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.
Orthotope levertransplantatie (OLTx) is de enige optie voor de behandeling bij patiënten met eindstadium leverziekte of geavanceerde leverkanker. Voor de laatste 25 jaar, is het aantal kandidaten op de wachtlijst geleidelijk verhoogd en nu veel groter is dan het aantal beschikbare transplantaten. In de meeste transplantatie regio's, 20 tot 30% van de patiënten op de wachtlijst voor levertransplantatie sterven zonder het ontvangen van een orgaantransplantatie of worden geschrapt als gevolg van de progressie van de ziekte. Strategieën om de donor pool te verhogen en dus het aantal beschikbare grafts, zijn hard nodig. Uitgebreide criteria orgel toewijzing, langdurige graft behoud, en inductie van immunologische tolerantie nog steeds vertegenwoordigen grote klinische uitdagingen 1-3. Vandaar, experimenteel OLTx onderzoek is cruciaal om de klinische OLTx praktijk te optimaliseren.
Varkens OLTx is een gevestigde experimenteel model dat menselijke OLTx lijkt in vele opzichten met liver grootte, anatomie en fysiologie 4-6. Zo, is het uitgegroeid tot een standaard experimentele methode in onderzoeksgebieden zoals chirurgische technieken, fysiologie, immunologie, behoud, en ischemie-reperfusie letsel. Talrijke technieken van graft inkoop, ontvanger hepatectomie, en in het bijzonder, vasculaire reconstructie, zijn beschreven in de literatuur 5. De keuze van de geschikte techniek varieert naar keuze van de onderzoeker en de technische mogelijkheden.
In tegenstelling tot de menselijke scenario splanchnische congestie in de anhepatische fase vertegenwoordigt een belangrijk probleem bij varkens OLTx. Daaropvolgende intestinale ischemie en congestief vasculaire schade ernstige hemodynamische instabiliteit, het varken overleving in gevaar te brengen en derhalve het succes van het experiment 7-9. Daarom voldoende intestinale decompressie verplicht, vooral in minder technisch verfijnde experimentele opstellingen.
Onsing actief porto-cavale-jugulaire shunt voor de duur van de anhepatische fase een betrouwbare optie intestinale congestie te vermijden. Het systeem kan worden gebruikt voor de vroege reperfusie-experimenten als lange-termijn overleving scenario. Het volgende protocol bevat alle informatie voor een stabiele en reproduceerbare levertransplantatie model bij varkens, met inbegrip donorlever verkrijgen, ontvanger bediening inbegrip hepatectomie en end-to-end reconstructie vat technieken, en post-operatieve zorg.
Experimentele varkens OLTx is een uitdagende procedure voor een onderzoek instellen zonder dat de intensive care middelen van een klinische scenario. Mogelijke complicaties zijn hemodynamische instabiliteit, bloedingen, orgel ischemie, onderkoeling, en metabole, evenals de luchtwegen, decompensatie. Voor elke onderzoeksgroep, voldoende procedurele training van de chirurgische techniek 5 evenals het varken anesthesie 14,15 is verplicht om representatieve en reproduceerbare resultaten te bereiken.
Vele technische finesses zijn beschreven in de literatuur, in het bijzonder met betrekking tot de vasculaire wederopbouwfase 5. De OLTx protocol hierboven beschreven biedt de benodigde informatie voor een cava vervangt model lijkt op de menselijke OLTx. De resultaten tonen aan betrouwbare dierlijke overleving en graft herstel in zowel HBD en DCD-modellen. Het protocol is op korte termijn overleving scenario's gebruikt in transplantaat reperfusie erva toepassingriments bijvoorbeeld en bij langdurige overlevingsmodellen als tolerantie studies.
Een groot obstakel van varkens OLTx is de relatief slechte tolerantie van cava en poortader cross-klemmen. Splanchnische congestie in de anhepatische fase veroorzaakt veneuze hypertensie en capillaire schade die kan leiden tot grote intestinale ischemie en hemodynamische instabiliteit op de punt van een onomkeerbare shock zelfs na reperfusie organen 7. Aangezien de vena cava volledig ingebed in leverparenchym, een cava behoud piggy-back werkwijze niet haalbaar. De totale occlusie van de vena cava tijdens de cava wederopbouwfase schaadt de hemodynamische stabiliteit van het varken. Hoewel enkele meldingen blijkt dat varken OLTx kan worden bereikt bij een totale cava en de vena porta occlusie van minder dan 25 min 16,17, een porto-cava-jugularis bypass techniek voor het tijdstip van vasculaire reconstructie is het veiliger en praktische oplossing 7- 9,18. In thervaring e auteurs, een passieve porto-halsader bypass is niet optimaal om het varken hemodynamisch tijdens de anhepatische fase stabiel te houden. De bypass model, met inbegrip van actieve decompressie van zowel infrahepatic cava en poortader, maakt een rustige fase van wederopbouw van de suprahepatic caval en portal anastomoses zelfs met uitgebreide vastklemmen tijd als gevolg van onvoorziene complicaties. In tegenstelling tot eerdere berichten 7, een splenectomie is niet verplicht wanneer de portal bypass katheter wordt verwijderd. Zowel de milt slagader en ader gesloten zijn ongeveer halverwege de lengte van de milt van het verlaten van de proximale helft voldoende doorbloed. Complicaties zoals bloeden of lucht embolie te wijten aan bypass ontkoppeling zijn vermijdbaar door ervoor te zorgen dat de bypass zorgvuldig wordt geplaatst en goed beveiligd.
Op lange termijn overleven OLTx experimenten, wordt de galwegen anastomose beschouwd als een zwakke plek vanwege de hoge percentage complicaties 19. De gal weefsel is zeer fragiel en needs speciale zorg wanneer zij worden behandeld. Vele verschillende anastomose technieken zijn beschreven 5,19. An end-to-end anastomose technisch eenvoudig en geassocieerd met minimale complicaties 19. Een continue hechting met een niet-snijdend naald onder grote delen van peribiliary bindweefsel lijkt superieur een onderbroken hechtdraad. De galwegen wordt onder onnodige spanning geplaatst wanneer de enkele steken van de onderbroken hechtdraad worden geknoopt. Dit kan leiden tot weefsel scheuren en opeenvolgende gal lekken. De hechtmateriaal – absorbeerbare of niet-absorbeerbare – is meestal niet belangrijk, gezien de beperkte levensduur tot het varken wordt beëindigd. Voor de lange termijn overleving modellen gedurende enkele maanden, absorbeerbare hechtingen – net als in de menselijke OLTx – de voorkeur.
Specifieke zorg moet worden genomen met de post-operatieve follow-up. Voldoende voeding en vocht het aanbod, een betrouwbare pijnbestrijding protocol, en een goede immunosuppressieregime zijn verplicht. Voor langdurige experimenten lijkt immunosuppressie bijzonder belang. In vergelijking met andere zoogdieren, varkens vertonen een verrassend lage immunologische percentage afwijzingen na OLTx 20,21. Rond cel infiltraties zijn maximale tijdens de tweede week na transplantatie en verminderen spontaan ook zonder immunosuppressie. Afwijzing is zelden de oorzaak van de dood na varkens OLTx 22. Maar zelfs met immunosuppressieve protocol waarbij toedienen hier vermelde iv steroïden en calcineurineremmers po, transplantaatafstoting wordt aangegeven door een lichte verhoging van transaminasen vanaf ongeveer 4 dagen na OLTx en bevestigd door goed zichtbare gebied door infiltratie. Calcineurineremmers kan worden gegeven ofwel 23,24 po of iv 25,26; beide werkwijzen nadelen. Zelfs bij orale toediening aids, de echtheid bereiken van het spijsverteringskanaal blijft ongrijpbaar. Anderzijds, continue iv infusie inpen van een varken met een actieve dier is moeilijk. Achtereenvolgens dienen iv aanvraag uitgevoerd als een bolus, waardoor hoge geneesmiddel- concentratiepieken samen met potentiële toxische effecten. Niettemin hebben beide toepassingswerkwijzen blijken langdurige overleving mogelijk.
Net als bij een klinische setting, is post-operatieve spanning ulcus profylaxe aanbevolen. Post-operatief bloeden van maagzweren is een veel voorkomend probleem en kan verband houden met een verminderde leverfunctie 27. Na een paar gevallen van gastro-intestinale bloeden in beide OLTx groepen, de auteurs begon regelmatige profylaxe met pantoprazol en niet sindsdien ervaren geen gastro-intestinale bloeden.
Strikte handhaving van steriele omstandigheden intraoperatief, die vergelijkbaar zijn met de omstandigheden in een klinische operatiekamer, en de daaruit voortvloeiende antibioticaprofylaxe, vermindert het risico van infectieuze complicaties.
Kortom, dit artikel provides praktische informatie voor de oprichting van een varken OLTx programma in een research setting. Voldoende toewijding, praktijk, en teamwork is belangrijk om de leerperiode te verlagen, om betrouwbare resultaten te produceren, en om de kosten en het aantal proefdieren te verminderen.
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.
Atropine Sulphate 15mg/30mL | Rafter 8 Products | 238481 | |
Buprenorphine 0.3mg/mL | RB Pharmaceuticals LDT | N/A | |
Cefazolin 1g | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2237138 | |
Cyclosporin Oral Solution 5000mg/50mL | Novartis Pharmaceuticals Canada Inc. | 2150697 | |
Fentanyl Citrate 0.25mg/5mL | Sandoz Canada Inc. | 2240434 | |
Heparin 10,000iU/10mL | Leo Pharma A/S | 453811 | |
Isoflurane 99.9%, 250mL | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2231929 | |
Ketamine Hydrochloride 5000mg/50mL | Bimeda-MTC Animal Health Inc. | 612316 | |
Lactated Ringer’s + 5% Dextrose, 0.5L | Baxter Corporation | 61131 | |
Lacteted Ringer’s, 1L | Baxter Corporation | 61085 | |
Metronidazole 500mg/100mL | Baxter Corporation | 870420 | |
Midazolame 50mg/10mL | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2242905 | |
Pantoprazole 40mg | Sandoz Canada Inc. | 2306727 | |
Potassium Chloride 40mEq/20mL | Hospira Healthcare Corporation | 37869 | |
Propofol 1000mg/100mL | Pharmascience Inc. | 2244379 | |
Protamine Sulfate 50mg/5mL | Pharmaceutical Partners of Canada Inc. | 2139537 | |
Saline 0.9%, 1L | Baxter Corporation | 60208 | |
Sodium Bicarbonate 50 mEq/50mL | Hospira Healthcare Corporation | 261998 | |
Solu-Medrol 500mg | Pfizer Canada Inc. | 2367963 | |
Tranexamic Acid 1000mg/10mL | Pfizer Canada Inc. | 2064413 | |
University of Wisconsin Solution, SPS-1 | Organ Recovery Systms | SPS-1 | |
Xylocaine Endotracheal 10mg/50mL | AstraZeneca | 2003767 | |
Appose ULC 35W 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, 9.5Fr | Cook Medical Company | C-TPNS-9.5-90 | |
PSI Kit for sheath catheter, 8.5Fr | 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, 6.5mm | 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 Cenrtifugal 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 | |
Diethrich, Atraumaitc Clamp (Portal Vein) | Aesculap Inc. | FB525R | |
Gregory Bull Dog Clamp, curved | Aesculap Inc. | FB382R | |
Gregory Bull Dog 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 3000 | 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 | Marquet-Dynamed | 952301 | |
Rotaflow Console | Marquet-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 |