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方法文章

一种改良的小鼠肾移植外科技术

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DOI:

10.3791/63434

2022年7月22日

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本方案介绍了一种小鼠肾移植的新型外科技术,重点在于改良的动脉吻合策略。同时介绍了一种血管缝合技术,包括一种更简单且更安全的输尿管-膀胱吻合方法。这些改进可缩短手术时间,并提高小鼠肾移植手术的成功率。

摘要

小鼠肾移植手术是一项复杂且具有挑战性的外科操作。目前极少有文献详细展示该手术的关键步骤。因此,本文介绍了这一技术,并指出了与该操作相关的手术注意事项。此外,还展示了相对于传统方法的重要改进之处。首先,切除并制备一段腹主动脉,使得包括输尿管动脉在内的肾动脉近端分叉与供体肾脏一并整体(en bloc)切除。这种方法可降低输尿管坏死的风险,并避免尿路梗阻的发生。其次,本文展示了一种新的血管吻合方法,该方法允许操作者在肾移植再灌注已经开始后,灵活地扩大或缩小吻合口的大小。这有助于避免血管狭窄和腹腔内出血的发生。第三,介绍了一种能够实现精细的供体输尿管与受体膀胱吻合且不造成创伤的技术。采用本方案可缩短手术时间,减少对受体膀胱的损伤,从而显著提高受体小鼠手术的成功率。

引言

自Sakowitz等人于1973年首次建立小鼠肾移植模型以来1,该模型已成为研究移植缺血性损伤和同种免疫排斥机制的重要实验工具,同时也被用于开发旨在延长同种移植物存活时间甚至实现免疫耐受的新疗法。然而,该手术技术复杂且要求极高,有时会出现血管吻合口狭窄等并发症,导致肾前性非免疫性移植肾衰竭2;或因缺血及移植输尿管继发性坏死引起肾后性衰竭;以及移植输尿管与受体膀胱吻合口狭窄,导致尿液流出通路受阻。这些因素导致小鼠肾移植技术未能进一步发展,因而未被广泛应用。建立一种无血管及泌尿系统并发症的有效且长期稳定的小鼠肾移植模型,对于移植领域内许多聚焦于肾脏免疫介导性疾病以及感染性疾病的研究所具有的不可替代的重要意义3。此外,与其他小鼠器官移植模型(如肺、心脏和肠道移植)相比4,5,小鼠肾移植模型在主要组织相容性抗原差异存在的情况下,仍可为研究长期存活提供可能3,6。已有研究表明,在相同供受体品系组合条件下,不同器官移植(如心脏或肾脏)的移植物排斥反应具有不同的动态过程和发作时间3。此外,从肾脏病学角度来看,相较于简单的皮肤....

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方案

所有动物实验均按照欧洲议会关于用于科学目的动物保护的第2010/63/EU号指令指南进行(动物伦理许可卡:德国下萨克森州食品与药品安全局,编号#33.9-42502-04-11/0492)。操作过程中须使用无菌外科器械和耗材(经高压灭菌),并尽可能保持手术区域的无菌状态。

注意:C57BL/6J 雄性小鼠作为供体和受体(同基因移植模型),而 Balb/c 小鼠作为肾脏异基因移植受体(用于研究急性异基因移植排斥反应模型9)。小鼠在移植时年龄为 8–12 周,体重约为 25–30 g,在标准条件下饲养。本论文中报告的数据由四位精通小鼠手术的外科医生生成。

1. 准备步骤

  1. 手术时使用一套显微器械,包括显微剪、显微镊、持针器、微型止血钳和电外科笔。缝合时采用 7/0、10/0 或 4/0 尼龙单丝线。
  2. 麻醉时,将小鼠放入麻醉盒中吸入异氟烷(2%),持续约 40–60 秒,以诱导意识丧失。
  3. 小鼠麻醉后,称量其体重。
  4. 根据小鼠体重,通过腹腔注射给予氯胺酮(100 mg/kg)+ 赛拉嗪(10 mg/kg)+ 乙酰丙嗪(2 mg/kg)以维持麻醉状态13。通过轻捏脚趾无反应来确认小鼠已充分麻醉。
  5. 麻醉生效....

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结果

移植后4周,与受体自身的对侧原生肾脏相比,改良技术组和传统技术组均显示出中等程度的肾小管萎缩迹象14,15图1)。两种不同技术之间的肾小管萎缩程度无显著差异。移植后12周,Masson Goldner三色染色14,15结果显示,与正常未移植肾脏相比,两组肾脏均一致表现出明显的间质组织纤维化征象(图2)。

我们先前研究了这种无结技术(n = 175)的结果,并在手术技术细节以及术中和术后并发症方面将其与传统方法(n = 122)进行了比较(另见表110。此处展示的改良技术与移植物内动脉或静脉血栓事件发生率较.......

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讨论

尽管小鼠皮肤移植模型在研究同种免疫排斥反应时操作简单且易于实施,但针对心脏移植后更特异性地探究同种免疫相关炎症改变的手术技术16 和肾移植10 已被证实十分复杂且要求极高。从移植肾病学的角度来看,建立一种有效且长期稳定的鼠类肾移植模型,对于众多功能性和免疫学研究仍具有不可替代的意义。此外,与其他器官移植相比,即使存在主要组织相容性抗原的某些差异,小鼠肾移植模型仍可实现长期存活,这意味着有机会研究排斥反应长期发展过程中的免疫调节机制,或识别建立同种免疫耐受所需的先决条件。3.

如先前所述,小鼠肾移植是一项具有挑战性的手术,即使是经验丰富的外科医生,其手术成功率也存在较大差异,范围在40%至95%之间10,17,18,

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致谢

感谢白甜田博士团队在配音方面的帮助,感谢泡面女士在医学插图方面的协助。本工作部分得到了德国研究基金会(DFG)促进国际协作项目(HO2581/4-1,资助给AH)和中国国家自然科学基金(NSFC;#81760291,资助给FJ)的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
30G针头Braun456300-
乙酰丙嗪CP PharmaTranquisol P-
贝潘登眼膏Haus-ApothekePZN 01578675-
波恩显微镊FST11083-07-
保温及供氧装置箱RUSKINNINVIV-
C57BL/6J 小鼠Charles River. Germany无目录编号-
卡洛芬ZoetisRimadyl 50 mg/ml-
CATHETER-FEP 26GTERUMOSurflo-W-
施夹钳镊FST18057-14-
弯头镊子WPI14114-G-
皮肤消毒剂 CutaseptVWRBODL980365-
脱水机DIAPATHDonatello-
电外科笔BovieCHANGE-A-TIP-
包埋机武汉俊杰电子有限公司JB-P5-
乙醇国药集团化学试剂有限公司100092683-
冷冻台武汉俊杰电子有限公司JB-L5-
纱布垫、棉签Lohmann-Rauscher13353-
载玻片ServicebioG6004-
苏木精-伊红(HE)染色液套装ServicebioG1003-
加热垫THERMO MAT PRO 30WHTP-30-
止血海绵CuraSponJ1276A-
肝素溶液Haus-ApothekePZN 03029820-
冰盒PETZ无目录编号-
成像系统NikonNikon DS-U3-
吸入式麻醉装置GROPPLERBKGM 0616-
异氟烷CP PharmaIsofluran CP 1 ml/ml-
氯胺酮Zoetis无目录编号-
马松染色液套装ServicebioG1006-
安乃近WDT无目录编号-
显微剪刀FST15000-00,15000-10-
微型止血夹(钳)斜角/16 mmFST18055-06-
显微镜LeicaLEICAMZ6-
显微镜光源SCHOTTKL2500LED-
中性树胶SCRC10004160-
烘箱天津莱博瑞仪器设备有限公司GFL-230-
病理切片机上海徕卡仪器有限公司RM2016-
生理盐水(0.9% NaCl)Haus-ApothekePZN 06178437-
剪刀Peha Instruments991083/4-
载玻片Servicebio-
小型培养皿Sarstedt8,33,900-
直头镊子WPI14113-G-
手术胶带BSN4120-
打结镊 - 10 cmFST18025-10-
缝合线(10-0)MedtronicN2540-
缝合线(4-0)ETHILONV4940H-
缝合线(7-0)ETHILON1647H-
注射器(0.3 mL)BD324826-
注射器(1 mL)BD320801-
组织牵开器浙江科华仪器有限公司KD-P-
正置光学显微镜NikonNikon Eclipse E100-
赛拉嗪BayerRompun-
二甲苯国药集团化学试剂有限公司10023418-

参考文献

  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.

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小鼠手术血管吻合输尿管植入腹主动脉补片肾动脉保留无结吻合尿路阻塞术后镇痛同系移植物存活