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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.
同所性肝移植(OLTx)は、末期肝疾患や進行肝細胞癌患者のための唯一の治療選択肢です。過去25年の間、待機リストの候補の数は徐々に増加し、現在までのところ利用可能な移植片の数を超えています。ほとんどの移植領域では、肝移植の待機リストに患者〜20の30%が臓器移植を受けることなく死ぬかによる疾患の進行に上場を廃止しています。戦略は、このように、利用可能な移植片の数は、必死に必要とされる、ドナーのプールを増加させました。拡張基準臓器配分、長期の移植片の保存、および免疫寛容の誘導は、依然として主要な臨床課題1-3を表します。したがって、実験的OLTx調査は、臨床OLTxの練習を最適化するために極めて重要です。
ブタOLTxがlを含む多くの方法で人間OLTxに似ている十分に確立された実験モデルでありますアイバーサイズ、解剖学、生理学4-6。したがって、このような外科技術、生理学、免疫学、保存、および虚血 - 再灌流傷害などの研究分野における標準的な実験方法となりました。グラフト調達、レシピエント肝切除、及び、特に、血管再構築の多くの技術が文献5に記載されています。適切な技術の選択は、研究者の好みや技術的能力に応じて変化します。
人間のシナリオとは対照的に、肝外性の段階の間に内臓の混雑は、ブタOLTxにおける重要な問題です。その後の腸管虚血およびうっ血性血管損傷は、このように、実験7-9の成功を豚の生存を危険にさらすと、重度の血行動態不安定性を引き起こす可能性があります。そのため、十分な腸解凍が特に少ない技術的に洗練された実験的な設定では、必須です。
米国る肝外性の相の期間中、アクティブポルト大静脈 - 頚シャントは、腸の混雑を避けるために信頼性の高いオプションです。システムは、初期の再灌流実験ならびに長期生存のシナリオのために使用することができます。以下のプロトコルは、肝切除とエンドツーエンドの血管再構成技術、および術後ケアを含むドナー肝臓調達、受信者動作を含むブタの安定かつ再現性の肝移植モデル、に関するすべての情報が含まれています。
すべての動物は医学研究と健康、オンタリオ州、カナダの国立研究所によって公開 '' '実験動物の管理のためのガイド」のため国立協会によって定式化' ''実験動物管理の原則」に準拠して人道的なケアを受け。トロント一般研究所の動物管理委員会は、すべての研究を承認しました。
1.オルガン検索
2.受信者の肝切除
3.船舶の復興
4.術後相
最初の移植の研究では、心臓鼓動ドナーモデルでは(HBD、n = 5)をDCDモデルと比較した(n = 10)、その場で暖かい虚血の45分に暴露しました。両方のグループでは、移植片は、調達後10時間氷上で保存しました。
HBDグループでは、受信者のブタの100%が移植後5日目のフォローアップの最後まで生存しました。 DCDグループでは、受信者の豚の50%が減少し、術後肝機能の結果として、凝固の問題や代謝代償に起因する5日間生存しました。
すべての血液サンプルは、中心静脈カテーテルから採取しました。遠心分離後、血清試料を入手し、肝細胞傷害(アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、AST)、胆管の機能(総ビリルビンおよびアルカリホスファターゼ)、および肝機能(INR)を分析しました。 5 -各マーカーの時間経過を図2に示されています。
ASTレベルは、24時間(DCDグループ内のHBDグループ内の1414±538 U / Lと2296±1313 U / L、P = 0.13)の後にピークに達し、5日後にはほぼ正常値に戻りました。 HBD群(162±54 U / L、P = 0.27)と比較した場合、同様に、アルカリホスファターゼ値が顕著に(224±111 U / L)DCDグループ内の36時間後に増加しました。総ビリルビンが(≤10マイクロモル/ Lを通じて)HBDグループで安定であったが、それは徐々に5日目までDCD群では増加した(23±31マイクロモル/ L、P = 0.43)。 DCDグループ中のビリルビン値の大きな標準偏差は、このグループの独特の不均一性胆管損傷を示しています。肝機能のマーカーとしてのINRは、AST値と同様の傾向を示しました。値は、24時間でピークに達し、5日後にはほぼ正常値に回復しました。 HBDグループはDCD群と比較して1.47±0.34でピークと低い値を示した(ピーク1.70±0.36、P = 0.32)。
ポルト大静脈-頸静シャントの図1のスキーム。バイパスが乳酸リンゲル液で満たされています。次に、大静脈部分はチューブクランプでクランプされ、頸静脈および脾臓部分があらかじめ設定されたカテーテルに接続され、バイパスが開かれ、遠心ポンプは、門脈クランプ後に開始されます。肝切除後、バイパスの大静脈部分が挿入され、腎静脈へ、肝臓下大静脈断端に頭蓋確保します。チューブクランプは、ポータル伸張に加えて、大静脈伸長を可能にするために解放されます。
図2.アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)(HBDはn = 5、DCDのn = 10)。ASTは、肝細胞損傷の敏感なマーカーです。ピーク後方ER 24時間より少ない肝再灌流傷害を示唆し、DCD群よりもHBDが低いです。小さい標準偏差はHBD群でより均質な結果を示しています。
図3.総ビリルビン(HBDはn = 5、DCDのn = 10)。総ビリルビンは、胆汁クリアランスと胆管の完全性のマーカーとして、HBDグループでは10マイクロモル/ L以下の値で安定して均質な傾向を示しています。 DCDグループ中のビリルビン曲線は実験群の一部のみで胆管損傷を示唆し、時間をかけて徐々に増加し、高い標準偏差を示しています。
図4アルカリホスファターゼ(HBD N = 5、DCD N = 10)。アルカリホスファターゼI胆管損傷の指標です。 HBD基の値は小さい胆管の損傷を意味するDCD群のそれよりも低いです。
図5 INR(HBD N = 5、DCD N = 10)。高INR値は、凝固因子の放出の減少に起因する肝機能の低下を示しています。 HBDとDCD両方のグループでは、INR値は、肝機能の回復を示唆し、5日目移植後正常値に戻ります。 HBDグループの値が低く表示されます。
実験ブタOLTxは、臨床シナリオの集中治療資源のない研究の設定のための挑戦的な手順です。可能性のある合併症は、血行動態不安定、出血、臓器虚血、低体温、および代謝、ならびに呼吸器、代償があります。いずれの研究グループでは、外科的手法5と同様に豚麻酔14,15の十分な手続き訓練が代表と再現性のある結果を得るために必須です。
多くの技術的な機微は、特に、血管再建段階5について 、文献に記載されています。上記のOLTxプロトコルは人間OLTx似静脈-交換モデルに必要な情報を提供します。得られた結果は、両方のHBDとDCDモデルで信頼性の高い動物の生存および移植片の回復を示しています。プロトコルは、グラフト再灌流EXPEで使用短期生存のシナリオに適用可能ですriments、例えば、ならびに耐性の研究と長期生存モデルにおいて。
ブタOLTxの一つの大きな障害は、静脈と門脈クロスクランプの比較的低い許容範囲です。肝外性の段階の間に内臓渋滞があっても、臓器再灌流7後に不可逆的なショックの点に主要な腸管虚血や血行動態不安定になる可能性があり、静脈高血圧および毛細管損傷を引き起こします。大静脈を完全に肝実質内に埋め込まれているので、静脈温存ピギーバック手順は実行可能ではありません。静脈再建段階中の大静脈の完全閉塞は、豚の血行動態の安定性を損ないます。いくつかの報告は、ブタOLTx未満25分16,17の合計静脈と門脈閉塞の間に達成することができることを示しているが、血管再建の時間ポルト静脈-頸静バイパス技術は、より安全で実用的な選択肢7- 9,18。目でEの著者の経験は、受動ポルト頚バイパスは肝外性の相の間に安定した豚の血行動態を維持する最適ではありません。肝臓下の静脈と門脈の両方の活性伸長を含むバイパスモデルは、予期せぬ合併症に延長しても、クランプ時間は肝上大静脈と門脈吻合の穏やかな再構築フェーズを可能にします。ポータルバイパスカテーテルが除去されると以前の報告7に反して、脾臓摘出は必須ではありません。脾動脈と静脈の両方が十分に灌流近位半分を残して約途中脾臓の長さに沿って閉じられています。によるバイパス断線に出血や空気塞栓症などの合併症は、バイパスを慎重に配置され、適切に固定されていることを確実にすることによって回避されています。
長期生存OLTx実験では、胆管吻合は、その高い合併症率19に弱点を考えられています。胆管組織は非常に壊れやすいとネブラスカ処理されている場合は、特に注意をEDS。多くの異なる吻合技術が5,19に記載されています。エンドツーエンドの吻合は、技術的に容易で、最小限の合併症19と関連しています。 peribiliary結合組織の大きなセクションを含む非切断針と連続縫合糸が結節縫合よりも優れていることが表示されます。中断された縫合糸の単一の縫い目が結ばれるとき胆管が不要張力下に置かれます。これは、組織の涙と連続した胆汁漏れになることがあります。縫合材料 - 吸収性または非吸収性の - ブタが終了するまでの限られた寿命を与え、通常は重要ではありません。数ヶ月にわたって長期生存モデルでは、吸収性縫合糸 - 人間OLTxのようには - が好ましいです。
特定のケアは、術後のフォローアップで撮影する必要があります。十分な栄養と流体供給、信頼性のある鎮痛プロトコル、および適切な免疫抑制政権は義務です。長期的な実験のために、免疫抑制は特に重要であると思われます。他の哺乳動物に比べて、豚はOLTx 20,21の後に驚くほど低い免疫拒絶率を示しています。円形細胞浸潤は、移植後の第2週の間に最大であり、さらには免疫抑制せずに自然に減少します。拒絶反応はほとんどブタOLTx 22後の死亡原因ではありません。しかし、ここで述べたステロイドIVおよびカルシニューリン阻害剤の経口投与することを含む、免疫抑制プロトコルで、移植片拒絶はOLTx後約4日で開始トランスアミナーゼの軽度の増加によって示され、見かけ上のポータルフィールド円形細胞浸潤を確認しました。カルシニューリン阻害剤は経口23,24又は静脈25,26のいずれかを挙げることができます。両方の方法には欠点があります。でも経口適用助剤と、胃腸管に到達する実際の量は、とらえどころのないままになります。一方、連続的な静脈内注入でアクティブな動物と豚のペンは困難です。したがって、静脈内アプリケーションは、潜在的な毒性効果とともに高い薬物濃度ピークになり、ボーラスとして実行する必要があります。それにもかかわらず、アプリケーションの両方の方法は、長期生存を可能にするように思われます。
臨床設定と同様に、術後ストレス潰瘍の予防が推奨されます。消化性潰瘍の術後の出血が頻繁な問題であり、障害肝機能27に関連し得ます。両方OLTx群で消化管出血のいくつかのケースの後、著者は、パントプラゾールとの定期的な予防を始めて以来、任意の消化管出血を経験しませんでした。
臨床手術室内の条件に匹敵する手術滅菌条件の厳格な保守、およびその結果としての抗生物質の予防は、感染性合併症のリスクを減少させます。
結論として、この記事のProvides研究設定でブタOLTxプログラムを確立するための実用的な情報。十分な献身、練習、およびチームワークは、学習期間を減少させる信頼性のある結果を生成するために、コストおよび研究動物の数を減少させるために重要です。
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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