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.
O transplante hepático (transplante hepático ortotópico) é a única opção de tratamento para pacientes com doença hepática em estágio final ou carcinoma hepatocelular avançado. Para os últimos 25 anos, o número de candidatos na lista de espera tem aumentado gradualmente e agora excede em muito o número de enxertos disponíveis. Na maioria das regiões de transplante, de 20 a 30% dos pacientes em lista de espera para transplante de fígado morrem sem receber um transplante de órgão ou são excluídos devido à progressão da doença. Estratégias para aumentar a lista de dadores e, assim, o número de enxertos disponíveis, são desesperadamente necessários. Critérios de alocação de órgãos estendidas, de preservação do enxerto prolongado, e de indução de tolerância imunológica ainda representam grandes desafios clínicos 1-3. Por isso, a investigação experimental transplante hepático ortotópico é fundamental, a fim de otimizar a prática clínica transplante hepático ortotópico.
Porcina transplante hepático ortotópico é um modelo experimental bem estabelecido que se assemelha o transplante hepático ortotópico humana em muitos aspectos, incluindo a Ltamanho iver, anatomia, fisiologia e 4-6. Assim, tornou-se um método experimental padrão em campos de pesquisa, tais como técnicas cirúrgicas, fisiologia, imunologia, preservação e lesão de isquemia-reperfusão. Numerosas técnicas de aquisição de enxerto, hepatectomia destinatário e, em particular, a reconstrução vascular, foram descritos na literatura 5. A escolha da técnica apropriada varia de acordo com a preferência do pesquisador e capacidade técnica.
Em contraste com a situação humana, congestão splanchnic durante a fase anepática representa um problema importante no transplante hepático ortotópico porcino. Isquemia intestinal subsequente e dano vascular congestiva pode causar instabilidade hemodinâmica grave, comprometendo a sobrevivência de porco e, assim, o sucesso da experiência 7-9. Portanto, a descompressão intestinal suficiente é obrigatória, especialmente em ambientes experimentais tecnicamente menos refinados.
Nósing um ativo shunt porto-cava-jugular para a duração da fase de anepática é uma opção confiável para evitar o congestionamento intestinal. O sistema pode ser usado para as experiências iniciais de reperfusão, bem como cenários de sobrevivência a longo prazo. O protocolo a seguir contém todas as informações para um modelo estável e reprodutível transplante de fígado em suínos, incluindo os contratos fígado do doador, operação destinatário, incluindo hepatectomia e técnicas de reconstrução navio end-to-end, e cuidados pós-operatórios.
Todos os animais receberam cuidados de acordo com os '' Princípios do Laboratório Animal Care '' formuladas pela Sociedade Nacional de Pesquisa Médica e da '' Guia para o Cuidado de Animais de Laboratório '' publicado pelo National Institutes of Health, Ontario, Canada . O Comité do Instituto Geral de Toronto Research Animal Care aprovado todos os estudos.
1. Órgão Retrieval
2. Destinatário Hepatectomia
Reconstrução 3. Vessel
Fase 4. Pós-operatório
Em um primeiro estudo de transplante, um modelo de dador bater-coração (HBD, n = 5) foi comparado com um modelo TDC (n = 10) expostas a 45 min de isquemia quente in situ. Em ambos os grupos, os enxertos foram preservados em gelo durante 10 horas após a aquisição.
No grupo HBD, 100% dos porcos receptores sobreviveu até ao fim do acompanhamento no dia 5 após o transplante. No grupo DCD, apenas 50% dos receptores sobreviveu porcos durante 5 dias, devido a problemas de coagulação ou descompensação metabólica, como resultado da diminuição da função do fígado pós-operatório.
Todas as amostras de sangue foram coletadas a partir do cateter venoso central. Após centrifugação, as amostras de soro foram obtidas e analisadas para a lesão hepatocelular (aspartato aminotransferase, AST), a função biliar (bilirrubina e fosfatase alcalina total), e função hepática (INR). O curso de tempo de cada marcador é mostrado nas Figuras 2-5.
Níveis de AST atingiu um pico ao fim de 24 horas (1414 ± 538 U / L no grupo de HBD e 2.296 ± 1.313 U / L no grupo DCD, p = 0,13) e voltou a valores quase normais após 5 dias. Do mesmo modo, valores da fosfatase alcalina foram marcadamente aumentada após 36 horas no grupo DCD (224 ± 111 U / L) quando comparado com o grupo de HBD (162 ± 54 U / L, p = 0,27). Enquanto bilirrubina total era estável no grupo HBD (≤ 10 umol / L ao longo), é gradualmente aumentada no grupo DCD até ao dia 5 (23 ± 31 umol / L, p = 0,43). O grande desvio padrão dos valores de bilirrubina no grupo DCD heterogeneidade mostra uma lesão biliar peculiar deste grupo. INR como marcador de função hepática mostraram uma tendência semelhante aos valores de AST. Valores atingiu um pico de 24 horas e foram restauradas aos valores normais quase após 5 dias. O grupo HBD tinha valores mais baixos, com um pico a 1,47 ± 0,34 em comparação com o grupo DCD (pico de 1,70 ± 0,36, p = 0,32).
Figura 1. Esquema do shunt porto-cava-jugular. O bypass é preenchido com solução de Ringer com lactato. Em seguida, a parte da veia cava é presa com uma pinça tubulação, as partes jugulares e esplênicos estão ligados aos cateteres pré-estabelecidos, o desvio é aberto, e da bomba centrífuga é iniciado após o pinçamento da veia porta. Após a ressecção do fígado, a parte da veia cava do bypass é inserido e fixado na infrahepatic coto da veia cava, cranial para as veias renais. A braçadeira de tubo é libertado para permitir a descompressão da veia cava, para além da descompressão porta.
Figura 2. aspartato aminotransferase (AST) (HBD n = 5, n = 10 DCD). AST é um marcador sensível da lesão hepatocelular. A ré picoer 24 horas é inferior no HBD do que no grupo DCD, sugerindo lesão de reperfusão menos hepática; o menor desvio padrão mostra resultados mais homogêneos no grupo HBD.
Figura 3. A bilirrubina total (HBD n = 5, n = 10 DCD). A bilirrubina total, como um marcador de depuração biliar e integridade do ducto biliar, mostra uma tendência estável e homogénea com valores inferiores a 10 mmol / L no grupo de HBD. A curva de bilirrubina no grupo DCD aumenta gradualmente ao longo do tempo e mostra um desvio-padrão elevado, sugerindo lesão biliar em apenas uma porção do grupo experimental.
Figura 4. A fosfatase alcalina (HBD n = 5, n = 10 DCD). A fosfatase alcalina ié um indicador de lesão biliar. Os valores para o grupo de HBD são mais baixas do que a do grupo DCD, o que implica menos lesão biliar.
Figura 5. INR (HBD n = 5, DCD n = 10). Um valor alto indica INR função hepatocelular diminuída devido à diminuição da liberação de fatores de coagulação. Em ambos os grupos HBD e DCD, os valores de INR regresso aos valores normais de 5 dias após o transplante, sugerindo que a recuperação da função do fígado. Os valores para o grupo de HBD aparecem inferior.
Experimental suína transplante hepático ortotópico é um procedimento desafiador para um ambiente de pesquisa, sem os recursos de terapia intensiva de um cenário clínico. Complicações possíveis incluem instabilidade hemodinâmica, hemorragia, isquemia de órgãos, hipotermia, e metabólica, bem como respiratória, descompensação. Para qualquer grupo de pesquisa, formação processual suficiente da técnica cirúrgica 5, bem como a anestesia 14,15 porco é obrigatória a fim de alcançar resultados representativos e reprodutíveis.
Muitos subtilezas técnicas têm sido descritos na literatura, especialmente em relação à fase de reconstrução vascular 5. O protocolo de transplante hepático ortotópico descrito acima fornece as informações necessárias para um modelo de substituição de cava que assemelha-se o transplante hepático ortotópico humano. Os resultados fornecidos demonstrar sobrevivência do animal confiável e recuperação do enxerto em ambos os modelos HBD e DCD. O protocolo é aplicável em cenários de sobrevivência de curto prazo utilizados na reperfusão do enxerto experiments, por exemplo, bem como em modelos de sobrevivência a longo prazo, tais como estudos de tolerância.
Um grande obstáculo de suíno transplante hepático ortotópico é relativamente pobre tolerância de cava e da veia portal pinçamento. Congestão esplâncnica durante a fase anepática provoca hipertensão venosa capilar e danos que podem levar à isquemia intestinal major e instabilidade hemodinâmica, a ponto de um choque irreversível mesmo após reperfusão de órgãos 7. Desde a veia cava é completamente imersos em parênquima hepático, um procedimento piggy-back-preservando cava não é viável. A oclusão total da veia cava, durante a fase de reconstrução cava prejudica a estabilidade hemodinâmica do porco. Embora alguns relatos mostram que o transplante hepático ortotópico suína pode ser realizado durante a cava e da veia portal oclusão total de menos de 25 min 16,17, uma técnica de bypass porto-cava-jugular para o tempo de reconstrução vascular é a opção mais segura e mais prática 7- 9,18. Em thexperiência e dos autores, uma derivação porto-jugular passivo não é o ideal para manter o hemodinamicamente estável porco durante a fase anepática. O modelo de bypass, incluindo descompressão ativa de ambos cava infrahepatic e veia portal, permite uma fase de reconstrução calma das anastomoses cava e portal supra-hepáticas, mesmo com tempo de pinçamento prolongado devido a complicações imprevistas. Ao contrário do que relatórios anteriores 7, uma esplenectomia não é obrigatória quando o cateter de derivação portal é removido. Ambos artéria e veia esplênicas estão fechados sobre a meio caminho ao longo do comprimento do baço deixando a metade proximal suficientemente perfusão. Complicações como hemorragia ou embolia devido a desvio de desconexão são evitáveis, garantindo que o desvio é colocada com cuidado e protegido adequadamente.
Em sobrevivência a longo prazo transplante hepático ortotópico experimentos, a anastomose do ducto biliar é considerado um ponto fraco, devido à sua alta taxa de complicações 19. O tecido biliar é muito frágil e needs cuidado especial quando está sendo manipulado. Muitas técnicas de anastomose diferentes têm sido descritas 5,19. Uma anastomose end-to-end é tecnicamente fácil e associado com o mínimo de complicações 19. Uma sutura contínua com uma agulha de não corte, incluindo grandes secções do tecido conjuntivo peribiliary parece ser superior a um sutura interrompida. O ducto biliar é colocado sob tensão desnecessária quando os pontos únicos de sutura interrompida estão atadas. Isso pode resultar em lágrimas de tecidos e vazamentos biliares consecutivos. O material de sutura - absorvível ou não absorvível - geralmente não é importante, dada a sua duração limitada até que o porco é encerrado. Para os modelos de sobrevivência a longo prazo ao longo de vários meses, suturas absorvíveis - como no transplante hepático ortotópico humano - são preferíveis.
Cuidados específicos devem ser tomados com o pós-operatório follow-up. Alimentação suficiente e de fornecimento de fluido, um protocolo de alívio da dor de confiança, e uma imunossupressão adequadaregime são obrigatórios. Para as experiências de longo prazo, a imunossupressão parece particularmente importante. Em comparação com outros mamíferos, os porcos mostram uma surpreendentemente baixa taxa de rejeição imunológica após o transplante hepático ortotópico 20,21. Infiltrações de células redondas são máxima durante a segunda semana após o transplante e diminuir espontaneamente, mesmo sem imunossupressão. Rejeição é raramente a causa da morte após o transplante hepático ortotópico suíno 22. No entanto, mesmo com o protocolo de imunossupressão, envolvendo a administração de esteróides IV e inibidores da calcineurina po mencionado aqui, a rejeição do enxerto é indicado por um ligeiro aumento de transaminases a partir de cerca de 4 dias após o transplante hepático ortotópico e confirmada por aparente campo portal de infiltração de células redondas. Inibidores da calcineurina pode ser dada, quer po 23,24 ou iv 25,26; Ambos os métodos têm desvantagens. Mesmo com ajudas aplicação oral, a quantidade real de atingir o trato gastro-intestinal permanece indefinida. Por outro lado, a infusão intravenosa contínua, emcaneta de um porco com um animal ativo é difícil. Assim, a aplicação iv deve ser realizada como um bolus, o que resulta em picos de concentração de droga elevada, juntamente com os potenciais efeitos tóxicos. No entanto, ambos os métodos de aplicação parece permitir a sobrevivência a longo prazo.
Semelhante a um ambiente clínico, recomenda a profilaxia pós-operatório úlcera de estresse. Sangramento pós-operatório de úlceras pépticas é um problema freqüente e pode estar relacionada com uma disfunção hepática 27. Depois de alguns casos de hemorragia digestiva em ambos os grupos transplante hepático ortotópico, os autores começaram a profilaxia regular com pantoprazol e não experimentar qualquer hemorragia gastrointestinal desde então.
Manutenção rigorosa de condições estéreis no intra-operatório, comparáveis com as condições de uma sala de cirurgia, clínica e consequentes profilaxia antibiótica, diminui o risco de complicações infecciosas.
Em conclusão, este artigo pferece informações práticas para o estabelecimento de um programa de transplante hepático ortotópico suína em um ambiente de pesquisa. Dedicação suficiente, prática, e trabalho de equipa é importante, a fim de diminuir o período de aprendizagem, para produzir resultados fiáveis, e para reduzir os custos e o número de animais de pesquisa.
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 |
Solicitar permissão para reutilizar o texto ou figuras deste artigo JoVE
Solicitar PermissãoThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados