Method Article
Experimental animal research plays a pivotal role in the development of clinical transplantation practice. The porcine orthotopic liver transplantation model (OLTx) closely resembles human conditions and is frequently used in clinically oriented research. The following protocol contains all information for a reliable porcine OLTx model using an active porto-caval-jugular shunt.
The success of liver transplantation has resulted in a dramatic organ shortage. Each year, a considerable number of patients on the liver transplantation waiting list die without receiving an organ transplant or are delisted due to disease progression. Even after a successful transplantation, rejection and side effects of immunosuppression remain major concerns for graft survival and patient morbidity.
Experimental animal research has been essential to the success of liver transplantation and still plays a pivotal role in the development of clinical transplantation practice. In particular, the porcine orthotopic liver transplantation model (OLTx) is optimal for clinically oriented research for its close resemblance to human size, anatomy, and physiology.
Decompression of intestinal congestion during the anhepatic phase of porcine OLTx is important to guarantee reliable animal survival. The use of an active porto-caval-jugular shunt achieves excellent intestinal decompression. The system can be used for short-term as well as long-term survival experiments. The following protocol contains all technical information for a stable and reproducible liver transplantation model in pigs including post-operative animal care.
Transplantation hépatique (OLTx) est la seule option de traitement pour les patients atteints d'une maladie du foie en phase terminale ou d'un carcinome hépatocellulaire avancé. Pour les 25 dernières années, le nombre de candidats sur la liste d'attente a augmenté progressivement et dépasse de loin le nombre de greffons disponibles. Dans la plupart des régions de la transplantation, de 20 à 30% des patients sur la liste d'attente pour une transplantation du foie meurent sans avoir reçu une greffe d'organe ou sont retirées de la cote en raison de la progression de la maladie. Stratégies visant à accroître le bassin de donneurs et, par conséquent, le nombre de greffons disponibles, sont désespérément nécessaire. Extended critères d'attribution d'organes, prolongée préservation de greffe, et d'induction de la tolérance immunologique représentent toujours des défis majeurs cliniques 1-3. Par conséquent, la recherche expérimentale OLTx est essentiel afin d'optimiser la pratique OLTx clinique.
Porcine OLTx est un modèle expérimental bien établi qui ressemble OLTx humain dans de nombreuses façons, y compris ltaille de Iver, l'anatomie, la physiologie et 4-6. Ainsi, il est devenu une méthode expérimentale standard dans des domaines de recherche tels que les techniques chirurgicales, la physiologie, l'immunologie, la préservation, et les lésions d'ischémie-reperfusion. De nombreuses techniques de passation des marchés de la greffe, hépatectomie bénéficiaire, et, en particulier, la reconstruction vasculaire, ont été décrits dans la littérature 5. Le choix de la technique appropriée varie en fonction de la préférence du chercheur et capacité technique.
Contrairement à la situation humaine, la congestion splanchnique pendant la phase anhépatique représente un problème important dans OLTx porcin. Ischémie intestinale ultérieure et les dommages vasculaires congestive peuvent causer de graves instabilité hémodynamique, mettant en péril la survie de porc et, par conséquent, le succès de l'expérience 7-9. Par conséquent, la décompression intestinale suffisante est obligatoire, en particulier dans les paramètres expérimentaux techniquement moins raffinés.
Nousing un porto-cave-jugulaire shunt actif pour la durée de la phase anhépatique est une option fiable pour éviter la congestion intestinale. Le système peut être utilisé pour des expériences de reperfusion précoce ainsi que des scénarios de survie à long terme. Le protocole suivant contient toutes les informations pour un modèle de transplantation hépatique stable et reproductible chez les porcs, y compris les donateurs marchés du foie, de l'exploitation bénéficiaire, y compris hépatectomie et techniques de bout-en-bout de reconstruction du navire, et les soins post-opératoires.
Tous les animaux ont reçu des soins humains dans le respect des '' Principes de protection des animaux de laboratoire '' formulées par la Société nationale pour le '' Guide pour le soin des animaux de laboratoire »de la recherche médicale et 'publié par les Instituts nationaux de la santé, Ontario, Canada . Le Comité de l'Institut de recherche Toronto General Animal Care approuvé toutes les études.
1. prélèvement d'organes
2. Bénéficiaire hépatectomie
3. la reconstruction du navire
Phase 4. post-opératoire
Dans une première étude de la transplantation, un modèle de donneur à cœur arrêté (HBD, n = 5) a été comparé à un modèle DCD (n = 10) est exposé à 45 min d'ischémie chaude in situ. Dans les deux groupes, les greffes ont été conservés sur de la glace pendant 10 heures après la passation des marchés.
Dans le groupe HBD, 100% des porcs bénéficiaires survécu jusqu'à la fin de suivi de 5 jours après la transplantation. Dans le groupe DCD, seulement 50% des porcs bénéficiaires ont survécu pendant 5 jours en raison de problèmes de coagulation ou de décompensation métabolique, à la suite de la fonction hépatique post-opératoire diminué.
Tous les échantillons de sang ont été prélevés à partir du cathéter veineux central. Après centrifugation, des échantillons de sérum ont été prélevés et analysés pour lésion hépatocellulaire (aspartate aminotransférase, AST), la fonction biliaire (bilirubine totale et la phosphatase alcaline), et la fonction hépatique (INR). Le décours temporel de chaque marqueur est représenté sur les figures 2-5.
AST niveaux ont atteint un pic après 24 heures (1414 ± 538 U / L dans le groupe HBD et 2296 ± 1313 U / L dans le groupe DCD, p = 0,13) et renvoyés à des valeurs presque normales après 5 jours. De même, les valeurs de phosphatase alcaline ont été nettement augmenté après 36 heures dans le groupe DCD (224 ± 111 U / L) par rapport au groupe HBD (162 ± 54 U / L, p = 0,27). Alors que la bilirubine totale était stable dans le groupe HBD (≤ 10 pmol / L tout au long), il a augmenté progressivement dans le groupe DCD jusqu'au jour 5 (23 ± 31 pmol / L, p = 0,43). Le grand écart-type dans les valeurs de bilirubine dans le groupe DCD montre une hétérogénéité blessures biliaire particulière dans ce groupe. INR comme un marqueur de la fonction hépatique a montré une tendance similaire aux valeurs de l'AST. Valeurs culminé à 24 heures et ont été restaurés à des valeurs presque normales après 5 jours. Le groupe HBD avaient des valeurs inférieures avec un pic à 1,47 ± 0,34 par rapport au groupe DCD (pic 1,70 ± 0,36, p = 0,32).
Figure 1. Schéma du shunt porto-cave-jugulaire. La dérivation est rempli avec la solution de Ringer lactate. Puis la partie cave est serré avec une pince de tube, les pièces jugulaires et spléniques sont reliées aux cathéters préétablis, la dérivation est ouvert, et la pompe centrifuge est commencé après serrage de la veine porte. Après résection du foie, la partie cave de la rocade est inséré et fixé dans la veine cave infrahepatic souche, crânienne aux veines rénales. La pince de tube est libéré pour permettre la décompression caval, en plus de la décompression du portail.
Figure 2. aspartate aminotransférase (AST) (HBD n = 5, DCD n = 10). AST est un marqueur sensible de lésion hépatocellulaire. L'arrière de pointeer 24 heures est plus faible dans le HBD que dans le groupe DCD, suggérant une lésion de reperfusion moins hépatique; l'écart-type plus petit montre des résultats plus homogènes dans le groupe HBD.
Figure 3. La bilirubine totale (HBD n = 5, DCD n = 10). La bilirubine totale, comme un marqueur de clairance biliaire et de l'intégrité de la voie biliaire, montre une tendance stable et homogène avec des valeurs inférieures à 10 pmol / L dans le groupe HBD. La courbe de la bilirubine dans le groupe DCD augmente progressivement au fil du temps et montre un écart type élevé, suggérant blessures biliaire dans seulement une partie du groupe expérimental.
Figure 4. phosphatase alcaline (HBD n = 5, DCD n = 10). Phosphatase alcaline is un indicateur de lésion biliaire. Les valeurs pour le groupe HBD sont plus faibles que celle du groupe DCD, ce qui implique des blessures moins biliaire.
Figure 5. INR (HBD n = 5, DCD n = 10). Une valeur élevée de l'INR indique fonction hépatocellulaire diminution due à une diminution libération de facteurs de coagulation. Dans les deux groupes DBC et DCD, les valeurs de l'INR reviennent à des valeurs normales 5 jours après la transplantation, ce qui suggère la récupération de la fonction hépatique. Les valeurs pour le groupe HBD apparaissent inférieure.
Expérimentale porcine OLTx est une procédure difficile pour un cadre de recherche sans les ressources de soins intensifs d'un scénario clinique. Les complications possibles sont l'instabilité hémodynamique, l'hémorragie, l'ischémie d'organes, l'hypothermie, et métabolique, ainsi que des voies respiratoires, de décompensation. Pour tout groupe de recherche, de formation procédurale suffisante de la technique chirurgicale 5 ainsi que le 14,15 de l'anesthésie de porc est obligatoire afin d'obtenir des résultats représentatifs et reproductibles.
Beaucoup de subtilités techniques ont été décrites dans la littérature, en particulier en ce qui concerne la phase de reconstruction vasculaire 5. Le protocole décrit ci-dessus OLTx fournit les informations requises pour un modèle de cava-remplacement ressemblant OLTx humaine. Les résultats fournis démontrent la survie de l'animal fiable et la récupération de la greffe dans les deux modèles de DBC et DCD. Le protocole est applicable dans les scénarios de survie à court terme utilisés dans la greffe reperfusion expep é riences, par exemple, ainsi que dans les modèles de survie à long terme telles que des études de tolérance.
Un grand obstacle de OLTx porcine est relativement mauvaise tolérance de cava et veine clampage. La congestion splanchnique pendant la phase anhépatique provoque l'hypertension veineuse et capillaire dommages qui peuvent conduire à l'ischémie intestinale majeure et d'instabilité hémodynamique au point d'un choc irréversible même après reperfusion d'organes 7. Depuis la veine cave est complètement noyé dans le parenchyme hépatique, une procédure de piggy-back cava-préservation est pas possible. L'occlusion totale de la veine cave dans la phase de reconstruction de la veine porte atteinte à la stabilité hémodynamique du porc. Bien que quelques rapports montrent que OLTx porcine peut être accompli au cours de cava et veine occlusion totale de moins de 25 min 16,17, une technique de dérivation porto-cave-jugulaire pour le temps de la reconstruction vasculaire est l'option la plus sûre et plus pratique 7- 9,18. Dans èmeL'expérience de e auteurs, un passif porto-jugulaire dérivation est pas optimale pour maintenir le plan hémodynamique de porc stable au cours de la phase anhépatique. Le modèle de dérivation, y compris la décompression active tant de cava infrahepatic et la veine porte, permet une phase de reconstruction calme des anastomoses veine cave et portail sus-hépatiques, même avec le temps de serrage prolongé en raison de complications imprévues. Contrairement aux rapports précédents 7, une splénectomie est pas obligatoire lorsque le cathéter portail contournement est prélevé. Les deux artère splénique et la veine sont fermées à mi-chemin le long de la longueur de la rate en laissant la moitié proximale suffisamment perfusé. Les complications comme des saignements ou une embolie de l'air due à dérivation déconnexion sont évitables en assurant que la dérivation est soigneusement placé et fixé correctement.
Dans survie à long terme OLTx expériences, l'anastomose biliaire est considéré comme un point faible en raison de son taux élevé de complications 19. Le tissu biliaire est très fragile et needs soin particulier lorsqu'il est manipulé. De nombreuses techniques d'anastomose différents ont été décrits 5,19. Une anastomose bout-à-bout est techniquement simple et avec un minimum de complications associées 19. Un fil de suture d'une aiguille continu sans enlèvement de copeaux notamment de grandes sections de tissu conjonctif péribiliaire semble être supérieure à une suture interrompue. La voie biliaire est placé sous tension inutile lorsque les points individuels de la suture interrompue sont noués. Cela peut entraîner des déchirures du tissu et les fuites biliaires consécutifs. Le matériau de suture - résorbables ou non résorbables - est généralement pas important, compte tenu de sa durée de vie limitée jusqu'à ce que le porc est terminée. Pour les modèles de survie à long terme sur plusieurs mois, sutures absorbables - comme dans OLTx humaine - sont préférables.
Soins spécifiques doivent être prises avec le post-opératoire suivi. Une alimentation suffisante et alimentation en fluide, un protocole de soulagement de la douleur fiable, et un bon immunosuppressionrégime sont obligatoires. Pour les expériences à long terme, immunosuppression apparaît particulièrement important. Comparé à d'autres mammifères, porcs montrent un taux de rejet immunologique étonnamment bas après OLTx 20,21. Infiltrations de cellules rondes sont maximales au cours de la deuxième semaine après la transplantation et diminuent spontanément même sans immunosuppression. Le rejet est rarement la cause de décès après porcine OLTx 22. Cependant, même avec le protocole d'immunosuppression impliquant l'administration de Steroides et iv inhibiteurs de la calcineurine po mentionné ici, le rejet de greffe est indiqué par une légère augmentation des transaminases à partir de environ 4 jours après OLTx et confirmée par champ apparent portail infiltration de cellules rondes. inhibiteurs de la calcineurine peuvent être donnés soit 23,24 po ou iv 25,26; deux méthodes présentent des inconvénients. Même avec les aides de l'application orale, la quantité réelle d'atteindre le tractus gastro-intestinal reste insaisissable. D'autre part, en perfusion intraveineuse continuela plume d'un cochon avec un animal actif est difficile. Par conséquent, l'application intraveineuse doit être effectuée sous forme de bolus, ce qui se traduit par des pics élevés de concentration de médicament avec des effets toxiques potentiels. Néanmoins, les deux procédés d'application semblent permettre la survie à long terme.
Semblable à un contexte clinique, la prophylaxie ulcère de stress post-opératoire est recommandé. Saignements post-opératoires d'ulcères gastro-duodénaux est un problème fréquent et peut être liée à une insuffisance hépatique 27. Après quelques cas de saignements gastro-intestinaux dans les deux groupes OLTx, les auteurs ont commencé la prophylaxie réguliers avec le pantoprazole et ne subissent pas de saignements gastro-intestinaux depuis.
Entretien rigoureux des conditions stériles peropératoire, comparables aux conditions dans une salle d'opération clinique et antibioprophylaxie en découlent, diminue le risque de complications infectieuses.
En conclusion, cet article provides d'information pratique pour établir un programme OLTx porcine dans un cadre de recherche. Dévouement suffisante, la pratique et le travail d'équipe est important afin de diminuer la période d'apprentissage, afin de produire des résultats fiables, et de réduire les coûts et le nombre d'animaux de recherche.
The authors have nothing to disclose.
The study was supported by research grants from the Roche Organ Transplant Research Foundation (ROTRF) and Astellas. Markus Selzner was supported by an ASTS Career Development Award. Matthias Knaak was supported by the Astellas Research Scholarship. We thank Uwe Mummenhoff and the Birmingham family for their generous support.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Atropine Sulphate 15 mg/30ml | Rafter 8 Products | 238481 | |
Buprenorphine 0.3 mg/ml | RB Pharmaceuticals LDT | N/A | |
Cefazolin 1 g | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2237138 | |
Cyclosporin Oral Solution 5,000 mg/50 ml | Novartis Pharmaceuticals Canada Inc. | 2150697 | |
Fentanyl Citrate 0.25 mg/5 ml | Sandoz Canada Inc. | 2240434 | |
Heparin 10,000 iU/10 ml | Leo Pharma A/S | 453811 | |
Isoflurane 99.9%, 250 ml | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2231929 | |
Ketamine Hydrochloride 5000 mg/50 ml | Bimeda-MTC Animal Health Inc. | 612316 | |
Lactated Ringer’s + 5% Dextrose, 0.5 L | Baxter Corporation | 61131 | |
Lacteted Ringer’s, 1 L | Baxter Corporation | 61085 | |
Metronidazole 500 mg/100 ml | Baxter Corporation | 870420 | |
Midazolam 50 mg/10 ml | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2242905 | |
Pantoprazole 40 mg | Sandoz Canada Inc. | 2306727 | |
Potassium Chloride 40 mEq/20 ml | Hospira Healthcare Corporation | 37869 | |
Propofol 1,000 mg/100 ml | Pharmascience Inc. | 2244379 | |
Protamine Sulfate 50 mg/5 ml | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2139537 | |
Saline 0.9%, 1 L | Baxter Corporation | 60208 | |
Sodium Bicarbonate 50 mEq/50 ml | Hospira Healthcare Corporation | 261998 | |
Solu-Medrol 500 mg | Pfizer Canada Inc. | 2367963 | |
Tranexamic Acid 1,000 mg/10 ml | Pfizer Canada Inc. | 2064413 | |
University of Wisconsin Solution, SPS-1 | Organ Recovery Systems | SPS-1 | |
Xylocaine Endotracheal 10 mg/50 ml | AstraZeneca | 2003767 | |
Appose ULC 35 W skin stapler | Covidien Canada | 803712 | |
Maxon, 1 | Covidien Canada | 606173 | |
Sofsilk, 0 | Covidien Canada | S606 | |
Sofsilk, 2-0 | Covidien Canada | S405 | |
Sofsilk, 3-0 | Covidien Canada | S404 | |
Surgipro II, 4-0 | Covidien Canada | VP581X | |
Surgipro II, 5-0 | Covidien Canada | VP725X | |
Surgipro II, 6-0 | Covidien Canada | VP733X | |
Catheter i.v, 18 G | BD Canada | 381147 | |
Cook TPN catheter, 9.5 Fr | Cook Medical Company | C-TPNS-9.5-90 | |
PSI Kit for sheath catheter, 8.5 Fr | Arrow International | ASK-09803-UHN | |
Infusion Pump Line | Smith Medical ASD Inc. | 21-0442-25 | |
Liver Admin Set (flush line) | CardioMed Supplies Inc | 17175 | |
Mallinckrodt, Tracheal Tube, 6.5 mm | Covidien Canada | 86449 | |
Med-Rx Suction Connecting Tube | Benlan Inc. | 70-8120 | |
Organ Bag | CardioMed Supplies Inc | 2990 | |
Suction Tip | Tyco Healthcare Group LP | 8888501023 | |
Valleylab, Cautery Pencil | Covidien Canada | E2515H | |
Valleylab, Patient Return Electrode | Covidien Canada | E7507 | |
Bypass Connector 3/8” x 1/4“ | Raumedic AG | 955083-001 | |
Bypass Connector 3/8” x 3/8” Luer Lock | Raumedic AG | 955163-001 | |
Bypass Connector Y 3/8” x 3/8” x 1/4” | Raumedic AG | 961360-002 | |
Bypass Tubing 1/4” x 1/16” | Raumedic AG | 039505-010 | |
Bypass Tubing 3/8” x 3/32” | Raumedic AG | 039535-005 | |
Rotaflow Centrifugal Pump | Maquet-Dynamed | HC 2821 | |
Stainless Steel Hose Clamp Ring, 5mm | Oetiker | 16700007 | |
Abdominal Retractor | Medite GmbH | N/A | |
De Bakey – Beck, Infrahepatic Cava Clamp | Aesculap Inc. | FB519R | |
Deithrich, Atraumatic Clamp (Portal Vein) | Aesculap Inc. | FB525R | |
Gregory Bulldog Clamp, curved | Aesculap Inc. | FB382R | |
Gregory Bulldog Clamp, straight | Aesculap Inc. | FB381R | |
Potts – De Martel, Scissors | Aesculap Inc. | BC648R | |
Satinsky, Suprahepatic Cava Clamp | Aesculap Inc. | FB605R | |
Symetrical Tubing Clamp | Codman Instruments | 198010 | |
Anesthesia Machine, Optimax | Moduflex Anesthesia Equipment | SN5180 | |
Bypass Flow meter, HT 110 | Transonic Systems Inc. | HT110B11106 | |
Flow meter probe, H6XL | Transonic Systems Inc. | H6Xl689 | |
Heat Therapy Pump, T/Pump | Gaymar Industries Inc | TP500-G89D19 | |
Infusion Pump 3,000 | SIMS Graseby LTD. | SN300050447 | |
Isoflurane Vapor 19.1 | Draeger Medical Canada Inc. | N/A | |
Monitor, Datex AS 3 | Instrumentarium Corp./ Hitachi | D-VHC14-23-02 | |
Rotaflow Centrifugal Drive Unit | Maquet-Dynamed | 952301 | |
Rotaflow Console | Maquet-Dynamed | 706035 | |
Temperature Therapy Pad | Gaymar Industries Inc | TP26E | |
Valleylab Force Tx | Valleylab Inc. | 216151480 | |
Ventilator, AV 800 | DRE Medical Equipment | 40800AVV | |
Warm Touch, Patient Warming System | Nellcor/ Covidien Canada | 5015300A |
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