本研究の目的は、ヒトの肝臓移植をよりよく表し、レシピエントの生存率を改善するために、ラットの異所性肝移植モデルを変更することです。提示された方法は、ドナー肝臓の一般的な肝動脈をレシピエント肝臓の適切な肝動脈に接続することによって、肝動脈の流入を再確立する。
ラットの異形性肝移植(OLT)モデルは、急性および慢性拒絶反応を研究するための強力なツールです。しかし、動脈の再接続がないため、ヒト肝臓移植の完全な表現ではありません。ここに記載されているのは、肝動脈(HA)の再結合を含む改変移植手順であり、移植結果の著しい改善につながる。平均12分および14秒の平均抗肝時間で、HAの再接続は、移植された肝臓の灌流を改善し、37.5%から88.2%に長期のレシピエント生存期間の増加をもたらす。このプロトコルは、ポータル静脈とインフラフェパティック劣った静脈を接続するために3Dプリントされたカフスとホルダーの使用が含まれています。これは、肝臓移植の複数の側面を研究するために実装することができます, 免疫応答や感染症から手順の技術的な側面に.この修飾ラットOLTプロトコルは、微小血管技術を用いた動脈の再接続のための簡単かつ実用的な方法を組み込むことで、ヒトの肝臓移植の側面を密接に模倣し、貴重で臨床的に関連する研究モデルとして機能する。
肝臓病の世界的な負担は増加し続け、2005年から2013年の間に肝臓病関連死が30%増加し1,、2.肝移植は、多くの場合、末期肝疾患の患者のための唯一の頼りである。肝臓は2番目に移植頻度の高い固形臓器であり、世界的に行われた肝臓移植の数は2015年から2016年の11,2に7.25%増加した。その有病率にもかかわらず、移植後の生存率は33、4、54,5で停滞している。15年の患者生存率は53%と報告され、20年の患者生存率は21%3、5と低3,5い。新しい治療法や臨床成果の改善につながる可能性のあるエキサイティングな新しい免疫生物学のイニシアチブがありますが、それらをテストするための信頼性の高い小動物モデルはまだありません。
ラットOLTモデルは、拒絶,,反応66、7、8、9、10、7,8免疫寛容性11、移植虚血再灌流傷害12、免疫10抑制13、胆道樹損傷14、15、16、17,15,16,を含む肝臓移植の調査に広く使用されている。917しかし、現在の形態におけるモデルの欠点は、その高い術後罹患率および死亡率18、19,である。これは人間の操作と対立している重大な欠点であり、モデル20から臨床的に関連する結論を引き出す能力を損なう。
さらに、この罹患率の大部分は、存在しない、または不完全な肝動脈(HA)再接続18に起因することができる。ヒト肝臓移植の重要なステップであるが、技術的な困難はラットOLTモデルにおけるHA再接続を損なう傾向がある。その結果、胆管(BD)吻合は緊張し、胆汁漏れおよびBD壊死率が高い結果となる。胆道合併症22の高発生率を超えて、動脈流入の欠如は移植片肝臓移植後23の生理学を変え、ドナー肝臓移植片24の低酸素症および炎症した葉の炎症を起こした葉19、25、2625,26で観察された肝臓損傷を有する。19動脈リコネクションのないラットOLTも線維症27を促進する傾向がある。以下に説明するラットOLTプロトコルは、以前に公表されたラットOLT法28を用いた簡単なHA再構成ステップを組み込むことでこれらの問題に対処し、肝臓のパレンチマの保存と生存率の向上をもたらす。
肝臓移植には、(1)ドナーからの肝臓移植片の抽出、(2)ドナー肝臓移植片の調製、および(3)レシピエント肝臓を肝臓移植片に置換する3つの相を有する。この手順は、上皮下静脈(SHVC)、門脈静脈(PV)、インフラ下静脈(IHVC)、肝動脈(HA)、胆管(BD)の5つの解剖学的構造の操作を含む。
ラット中のOLTは、SHVC、PVおよびIHVCの微小吻合を用いて、まず、BD29のプルスルー技術を用いてLeeらによって導入された。このモデルは197930年に2カフ技術を使用して後に改良された。それ以来、いくつかの代替技術が提案されており、大部分は静脈吻合に焦点を当て、いくつかの修正を加えた2カフ技術を使用する31。27,HA吻合は、マイクロスチャー、カフ、およびイントラアルミニウムスリーブ,26、31、32、33、34などの技術を用26,いたラットOLTモデルに以前に説明されているが、これらの技術はしばしば高度な訓練を受けた微小外科的スキルを必要とし、ラット生理学を有意に変化させ、血栓症および/または胆道合併症によって妨31,32,3334げられる。
さらに、外科的処置の選択はまた、ラット肝移植の成功のために重要である、肝制時間(PVクランプから再構成されたPVを通る移植片の再灌流までの時間)に影響を与える可能性がある。具体的には、高い生存率は15〜20分36の無肝時間で観察され、30分は成功の上限である37、38。37,したがって、この方法の目的は、肝動脈を再接続し、移植された肝臓の効率的な灌流を促進し、レシピエント胆管への流れを維持し、レシピエントの生理学的状態を維持することができる、より侵襲的で、より容易に採用可能な外科用ラットOLTモデルを実施することです。
ここでは、ドナー肝臓のセリアックトランクの操作や1)1.5mmステントを使用して、受取人の適切なHAとの外皮スリーブ接続を行うなど、この改訂されたプロトコルのすべてのステップについて詳述します。 2)SHVC再構成のための流れ縫合糸、3)PVおよびIHVC再構成用の2つの3Dプリントプラスチックカフス39、40、4)HA39401818、27、4127および415)に対する微小血管スリーブリコネクションを、先に説明したBDステント技術28。,,PV によるコールド フラッシュと、以前の調査結果17に基づく抗生物質レジメンの 2 つの追加ステップも含まれます。この最適化されたOLTプロトコルは、周術期合併症および罹患率を最小限に抑え、ヒト肝臓移植に用いられた外科的手術手順をより密接にモデル化する。
小動物の肝臓移植モデルは、移植免疫を理解し、新しい治療戦略32を同定するために重要である。理想的な小動物の肝臓移植モデルは動脈吻当を含む人間のプロシージャのすべてのステップを複製する。ほとんどのバージョンは、合併症や罹患率の高い率につながるHA吻病ステップを組み込んでいないので、ラットOLTモデルからの結果を解釈することは困難な場合があります 42.いくつかの再建手順は、腎臓27の除去を必要とする腎動脈を使用している。このプロトコルは、人間の手順で発生するものを超えているため、臓器の除去を回避します。
動脈再建は、ラット大動脈31を操作することによっても行うことができる。しかし、これらの方法は、大動脈の広範な解剖およびクランプを必要とする。クランプ時間が長引くと、レシピエントラットは遠位虚血43に関連する悪い結果を有する。ヒトでは、LT外科技術は、レシピエント胃十二指腸動脈(GDA)の結紮および分裂を伴う。しかし、げっ歯類の生理学的および解剖学的特徴は、この技術を用いた移植をより生理的に困難にし、合併症(すなわち、膵臓および胆管35 および胆汁漏れ44の壊死)を引き起こす可能性がある。このプロトコルにおける動脈の再接続は、この課題を回避し、ダクト血流を維持し、レシピエントの結果を改善することを目的としています。
ラットHAの再構成のためのスリーブおよびステント技術の使用については、先に27を説明した。この技術では、ステントをガイドとして使用し、ドナーセリアックトランクからレシピエント共通HAに動脈を再構築する。受信者共通 HA は解剖され、受信者 GDA は27に縛られます。その結果、レシピエントBDの下の部分と膵臓の頭部への血液供給が損なわれる可能性があります。この領域への副循環は、多くの場合、胆管に不十分な血流を提供すると考えられています。例えば、このプロトコルは、最初に受け取り側GDAを微小血管クリップでクランプし、次に受取人BDを分割する。GDAをクランプすると、分割されたBDはブリードしません。GDAクランプを取り外した後、BDからの活発な出血が観察される。このプロトコルは、分割されたレシピエント胆管への良好な流れを維持し、十分な肝臓血灌流を提供し、OLT低酸素症肝傷害を予防することによって、レシピエント肝臓組織の生理学を保護する。
ドナー側では、HAステントは、セリアックトランク、左胃動脈、脾動脈からパッチを作成することによって、移植片調製中にセリアックトランクに容易に挿入される。ステントは広い開口部を通して挿入することができ、セリアックトランクだけにステントを挿入しようとするよりも難しい。HAステントに使用するのに最適なサイズは24Gであることがわかりました。ステントの長さは、受取人の適切なHAをドナーの共通HAに容易に引き込むことを可能にする開放ゲートとして機能するため、長さは1.0〜1.5mmでなければならない。10-0エチロン縫合糸が置かれている場所に注意を払って、この接続を流れる血液はステントに直接触れることはありませんし、レシピエントの適切なHAは、合併症のリスクを減らし、内部からそれを保護します。重要なことに、ドナーのHAは血管れん縮を避けるために締め付けられません。動脈再建の成功は、ドナーGDAを開いたままにしておくことで評価される。成功した吻合は、再建が完了するとドナーGDAからの良好な血流をもたらす。
このプロトコルでは、他のプロトコルと同様に、SHVC再接続は最も遅いステップであり、最終的には、アンパラフェティック相の持続時間を指示する。肝期間が長くなるにつれて、リスク虚血性傷害および肝機能障害は45を増加させる。OLTラットモデルのもう一つの重要な要素は、移植片、ステント、およびカフスのサイズです。移植片が小さすぎると、移植片がねじれたり反転したりして、血管接続を妨げる。ステントと袖口のサイズは、ラットの年齢、性別、体重、および株に応じて調整を必要とする場合があります。ここで使用したカフスのサイズは、前に説明した28と選択され、ラットサイズに制御する1つのカフサイズが使用された。フォローアップ期間中に苦痛や合併症(すなわち、肝臓の混雑、浮腫、腹水、または脾腫)の兆候はなかった(現在まで:中央値=133日後、最低=115日後、最大=161日後)。年齢と性別の両方を考慮した様々なラット株に対するPVおよびIHVCの適切なサイズを決定するためのさらなる研究が保証されている。
この変更されたラット OLT プロトコルは、PVおよび IHVC に 3D プリントされたカフスを使用します。PVとIHVCを接続するための既存の方法は、マイクロスチュージ技術32、カフ技術46、及びマイクロス合面一時副木技術47を含む。3Dプリントカフ技術は、ラット株に応じてカフのサイズを標準化することができ、準備と使用が容易であるため、選択されました。同じ寸法のカフスを大量に一度にプリントできます。カフの外面は、ネクタイを固定し、スリップを防ぐために2つの溝を持っています。袖口の操作を容易にするために袖口はまた袖口の設計に組み込まれる。全体として、3Dプリントされたカフスを組み込むことは、無肝時間を短縮することによって、高い成功率とOLT手順の再現性につながると考えられています。この技術はまた、外科的学習曲線を短縮すると判断される。
結論として、記載されたプロトコルは、動脈再接続工程を組み込むことによりヒト肝移植に類似したモデルを確立した。このプロトコルは、肝臓移植の多くの免疫学的および外科的側面を研究するために適応することができ、移植に関連する新しい治療介入をテストするためのモデルとして役立つことができる。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、UHNの多臓器移植プログラムからの資金とトロント将軍とトロント西部財団からの支援を通じて資金提供されました。
10-0 Ethilon | Ethicon | 2830G | 10-0 Ethilon Black 1X5" BV100-4 Taper |
10mL Syringe | BD | B302995 | Luer-Lok Tip, Sterile, Disposable |
1mL Syringe | BD | B309628 | Luer-Lok Tip, Sterile, Disposable |
20mL Syringe | BD | B301031 | Luer-Lok Tip, Sterile, Disposable |
3D Printed Cuff for IHVC | Custom | ||
3D Printed Cuff for PV | Custom | ||
3D Printed Holder for IHVC | Custom | ||
3D Printed Holder for PV | Custom | ||
3mL Syringe | BD | B309657 | Luer-Lok Tip, Sterile, Disposable |
4-0 Sofsilk | Coviden | GS-835 | Wx coded braided silk, 30", Suture 1-Needle 26 mm Length 1/2 Circle Taper Point Needle |
5-0 Monocryl | Ethicon | Y433H | Undyed Monofilament 1X27" TF |
5mL Syringe | BD | B309646 | Luer-Lok Tip, Sterile, Disposable |
7-0 Silk | Teleflex Medical | 103-S | Black |
8-0 Prolene | Ethicon | 2775G | 8-0 Prolene Blue 1X24" BV130-5 EVP Double Armed |
Barraquer Micro Needle Holder Without Catch | Aesculap Surgical Instruments | FD231R | Curved 120 mm, 4 3/4″ |
Barraquer Needle Holder, Extra Fine Jaws 8.0mm, Curved With Out Lock | Rumex International Co. | 8-025T | Small Size, Titanium |
Barraquer Needle Holder, Fine Jaws 12.0mm, Curved With Out Lock | Rumex International Co. | 8-021T | Small Size, Titanium |
BD Insyte Autoguard BC 22 GA x 1.00 IN | BD Angiocath / Autoguard | 382523 | 22 G x 1.00" (0.9 mm x 25 mm) Wingless catheter, 37 mL/min |
BDPrecisionGlide Single-use Needles: Regular Bevel – Regular Wall. | BD | B305106 | PrecisionGlide stainless-steel needles with translucent, color-coded, polypropylene hubs. 22 G |
BD Precisionglide Syringe Needle 21G | BD | 305167 | Gauge 21, length 1.5 inch, hypodermic needle |
BD Precisionglide Syringe Needle 30G | BD | 305128 | Gauge 30, length 1 inch, hypodermic needle |
Betadine Solution by Purdue Products LP | Purdue Products Lp | 67618-150-17 | 10% povidone–iodine topical solution USP |
Bupivacaine Injection BP 0.5% | SteriMax Inc. | DIN:02443694 | 0.5% (100mg/20mL) |
Curved Tying Forceps | Duckworth & Kent | 2-501E | 6mm tying platforms, straight shafts, flat handle, length 88mm |
DC Temperature Controller | FHC Inc. | 40-90-8D | |
DK Iris Scissors (Curved) | Duckworth & Kent | 1-211B | Blunt tips, cut length 4mm, tip to pivot length 11mm, round handle, length 107mm |
Ethanol, 200 proof (100%), USP, Decon Labs | Decon Labs, Inc. | 2716 | Dilute to 70% with d2H2O |
Fine Adjustable Wire Retractor | Fine Science Tools | 17004-05 | Maximum spread: 3.5cm, Depth 5cm |
Harvard Apparatus Isoflurane Funnel-Fill Vaporizer | Harvard Appartus Limited | 34-1040SV | |
Heparin LEO(heparin sodium) | LEO Pharma Inc. | DIN:00453811 | 10,000 i.u./10 mL |
Ice-Pak | Cryopak | FIP88016 | 4.00 in. x 7.00 in., thickness 1.50 inch |
Isoflurane United States Pharmacopeia (USP) 99.9% | Piramal Healthcare Limited | DIN: 02231929 | 250 mL, Inhalation Anesthetic, NDC 66794-017-25 |
Khaw Transconjunctival Adjustable Suture Control Forceps | Duckworth & Kent | 2-502N | 5mm highly polished tying platforms, straight shafts, flat handle, length 84mm |
Lactate Ringer's Injected USP, 1000mL | Baxter Co. | DIN: 00061085 | JB2324 |
McPherson Tying Forceps | Duckworth & Kent | 2-500E | 6mm tying platforms, straight shafts, flat handle, length 90mm |
Metzenbaum Scissors – 14.5 cm | Fine Science Tools | 14024-14 | Straight Sharp/Blunt |
Micro Kitzmiller Clamp | Scanlan | 3003-630 | Jaw length 23mm, Length 11cm |
Microscope-Leica M525 F20 | Leica Microsystems | No catalog number | |
Non-woven Gauze Sponges | Fisherbrand | 22-028-556 | |
Olsen-Hegar with Suture Cutter | Fine Science Tools | 12002-14 | 15 mm cutting edge, 2mm jaw surface – 14cm |
OptixCare Eye Lube, 25gm | OptixCare | ES-KE8O-69U1 | Formerly Optixcare Surgical Eye Lubricant |
Piperacillin sodium salt | Sigma-Aldrich | P8396 | Penicillin analog |
Puritan 3" Standard Cotton Swab w/Wooden Handle | Puritan Medical Products Company LLC | 803-WC | Regular Cotton Tipped Applicator with Wooden Handle |
Round Handled Needle Holder Straight w/ Lock | Fine Science Tools | 12075-12 | Round handles allow easy fingertip adjustments – 12.5cm |
Shea Scissors Curved Blunt | Fine Science Tools | 14105-12 | Transplant scissors with light and delicate pattern – 12cm |
Stainless Steel Micro Serrefines Curved – 4mm | Fine Science Tools | 18055-06 | Jaw length 4mm, Jaw width 0.75mm, Total length 16mm, Jaw pressure 125g |
Stainless Steel Micro Serrefines Curved – 6mm | Fine Science Tools | 18055-05 | Jaw length 6mm, Jaw width 1mm, Total length 17mm, Jaw pressure 100g |
Stainless Steel Micro Serrefines Straight – 6mm | Fine Science Tools | 18055-03 | Jaw length 6mm, Jaw width 1mm, Total length 15mm, Jaw pressure 100g |
Surgical Platform | Custom, magnetic | ||
SurgiVet Vaporstick Anesthesia Machine | General Anesthetic Services, Inc | V7015 | |
T/Pump Localized Therapy | Stryker | TP700 Series | |
Vacuum-Pressure Pump | Barnant Co. | 400-1901 | |
Vannas Scissors with Microserrations Straight | Fine Science Tools | 15070-08 | Cutting edge: 5mm, Tip diameter: 0.1mm – 8.5cm |
Vetergesic Buprenorphine | Ceva Animal Health Ltd | NAC No.:12380352 | 0.324 mg/ml buprenorphine hydochloride Solution for Injection for Dogs and Cats |
Vetroson V-10 Bipolar Electrosurgical Unit | Summit Hill Laboratories | No catalog number |