Summary

Модифицированная хирургическая техника для трансплантации почки у мышей

Published: July 22, 2022
doi:

Summary

Этот протокол представляет собой новую хирургическую технику трансплантации почки мыши, ориентированную на модифицированную стратегию артериального анастомоза. Также представлена методика сосудистого шва, включающая простой и безопасный метод анастомоза мочеточника и мочевого пузыря. Эти модификации сокращают время операции и улучшают вероятность успеха процедуры трансплантации почки мыши.

Abstract

Трансплантация почки у мышей является сложной и сложной хирургической процедурой. Существует очень мало публикаций, демонстрирующих ключевые этапы этой операции. Поэтому данная статья знакомит с методикой и указывает на хирургические предостережения, связанные с данной операцией. Кроме того, демонстрируются важные изменения по сравнению с обычной процедурой. Во-первых, участок брюшной аорты разрезают и готовят таким образом, чтобы проксимальные бифуркации почечной артерии, включая мочеточниковую артерию, перерезались вместе с донорской почкой в блоке. Это снижает риск некроза мочеточника и позволяет избежать развития окклюзии мочевыводящих путей. Во-вторых, продемонстрирован новый метод сосудистого анастомоза, позволяющий оператору гибко увеличивать или уменьшать размер анастомоза после того, как уже начата реперфузия почечной трансплантации. Это позволяет избежать развития стриктур сосудов и внутрибрюшных кровотечений. В-третьих, показана методика, позволяющая провести анастомоз деликатного донорского мочеточника и мочевого пузыря-реципиента, не вызывающего травмы. Принятие этого протокола может сократить время операции и уменьшить повреждение мочевого пузыря реципиента, тем самым значительно увеличивая вероятность успеха операции для мышей-реципиентов.

Introduction

С тех пор, как Саковиц и др. впервые разработали мышиные модели трансплантации почки в 1973 году1, она зарекомендовала себя как важный экспериментальный инструмент для изучения механизмов трансплантационного ишемического повреждения и аллоиммунного отторжения, а также для разработки новых методов лечения, направленных на продление выживаемости аллотрансплантата и, возможно, достижение иммунологической толерантности. Тем не менее, хирургическая техника оказалась сложной и очень требовательной, иногда имея такие осложнения, как сосудистые анастомотические стриктуры, приводящие к преренальной неиммунологической недостаточности почки2, постренальной недостаточности, вызванной ишемией и последующим некрозом трансплантированного мочеточника, стриктуры анастомоза трансплантированного мочеточника и / или мочевого пузыря реципиента, приводящего к нарушению оттока мочи. Все это причины, по которым трансплантация почек у мышей не получила дальнейшего развития и поэтому не получила широкого распространения. Создание эффективной и долгосрочной стабильной модели трансплантации почки мыши без осложнений сосудов и мочевыводящих путей по-прежнему имеет незаменимое значение для многих исследований в области трансплантации с акцентом на почечные иммуноопосредованные, но также инфекционные заболевания3. Кроме того, по сравнению с другими трансплантациями органов в мышиных моделях, таких как трансплантация легких, сердца и кишечника 4,5, модель трансплантации почки мыши дает шанс для изучения долгосрочной выживаемости даже в условиях большого несоответствия антигенов гистосовместимости 3,6. Также было показано, что в одних и тех же условиях комбинаций донор-реципиент различные трансплантации органов, таких как сердце или почки, характеризуются различной динамикой и началом отторжения аллотрансплантата3. Кроме того, с нефрологической точки зрения это более подходящая модель для изучения паренхиматозно-опосредованных иммунных регуляторных механизмов в контексте острых и хронических событий отторжения, чем простые эксперименты по пересадке кожи.

Основываясь на предыдущих отчетах о хирургической технике трансплантации почки у мышей 3,7,8,9, мы здесь демонстрируем следующие надежные улучшения, которые были успешно применены в течение последних 10 лет в нашей группе 10,11,12: Во-первых, мочеточниковая артерия безопасно сохраняется, поскольку почечная артерия резецируется в блоке. вместе с соответствующей частью брюшной аорты. Во-вторых, новая, простая и быстрая методика бессучкового сосудистого анастомоза, при которой окончательный стежок анастомоза не завязывается концом верхнего галстука, как традиционный подход, а остается свободным. Данная методика позволяет увеличить или уменьшить размеры анастомоза после реперфузии почек во избежание стриктуры сосудов и внутрибрюшного кровотечения. В-третьих, иглы шприца 21 г и 30 г использовались в качестве вспомогательного инструмента для прокола, чтобы имплантировать донорский мочеточник в стенку мочевого пузыря реципиента, уменьшая повреждение мочевого пузыря реципиента и облегчая образование стриктурного свободного анастомоза.

В этом отчете мы также сравнили традиционную, широко используемую методику с модифицированной, которая установлена в нашей лаборатории, и не обнаружили существенной разницы в степени почечной канальцевой атрофии и интерстициального фиброза ткани трансплантата почки. В предыдущих исследованиях мы дополнительно сравнивали результаты этой новой методики с обычным методом с точки зрения местного кровотечения, тромбоза, времени выполнения анастомоза сосудов и выживаемости. Мы обнаружили такие улучшения, как значительное снижение локальных тромбозных событий (1,1% против 6,6%), сокращение времени для процедуры анастомоза и высоковоспроизводимый сингенный трансплантат почек с долгосрочной выживаемостью (95% против 84% при классическом подходе)10.

Protocol

Все эксперименты на животных проводились в соответствии с руководящими принципами директивы 2010/63/EU Европейского парламента о защите животных, используемых в научных целях (Карточка этики животных: Министерство безопасности пищевых продуктов и лекарственных средств Нижней Саксонии, #…

Representative Results

Через четыре недели после трансплантации как модифицированный метод, так и обычный метод показали умеренные признаки почечной канальцевой атрофии14,15 по сравнению с нативным реципиентом контралатеральных почек (рисунок 1). Степень атроф?…

Discussion

В то время как модель трансплантации кожи у мышей проста и легка в выполнении для изучения событий аллоиммунного отторжения, хирургические методы более конкретного исследования воспалительных изменений, связанных с аллоиммуном, после сердца16 и трансплантации почки<sup class…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы благодарим команду доктора Тяньтянь Бай за помощь с голосом за кадром, мисс Миань Пао за ее помощь в медицинской иллюстрации. Эта работа была частично поддержана Немецким исследовательским фондом (DFG) для содействия международному сотрудничеству (HO2581/4-1 to AH) и Национальным научным фондом Китая (NSFC; #81760291 fJ).

Materials

30G-needles Braun 456300
acepromazine CP Pharma Tranquisol P
Bepanthen eye ointment Haus-Apotheke PZN 01578675
Bonn Micro Forceps FST 11083-07
Box for insulation and oxygen supply device RUSKINN INVIV
C57BL/6J  mice Charles River. Germany no catalog number
Carprofen Zoetis Rimadyl 50 mg/ml
CATHETER-FEP 26G TERUMO Surflo-W
Clip Applicator Forceps Style FST 18057-14
Curved forceps WPI 14114-G
Cutasept skin disinfection VWR BODL980365
Dehydrator DIAPATH Donatello
electrosurgical pen Bovie CHANGE-A-TIP
Embedding machine Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd JB-P5
Ethanol Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LtD 100092683
Frozen platform Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd JB-L5
gauze pads, cotton swabs Lohmann-Rauscher 13353
Glass slide Servicebio G6004
HE dye solution set Servicebio G1003
Heating mat THERMO MAT PRO 30W HTP-30
hemostatic sponge CuraSpon J1276A
heparine-solution Haus-Apotheke PZN 03029820
ice box PETZ No Catalog Number available
Imaging system Nikon Nikon DS-U3
Inhalation anesthesia device GROPPLER BKGM 0616
isoflurane CP Pharma Isofluran CP 1 ml/ml
ketamine Zoetis no catalog numer
Masson dye solution set Servicebio G1006
metamizole WDT no catalog numer
Micro scissors FST 15000-00,15000-10
Micro Serrefine ( Clamp ) Angled / 16 mm FST 18055-06
Microscope Leica LEICAMZ6
Microscope light SCHOTT KL2500LED
Neutral gum SCRC 10004160
Oven Tianjin Laibo Rui Instrument Equipment Co., Ltd GFL-230
Pathology slicer Shanghai Leica Instrument Co., Ltd RM2016
Saline solution (NaCl 0.9 %) Haus-Apotheke PZN 06178437
scissors Peha Instruments 991083/4
Slides Servicebio
small Petri dish Sarstedt 8,33,900
straight forceps WPI 14113-G
surgical tape BSN 4120
Suture Tying Forceps – 10 cm FST 18025-10
Sutures(10-0) Medtronic N2540
Sutures(4-0) ETHILON V4940H
Sutures(7-0) ETHILON 1647H
Syringe (0,3 mL) BD 324826
Syringe (1 mL) BD 320801
Tissue spreader Zhejiang Kehua Instrument Co., Ltd KD-P
Upright optical microscope Nikon Nikon Eclipse E100
xylazine Bayer Rompun
Xylene Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LtD 10023418

References

  1. Skoskiewicz, M., Chase, C., Winn, H. J., Russell, P. S. Kidney transplants between mice of graded immunogenetic diversity. Transplantation Proceedings. 5 (1), 721-725 (1973).
  2. Jiang, K., et al. Noninvasive assessment of renal fibrosis with magnetization transfer MR imaging: Validation and evaluation in murine renal artery stenosis. Radiology. 283 (1), 77-86 (2017).
  3. Tse, G. H., et al. Mouse kidney transplantation: Models of allograft rejection. Journal of Visualized Experiments. (92), e52163 (2014).
  4. Okazaki, M., et al. et al.Costimulatory blockade-mediated lung allograft acceptance is abrogated by overexpression of Bcl-2 in the recipient. Transplantation Proceedings. 41 (1), 385-387 (2009).
  5. Chuck, N. C., et al. et al.Ultra-short echo-time magnetic resonance imaging distinguishes ischemia/reperfusion injury from acute rejection in a mouse lung transplantation model. Transplant International. 29 (1), 108-118 (2016).
  6. Zhang, Z., et al. Pattern of liver, kidney, heart, and intestine allograft rejection in different mouse strain combinations. Transplantation. 62 (9), 1267-1272 (1996).
  7. Wang, J., Hockenheimer, S., Bickerstaff, A. A., Hadley, G. A. Murine renal transplantation procedure. Journal of Visualized Experiments. (29), e1150 (2009).
  8. Plenter, R., Jain, S., Ruller, C. M., Nydam, T. L., Jani, A. H. Murine kidney transplant technique. Journal of Visualized Experiments. (104), e52848 (2015).
  9. Plenter, R. J., Jain, S., Nydam, T. L., Jani, A. H. Revised arterial anastomosis for improving murine kidney transplant outcomes. Journal of Investigative Surgery. 28 (4), 208-214 (2015).
  10. Rong, S., Lewis, A. G., Kunter, U., Haller, H., Gueler, F. A knotless technique for kidney transplantation in the mouse. Journal of Transplantation. , 127215 (2012).
  11. Kreimann, K., et al. Ischemia reperfusion injury triggers CXCL13 release and B-cell recruitment after allogenic kidney transplantation. Frontiers in Immunology. 11, 1204 (2020).
  12. Schmidbauer, M., et al. Diffusion-Weighted imaging and mapping of T1 and T2 relaxation time for evaluation of chronic renal allograft rejection in a translational mouse model. Journal of Clinical Medicine. 10 (19), 4318 (2021).
  13. Wu, K., et al. Novel technique for blood circuit reconstruction in mouse heart transplantation model. Microsurgery. 26, 594-598 (2006).
  14. Haas, M. Chronic allograft nephropathy or interstitial fibrosis and tubular atrophy: what is in a name. Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 23 (3), 245-250 (2014).
  15. Dang, Z., MacKinnon, A., Marson, L. P., Sethi, T. Tubular atrophy and interstitial fibrosis after renal transplantation is dependent on galectin-3. Transplantation. 93 (5), 477-484 (2012).
  16. Yin, D., et al. Blood circuit reconstruction in an abdominal mouse heart transplantation model. Journal of Visualized Experiments. (172), e62007 (2021).
  17. Zhang, Z., et al. Improved techniques for kidney transplantation in mice. Microsurgery. 16 (2), 103-109 (1995).
  18. Mannon, R. B., et al. Chronic rejection of mouse kidney allografts. Kidney International. 55 (5), 1935-1944 (1999).
  19. Coffman, T., et al. Improved renal function in mouse kidney allografts lacking MHC class I antigens. Journal of Immunology. 151 (1), 425-435 (1993).
  20. Martins, P. N. Learning curve, surgical results and operative complications for kidney transplantation in mice. Microsurgery. 26 (8), 590-593 (2006).

Play Video

Cite This Article
Yin, D., Fu, J., Chen, R., Shushakova, N., Allabauer, I., Wei, X., Schiffer, M., Dudziak, D., Rong, S., Hoerning, A. A Modified Surgical Technique for Kidney Transplantation in Mice. J. Vis. Exp. (185), e63434, doi:10.3791/63434 (2022).

View Video