O objetivo deste estudo é modificar o modelo de transplante de fígado ortotópico de ratos para representar melhor o transplante de fígado humano e melhorar a sobrevivência do receptor. O método apresentado restabelece o fluxo arterial hepático conectando a artéria hepática comum do fígado doador à artéria hepática adequada do fígado receptor.
O modelo de transplante de fígado ortotópico de rato (OLT) é uma ferramenta poderosa para estudar a rejeição aguda e crônica. No entanto, não é uma representação completa do transplante de fígado humano devido à ausência de reconexão arterial. Descrito aqui é um procedimento de transplante modificado que inclui a incorporação da reconexão da artéria hepática (HA), levando a uma melhora acentuada nos resultados do transplante. Com um tempo anháptico médio de 12 minutos e 14 s, a reconexão ha resulta em melhor perfusão do fígado transplantado e aumento da sobrevida do receptor a longo prazo de 37,5% para 88,2%. Este protocolo inclui o uso de algemas e suportes impressos em 3D para conectar a veia do portal e a veia inferior infrahética cava. Pode ser implementado para o estudo de múltiplos aspectos do transplante hepático, desde resposta imune e infecção até aspectos técnicos do procedimento. Ao incorporar um método simples e prático de reconexão arterial utilizando uma técnica microvascular, este protocolo OLT de rato modificado imita de perto aspectos do transplante de fígado humano e servirá como um modelo de pesquisa valioso e clinicamente relevante.
A carga global de doença hepática continua a aumentar, com um aumento de 30% nas mortes relacionadas à doença hepática de 2005 a 20131,2. O transplante de fígado é frequentemente o único recurso para pacientes com doença hepática em estágio terminal. O fígado é o segundo órgão sólido mais transplantado, e o número de transplantes hepáticos realizados globalmente aumentou 7,25% de 2015 para 20161,2. Apesar de sua prevalência, as taxas de sobrevivência pós-transplante ficaram estagnadas3,,4,5. A taxa de sobrevivência do paciente de 15 anos é de 53%, e a taxa de sobrevivência do paciente de 20 anos pode ser tão baixa quanto 21%3,5. Embora existam novas iniciativas de imunobiologia que podem levar a novos tratamentos e melhores resultados clínicos, ainda não há um modelo animal de pequeno porte confiável para testá-los.
O modelo OLT de rato tem sido amplamente utilizado na investigação de transplante de fígado, incluindo rejeição6,7,8,9,10, tolerância imune11, lesão de isquemia-reperfusão transplante12,imunossupressão13, e lesão de árvore biliar14,15,,16,17. No entanto, uma desvantagem do modelo em sua forma atual é sua alta morbidade pós-operatória e mortalidade18,19. Trata-se de uma séria desvantagem que está em desacordo com a operação humana, e compromete a capacidade de tirar conclusões clinicamente relevantes do modelo20.
Além disso, uma grande proporção dessa morbidade pode ser atribuída a uma reconexão hepática ausente ou imperfeita (HA)18. Embora seja um passo crítico no transplante de fígado humano, as dificuldades técnicas tendem a comprometer a reconexão ha no modelo OLT de rato. Como resultado, a anastomose do ducto biliar (DMC) é tênue e resulta em altas taxas de vazamento de biliares e necrose BD21. Além da alta incidência de complicações biliares22, a ausência de entrada arterial altera a fisiologia do fígado do enxerto pós-transplante23, com hipóxia no enxerto hepático doador24 e dano hepático observado em lobos inflamados19,,25,26. Rat OLT sem reconexão arterial também tende a promover a fibrose27. O protocolo OLT de rato descrito abaixo aborda essas questões incorporando uma simples etapa de reconstrução de HA com ummétodoOLT de rato publicado anteriormente, resultando na preservação do parnchyma hepático e melhores taxas de sobrevivência.
O transplante hepático tem três fases: (1) extração do enxerto hepático do doador, (2) preparação do enxerto hepático doador e (3) substituição do fígado receptor pelo enxerto hepático. O procedimento envolve a manipulação de cinco estruturas anatômicas: vena cava suprahepática inferior (SHVC), veia portal (PV), veia vena inferior infrahpática (IHVC), artéria hepática (HA) e ducto biliar (DB).
OLT no rato foi introduzido pela primeira vez por Lee et al. usando anastomose de microsutura do SHVC, PV e IHVC, e uma técnica de pull-through para o BD29. Este modelo foi posteriormente melhorado através do uso da técnica de duas algemas em 197930. Desde então, várias técnicas alternativas foram propostas, com a maioria focando na anastomose venosa e utilizando uma técnica de duas algemas com algumas modificações31. Embora a anastomose HA tenha sido descrita anteriormente no modelo OLT de rato utilizando técnicas como microsutura, manguito e mangas intraluminares26,,31,,32,,33,34, essas técnicas muitas vezes requerem habilidades microcirúrgicas altamente treinadas, alteram significativamente a fisiologia do rato, e são dificultadas por trombose e/ou complicações biliárias27,,35.
Além disso, a escolha do procedimento cirúrgico também pode influenciar o tempo anhático (tempo desde a fixação pv até a reperfusão do enxerto através do PV reconstituído), o que é fundamental para o sucesso do transplante de fígado de rato. Especificamente, altas taxas de sobrevivência são observadas com tempos anhápticos de 15-20 min36, e 30 min é o limite superior para o sucesso37,38. Portanto, o objetivo deste método é implementar um modelo OLT de rato cirúrgico menos invasivo e mais facilmente adotável que seja capaz de reconectar a artéria hepática, promover a perfusão eficiente do fígado transplantado, manter o fluxo para o ducto biliar receptor e preservar a condição fisiológica do receptor.
Detalhado aqui estão todas as etapas deste protocolo revisado, incluindo a manipulação do tronco celíaco do fígado doador, bem como o uso de 1) um stent de 1,5 mm para realizar uma conexão de manga extraluminal com o receptor adequado HA, 2) uma sutura de corrida para a reconstrução do SHVC, 3) duas algemas plásticas impressas em 3D para reconstrução pv e IHVC39,,40, 4) uma reconexão de manga microvascular para o HA18,,27,,41 e 5) uma técnica de stent BD previamente descrita28. Duas etapas adicionais também estão incluídas: uma descarga fria via PV, e um regime antibiótico que se baseia em achados anteriores17. Este protocolo OLT otimizado minimiza complicações perioperatórias e morbidade e modela mais de perto o procedimento cirúrgico utilizado no transplante de fígado humano.
Modelos de transplante de fígado de animais de pequeno porte são importantes para entender a imunidade do transplante e identificar novas estratégias terapêuticas32. O modelo ideal de transplante de fígado animal replica todas as etapas do procedimento humano, incluindo a anastomose arterial. Pode ser desafiador interpretar resultados do modelo OLT de rato, já que a maioria das versões não incorpora um passo de anastomose HA, o que leva a maiores taxas de complicações e morbidade42. Alguns procedimentos de reconstrução têm utilizado a artéria renal, que requer a remoção do rim27. Este protocolo evita a remoção de órgãos, pois está além do que ocorre no procedimento humano.
Reconstruções arteriais também podem ser realizadas manipulando a aorta de rato31. No entanto, esses métodos requerem dissecção extensiva e fixação da aorta. Se o tempo do grampo for prolongado, o rato receptor terá resultados ruins relacionados à isquemia distal43. Em humanos, uma técnica cirúrgica LT envolve a ligadura e divisão da artéria gastroduodenal receptora (GDA). No entanto, as características fisiológicas e anatômicas dos roedores tornam o transplante usando essa técnica mais fisiologicamente desafiador e pode levar a complicações (ou seja, necrose do pâncreas e ductobiliar 35 e vazamento de bilia44). A reconexão arterial neste protocolo visa contornar esse desafio, manter o fluxo sanguíneo do ducto e melhorar o resultado do receptor.
O uso de uma manga e técnica de stent para reconstrução do rato HA foi descrito anteriormente27. Nesta técnica, um stent é usado como guia, e a artéria é reconstruída do tronco celíaco doador para o receptor comum HA. O HA comum do destinatário é então dissecado, e o GDA destinatário é amarrado27. Como resultado, o suprimento de sangue para a parte inferior do BD receptor e cabeça do pâncreas pode ficar comprometido. Acredita-se que a circulação colateral para esta área muitas vezes fornece fluxo sanguíneo inadequado para o ducto biliar. Por exemplo, este protocolo de teste prende o GDA receptor primeiro com um clipe microvascular e divide o BD do receptor. Com o GDA preso, o BD dividido não sangra. Após a remoção do grampo GDA, observa-se sangramento rápido do BD. Este protocolo, que mantém um bom fluxo para o ducto biliar receptor dividido, protege a fisiologia do tecido hepático receptor, fornecendo perfusão sanguínea hepática adequada e prevenindo lesões hepáticas hipoxicas pós-OLT.
Do lado do doador, o stent HA é inserido no tronco celíaco durante a preparação do enxerto com facilidade, criando um remendo do tronco celíaco, artéria gástrica esquerda e artéria esplênica. O stent pode ser inserido através da abertura ampla, o que é menos difícil do que tentar inserir o stent apenas no tronco celíaco. Descobriu-se que 24 G é um tamanho ideal para usar para o stent HA. O comprimento do stent deve ser de 1,0-1,5 mm de comprimento, pois age como um portão aberto para permitir que o HA adequado do receptor seja prontamente puxado para o HA comum do doador. Com atenção cuidadosa para onde a sutura de 10-0 ethilon é colocada, o sangue que flui através desta conexão nunca tocará diretamente no stent, e o HA adequado do receptor irá protegê-lo do interior, reduzindo o risco de complicações. É importante ressaltar que o HA do doador nunca é fixado para evitar o vasospasmo. O sucesso da reconstrução arterial é avaliado deixando o doador GDA aberto. A anastomose bem sucedida resulta em bom fluxo sanguíneo do doador GDA assim que a reconstrução é concluída.
Neste protocolo, semelhante a outros, a reconexão shvc é o passo mais lento e, em última análise, dita a duração da fase anheptica. À medida que a duração do tempo anháptico aumenta, o risco de lesão isquêmica e disfunção hepática aumenta45. Outro componente crítico dos modelos de ratos OLT são os tamanhos do enxerto, stents e algemas. Se o enxerto for muito pequeno, o enxerto pode torcer ou virar, obstruindo as conexões vasculares. O tamanho dos stents e algemas pode exigir ajustes de acordo com a idade, sexo, peso e tensão do rato. O tamanho das algemas utilizadas aqui foi escolhido como descrito anteriormente28, e foi utilizado um tamanho de manguito que controlava o tamanho do rato. Não houve sinais de angústia ou complicações (ou seja, congestionamento hepático, edema, ascites ou esplenomegalia) durante o período de seguimento (até o momento: mediana = 133 dias pós-operação, mínimo = 115 dias pós-operatório, máximo = 161 dias após a operação). Outros estudos para determinar o tamanho adequado de PV e IHVC para várias cepas de ratos que contabilizam idade e sexo são garantidos.
Este protocolo OLT de rato modificado usa algemas impressas em 3D para o PV e IHVC, conforme descrito anteriormente39,40. Os métodos existentes para conectar o PV e o IHVC incluem uma técnica de microsutura32,técnica de manguito46e técnica de tala temporária de microsutura47. A técnica de braçadeira impressa em 3D foi escolhida, pois permite que o tamanho da braçadeira seja padronizado de acordo com a cepa de rato e seja fácil de preparar e usar. Grandes quantidades de algemas com as mesmas dimensões podem ser impressas de uma só vez. A superfície externa da braçadeira tem duas ranhuras para ajudar a proteger os laços e evitar escorregar. Uma cauda também é incorporada ao design da braçadeira para permitir uma manipulação mais fácil da braçadeira. No geral, acredita-se que a incorporação de algemas impressas em 3D leva a altas taxas de sucesso e reprodutibilidade do procedimento OLT, encurtando o tempo anhático. Determina-se que essa técnica também encurta a curva de aprendizagem cirúrgica.
Em conclusão, o protocolo descrito estabeleceu um modelo mais semelhante ao transplante de fígado humano, incorporando uma etapa de reconexão arterial. Este protocolo pode ser adaptado para estudar muitos aspectos imunológicos e cirúrgicos do transplante hepático e pode servir de modelo para testar novas intervenções terapêuticas relevantes para o transplante.
The authors have nothing to disclose.
Esta pesquisa foi financiada através de fundos do programa de transplante multi-órgãos da UHN e apoio do Toronto General e toronto western foundation.
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 |