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Tra trapianto di organo solido addominale, gli innesti del pancreas sono inclini a sviluppare danno lesione-collegata dell'innesto di grave ischemia riperfusione, che conduce alla fine precoce perdita dell'innesto. Questo protocollo descrive un modello di trapianto di pancreas murino usando una tecnica di sutura non polsino, ideale per analizzare questi danni presto, deleteri.
Modelli murini hanno diversi vantaggi nella ricerca di trapianto, tra cui maneggevolezza, una varietà di ceppi geneticamente ben definiti e la disponibilità della più vasta gamma di sonde molecolari e reagenti per eseguire in vivo come pure in vitro studi. Basandoci sulla nostra esperienza con i vari modelli di trapianto murino, abbiamo sviluppato un modello di trapianto di pancreas heterotopic in topi con l'intento di analizzare i meccanismi di danno grave ischemia riperfusione lesione-collegata iniziale dell'innesto. In contrasto con precedentemente tecniche descritte utilizzando tecniche di sutura, qui descriviamo una nuova procedura usando una tecnica di sutura non polsino.
Negli ultimi anni, abbiamo effettuato oltre 300 trapianti di pancreas in topi con un tasso di successo globale di > 90%, un tasso di successo mai descritta prima in trapianto di pancreas del mouse. La spina dorsale di questa tecnica di sutura non polsino per la rivascolarizzazione dell'innesto è costituito da due passaggi principali: (I) tirando la nave ricevente sovrapposto a un manicotto di polietilene/poliammide e fissandolo con una legatura della circonferenza e (II) posizionando il vaso donatore la estroflesso nave ricevente e fissandolo con una seconda legatura della circonferenza. La continuità risultante dei risultati strato endoteliale in meno lesioni trombogenico con tariffe alta pervietà e, infine, alti tassi di successo.
In questo modello, anastomosi arteriosa si ottiene tirando l'aorta addominale dell'innesto erogatore sopra l'arteria carotica comune anteverso dell'animale destinatario. Drenaggio venoso dell'innesto si ottiene tirando la vena dell'innesto sopra la vena giugulare esterna estroflesso del destinatario. Questo manoscritto fornisce dettagli e passi fondamentali del recupero di organi e procedure di impianto dell'organo, che permetteranno ai ricercatori con competenze microsurgical svolgere con successo il trapianto nei loro laboratori.
Trapianto simultaneo del rene-pancreas (SPK) rappresenta l'attuale standard di cura per i pazienti affetti da diabete mellito e fine malattia renale di stadio. Riuscito trapianto comporta l'indipendenza di insulina a lungo termine associato con stabilizzazione o addirittura regressione della microangiopatia diabetica e una migliore qualità di vita1. Tuttavia, a differenza di altri comuni trapianti di organi solidi, come rene e trapianto del fegato, del pancreas innesti sono più suscettibili della lesione di ischemia riperfusione (IRI). Incidenze segnalate fino al 35% in pericolo non solo dell'innesto, ma anche paziente, sopravvivenza2,3.
Stress ossidativo, disordini microcircolatori, aumentata espressione di citochine pro-infiammatorie e molecole di adesione risultante infine attivazione endoteliale e la perdita della sua integrità, sono tutti stati attribuiti a questa lesione non-trapianto allogeneic dell'innesto 4. finora, i meccanismi molecolari esatti dell'IRI sono in gran parte sconosciuti e possono variare da organo a organo.
Nonostante importanti progressi utilizzando modelli in vitro , lo sviluppo di modelli animali è fondamentale per approfondire la conoscenza dei meccanismi molecolari coinvolti nelle alterazioni di IRI-collegata dell'innesto dopo trapianto di pancreas. Sono stati sviluppati diversi modelli di trapianto di pancreas in roditori5,6, ma solo uno è riportato in topi7. Il tallone d'Achille di questo altamente esigente procedura microsurgical è il basso tasso di sopravvivenza del 46%. Tuttavia, modelli murini rappresentano il miglior modello per la ricerca correlata al trapianto, poiché la più ampia varietà di strumenti di analisi molecolare può essere applicata a loro. Basato sulla vasta esperienza microchirurgica in topi con differenti dell'organo trapianti8,9,10, abbiamo sviluppato una tecnica nuova, altamente riproducibile per pancreas heterotopic, cervicale trapianto in topi con > 90% tasso di successo utilizzando una tecnica di sutura non polsino. Con questa tecnica, complicanze correlate alla anastomosi sono ridotti al minimo, e un alto tasso di successo può essere raggiunto rispetto alla sutura modello11. Finora, solo un modello del topo con simili tassi di successo è stato descritto da Liu et al.12. Tuttavia, non ci sono studi pubblicati utilizzando questo modello finora.
Al fine di evitare risposte alloimmune e rigorosamente studiare danno ischemia riperfusione ferita-collegata dell'innesto, una coppia donatore-destinatario syngeneic deve essere utilizzata. In questo protocollo, maschio C57BL6 (H2b) 10-12-settimana-vecchi topi 26 a 28 g di peso sono stati usati come coppie donatore-destinatario di pari dimensioni. Tutti gli animali sono stati alloggiati in una struttura di libero agente patogeno di barriera e ha ricevuto la cura umana in conformità con le "entità di laboratorio Animal Care" formulato dalla società nazionale per la ricerca medica e la "Guida per la cura e uso di animali da laboratorio" preparato dalla National Academy of Sciences e pubblicato dalla National Institutes of Health (NIH pubblicazione n. 86-23, rivisto 1985). Ministero dell'istruzione, scienza e cultura ha approvato gli esperimenti descritti in questo manoscritto (BMWF-66.011/0056-II/3b/2011).
1. pancreas appalti
2. destinatario preparazione
3. l'impianto
4. postoperatoria (Endpoint)
Nell'ultimo decennio, abbiamo fatto più di 300 trapianti di pancreas nei topi. Dopo aver stabilito il protocollo, c'era una sopravvivenza globale di > 90%. Lo spurgo postoperatorio era la principale causa di guasto, seguita da trombosi dell'innesto con pancreatite successive letale innesto necrotico. In entrambi i casi, gli endpoint sono stati raggiunti entro 24 ore e gli animali sono stati sacrificati. Non c'erano qualsiasi disturbi neurologici, sintomi quali disfagia e infezioni chirurgiche lato in questa serie.
Per analizzare la funzione endocrina degli innesti trapiantati e quindi convalidare la pervietà del modello, l'iperglicemia è stata indotta in topi destinatari tramite pretrattamento con una dose singola di streptozotocin intraperitonealmente applicata (312,5 mg/kg di peso corporeo) 4 giorni prima dell'intervento chirurgico. Topi sono stati considerati hyperglycemic se i livelli della glicemia sono stati > 300 mg/dL. La Figura 2A Mostra il glucosio nel sangue di gruppi diversi. I topi che ricevono gli innesti senza un tempo di ischemia fredda prolungata di 16 h raggiunto normogylcemia all'interno di 24 h dopo trapianto e mantenuto questo stato metabolico sopra l'intero periodo di osservazione. Al contrario, gli animali non-trapiantati è rimasto hyperglycemic. Dato che eravamo interessati all'impatto del danno di ischemia riperfusione lesione-collegata dell'innesto sulla funzione endocrina, abbiamo aggiunto un terzo gruppo dove sono stati esposti gli innesti per 16 h prolungato tempo di ischemia fredda (CIT) e 45 min di tempo di ischemia calda (WIT). I topi che ricevono questi innesti non hanno raggiunto il normoglycemia e dovevano essere sacrificato dopo 48 h a causa dello sviluppo di pancreatite severa, che è stato indicato per essere letale in questo modello13.
Questo modello è utile per vari progetti volti a indagare l'ischemia riperfusione lesione-collegata agli inizi dell'innesto del danno. Le indagini successive inclusi, tra gli altri, microscopia di fluorescenza intravital confocal per la quantificazione delle dismutazioni microcircolatorie realizzate 2 h dopo trapianto. Contrasto di microvasi degli innesti è stata migliorata iniettando 0,3 mL di un 0,4% con etichetta isotiocianato di fluorescina destrano (MW 150 000) nella vena del pene. Figura 2B Visualizza un regolare reticolo capillare di un pancreas murino ingenuo e di un innesto del pancreas trapiantato, che non è stato esposto a prolungata CIT (Figura 2). Al contrario, Figura 2D Mostra la composizione della microcircolazione come conseguenza di esporre l'innesto del pancreas al prolungato CIT.
Figura 1 : Immagini intraoperative. (A) i vasi recettivi preparato per anastomosi vista Intraoperative. La vena giugulare esterna (1) è stata rovesciata sopra il polsino di venosa in polietilene e fissata con una legatura di seta 8/0 circolare. In analogia, l'arteria carotica comune (2) è stato rovesciato e fissato sopra il polsino della poliammide arteriosa più piccolo. Scala bar 1 mm. (B) il pancreatica dell'innesto ex situ. La vena portale (1) e il ceppo dell'aorta addominale (2) necessaria per l'anastomosi vascolare. La milza (3) è estratto insieme al pancreas e viene utilizzata come un handle. La milza verrà rimosso prima di riperfusione dell'innesto. Scala bar 1 cm. (C) visualizzazione intraoperatoria delle anastomosi. La vena portale (1) viene tirata sopra il polsino della vena giugulare esterna estroflesso (2) e fissata con una cravatta di seta 8/0 circolare. Allo stesso modo, il moncone aortico dell'aorta addominale (3) è tirato sopra il polsino dell'arteria carotica comune estroflesso (4). Scala bar 1 mm. (D) vista Intraoperative dell'innesto del pancreas perfuso dopo 5 min di riperfusione: dopo la rimozione della vena, quindi la pinza arteriosa, un innesto del pancreas trapiantato con successo viene visualizzato un colore rosato omogeneo. La milza è stata rimossa prima di riperfusione (1: vaso splenico legato). Scala bar 1 cm. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : Funzione endocrina del trapianto pancreatico e confocale in vivo microscopia di fluorescenza. La Figura 2A Mostra un grafico a linee con livelli di glucosio nel sangue dei topi trapiantati senza CIT (n = 10, PTX w/o CIT, linea blu), non trapiantato topi (n = 11, nessun PTX, linea rossa) e i topi che ricevono innesti esposti a prolungata CIT (PTX + 16 h CIT, n = 10, linea verde). Tutti i destinatari sono stati precedentemente resi hyperglycemic con 312,5 mg/kg b.w. streptozotocin i.p. Mentre tutti i destinatari degli innesti senza CIT erano in grado di sopravvivere l'intero periodo di osservazione (50 giorni) con la funzione endocrina intatta, topi trapiantati non è rimasto hyperglycemic durante l'intero periodo di osservazione. I topi che ricevono gli innesti esposti alle 16h CIT non hanno recuperato dalla iperglicemia e dovevano essere sacrificato 48 h dopo l'intervento chirurgico di trapianto, a causa di perdita di peso di più di 10-15%. L'intero periodo di osservazione di sopravvivenza di topi sono stati sacrificati a giorno 50 seguendo una ultima misurazione glicemia. Microcircolazione negli innesti trapiantati è stata valutata da microscopia di fluorescenza intravital confocal 2 h dopo trapianto. Ingenuo pancreas hanno servito da comandi. Figura 2B Mostra un normale modello capillare nel pancreas ingenuo. Una mesh capillare normale è visto anche negli innesti trapiantati non sottoposti a prolungata CIT (Figura 2). Al contrario, una ripartizione del microcircolo è osservata negli innesti trapiantati esposti a prolungata CIT (Figura 2D). Scala bar 100 µm. dati nel grafico vengono espressi come ± deviazione Standard. PTX: trapianto di pancreas; CIT: tempo di ischemia fredda; w/o: senza Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Danni di innesto IRI-collegato sono inerenti al trapianto d'organo solido, ed è caratterizzata da un disturbo del microcircolo. Accumulazione dei metaboliti diversi durante la fase ischemica e iniziazione di cascate infiammatorie mediate principalmente da specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto, risultati nel danno tissutale durante riperfusione di innesto4. Questa cascata può compromettere il successo non solo a breve termine, ma anche a lungo termine e, quindi, influenza significativamente la sopravvivenza di pazienti14. Ad oggi, combinati rene pancreas rappresenta la terapia di scelta per i pazienti affetti dal tipo 1 diabete con fine fase malattia renale15. Diversi studi hanno dimostrato che un trapianto di pancreas rene combinato successo non solo ripristinare e proteggere la funzione dell'innesto del rene in diabetici destinatari, ma inoltre stabilizza o inverte anche complicazioni secondarie, compreso la neuropatia come pure Micro - e macroangiopathy16,17,18.
Nonostante il continuo impegno nella riduzione, di sostituzione e raffinatezza (3 R) nella ricerca animale, riproduzione di processi patofisiologici complessi come IRI è semplicemente impossibile in impostazioni in vitro . Pertanto, modelli animali sono ancora considerati di essere lo strumento ideale per la ricerca traslazionale19,20. Modelli di mouse come quello descritto qui hanno diversi vantaggi rispetto al topo o altro animale modelli. Questi includono la disponibilità di una vasta quantità di diversi ceppi di topi inbred geneticamente ben definita (ad es. ceppi transgenici e knock-out), una pletora di strumenti di analisi molecolare, così come un facile e a buon mercato movimentazione21. Un grande vantaggio il modello descritto si trova nella tecnica di sutura non polsino. Utilizzando la tecnica qui presentata, le percentuali di successo di > 90% sono realizzabili, che è drammaticamente meglio rispetto al precedentemente modelli descritti22. Utilizzando questa tecnica di sutura non, abbiamo significativamente ridotto comuni complicazioni come shock ipovolemico, trombosi e stenosi dell' anastomosi12. Un ulteriore vantaggio di questo metodo è costituito dalla posizione extra addominale dell'innesto, che è associato con un rapido recupero postoperatorio del destinatario. Inoltre, la posizione cervicale lo rende perfettamente adatto per le analisi in vivo , quali formazione immagine diretta dell'innesto di exterioration senza alcuna tensione22.
Lo svantaggio principale di questo modello è l'occlusione del dotto pancreatico, che non assomiglia a realtà clinica. In questo modello, drenaggio esocrino è gestito da legatura del dotto choledocho-pancreatico. A lungo termine, causando una profonda fibrosi e atrofia della ghiandola senza che portano alla pancreatite22del trapianto. A causa di questo deterioramento del tessuto esocrino, che abbiamo già osservato come al giorno 30 dopo trapianto, crediamo che questo modello non è adatto per l'osservazione a lungo termine. Al contrario, la funzione endocrina unimpaired rende gylcemic controlli del destinatario un facile strumento per valutazione quotidiana della funzione dell'innesto13,23,24.
Queste caratteristiche lo rende un modello ideale per l'analisi degli infortuni di innesto precoce associati a lunghi periodi di conservazione o con tecniche e soluzioni di conservazione diversi. Per raggiungere il successo ottima con questo modello, devono essere considerati diversi passaggi cruciali. Il pancreas stesso è molto suscettibile alla manipolazione. Di conseguenza, manipolazione delicata utilizzando bastoncini di cotone durante il recupero dell'organo e durante l'impianto minimizza i traumi meccanici. Afferrare diretta della ghiandola con il forcipe dovrebbe essere evitato, poiché inevitabilmente provocherebbe danni severa dell'innesto. Per lo stesso motivo, la milza è recuperata insieme al pancreas e viene utilizzata come un handle. Questo è stabilito anche nella pratica clinica. Un altro trabocchetto coinvolge aspersione freddo, che è realizzato tramite aspersione tramite il moncone aortico usando la soluzione di perfusione di istidina-triptofano-chetoglutarato di 4 ° C. Con la presente, un eccessivo gonfiamento della ghiandola può essere evitato irrorando delicatamente l'innesto. La soluzione di perfusione rimanente deve essere utilizzata per inumidire l'innesto, al fine di mantenere bassa la temperatura durante il recupero dell'organo.
Per quanto riguarda la preparazione destinatario una dissezione accurata della vena giugulare esterna così come l'arteria carotica comune imposta la base per rivascolarizzazione successo. In particolare, completa l'esposizione della vena di rimuovere non solo tutti i tributari, ma anche il tessuto adiposo circostante, è necessario per evitare la compressione esterna e stenosi di tessuto grasso rimanente. La selezione dei diametri polsino appropriato è fondamentale. Sulla base dell'esperienza condivisa, per topi pesano fra 25 a 28 g, un diametro interno di 0,57 mm per il bracciale arterioso e tra 0,75 e 0,8 mm per il bracciale venoso, è appropriato. Preciso, pulito taglio dei bordi dei polsini è obbligatorio per evitare di strappare il ceppo di nave. Dilatazione dei vasi, soprattutto dell'arteria, si ottiene migliore utilizzando dilatatori nave con estremità sottili. Come regola generale, la nave dovrebbe essere in grado di ampliare a due volte il lume del bracciale. Durante il processo di "everting" la nave sopra e fissandolo sul bracciale, si consiglia di stabilizzare pinze vascolari ponendoli sotto un lembo di pelle, come questo facilita questo passaggio cruciale.
Come già accennato, il polsino-tecnica di sutura non rappresenta un metodo semplice per l'anastomosi vascolare e può essere eseguita entro 5 min. Tuttavia, corretto posizionamento dell'innesto nella regione del collo del destinatario è della massima importanza per la corretta rivascolarizzazione. Con la presente, il finale corretto posizionamento dell'innesto nella regione del collo deve essere anticipata al fine di consentire un'anastomosi sicura, dritta e privo di tensione di sia la vena e dell'arteria. Vasi che sono troppo lunghi devono essere evitate, poiché questo può condurre all'ostruzione di uscita a causa di annodamento. Per lo stesso motivo, il polsino-maniglia all'anastomosi venosa dovrebbe essere rimosso dopo riperfusione. In caso di emorragie localizzate dall'innesto del pancreas, hemostasis successo può essere realizzato comprimendo delicatamente il lato di spurgo per 5 min utilizzando bastoncini di cotone. Questo è il modo solo successo per gestire questo tipo di complicazione.Cauterizzazione, anche se altamente selettivo, ha provocato la perdita dell'innesto in quasi tutti i casi, a causa di pancreatite necrotica.
In sintesi, abbiamo sviluppato un metodo per il trapianto di pancreas nei topi utilizzando una tecnica di sutura non polsino, che è tecnicamente fattibile e microsurgically e ha tassi di successo eccellente. Dato la fibrosi progredient del pancreas dovuto l'occlusione del condotto, questo modello è adatta meglio per aree di ricerca, concentrandosi sui primi danni dell'innesto. Questo manoscritto è destinato a permettere ai ricercatori di stabilire in modo sicuro questo modello nei loro laboratori.
Gli autori dichiarano di non avere nessun concorrenti interessi finanziari.
Questo lavoro è stato supportato da sovvenzioni n. 2008-1-596 e #UNI-0404/1956 della "Tiroler Wissenschaftsfonds (TWF)" (https://www.tirol.gv.at/en/) e da grant #2013-042018 di "Förderungsprogramm di MUI-Start" dell'università Innsbruck Medical.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adventitia Scissors | S&T | S-00102 | Straight |
Dumont # 7 Forceps | FST | 11271- 30 | Curved Tip 0.17 x 0.1 mm |
Yasargil Clip Mini Permanent 7mm | Aesculap | FE720K | |
Micro vessel clip | S&T | B1 00396 V | |
Vessel dilatator | S&T | D-5a.2, 00125 | |
Clip applier | S & T | CAF-4 00072 | for venous cuff |
Clip applier | Aesculap | FE572K | for the arterial cuff |
Polyethylene tube | Portex Ltd | Inner diameter 0.75 mm for venous cuff | |
Polymide tubing | Vention Medical | 141-0051 | Inner diameter 0.8 mm (Alternative for polyethylene tube from Portex Ltd) |
Polymide tubing | Vention Medical | 141-0033 | Inner diameter 0.57 mm for arteriail cuff |
Bipolar forceps | Micromed | 140-100-015 | |
8/0 silk ligatures | Catgut GmbH, Merkuramed | 17209008 | |
Custodiol HTK solution | Dr. Franz Köhler Chemie | 59997 | |
Ketamin Graeub | aniMedica GmbH | 32554 | |
Xylasol Graeub | aniMedica GmbH | 50855 |
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