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Method Article
Il modello suino di perfusione meccanica normotermica epatica (NMP), qui descritto, può essere utilizzato con successo per studiare l'NMP come strategia di conservazione, strumento per la valutazione della vitalità e piattaforma per la riparazione d'organo. Ha un alto valore traslazionale, tuttavia è tecnicamente impegnativo e laborioso.
I modelli suini di perfusione meccanica normotermica (NMP) ex situ del fegato sono sempre più utilizzati nella ricerca sui trapianti. A differenza dei roditori, i fegati suini sono anatomicamente e fisiologicamente vicini all'uomo, con dimensioni degli organi e composizione biliare simili. L'NMP preserva l'innesto epatico in condizioni quasi fisiologiche facendo ricircolare un perfusato a base di globuli rossi caldo, ossigenato e arricchito di sostanze nutritive attraverso il sistema vascolare epatico. L'NMP può essere utilizzato per studiare il danno da ischemia-riperfusione, preservare un fegato ex situ prima del trapianto, valutare la funzione del fegato prima dell'impianto e fornire una piattaforma per la riparazione e la rigenerazione degli organi. In alternativa, l'NMP con un perfusato a base di sangue intero può essere utilizzato per imitare il trapianto. Tuttavia, questo modello è laborioso, tecnicamente impegnativo e comporta un costo finanziario elevato.
In questo modello NMP suino, utilizziamo fegati ischemici caldi danneggiati (corrispondenti alla donazione dopo la morte circolatoria). In primo luogo, viene avviata l'anestesia generale con ventilazione meccanica, seguita dall'induzione dell'ischemia calda bloccando l'aorta toracica per 60 minuti. Le cannule inserite nell'aorta addominale e nella vena porta consentono il lavaggio del fegato con una soluzione di conservazione fredda. Il sangue espulso viene lavato con un salva cellule per ottenere globuli rossi concentrati. Dopo l'epatectomia, le cannule vengono inserite nella vena porta, nell'arteria epatica e nella vena cava infraepatica e collegate a un circuito di perfusione chiuso innescato con un espansore plasmatico e globuli rossi. Un ossigenatore a fibra cava è incluso nel circuito e accoppiato a uno scambiatore di calore per mantenere una pO2 di 70-100 mmHg a 38 °C. L'NMP è ottenuto da un flusso continuo direttamente attraverso l'arteria e attraverso un serbatoio venoso attraverso la vena porta. I flussi, le pressioni e i valori dei gas ematici sono costantemente monitorati. Per valutare il danno epatico, il perfusato e il tessuto vengono campionati in punti temporali predefiniti; La bile viene raccolta tramite una cannula nel dotto biliare comune.
Il trapianto di fegato è l'unico trattamento definitivo per l'insufficienza epatica allo stadio terminale; Tuttavia, il suo successo è limitato da un persistente squilibrio tra i pazienti in lista d'attesa e la disponibilità di potenziali organi da donatori1. Per aumentare il pool di donatori, nell'ultimo decennio sono stati gradualmente ampliati i criteri dei donatori, tra cui l'età avanzata del donatore, la steatosi epatica e la donazione dopo la morte circolatoria (DCD)2,3. Durante una procedura di DCD, il fegato subisce invariabilmente un periodo di ischemia calda tra la sospensione della terapia di sostegno vitale, la dichiarazione di morte e il raffreddamento e la conservazione in situ, aggravando il danno da ischemia-riperfusione (IRI)4. Di conseguenza, i fegati DCD sono associati a un'aumentata incidenza di disfunzione precoce dell'allotrapianto e complicanze biliari 5,6.
Per questi fegati di donatori ad alto rischio, la conservazione convenzionale con celle frigorifere statiche non offre una protezione sufficiente contro l'IRI. Finora, le strategie di conservazione alternative come la perfusione meccanica normotermica (NMP) hanno guadagnato una notevole trazione. Durante la perfusione meccanica normotermica, il fegato viene collegato ex situ a un circuito isolato e perfuso con un perfusato ossigenato e arricchito di sostanze nutritive a temperatura corporea. Gli studi clinici suggeriscono che l'NMP riduce il danno epatocellulare, come riflesso dalla riduzione del picco di rilascio delle transaminasi e dalla disfunzione precoce dell'allotrapianto7. Tuttavia, si sa poco sulla biologia delle cellule epatiche durante NMP8.
I modelli animali sono stati fondamentali nell'evoluzione del trapianto di fegato. A differenza dei modelli di roditori, il maiale è considerato di valore traslazionale più elevato in quanto il fegato suino è anatomicamente e fisiologicamente vicino all'uomo, con dimensioni degli organi e composizione biliare simili. Tuttavia, i modelli di trapianto di fegato suino sono laboriosi, difficili da standardizzare e comportano un costo finanziario significativamente più elevato.
L'NMP del fegato suino può essere utilizzato per scopi diversi. Può essere applicato per imitare il trapianto ex situ quando si utilizza un perfusato a base di sangue intero, per preservare il fegato di un donatore in un ambiente protettivo con un perfusato a base di globuli rossi impoverito di leucociti, per valutare potenziali biomarcatori che predicono la funzionalità epatica ex situ prima del trapianto o come piattaforma per studiare la terapia rigenerativa 9,10,11.
L'adozione di modelli NMP di fegato suino è impegnativa, mentre gli aspetti tecnici chirurgici e legati alla perfusione sono scarsamente descritti. Nel nostro laboratorio di ricerca, abbiamo adottato la configurazione NMP originariamente descritta da Butler et al.12 per sviluppare e convalidare un modello di perfusione epatica isolata ex situ suina 24 ore su 24 che potrebbe essere utilizzato sia per conservare un trapianto di fegato per il trapianto che per imitare un trapianto. Qui, descriviamo un protocollo passo dopo passo; Un quadro metodologico e le potenziali insidie sono pubblicati altrove9.
Tutti gli esperimenti sono stati condotti dopo l'approvazione del comitato per la cura degli animali della KU Leuven e in linea con le linee guida europee.
1. Informazioni sugli animali
NOTA: Per questo protocollo di studio vengono utilizzati suini maschi TOPIGS TN70, di età pari a 3 mesi, con un peso corporeo di circa 30 kg e un peso del fegato di 600-700 g.
2. Preparazione dell'impianto di perfusione
3. Induzione dell'anestesia
4. Chirurgia
5. Perfusione meccanica normotermica
Il protocollo di perfusione presentato utilizza l'autoregolazione del flusso sanguigno del fegato per ottenere condizioni emodinamiche stabili fino a 24 ore e simulare la distribuzione fisiologica del flusso sanguigno nella vena porta e nell'arteria epatica. La Figura 1 rappresenta una panoramica schematica del circuito di perfusione. La Figura 2A mostra una distribuzione coerente del flusso sanguigno, con la vena porta e l'arte...
Qui, abbiamo dettagliato la nostra esperienza con l'NMP del fegato suino. I vantaggi di questa tecnica includono un alto valore traslazionale e versatilità. L'NMP del fegato suino può essere applicato sia per studiare e aumentare la comprensione di questa tecnica di conservazione avanzata o, in alternativa, per imitare il trapianto. Questa configurazione consente il controllo manuale di ogni aspetto della perfusione, consentendo di regolare la pressione e il flusso portale e arterioso ...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori desiderano ringraziare tutti gli studenti ricercatori della facoltà di medicina della KU Leuven coinvolti in questi esperimenti.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alaris GH Plus syringe pump | BD Care Fusion | 80023 UN 01-G | |
Anesthesia device | Dräger | Titus | |
Arterial catheter Cavafix Certo | Braun, Melsungen, Germany | BRAU4152557 | |
Blood gas analyzer | Radiometer | ABL815 | |
Calcium gluconate 10% | Braun, Melsungen, Germany | 570/13596667/1214 | |
Capnograph | Dräger | Scio | |
Cell saver | Medtronic | AutoLog | |
Centrifugal pump Biomedicus | Medtronic | 85315 REV 3.0 | |
Centrifuge Rotina 420R Hettich | VWR | 521-1156 | |
Custom made perfusion circuit | Medtronic | M323901C | |
Disposable set cell saver | Medtronic | ATLS24 | |
DLP Single stage venous cannula, straight 20F | Medtronic | 66120 | |
Epoprostenol | GlaxoSmithKline Belgium, Wavre, Belgium | Flolan | |
Fentanyl-Janssen 0.05 mg/mL | Janssen | HK-08700 | |
Flow sensor BioPro TT | Em-Tec | 12271 | |
Formaldehyde 4% | VWR | VWRK4078.9005 | |
Freezer -80 °C | New Brunswick Scientific | U570-86 | |
Fridge | Liebherr | CUP 3513 | |
Geloplasma | Fresenius-Kabi, Bad Homburg, Germany | freeflex | |
Heater cooler | Stöckert-Shiley, Sorin group | 16-02-1950 | |
Heparin 5000 IE/mL | Leo Pharma, Ballerup, Denmark | HeparinLeo | |
Hepatic artery canula | Medtronic | BIO-MEDICUS 12F | |
IGL-1 organ preservation solution | Institut Georges Lopez | IGL-1/1000/D | |
In-line blood gas analyzer | TERUMO | Calibrator 3MCDI 540/CDI 500 | |
Insulin 200 IU Actrapid | Novo Nordisk, Dagsvaerd, Denmark | MEDI-00018 | |
Isoflurane 1000 mg/g Inhalation vapour | Chanelle Pharma | Iso-Vet | |
IV catheter BD Insyte-W 20 G | BD | 381334 | |
Liquid nitrogen tank | KGW Isotherm | S22 | |
Mersilene 250CM M3 USP2/0 non needled ligapak | JNJ medical | F4503 | |
Mersilene 250CM M3.5 USP0 non needled ligapak | JNJ medical | F4504 | |
Mersilene 5X70CM M3.5 USP0 non needled | JNJ medical | EH6935H | |
Mersilene 6X45CM M3 USP2/0 non needled | JNJ medical | EH6734H | |
Micro pipettes 1000 µL | Socorex | 82,51,000 | |
Monitoring | Siemens | SC 8000 | |
Plasmalyte Viaflo | Baxter | Plasmalyte Viaflo | |
Portal vein canula | CALMED LABS | 18F RV-40018 | |
Pressure sensor | Stöckert-Shiley, Sorin group | 22-06-2000 | |
Pressure servo regulator | Medtronic | BM 9505-2 | |
Prolene 4-0 | JNJ medical | EH7151H | |
Roller pump | Cobe Century USA | 468048-000 REV C | |
Sodium bicarbonate 8.4% | Braun, Melsungen, Germany | 362 2339 | |
Sodium taurocholate | Sigma Aldrich, Burlington, USA | 86339 | |
Surgical scalpel nr 24 | Swann Morton | 0211 | |
Venous catheter, 3-lumen; 12FR | ARROW | AK-12123-F | |
Vicryl Vio 250CM M2 USP3/0 non needled gigapak | JNJ medical | V1205G | |
Xylazine 2% | VMD Livestock pharma | XYL-M 2% | |
Zinacef Cefuroxime 750 mg | GlaxoSmithKline Belgium, Wavre, Belgium | NDC 0173-0353-32 | |
Zoletil 100 | Virbac | Zoletil 100 |
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