Bu protokolde, farelerde başarılı bir ortotopik karaciğer transplantasyonu (OLT) modelinin uygulanmasını tartışıyoruz. Ek olarak, bir farede başarılı OLT'den sonra allogreft açıklığını daha fazla analiz etmek için adjuvanlar, özellikle mikrobilgisayarlı tomografi (mikroBT) taramaları kullanılarak tartışılmaktadır.
Mikrobilgisayarlı tomografi (mikroBT) anjiyografi araştırmacılar için paha biçilmez bir kaynaktır. Bu teknolojideki yeni gelişmeler, mikro damar sisteminin yüksek kaliteli görüntülerinin elde edilmesini sağlamıştır ve organ nakli alanında yüksek kaliteli araçlardır. Farelerde yapılan bu ortotopik karaciğer nakli (OLT) modelinde, mikroCT, allogreft anastomozunu gerçek zamanlı olarak değerlendirme fırsatı verir ve çalışma hayvanlarını feda etmek zorunda kalmama avantajına sahiptir. Kontrast seçimi ve görüntü elde etme ayarları, araştırmacılara paha biçilmez bilgiler veren yüksek çözünürlüklü bir görüntü oluşturur. Bu, prosedürün teknik yönlerinin değerlendirilmesine ve uzun bir süre boyunca farklı terapötiklerin potansiyel olarak değerlendirilmesine izin verir. Bu protokolde, farelerde bir OLT modelini adım adım detaylandırıyoruz ve son olarak araştırmacılara katı organ transplantasyonunun derinlemesine analizinde yardımcı olan yüksek kaliteli görüntüler verebilen bir mikroCT protokolünü açıklıyoruz. Bir farede karaciğer nakli için adım adım bir kılavuz sunuyoruz ve ayrıca mikroBT anjiyografi ile greftin açıklığını değerlendirmek için bir protokolü kısaca tartışıyoruz.
Transplantasyon, son dönem karaciğer hastalığı için tek etkili tedavidir. İnkar edilemez bir şekilde, karaciğer naklinin yararı mükemmeldir ve bekleme listesinde 11.6 yıla karşılık 3.1 yıllık medyan sağkalım1. Bununla birlikte, karaciğer transplantasyonunun geniş uygulamasını sınırlayan ve en önemlisi uygun, yüksek kaliteli donör organların eksikliğini içeren önemli kısıtlamalar vardır. Bu nedenle, donör organ havuzunun genişletilmesi, günümüzde uygun olmadığı düşünülen allogreftlerin kullanımına izin veren ve transplantasyon için güvenlik marjını artıran yenilikçi stratejiler gerektirecektir. Bu nedenle, karaciğer transplantasyonuna erişimi iyileştirmek için küçük hayvanlarda klinik öncesi çalışmalar yapmak zorunludur.
Transplantasyon araştırmaları için özellikle önemli olan in vivo transplantasyon modelleridir. Fare ortotopik karaciğer transplantasyonu (OLT) yaklaşık 30 yıldır kullanılmaktadır2 ve immün yanıtların karakterizasyonu, iskemi-reperfüzyon hasarı, akut rejeksiyon, yeni ajanların terapötik etkileri ve uzun süreli sağkalım dahil olmak üzere transplantasyonun birçok yönünü incelemek için hayati önem taşımaktadır 3,4,5,6,7 . Transplantasyonu incelemek için farelerin kullanılması, spesifik moleküler yolların transplantasyon sonuçları üzerindeki etkisini incelemek için transgenik fare hatlarının kullanılmasına izin verdiği için hayati önem taşır. Fare karaciğer transplantasyonunun yerleşik protokolleri daha önce iyi tanımlanmıştır 8,9.
Supra ve infra hepatik inferior vena kava (IVC), portal ven (PV) ve koledok (CBD) için birden fazla anastomoz yöntemi mevcuttur. Tipik olarak el anastomozuna veya murin akciğer transplantasyonunabenzer modifiye edilmiş bir vasküler manşet tekniğine dayanırlar 10,11,12. Alıcı farelerin uzun süreli çalışması ve hayatta kalmasının yanı sıra sürekli bir fare karaciğer nakli programının geliştirilmesinde önemli bir adım, bu kritik anastomozları değerlendirme yeteneğidir. Karaciğer allogreft açıklığını değerlendirmek için görüntüleme yöntemleri genellikle klinik ortamda ultrason ve bilgisayarlı tomografiye (BT) dayanır13,14. BT, ultrasona göre belirgin bir avantaja sahiptir, çünkü her anastomozu içerecek şekilde tüm karın manzarası sunabilir, ancak bu görünümleri ultrason ile elde etmek küçük hayvanlarda özellikle zor olabilir. Hayvan çalışmalarını ve bu yaralanma ve hastalık modellerinden toplayabileceğimiz bilgileri geliştirmek amacıyla doğru mikroCT geliştirmeye önemli araştırmalar ve kaynaklar ayrılmıştır15,16. Burada ortotopik fare karaciğer transplantasyonu için bir protokol tanımlanmıştır (Şekil 1) ve anastomozların allogreft açıklığı ve dayanıklılığını değerlendirmek için mikroBT için bir protokol kısaca tanımlanmıştır.
Erkek C57BL / 6J fareleri (30 g vücut ağırlığı), Nationwide Çocuk Hastanesi Hayvan Tesisi'nde patojen içermeyen koşullar altında barındırıldı. Tüm prosedürler, NIH ve Ulusal Araştırma Konseyi'nin Laboratuvar Hayvanlarının İnsani Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na göre ve Nationwide Çocuk Hastanesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nin (IACUC Protokolü AR17-00045) onayı ile insancıl bir şekilde gerçekleştirildi. Bu protokolde kullanılan tüm malzemeler, aletler ve ekipmanlarla ilgili ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın.
1. Transplantasyon cerrahisi için ilk kurulum
2. Donör fare alımı
3. Karaciğer allogreftinin arka masa hazırlığı
4. Alıcı işlemi
NOT: Bu steril bir işlem olduğundan, eldiven ve uygun kişisel koruyucu ekipman kullanın ve antibiyotik uygulayın. Ameliyat sırasında preoperatif analjezi olarak 0.1 mg / kg Buprenorfin subkutan olarak uygulayın.
5. Fare mikroCT anjiyografi görüntüleme
Cerrah olmayan, anatomiye aşina olmayan veya radyolojik sonuçları yorumlamaktan rahatsız olan araştırmacılar için, uygun görüntü analizi, uygun eğitime sahip personel tarafından yapılmalıdır. Bir farede OLT'nin başarısı yukarıdaki protokolde gösterilmiştir. Ayrıca, çalışma metriklerini geliştirmek ve bir naklin başarısı için gerçek zamanlı geri bildirim sağlamak ve ayrıca nekropsi ihtiyacını ortadan kaldırmak için, doğru ve net görüntüler sağlamak için bir mikroCT anjiyografi taraması kullanılabilir. Temsili resimler bu yazıda yer almaktadır (Şekil 11). İn vivo başarısız anastomozun temsili görüntüleri Şekil 12'de görülebilir.
Hepatik anatomi ve damar sistemine aşina olanlar, IVC'nin patentli venöz anastomozlarını görebilirler. Bazı durumlarda, portal ven manşeti nedeniyle bu modelde kolayca yapılan portal ven de görüntülenebilir. Açık anastomozların görüntülenmesi operasyonun teknik başarısını gösterir. Ek olarak, bu görüntülerin 3D rekonstrüksiyonu, araştırmacılara ek bilgi ve vasküler anatominin daha ayrıntılı bir görüntüsünü sağlayabilir. Yukarıdaki modeli kullanarak, OLT fare kohortundaki mortalite ~% 40-45'tir.
Şekil 1: Ortotopik karaciğer nakline genel bakış. (A) Dört farklı anastomozu gösteren grafik çizim: i) suprahepatik IVC anastomozu, ii) infrahepatik IVC anastomozu, iii) portal ven anastomozu, iv) koledok anastomozu. Her ok, damar veya kanalın kesilmesi gereken yer-supra-hepatik IVC (protokol adımı 2.13), infra-hepatik IVC (protokol adımı 2.11), portal ven (protokol adımı 2.10) ve ortak safra kanalı (protokol adımı 2.7) için göreceli bir konumu gösterir. (B) Anastomozların in vivo diyagramı. Ölçek çubuğu = 2 mm. Kısaltma: IVC = inferior vena kava. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Ameliyatta kullanılan cerrahi aletler. (A) 45° ince forseps, (B-E) ince forseps, (F) kavisli iğne tutucu/forseps, (G) düz forseps, (H) vasküler klemp uygulayıcı, (I) kanama durdurucu, (J) iğne tutucu, (K) elektro-koter cihazı, (L) #11 bıçak, (M) abdominal ekartör, (N,O) mikro makas, (P) ince makas, (Q) cerrahi makaslar, (R,S) Yaşargil klempleri, (T) bulldog ven klempleri, (U) mikro-vasküler klemp. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Portal ven manşeti ve safra kanalı stent. Kullanımdan önce stentlerin ve manşetlerin ex vivo görüntüsü. Ölçek çubuğu = 3,5 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Donör operasyonu sırasında ortak safra kanalı stentlemesi. (A) Safra kanalı stentinin koledok kanalına sokulması. (B) Safra kanalı içine sabitlenmiş safra kanalı stent. Ölçek çubuğu = 2 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Karaciğer allogreftinin arka masa hazırlığı sırasında portal ven manşetinin yerleştirilmesi. (A) Portal venin venöz manşetten geçirilmesi. (B) Manşetin üzerinde damar tıkanıklığı. Ölçek çubuğu = 2 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Alıcı operasyonu sırasında portal ven anastomozu. (A) Alıcı portal venine ven manşetinin yerleştirilmesi. (B) Dikişle sabitlenmiş portal ven anastomozu. Ölçek çubuğu = 2 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Alıcı operasyonu sırasında suprahepatik IVC anastomozu. (A) Anastomozun arka duvarı tamamlanmıştır. (B) Tamamlanmış SHIVC anastomozu. Ölçek çubuğu = 2 mm. Kısaltmalar: IVC = inferior vena kava; SHIVC = suprahepatik IVC. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: Alıcı operasyonu sırasında infrahepatik IVC anastomozu. (A) Anastomozun arka duvarı tamamlanmıştır. (B) Tamamlanmış IHIVC anastomozu. Ölçek çubuğu = 2 mm. Kısaltmalar: IVC = inferior vena kava; IHIVC = infrahepatik IVC. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 9: Alıcı operasyonu sırasında koledok anastomozu. (A) Safra kanalı stentinin alıcı koledok kanalına yerleştirilmesi. (B) Safra kanalı anastomozunun güvence altına alınması. Ölçek çubuğu = 1 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 10: Fare mikroBT anjiyografi hayvan preparatı. (A) Kontrast uygulamak için fare kuyruğu damar enjeksiyonu. (B) Fare mikroCT makinesinden geçiriliyor. Kısaltma: mikroCT = mikrobilgisayarlı tomografi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 11: Allogreft açıklığının mikroBT anjiyografisini gösteren temsili görüntüler. (A,B) Kontrast IVC boyunca görülebilir, bu da suprahepatik ve infrahepatik anastomozların açıklığını gösterir. (C) Portal damardaki kontrast, yine açıklığı gösterir. (D) Vaskülatürün 3D rekonstrüksiyonu. Kısaltmalar: mikroCT = mikrobilgisayarlı tomografi; IVC = inferior vena kava; PV = portal damar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 12: Başarısız in vivo anastomozları gösteren temsili görüntüler. (A) Kan akışının olmamasına neden olan damarın bozulması nedeniyle başarısız portal ven anastomozu. (B) Aşırı kanama nedeniyle başarısız suprahepatik IVC anastomozu. Ölçek çubuğu = 2 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Kemirgenlerde OLT literatürde iyi tanımlanmıştır 2,8. Bu teknik olarak zorlu prosedürü gerçekleştirmek için, genellikle birkaç yıllık mikro cerrahi (veya genel olarak cerrahi) gereklidir, çünkü bu, sağlam bir anatomi anlayışı ve teknik yetenek gerektirir. Bu modeli geliştirirken, hepsi anastomozlar etrafında dönen birkaç teknik sorunla karşılaştık. Özellikle PV anastomozunda, anastomoz için damarı stabilize etmek genellikle zordur. Bir veya iki dikiş yerleştirmenin (cerrah tercihi) manşet yerleşimlerini kolaylaştırmaya yardımcı olduğunu bulduk. Daha fazla kalış sütürü yerleştirilmesinin ameliyat süresini uzattığına dikkat edilmelidir.
Ek olarak, SHIVC karın boşluğunun derinliklerindedir ve yeterli pozlama sağlamak için bir kelepçe yerleştirmek zordur. Fare kısıtlamasında mümkün olduğunca gevşetilirse, bunun damarın esnekliğine katkıda bulunacağını bulduk. Nihayetinde, uygulama ile uygun yerleşimi belirlemek cerraha kalmış olacaktır. Ayrıca, CBD anastomozu ile kanal yine çok hassastır. Kanalı stabilize etmek için kalıcı dikişler yerleştirmek zor olabilir ve muhtemelen küçük bir gazlı bez üzerine yerleştirmek stabilizasyonuna yardımcı olacaktır. Son olarak, tüm küçük memeliler anestezi süresi açısından benzersiz bir şekilde hassas olduğundan, ameliyatın mümkün olduğunca çabuk yapılması önemlidir. İdeal ameliyat süreleri aşağıdaki gibidir: 1) donör operasyonu, 45-60 dakika; 2) arka masa hazırlığı, 15 dk; 3) alıcı operasyonu, 60-80 dk. Uygulama, boşa harcanan hareketi azaltmaya yardımcı olacaktır.
Hayvan modelleri ilerledikçe, çalışma müdahalelerinin başarısını değerlendirme yeteneği de gelişmiştir. MikroBT ilk olarak 1990'ların sonlarında sıçanlarda vaskülatür üzerine çalışmalar yapmak için kullanıldı17. Kemirgenlerde doğru ve net mikroBT anjiyografi çalışmaları yapmanın birçok zorluğu vardır. Bununla birlikte, zorlukların çoğu, bu memelilerin kısa kalp ve solunum döngülerinden kaynaklanmaktadır. Bu, hareket artefaktlarını sınırlamak için kısa pozlamaların yanı sıra daha yüksek foton akıcılık oranları kullanılarak aşılır18. Genel olarak, kardiyak geçit kullanımının yanı sıra solunum hızını azaltmak için izofluran konsantrasyonlarının ayarlanmasının en net görüntüleri ürettiğini bulduk. Ayrıca, belirli fazlar için kemirgenlere özgü kontrast zamanlamasının kullanılmasının da bulduk: hepatik arteriyel faz, portal-venöz faz ve gecikmiş faz da görselleştirmeyi iyileştirmiştir19. ExiTron nano 12000 kontrast kullanımının çeşitli avantajları vardır ve genel görüntü kalitesini iyileştirebilir. Karaciğerde20 ve kanda21 en güçlü kontrast artışını sunar. Diğer bir avantaj, kontrastın ilk enjeksiyondan sonra 120 saate kadar karaciğerde mevcut olmasıdır, bu da tekrarlanan taramalar gerekiyorsa daha az kontrast gerektiğinden ilişkili karaciğer toksisitesini azaltabilir20.
Ayrıca, taramalar izofluran ile yatıştırılmış fare ile yapıldığından, fizyolojideki bu değişiklikle kontrast artışı değişmez20. Bu görüntüleme tekniklerini ve ExiTron kontrastını kullanarak, OLT'de başarılı anastomozların net bir şekilde değerlendirilmesi mümkündür. MikroBT, in-vivo allogreftlerin uzun bir süre boyunca noninvaziv değerlendirmesine izin verir. Bu protokol, vasküler anastomozları değerlendirmek için safiye edilmesi gereken hayvan sayısını azaltır ve birkaç hafta boyunca terapötikleri ve bunların damar sistemi üzerindeki etkilerini inceleme fırsatı verir.
Sınırlama
Tekniğini mükemmelleştirmek için OLT modelinin birden fazla revizyonu meydana gelmiş olsa da, mikroCT kullanılarak anastomozların görselleştirilmesinin hala devam eden bir süreç olduğu belirtilmelidir. Ayrıca, fare OLT, transplantasyon tıbbına benzersiz bir bakış açısı sunar. Ancak bu fareleri 1 haftadan sonra hayatta tutmak zor olduğu için kapsayıcı bir model değildir. Klinik öncesi deneyleri daha da doğrulamak için ek nakil modelleri de kullanılmalıdır.
Sonuç
MikroBT'deki gelişmeler son on yılda hızla ilerledi ve araştırmacılara hayvan modelleri ve transplantasyon alanında paha biçilmez yeni araçlar sağladı. Gelecekte, daha ayrıntılı 3D görüntüleme, araştırma ve keşif hakkında daha fazla bilgi sunacaktır.
Yazarların beyan edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
SMB, Ulusal Diyabet ve Sindirim ve Böbrek Hastalıkları Enstitüsü (NIDDK) hibe R01DK1234750 tarafından desteklenmektedir. BAW, Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Kalp, Akciğer ve Kan Enstitüsü hibe R01HL143000 tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
#11 Blade | Fisher Scientific | 3120030 | |
4-0 silk suture | Surgical Specialties Corp. | SP116 | |
6-0 nylon suture | AD Surgical | S-N618R13 | |
7-0 nylon suture | AD Surgical | S-N718SP13 | |
8-0 nylon suture | AD Surgical | XXS-N807T6 | |
10-0 nylon suture | AD Surgical | M-N510R19-B | |
20 G Angiocath | Boundtree | 602032D | |
30 G Needle | Med Needles | BD-305106 | |
Baytril (enrofloxacin) Antibacterial Tablets | Elanco | NA | |
Bovie Chang-A-Tip High Temp Cauterizer | USA Medical and Surgical Supplies | BM-DEL1 | |
Bulldog Vein Clamp 1 1/8 | Ambler Surgical USA | 18-181 | |
C57BL/6J mice | Jackson Labs | ||
Castroviejo Micro Dissecting Spring Scissors | Roboz Surgical Store | RS-5668 | |
Dumont #5 - Fine Forceps | Fine Science tools | 11254-20 | |
Dumont #5 Forceps | Fine Science tools | 11252-50 | |
Dumont Medical #5/45 Forceps - Angled 45° | Fine Science tools | 11253-25 | |
ExiTron nano 12000 | Miltenyi Biotec | 130 - 095 - 698 | CT contrast agent |
Forceps | Fine Science tools | 11027-12 | |
Halsted-Mosquito Hemostat | Roboz Surgical | RS-7112 | |
heparin | Fresnius Lab, Lake Zurich, IL | C504701 | |
histidine-trypotophan-ketoglutarate | University Pharmacy | NA | |
Insulated Container | YETI | ROADIE 24 HARD COOLER | https://www.yeti.com/coolers/hard-coolers/roadie/10022350000.html |
Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
ketamine | Hikma Pharmaceuticals PLC | NDC 0413-9505-10 | |
Mirco Serrefines | Fine Science tools | 18055-05 | |
Mouse Rectal Temperature Probe | WPI Inc | NA | |
NEEDLE HOLDER/FORCEPS straight | Micrins | MI1540 | |
PE10 Tubing | Fisher Scientific | BD 427400 | |
perfadex | XVIVO Perfusion AB | REF99450 | |
PhysioSuite | Kent Scientific | PS-MSTAT-RT | |
Puralube Ophthalmic Ointment | Dechra | NA | |
saline | PP Pharmaceuticals LLC | NDC 63323-186-10 | |
Scissors | Fine Science tools | 14090-11 | |
Small Mouse Restraint – 1” inner diameter | Pro Lab Corp | MH-100 | |
SomnoSuite Small Animal Anesthesia System | Kent scientific | SS-MVG-Module | |
Surgical microscope | Leica | M500-N w/ OHS | |
U-CTHR | MI Labs | NA | CT Scanner software |
Vannas-Tubingen Spring Scissors | Fine Science Tools | 15008-08 | |
xylazine | Korn Pharmaceuticals Corp | NDC 59399-110-20 | |
Yasagil clamp | Aesculap | FT351T | |
Yasagil clamp | Aesculap | FT261T | |
Yasagil clamp applicator | Aesculap | FT484T |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır