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.
El trasplante hepático ortotópico (OLTx) es la única opción de tratamiento para los pacientes con enfermedad hepática terminal o carcinoma hepatocelular avanzado. Durante los últimos 25 años, el número de candidatos en la lista de espera ha aumentado gradualmente y ahora supera con creces el número de injertos disponibles. En la mayoría de las regiones de trasplante, del 20 al 30% de los pacientes en lista de espera para un trasplante de hígado mueren sin recibir un trasplante de órganos o se retirado de la lista debido a la progresión de la enfermedad. Estrategias para aumentar el número de donantes y, por lo tanto, el número de injertos disponibles, se requiere desesperadamente. Criterios ampliados de asignación de órganos, de conservación prolongada del injerto, y de inducción de tolerancia inmunológica aún representan grandes desafíos clínicos 1-3. Por lo tanto, la investigación experimental OLTx es fundamental con el fin de optimizar la práctica OLTx clínica.
Porcino OLTx es un modelo experimental bien establecida que se asemeja OLTx humana en muchas maneras, incluyendo ltamaño iver, anatomía y fisiología 4-6. Así, se ha convertido en un método experimental estándar en los campos de investigación, tales como las técnicas quirúrgicas, la fisiología, la inmunología, la preservación y la lesión por isquemia-reperfusión. Numerosas técnicas de adquisición de injerto, hepatectomía receptor, y, en particular, la reconstrucción vascular, se han descrito en la literatura 5. La elección de la técnica adecuada varía de acuerdo a la preferencia del investigador y capacidad técnica.
En contraste con el escenario humano, congestión esplácnica durante la fase de anhepática representa un problema importante en porcino OLTx. Isquemia intestinal y subsiguiente daño vascular congestiva pueden causar inestabilidad hemodinámica severa, poniendo en peligro la supervivencia de cerdo y, por lo tanto, el éxito del experimento 7-9. Por lo tanto, suficiente descompresión intestinal es obligatoria, especialmente en entornos experimentales técnicamente menos refinados.
Nosotrosing un shunt porto-cava-yugular activo para la duración de la fase anhepática es una opción fiable para evitar la congestión intestinal. El sistema puede ser utilizado para los experimentos de reperfusión temprana, así como escenarios de supervivencia a largo plazo. El siguiente protocolo contiene toda la información para un modelo de trasplante hepático estable y reproducible en los cerdos, incluyendo la contratación de hígado de donante, operación destinatario incluyendo hepatectomía y técnicas de reconstrucción recipiente de extremo a extremo, y el cuidado postoperatorio.
Experimental porcino OLTx es un procedimiento difícil para un contexto de investigación sin los recursos de cuidados intensivos de un escenario clínico. Las posibles complicaciones incluyen la inestabilidad hemodinámica, hemorragia, isquemia de órganos, la hipotermia y metabólica, así como respiratoria, descompensación. Para cualquier grupo de investigación, formación suficiente procesal de la técnica quirúrgica 5, así como el 14,15 anestesia cerdo es obligatoria con el fin de lograr resultados representativos y reproducibles.
Muchas sutilezas técnicas se han descrito en la literatura, especialmente en relación con la fase de reconstrucción vascular 5. El protocolo OLTx descrito anteriormente proporciona la información necesaria para un modelo de cava-sustitución parecido OLTx humano. Los resultados proporcionados demuestran supervivencia de los animales fiable y recuperación del injerto en ambos modelos HBD y DCD. El protocolo es aplicable en situaciones de supervivencia a corto plazo utilizados en la reperfusión del injerto experimentos, por ejemplo, así como en modelos de supervivencia a largo plazo, tales como estudios de tolerancia.
Un gran obstáculo de porcino OLTx es la relativamente pobre tolerancia de cava y vena porta pinzamiento. Congestión esplácnica durante la fase anhepática causa la hipertensión venosa y daño capilar que puede conducir a mayor isquemia intestinal y la inestabilidad hemodinámica hasta el punto de un choque irreversible, incluso después de la reperfusión de órganos 7. Desde la vena cava está completamente integrado en el parénquima hepático, un procedimiento de lengüeta de la cava de preservación no es factible. La oclusión total de la vena cava durante la fase de reconstrucción cava perjudica la estabilidad hemodinámica del cerdo. Aunque algunos informes muestran que porcino OLTx puede llevarse a cabo durante cava y la vena portal oclusión total de menos de 25 min 16,17, una técnica de derivación porto-cava-yugular para el momento de la reconstrucción vascular es la opción más segura y más práctico 7- 9,18. En ªexperiencia e autores, un pasivo de derivación porto-yugular no es óptima para mantener el hemodinámicamente estable cerdo durante la fase anhepática. El modelo de derivación, incluyendo la descompresión activa de tanto cava infrahepática y la vena porta, permite una fase de reconstrucción calma de las anastomosis cava y portal suprahepáticas incluso con el tiempo de sujeción prolongada debido a complicaciones imprevistas. Contrariamente a los informes anteriores 7, una esplenectomía no es obligatoria cuando se retira el catéter de derivación portal. Tanto la arteria esplénica y la vena se cierran a medio camino a lo largo de la longitud del bazo dejando la mitad proximal suficientemente perfundido. Las complicaciones como sangrado o embolia gaseosa debido a la desconexión de derivación son evitables, asegurando que la derivación se coloca con cuidado y bien sujeto.
En supervivencia a largo plazo OLTx experimentos, la anastomosis de las vías biliares se considera un punto débil debido a su alta tasa de complicaciones 19. El tejido biliar es muy frágil y needs especial cuidado cuando se maneja. Muchas técnicas de anastomosis diferentes han sido descritos 5,19. Una anastomosis de extremo a extremo es técnicamente fácil y asociado con mínimas complicaciones 19. Una sutura continua con una aguja no cortante incluyendo grandes secciones de tejido conectivo peribiliary parece ser superior a una sutura interrumpida. El conducto biliar se coloca bajo tensión innecesaria cuando se anudan los puntos individuales de la sutura interrumpida. Esto puede resultar en lágrimas de tejido y fugas biliares consecutivos. El material de sutura – absorbible o no absorbible – no suele ser importante, dada su limitada vida útil hasta que se termina el cerdo. Para los modelos de supervivencia a largo plazo durante varios meses, las suturas absorbibles – como en OLTx humana – son preferibles.
Cuidados específicos se debe tomar con el post-operatorio de seguimiento. Nutrición suficiente y suministro de fluido, un protocolo de alivio del dolor fiable, y una inmunosupresión adecuadarégimen son obligatorios. Para los experimentos a largo plazo, la inmunosupresión parece particularmente importante. En comparación con otros mamíferos, cerdos muestran una tasa de rechazo inmunológico sorprendentemente baja después OLTx 20,21. Infiltraciones de células redondas son máximas durante la segunda semana después del trasplante y disminuyen espontáneamente, incluso sin inmunosupresión. El rechazo es raramente la causa de muerte después de porcino OLTx 22. Sin embargo, incluso con el protocolo de inmunosupresión que implica la administración iv y esteroides inhibidores de la calcineurina po mencionado aquí, rechazo de injerto se indica mediante un leve aumento de las transaminasas partir de alrededor de 4 días después de OLTx y confirmado por campo aparente portal infiltración de células redondas. Inhibidores de la calcineurina se puede dar ya sea po 23,24 o 25,26 iv; Ambos métodos tienen desventajas. Incluso con SIDA aplicación oral, la cantidad real de alcanzar el tracto gastro-intestinal sigue siendo difícil de alcanzar. Por otra parte, la infusión iv continua enla pluma de un cerdo con un animal activo es difícil. Por lo tanto, la aplicación iv debe ser realizado como un bolo, que se traduce en picos de alta concentración de fármaco junto con los efectos tóxicos potenciales. Sin embargo, ambos métodos de aplicación parecen permitir la supervivencia a largo plazo.
Similar a un entorno clínico, se recomienda la profilaxis de la úlcera de estrés post-operatorio. Hemorragia postoperatoria de las úlceras pépticas es un problema frecuente y puede estar relacionado con una función hepática 27. Después de algunos casos de sangrado gastrointestinal en ambos grupos OLTx, los autores comenzaron la profilaxis regulares con pantoprazol y no experimentaron ningún sangrado gastrointestinal desde entonces.
El mantenimiento estricto de condiciones estériles intraoperatorio, comparables a las condiciones en un quirófano clínica y profilaxis antibiótica consiguientes, disminuye el riesgo de complicaciones infecciosas.
En conclusión, este artículo provides información práctica para el establecimiento de un programa OLTx porcina en un contexto de investigación. Dedicación suficiente, la práctica y el trabajo en equipo es importante para disminuir el período de aprendizaje, para producir resultados fiables, y para reducir los costos y el número de animales de investigación.
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 |