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.
השתלת כבד Orthotopic (OLTx) היא אפשרות הטיפול רק לחולים עם מחלת כבד סופנית או קרצינומה hepatocellular המתקדמת. במשך 25 השנים האחרונות, מספר המועמדים ברשימת ההמתנה גדל בהדרגה וכעת עולה בהרבה על מספר השתלים הזמינים. ברוב אזורי השתלה, 20 עד 30% מהחולים ברשימת ההמתנה להשתלת כבד למות מבלי לקבל השתלת איברים או נמחקו עקב התקדמות המחלה. אסטרטגיות להגדלת המאגר התורם, ובכך, מספר השתלים הזמינים, נדרש נואש. קריטריונים מורחבים הקצאת איברים, שימור שתל ממושך, וגיוס של סובלנות חיסונית עדיין מייצגים אתגרים קליניים גדולים 1-3. לפיכך, מחקר OLTx הניסיוני הוא מרכזי על מנת לייעל את תרגול OLTx קליני.
בשר חזירים OLTx הוא מודל ניסיוני מבוסס היטב דומה OLTx אדם בדרכים רבות, כולל lגודל Iver, אנטומיה, פיזיולוגיה ו4-6. כך, זה הפך להיות שיטה ניסיונית סטנדרטית בתחומי מחקר כגון טכניקות ניתוחיות, פיזיולוגיה, אימונולוגיה, שימור, ופגיעת איסכמיה reperfusion. טכניקות רבות של רכש שתל, כריתת נמען, ו, במיוחד, שחזור כלי דם, תוארו בספרות 5. הבחירה של הטכניקה המתאימה משתנה בהתאם להעדפתו של החוקר ויכולת טכנית.
בניגוד לתרחיש האנושי, גודש splanchnic בשלב anhepatic מייצג בעיה חשובה בOLTx חזירי. איסכמיה במעי לאחר נזק בכלי דם ומוגדש יכולים לגרום לחוסר יציבות המודינמית קשה, המסכנות את הישרדות החזיר, ולכן, הצלחת הניסוי 7-9. לכן, לחץ מעיים מספיק הוא חובה, במיוחד בהגדרות ניסוי מעודנים פחות מבחינה טכנית.
שלנוing מחלף פורטו-caval-הצוואר פעיל למשך שלב anhepatic הוא אופציה אמינה כדי למנוע עומס במערכת העיכול. המערכת יכולה לשמש לניסויי reperfusion מוקדמים כמו גם תרחישי הישרדות לטווח ארוך. הפרוטוקול הבא מכיל את כל המידע למודל יציב ושחזור כבד השתלה בחזירים, כוללים רכש תורם כבד, פעולת נמען כוללים כריתה ושחזור טכניקות כלי קצה לקצה, וטיפול שלאחר ניתוח.
כל בעלי החיים קיבלו טיפול הומני בעמידה ב'העקרונות של מעבדה טיפול בבעלי חיים '' 'שגובשו על ידי האגודה הלאומית למחקר רפואי ו'המדריך לטיפול בחי מעבדה' '' שפורסם על ידי המכון הלאומי לבריאות, אונטריו, קנדה . ועדת הטיפול בבעלי חיים של טורונטו הכללית מכון המחקר אישרה את כל המחקרים.
1. איברים אחזור
2. נמען כריתה
שיקום 3. כלי
שלב 4. לאחר ניתוח
במחקר ראשון השתלה, מודל תורם פועם-לב (HBD, n = 5) לעומת מודל DCD (n = 10) נחשף ל -45 דקות של איסכמיה החמה באתר. בשתי הקבוצות, שתלי השתמרו בקרח במשך 10 שעות לאחר רכישה.
בקבוצת HBD, של חזירי נמען 100% שרדו עד סוף המעקב ביום 5 לאחר השתלה. בקבוצת DCD, רק 50% מחזירי הנמען שרדו במשך 5 ימים עקב בעיות קרישה או decompensation מטבולית, כתוצאה מתפקוד כבד לאחר ניתוח ירד.
כל דגימות הדם נאספו מצנתר הוורידים המרכזי. לאחר צנטריפוגה, דגימות סרום התקבלו ונותחו לפציעה hepatocellular (aminotransferase aspartate, AST), פונקצית מרה (סה"כ phosphatase בילירובין והבסיסי), ותפקוד כבד (INR). הזמן כמובן של כל סמן מוצג איורים 2-5.
רמות> AST הגיעו לשיא לאחר 24 שעות (1414 ± 538 U / L בקבוצת HBD ו2,296 ± 1,313 U / L בקבוצת DCD, p = 0.13) וחזרו לערכים כמעט נורמלים אחרי 5 ימים. באופן דומה, ערכי phosphatase אלקליין הוגדלו במידה ניכרת אחרי 36 שעות בקבוצת DCD (224 ± 111 U / L) בהשוואה לקבוצת HBD (162 ± 54 U / L, p = 0.27). בעוד בילירובין הכולל היה יציב בקבוצת HBD (≤ 10 μmol / L ברחבי), זה עלה בהדרגה בקבוצת DCD עד היום 5 (23 ± 31 μmol / L, p = 0.43). סטיית התקן הגדולה בערכי בילירובין בקבוצת DCD מציגה פציעת מרה ההטרוגניות מוזרה בקבוצה זו. INR כסמן של תפקוד כבד הראה מגמה דומה לערכי AST. ערכים הגיעו לשיא של 24 שעות והוחזרו לערכים כמעט נורמלים אחרי 5 ימים. קבוצת HBD היו ערכים נמוכים יותר בשיא ב1.47 ± 0.34 בהשוואה לקבוצת DCD (שיא 1.70 ± 0.36, p = 0.32).
.within עמודים = "תמיד">
איור 1. תכנית של מחלף פורטו-caval-הצוואר. המעקף הוא מלא בפתרון של Lactated רינגר. אז חלק caval הוא הידק עם מהדק צינורות, חלקי הצוואר וטחול מחוברים לקטטר שנקבע מראש, העוקף נפתח, והמשאבה צנטריפוגלית הוא התחילה לאחר הידוק ורידי פורטל. לאחר כריתת כבד, חלק caval של העוקף מוכנס ומאובטח בגדם הווריד הנבוב infrahepatic, גולגולת לורידי הכליות. מהדק צינורות משתחרר כדי לאפשר שחרור לחץ caval, בנוסף ללחץ הפורטל.
איור 2. aminotransferase Aspartate (AST) (HBD n = 5, DCD n = 10). AST הוא סמן רגיש של פגיעת hepatocellular. מאחור השיאאה 24 שעות היא נמוכות יותר בHBD בהשוואה לקבוצת DCD, המצביעות על פגיעת reperfusion פחות כבד; סטיית התקן קטנה יותר מציגה תוצאות הומוגנית יותר בקבוצת HBD.
איור 3. בילירובין סה"כ (HBD n = 5, DCD n = 10). בילירובין סה"כ, כסמן של פינוי מרה ושלמות צינור מרה, מראה מגמה יציבה ואחידה עם ערכים מתחת ל -10 μmol / L בקבוצת HBD. עקומת בילירובין בקבוצת DCD מגדילה בהדרגה לאורך זמן ומראה סטיית תקן גבוהה, המצביעה על פגיעה במרה רק חלק מקבוצת הניסוי.
איור 4. phosphatase אלקליין (HBD n = 5, DCD n = 10). אלקליין phosphatase אניזה מדד לפגיעה מרה. הערכים לקבוצת HBD הם נמוכים מזה של קבוצת DCD, מה שמרמז פחות פציעת מרה.
איור 5. INR (HBD n = 5, DCD n = 10). ערך INR גבוה מעיד על תפקוד hepatocellular מופחת בשל ירידה בשחרור של גורמי קרישה. בשתי קבוצות HBD וDCD, ערכי INR לחזור לערכים נורמלים 5 ימים לאחר ההשתלה, המצביעים על התאוששות של תפקוד כבד. הערכים לקבוצת HBD מופיעים נמוכים יותר.
OLTx חזירי הניסיוני הוא הליך מאתגר להגדרת מחקר ללא משאבים לטיפול נמרצים של תרחיש קליני. סיבוכים אפשריים כוללים אי-יציבות המודינמית, דימום, איסכמיה איבר, היפותרמיה, וחילוף חומרים, כמו גם בדרכי הנשימה, decompensation. לכל קבוצת מחקר, הכשרה פרוצדורליים מספקת של הטכניקה הניתוחית 5, כמו גם 14,15 ההרדמה החזיר היא חובה על מנת להשיג תוצאות נציג ושחזור.
דקויות טכניות רבות תוארו בספרות, במיוחד בנוגע לשלב שחזור כלי דם 5. פרוטוקול OLTx שתואר לעיל מספק את המידע הדרוש למודל החלפה-קאווה הדומה OLTx האנושי. התוצאות סיפקו להפגין הישרדות אמינה בעלי חיים והתאוששות שתל בשני דגמי HBD וDCD. הפרוטוקול הוא ישים בתרחישי הישרדות לטווח קצר בשימוש בexpe reperfusion שתלriments, למשל, כמו גם בדגמי הישרדות לטווח ארוך כגון מחקרי סובלנות.
מכשול גדול אחד OLTx חזירי הוא עניה יחסית סובלנות קאווה ווריד שער הידוק צולב. גודש Splanchnic בשלב anhepatic גורם יתר לחץ דם ורידים ונימי נזק שיכול להוביל לאיסכמיה גדולה מעיים וחוסר יציבות המודינמית לנקודת הלם בלתי הפיך גם לאחר reperfusion האיבר 7. מאז הווריד הנבוב מוטבע לחלוטין בparenchyma הכבד, הליך חזירון גב שימור-קאווה הוא לא ריאלי. החסימה הכוללת של הווריד הנבוב בשלב שיקום קאווה פוגעת ביציבות המודינמית של החזיר. למרות כמה דיווחים מראים כי OLTx חזירי יכולה להיות מושלם במהלך חסימת וריד ווריד השער כוללת של פחות מ -25 דקות 16,17, פורטו וריד-הצוואר-עוקפת טכניקה לעת שחזור כלי דם היא האפשרות בטוחה יותר ומעשית יותר 7- 9,18. בההניסיון של המחברים דואר, עוקף פורטו-הצוואר פסיבי הוא לא אופטימלי כדי לשמור על המודינאמית החזיר יציב בשלב anhepatic. מעקף המודל, כוללים לחץ פעיל של שתי קאווה infrahepatic ווריד שער, מאפשר שלב שיקום רגוע של anastomoses caval ופורטל suprahepatic אפילו עם זמן הידוק ממושך בשל סיבוכים בלתי צפויים. בניגוד לדיווחים קודמים 7, כריתת טחול אינה חובה כאשר עוקף פורטל הצנתר מוסר. שני עורק ווריד הטחול סגור בערך במחצית הדרך לאורכו של הטחול עוזב את המחצית הפרוקסימלי perfused מספיק. סיבוכים כמו דימום או תסחיף אוויר בשל עוקף ניתוק הם להימנע על ידי הקפדה העוקפת הוא הניח בזהירות ומאובטחת כראוי.
בהישרדות OLTx ניסויים ארוך טווח, ההשקה צינור המרה נחשבת נקודת תורפה בשל שיעור הסיבוכים הגבוה שלה 19. רקמת המרה היא מאוד שבירה וneטיפול מיוחד כאשר עורכים מטופל. טכניקות השקה שונות רבות תוארו 5,19. השקה קצה לקצה מהבחינה טכנית קלה וקשור בסיבוכים מינימאליים 19. תפר רציף עם מחט אינה גזירה כוללים סעיפים גדולים של רקמת חיבור peribiliary נראה מעולה לתפר שהופסק. צינור המרה והוא תחת מתח מיותר כאשר התפרים יחידים של התפר שהופסק הם קשורים. זה עלול לגרום לדמעות רקמה והדלפות מרה ברציפות. חומר התפר - נספג או שאינו נספג - הוא בדרך כלל לא חשוב, בהתחשב בתוחלת החיים המוגבלים שלה עד החזיר הוא הופסק. לדגמי הישרדות לטווח ארוך על פני כמה חודשים, תפרים נספגים - כמו בOLTx האנושי - עדיפים.
טיפול ספציפי יש לקחת עם המעקב לאחר הניתוח. תזונה מספקת ואספקת נוזלים, פרוטוקול הקלה על כאב אמין, ודיכוי חיסוני תקיןמשטר הוא חובה. בניסויים ארוך טווח, דיכוי חיסוני מופיע חשוב במיוחד. בהשוואה ליונקים אחרים, חזירים להראות שיעור דחייה חיסוני נמוך באופן מפתיע לאחר OLTx 20,21. חדירות תא עגולות הן מקסימליים במהלך השבוע לאחר ההשתלה השני ולצמצם באופן ספונטני גם ללא דיכוי חיסוני. דחייה היא רק לעתים נדירות סיבת מוות לאחר חזירי 22 OLTx. עם זאת, גם עם פרוטוקול הדיכוי החיסוני מעורב PO iv סטרואידים ומעכבי calcineurin ניהול שהוזכר כאן, דחיית שתל מצויינים על ידי עלייה מתונה של transaminases מתחיל בכ -4 ימים לאחר OLTx ואושרה על ידי חדירת תא עגול שדה הפורטל נראית לעין. ניתן לתת מעכבי calcineurin או PO 23,24 או iv 25,26; לשניהם יש שיטות חסרונות. אפילו עם עזרי יישום אוראליים, הסכום בפועל לכת בדרכי העיכול נותר חמקמק. מצד השני, עירוי רציף בהעט של חזיר עם בעלי חיים פעילים הוא קשה. לפיכך, יישום iv חייבת להתבצע כבולוס, שתוצאתה פסגות ריכוז תרופה הגבוהה יחד עם השפעות רעילות פוטנציאליות. עם זאת, בשתי השיטות של יישום תופיע כדי לאפשר הישרדות לטווח ארוך.
בדומה להגדרה קלינית, מניעת אולקוס דחק פוסט-אופרטיבית מומלצת. דימום לאחר ניתוח מכיב פפטי הוא בעיה שכיחה ויכול להיות קשור לתפקוד כבד לקוי 27. אחרי כמה מקרים של דימום במערכת העיכול בשתי קבוצות OLTx, הסופרים החלו טיפול מונע קבוע עם pantoprazole ולא חוו שום דימום במערכת העיכול מאז.
תחזוקה קפדנית של תנאים סטריליים intraoperatively, דומים לתנאים בחדר ניתוח קליני, וטיפול מונע באנטיביוטיקה עקב, מקטינה את הסיכון לסיבוכי זיהומיות.
לסיכום, עמ 'מאמר זהrovides מידע מעשי להקמת תכנית OLTx חזירית במסגרת מחקר. מסירות מספיק, בפועל, ועבודת צוות הוא חשובות על מנת להקטין את תקופת הלימוד, כדי להפיק תוצאות אמינות, וכדי להפחית את העלויות ואת מספר בעלי החיים מחקר.
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved