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.
Trapianto di fegato (OLTx) è l'unica opzione di trattamento per i pazienti con malattia epatica allo stadio terminale o carcinoma epatocellulare avanzato. Negli ultimi 25 anni, il numero dei candidati in lista d'attesa è progressivamente aumentato e ora supera di gran lunga il numero di innesti disponibili. Nella maggior parte delle regioni di trapianto, dal 20 al 30% dei pazienti in lista di attesa per trapianto di fegato muoiono senza ricevere un trapianto d'organo o di esclusione dalle negoziazioni a causa della progressione della malattia. Strategie per aumentare il pool di donatori e, quindi, il numero di innesti a disposizione, sono disperatamente necessari. Criteri di assegnazione degli organi estese, conservazione trapianto prolungato, e induzione della tolleranza immunologica rappresentano ancora grandi sfide cliniche 1-3. Quindi, la ricerca sperimentale OLTx è fondamentale al fine di ottimizzare clinica pratica OLTx.
Suini OLTx è un modello sperimentale consolidata che assomiglia OLTx umano in molti modi, tra cui ldimensioni Iver, l'anatomia, la fisiologia e 4-6. Così, è diventato un metodo sperimentale standard campi di ricerca quali tecniche chirurgiche, la fisiologia, l'immunologia, la conservazione, e danno da ischemia-riperfusione. Numerose tecniche di approvvigionamento graft, destinatario epatectomia, e, soprattutto, la ricostruzione vascolare, sono stati descritti in letteratura 5. La scelta della tecnica appropriata varia in base alle preferenze del ricercatore e capacità tecnica.
Contrariamente allo scenario umano, congestione splancnico durante la fase anepatica rappresenta un problema importante in porcine OLTx. La successiva ischemia intestinale e danno vascolare congestizia possono causare grave instabilità emodinamica, mettendo a repentaglio la sopravvivenza di maiale e, quindi, il successo dell'esperimento 7-9. Pertanto, sufficiente la decompressione intestinale è obbligatorio, soprattutto in contesti sperimentali tecnicamente meno raffinati.
Noiing un porto-cavale-giugulare shunt attivo per tutta la durata della fase di anepatica è un'opzione affidabile per evitare la congestione intestinale. Il sistema può essere utilizzato per esperimenti riperfusione precoce nonché scenari di sopravvivenza a lungo termine. Il protocollo che segue contiene tutte le informazioni per un fegato modello di trapianto di stabili e riproducibili nei suini, compresi gli appalti di fegato da donatore, operazione destinatario, incluso epatectomia e tecniche di ricostruzione nave end-to-end, e cure post-operatorie.
Sperimentale suina OLTx è una procedura difficile per un ambiente di ricerca senza le risorse di terapia intensiva di uno scenario clinico. Le possibili complicanze comprendono instabilità emodinamica, emorragia, organo ischemia, ipotermia, e metaboliche, così come le vie respiratorie, scompenso. Per ogni gruppo di ricerca, la formazione procedurale sufficiente della tecnica chirurgica 5 nonché al 14,15 anestesia maiale è obbligatoria per ottenere risultati rappresentativi e riproducibili.
Molti sottigliezze tecniche sono state descritte in letteratura, in particolare per quanto riguarda la fase di ricostruzione vascolare 5. Il protocollo OLTx sopra descritto fornisce le informazioni necessarie per un modello-cava sostituzione assomiglia OLTx umano. I risultati forniti dimostrano la sopravvivenza animale affidabile e di recupero del trapianto in entrambi i modelli HBD e DCD. Il protocollo è applicabile in situazioni di sopravvivenza a breve termine utilizzati nel trapianto riperfusione esperiments, per esempio, così come nei modelli di sopravvivenza a lungo termine, come studi di tolleranza.
Un grande ostacolo della suina OLTx è relativamente scarsa tolleranza di cava e vena porta clampaggio. Congestione splancnica durante la fase anepatica provoca ipertensione venosa e capillare danni che possono portare a importanti ischemia intestinale e instabilità emodinamica al punto di uno shock irreversibile anche dopo organo riperfusione 7. Poiché la vena cava è completamente annegato nel parenchima epatico, una procedura piggy-back-cava conservazione non è fattibile. L'occlusione totale della vena cava durante la fase di ricostruzione cava compromette la stabilità emodinamica del maiale. Anche se alcuni rapporti indicano che suina OLTx può essere eseguita durante totale cava e l'occlusione della vena porta inferiore a 25 min 16,17, una tecnica di bypass porto-cava-giugulare per il tempo della ricostruzione vascolare è l'opzione più sicura e più pratico 7- 9,18. In thesperienza e degli autori, un passivo porto-giugulare bypass non è ottimale per mantenere il emodinamicamente maiale stabile durante la fase anepatica. Il modello di bypass, compresa la decompressione attiva della cava sottoepatica e vena porta, permette una fase di ricostruzione tranquillità delle anastomosi cavali e portale sovraepatiche anche con il tempo di bloccaggio prolungato a causa di complicazioni impreviste. Contrariamente alle precedenti relazioni 7, una splenectomia non è obbligatoria quando il catetere portale di bypass viene rimosso. Sia splenica e la vena sono chiusi a metà circa la lunghezza della milza lasciando la metà prossimale sufficientemente perfusione. Complicazioni come sanguinamento o embolia gassosa a causa di bypass disconnessione sono evitabili, garantendo che il bypass è posizionato accuratamente e fissato correttamente.
In sopravvivenza OLTx esperimenti a lungo termine, l'anastomosi dotto biliare è considerato un punto debole a causa del suo alto tasso di complicanze 19. Il tessuto biliare è molto fragile e needs particolare attenzione quando viene gestita. Molte tecniche di anastomosi diverse sono state descritte 5,19. Una anastomosi end-to-end è tecnicamente facile e associata a complicazioni minime 19. Una sutura continuo con un ago non tagliente comprese grandi sezioni di tessuto connettivo peribiliare sembra essere superiore ad una sutura interrotta. Il dotto biliare è posto sotto tensione inutile quando i singoli punti di sutura interrotta sono annodati. Ciò può causare rotture del tessuto e perdite biliari consecutivi. Il materiale di sutura – riassorbibili o non riassorbibili – di solito non è importante, data la sua durata limitata fino a quando il maiale è terminata. Per i modelli di sopravvivenza a lungo termine nell'arco di diversi mesi, suture assorbibili – come in OLTx umano – sono preferibili.
Particolare attenzione deve essere presa con il post-operatorio di follow-up. Nutrizione sufficiente e alimentazione del fluido, un protocollo di sollievo dal dolore affidabile, e una adeguata immunosoppressioneregime sono obbligatori. Per gli esperimenti a lungo termine, l'immunosoppressione appare particolarmente importante. Rispetto ad altri mammiferi, i maiali mostrano sorprendentemente basso tasso di rigetto immunologico dopo OLTx 20,21. Infiltrazioni di cellule rotonde sono la massima durante la seconda settimana dopo il trapianto e diminuiscono spontaneamente anche senza immunosoppressione. Il rifiuto è raramente la causa di morte dopo suina OLTx 22. Tuttavia, anche con il protocollo di immunosoppressione coinvolge la somministrazione di steroidi iv e inibitori della calcineurina po accennato qui, il rigetto del trapianto è indicato da un lieve aumento delle transaminasi a partire da circa 4 giorni dopo OLTx e confermato dal campo apparente portale infiltrazione di cellule turno. Gli inibitori della calcineurina può essere somministrato sia po 23,24 o IV 25,26; Entrambi i metodi hanno svantaggi. Anche con ausili applicativi orali, l'importo effettivo raggiungimento del tratto gastro-intestinale resta sfuggente. D'altra parte, iv infusione continua inpenna di un maiale con un animale attivo è difficile. Pertanto, l'applicazione iv deve essere effettuata come un bolo, che si traduce in picchi di concentrazione elevata farmaco con potenziali effetti tossici. Tuttavia, entrambi i metodi di applicazione sembrano permettere la sopravvivenza a lungo termine.
Simile a un contesto clinico, si raccomanda la profilassi post-operatorio di stress ulcera. Sanguinamento post-operatorio da ulcere peptiche è un problema frequente e può essere correlata a una funzione epatica 27. Dopo un paio di casi di sanguinamento gastrointestinale in entrambi i gruppi OLTx, gli autori hanno iniziato la profilassi regolari con pantoprazolo e non hanno avuto alcun sanguinamento gastrointestinale da allora.
Rigoroso mantenimento delle condizioni di sterilità intraoperatoriamente, paragonabili a quelle previste in una sala operatoria clinica, e conseguenti profilassi antibiotica, diminuisce il rischio di complicanze infettive.
In conclusione, questo articolo provides informazioni pratiche per la creazione di un programma di suino OLTx in un ambiente di ricerca. Sufficiente dedizione, pratica, e lavoro di squadra è importante al fine di diminuire il periodo di apprendimento, per produrre risultati affidabili, e per ridurre i costi e il numero di animali di ricerca.
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 |