学IACUC委员会的批准。
1.初始设置
2.麻醉诱导
3.程序
4.监测
5.再灌注
6.续取样
7.安乐死
8.后的实验分析
该实验用2组的n = 3只大鼠各自执行。三个大鼠肝脏注射用2mL生理盐水(NS)与输液泵历时15分钟。三个大鼠肝脏用2mL生理盐水(NS)与聚乙二醇化超氧化物歧化酶(PEG-SOD,0.00067克/毫升)与输液泵在15分钟内混合注入。如在上述方案中所述,取血样前肺门钳,并在120分钟再灌注后。另外,再灌注4肝组织样品的120分钟完成了从左侧和中间叶和四个肝脏样品取出后,从大鼠肝脏的右叶服用。
血清丙氨酸转氨酶(ALT),测定预肺门夹具和在控制120分钟再灌注后(NS)和实验(PEG-SOD)的动物。有控制的ALT水平之间的差异显著(NS)动物预肺门钳,并在120分钟再灌注后。有控制的ALT水平(NS)和实验动物(PEG-SOD)在120分钟( 图13A)之间的显著差异。组织丙二醛(MDA)是为控制(NS)和实验(PEG-SOD)的动物在肝脏中的右侧和左侧肺叶测量。组织MDA在右叶(非肺门钳)与对照注射(NS)和实验注射(PEG-SOD)表明无显著差异。左叶(后肺门钳和再灌注)组织MDA与对照注射(NS)大于右叶(非肺门钳)P <0.001显著不同。左叶(后肺门钳和再灌注)具有与对照注射(NS)与试验喷射(PEG-SOD)P <0.005( 图13B)显著不同层次组织MDA的。组织谷胱甘肽(GSH)进行了测定,在右叶(非肺门钳)与对照注射(NS)的组织谷胱甘肽第二实验注射(PEG-SOD)表明无显著差异。左叶(后肺门钳和再灌注)组织GSH与对照注射(NS)大于右叶(非肺门钳)显著不同,与对照注射(NS)P <0.05。左叶(后肺门钳和再灌注)具有显著不同水平与对照注射(NS)与试验喷射(PEG-SOD)P <0.005( 图13C)的组织谷胱甘肽。进行Western印迹比较控制动物的左,右叶,显示了提高裂解的caspase-3在肺门钳和再灌注( 图13D)后,左叶。进行第二次免疫印迹比较控制,并与PEG-SOD( 图13E)处理的动物的左侧瓣。这表明与PEG-SOD治疗动物的肝组织减少裂解的caspase-3。密度还进行demonstra婷认为肝组织裂解的caspase-3的水平在左侧相对于对照动物的( 图13F)的右叶被显著增加。在比较实验动物的左叶肝组织,用PEG-SOD输注,和对照动物的左叶肝组织,用生理盐水灌注,密度演示显著与PEG-SOD处理的动物相比,动物降低裂解的caspase-3与对照( 图13G)处理。
图1: 解剖插图。大鼠肝脏的解剖A.例证。 B.解剖图的大鼠肝脏。该门蒂到肝脏的左侧和中间叶被夹住。左和中位数叶是缺血性。 C.解剖图示中的大鼠肝的。该门蒂的左叶夹紧。左叶缺血。 D.解剖图的大鼠肝脏。该门蒂以右叶夹住并肝右叶是缺血性。
图2: 解剖插图。门静脉的大鼠肝脏的解剖图示通过侧分支静脉插管。门户椎弓根到肝脏的左,中位数裂片是通过缝合线包围和微血管钳已被用于收紧围绕维管束。左和中位数叶是缺血性。
图3: 仪器设置。该图表明日 Ë仪器设置。
图4: 手术室了。该图展示了手术室设置。 请点击此处查看该图的放大版本。
图5: 腹毛的剪裁。该图演示了腹毛的剪裁。 请点击此处查看该图的放大版本。
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图6: 固定化和皮肤切口。该图显示大鼠和皮肤切口的固定。 请点击此处查看该图的放大版本。
图7: 肋骨牵安置和去脏。该图演示了肋骨牵放置和取出内脏。 请点击此处查看该图的放大版本。
图8: 将缝合换货。这个数字表明了缝合的位置。 请点击此处查看该图的放大版本。
图9: 从下韦纳·卡瓦抽血。该图显示从下腔静脉抽血。 请点击此处查看该图的放大版本。
图10: 静脉分支结扎和收回。该图证明静脉分支结扎和收回。 ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54729/54729fig10large.jpg"目标=‘_空白’>点击此处查看该图的放大版本。
图11: 插管的过程。该图证明插管的过程。 请点击此处查看该图的放大版本。
图12: 插管。这个数字说明了插管。 请点击此处查看该图的放大版本。
这一系列的实验表明,PEG-SOD进入左,导致显著跌幅ALT的发布中位数叶,细胞膜的脂质过氧化(MDA)和谷胱甘肽的维护(GSH)的注射时,与对照组相比(生理盐水)。肝组织转氨酶包括丙氨酸转氨酶(ALT)建立肝细胞损伤的标记。当左叶被注射PEG-SOD中ALT的降低表明PEG-SOD的保护作用。增加组织MDA指示增加的脂质过氧化,并且被认为氧化应激和组织损伤的标志物。活性氧物质的过量产生导致制造MDA 26的增加。在组织MDA当PEG-SOD注入的显著减少动物的左侧和中间叶表明PEG-SOD的保护作用。这是与当前的理解是,PEG-SOD免受损伤细胞一致引起的部分还原的活性氧27。另外,在活性氧的存在下,谷胱甘肽二硫化物被还原成还原型谷胱甘肽(GSH)28。与PEG-SOD注入进一步的肝左和中位数叶中GSH维修加固PEG-SOD的保护作用。另外据证实存在增加的裂解的caspase-3,细胞凋亡的产物,在暴露于缺血再灌注损伤的组织。在当PEG-SOD治疗左叶中裂解的caspase-3的下降表明,PEG-SOD导致凋亡减少。
超氧化物歧化酶(SOD)是在活性氧物质的解毒的关键酶。所述酶催化两个超氧阴离子转化成过氧化氢和水。过氧化氢酶则过氧化氢转化为水和氧气,从而完成过程25。的半衰期天然SOD限制了它在实验模型中使用的共轭直到聚乙二醇 - 超氧化物歧化酶(PEG-SOD)的发展。 SOD与聚乙二醇缀合的6分钟增加其半衰期14个小时。 Nguyen 等。展示了其减轻脂质过氧化肝缺血的大鼠模型中的能力,使用全身递送29。
有多种此处详细介绍和一些先前已经在文献中描述的技术的潜在修改。根据不同的模型中使用的分子已被使用吸入11,硬膜外输注12,腹膜内注射17,18,21,22,静脉内给药10,14,15传递P>,19,23,24或注射到外围肠系膜上静脉8。
还有在这个协议的几个关键步骤。最重要的是门静脉插管。必须注意的是切静脉孔不会太大。该组织是非常有弹性和孔将扩大自身。我们建议通过切割孔,其为0.5mm与显微剪刀开始。插管可以通过孔使用仪器,其允许更大的灵活性比如果试图手工执行的过程的这个部分被馈送。此外,虽然最初进料套管,应当直接瞄准朝向左侧和右侧门静脉的分叉,以避免穿过静脉的后壁戳一个孔。当所述套管尖端到达分岔,它可以然后被馈入特定左静脉盟友。一旦插管被送入左门静脉,它提供两个左和中间凸角,它的位置可以被手动感觉就能静脉内确认。其位置也可以通过注入冷盐水的少量,看到对肝脏的供给段热烫效果证实。
在大鼠肝门部钳模型提供了证明肝脏缺血再灌注损伤可重复和稳定的平台。可变肺门夹具模型已被用于研究人员研究抗氧化剂和其他小分子6,7,8,9,10,11,12,13,14的保护作用。变化点包括血管是钳位版,其中段是由局部缺血,胆管是否被包括在内和再灌注6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18的期间的长度, 19,20,21。 此外,当此模型被用于研究分子的给药途径的给药的影响也异构8,10,11,"> 12,14,15,17,18,19,21,22,23,24。有几个优点对所描述的方法。首先,门户提供给局部缺血段的直接插管允许的直接节段性肝输送所研究的药理物质。这使得肝脏作为内部对照的其它叶的利用率。其次,节段性肝插管允许正在研究分布在分子的一个减小的体积,这种方法从而减少了全身性副作用的风险该物质直接喷射到感兴趣的肝段,肝段的直接插管允许物质交付预缺血内,缺血或缺血后。这允许在缺血再灌注损伤周期的任何分子的作用研究。随着缺血时间长度的增加,增加的伤害额外的机会来研究肝再生是可利用的水平。
也有这种做法的一些限制。首先是启动成本。购买手术显微镜的可能是不已经拥有一个实验室一个显著启动成本。这种技术可以是没有显微镜困难或不可能。二是学习曲线时间。虽然这个过程是比较简单,它确实需要一些做法,很可能是一个新手,需要的程序显著数成为一个专家。
总之,这种模式允许可重复的,简单,经济高效的平台来研究肝脏缺血再灌注损伤。尽管在这里描述的协议聚乙烯GLycol超氧化物歧化酶,自由基清除剂25,灌注,此模型可用于注入各种不同的药物物质,以评估其对I / R损伤肝脏的影响。
所有作者报告说,他们没有披露。
我们要感谢丹尼斯·马蒂亞斯他说明工作。这项工作是由美国国立卫生研究院T32AI 106704-01A1和俄亥俄州立大学T·弗莱希基金器官移植,灌注,工程和再生支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sprague-Dawley Rat | Harlan Sprague Dawley Inc. | 200- 250 grams | |
Surgical Microscope | Leica | M500-N w/ OHS | |
Charcoal Canisters | Kent Scientific | SOMNO-2001-8 | |
Isoflurane Molecular Weight 184.5 | Piramal Healthcare | ||
Pressure-Lok Precision Analytical Syringe | Valco Instruments Co, Inc. | SOMNO-10ML | |
Electrosurgical Unit | Macan | MV-7A | |
Warming Pad | Braintree Scientific | HHP2 | |
SomnoSuite Small Animal Anesthesia System | Kent Scientific | SS-MVG-Module | |
PhysioSuite | Kent Scientific | PS-MSTAT-RT | |
Isoflurane chamber | Kent Scientific | SOMNO-0530LG | |
SurgiVet | Isotec | CDS 9000 Tabletop | |
Oxygen | Praxair | 98015 | |
27-0 Micro-Cannula | Braintree Scientific | MC-28 | |
Rib retractors | Kent Scientific | INS600240 | |
Polyethylene Glycol - Superoxide Dismutase (PEG-SOD) | Sigma Aldrich | S9549 SIGMA | |
GenieTouch | Kent Scientific | ||
Normal Saline | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
4 x 4 Non-Woven Sponges | Criterion | 104-2411 | |
Sterile Q-Tips | Henry Schein Animal Health | 1009175 | |
U-100 27 Gauge Insulin Syringe | Terumo | 22-272328 | |
5 mL Syringe | BD | REF 309603 | |
4-0 Braided Silk Suture | Deknatel, Inc. | 198737LP | |
7-0 Braided Silk Suture | Teleflex Medical | REF 103-S | |
1.8 mL Arcticle Cryogenic Tube | USA Scientific | 1418-7410 | |
Microsurgical Instruments | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Small Scissors | Roboz | RS-5610 | |
Large Scissors | S&T | SAA-15 | |
Forceps - Large Angled | S&T | JFCL-7 | |
Forceps - Small Angled | S&T | FRAS-15 RM-8 | |
Clip Applier | ROBOZ | RS-5440 | |
Scissors - non micro | FST 14958-11 | 14958-11 | |
Forceps - Straight Tip | S&T | FRS-15 RM8TC | |
Large Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-01 | |
Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-01 | |
Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-02 | |
Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-03 | |
Other Instruments | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Small Mosquito Clamps | Generic | ||
Analysis | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alannine aminotransferase (ALT) assay | Biovision | K752-100 | |
Malondialdehye (MDA) assay | Abcam | ab118970 | |
Glutathione (GSH) assay | Cayman Chemical | 7030002 | |
Antibodies - Cleaved Caspase-3 and Actin | Cell Signaling Tecnology | Antibody 9661 | |
ImageJ Software | National Institutes of Health | ||
RIPA Lysis and Extraction Buffer | Millipore | 10-188 |
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