该视频文章总结了在猪的3天存活模型中进行胰腺切除术和胰腺异体移植的技术，逐步详细描述了该方法，并重点强调了应对猪内脏解剖结构脆弱且精细的外科操作技巧与注意事项。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
尽管胰腺移植在治疗1型糖尿病和代谢综合征方面已取得令人鼓舞的成果，但目前这一先进技术面临的最大问题仍是适合移植的器官严重短缺。由于胰腺具有较高的血管内阻力、精细的实质内毛细血管结构，以及围绕肠系膜血管的复杂小叶解剖结构，相较于肝脏和肾脏等器官，该器官更容易受到损伤，且对轻微创伤的耐受性更差。精细的外科解剖操作和谨慎的组织处理是胰腺移植全过程的基石。由于猪胰腺及其周围肠系膜血管和器官的解剖结构与人类具有形态学上的相似性，因此在猪模型中演示该技术可最准确地将其外推至临床人体应用。本文旨在概述在猪3天存活模型中进行这一高度敏感器官移植时，为确保较高移植成功率所必须遵循的关键外科技巧与要点。
引言
在过去几十年中，围手术期管理策略和外科技术取得了显著进展，推动了胰腺移植的发展，使其成为治疗终末期肾病合并糖尿病（通常与肾移植联合进行）最有前景的策略之一1。然而，移植物胰腺炎、缺血-再灌注损伤和血管血栓形成等并发症仍然是影响手术成功的主要挑战，尤其是在质量较差的扩展标准移植物中更为突出2。此外，胰腺移植物在器官获取过程中是最常被废弃的器官，其利用率在所有器官中最低（仅为9%）3。因此，机械灌注旨在为胰腺移植物提供最佳的稳态环境，以提高移植物的利用率，正如在肝脏、肾脏和肺移植中已实现的目标一样4。猪胰腺的解剖结构复杂，表现为分叶状结构（由三个叶组成），围绕肠系膜-门静脉轴广泛延伸，肠系膜血管变异率高（40%-50%），以及沿十二指肠C形袢走行的细小血管通道5。这些解剖特征使得胰十二指肠移植物的获取以及受体胰腺切除术（以诱导医源性无胰腺性糖尿病状态，即手术诱导的糖尿病状态，空腹血糖水平高于8 mmol/L）均面临较大解剖难度。基于上述特点，猪模型中的胰腺切除联合移植手术能够最接近地模拟未来在人体中用于治疗终末期糖尿病的潜在根治性技术。本文旨在涵盖以下三个方面：（i）受体猪在胰腺切除术及胰腺移植物植入期间的围手术期护理概述；（ii）受体胰腺切除术及胰十二指肠移植物植入的详细技术步骤；（iii）在猪模型中供体与受体胰腺手术的操作技巧与注意事项，以最大程度减少移植物和受体的损伤。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
本方案已获得多伦多综合研究所动物护理委员会的伦理批准。动物护理均符合加拿大安大略省国家医学研究协会及美国国立卫生研究院（NIH）《实验动物护理与使用指南》规定的福利要求。本研究采用15周龄、无亲缘关系的约克郡雄性猪，体重为40–50 kg。
注意：本研究的完整方案分为以下主要步骤：（i）器官获取与修整；（ii）受体全胰腺切除术；（iii）移植物植入。供体与受体的全部手术均在一天内完成。
1. 供体器官获取与台面准备
注意：器官获取的方法已在另一份方案中详细描述6。但此处简要概述该方案，并补充一些与手术技术相关的重点提示（供体手术相关的手术技巧）。
- 简而言之，麻醉供体猪，并建立气道通路和中心静脉导管（具体操作见下文受体胰腺切除术部分）。切开并暴露腹腔脏器。游离腹主动脉和下腔静脉至其分叉为髂血管处，并进行充分松解。
- 肠管处理：猪的小肠较长且迂曲，大肠大多处于扩张状态。每次供体手术操作步骤后，务必将其肠段复位至解剖位置，以确保充分灌注，并避免发生肠系膜扭转。
- 肝门解剖：结扎并切断动脉分支和胆管，以暴露门静脉。尽可能向远端高位解剖肝门部（肝十二指肠韧带），以避免损伤供应胰十二指肠区域上部的小血管通道。从右向左依次进行血管的骨骼化分离，直至门静脉前表面完全裸露。
- 腹主动脉-下腔静脉分离：通过切开膈肌脚暴露腹主动脉的膈下肝上段。避免在胰十二指肠沟周围解剖下腔静脉。以双侧肾动脉作为解剖上界的标记。
- 打开小网膜暴露胰腺。结扎并离断肾动脉。插管于肾下腹主动脉，并连接威斯康星大学（UW）溶液进行灌洗。
- 结扎腹腔干上方的主动脉并予以夹闭。用1.5 L–2 L的UW溶液进行灌洗，以确保肠道和胰腺得到充分灌洗（以肉眼观察到组织变苍白为标志）。在此期间 原位 冲洗器官时，依次将小肠和大肠复位至中线，确保肠系膜无扭转。此步骤可保证肠道和胰腺均匀灌注UW（University of Wisconsin）溶液，需特别注意。
- 在开始灌注后，同时切开门静脉和肝下腔静脉，以排出静脉流出液。用冰覆盖腹部，确保冷灌注。游离器官（包含部分后腹膜、腰大肌、脾脏和肾上腺的胰十二指肠移植物） 大规模.
- 冷分离：从胰腺尾部向头部与胰体交界处，由外侧向内侧方向进行移植物游离，通过锐性分离胰腺与大肠之间的筋膜完成。操作此步骤时，用镊子夹住胰腺的腹膜后覆盖组织，同时要求助手将大肠向足侧施加反向牵引力。
- 肠系膜夹闭：在离断胰腺体部、十二指肠空肠曲及大肠周围薄层组织后，嘱助手将大肠肠袢向尾侧牵拉，并环绕肠系膜根部。此举可充分显露肠系膜，便于依次安全夹闭并离断主要肠系膜血管，同时避免损伤胰腺实质。
- 移植物的完全腹膜外解剖：在离断肠系膜血管后，从内侧向侧方逆时针方向解剖，开始游离移植物，离断胰腺外组织，包括肾周筋膜、肾上腺、下腔静脉袖状组织、腰大肌和膈肌脚。确保解剖平面与主动脉保持足够距离，以避免损伤肠系膜上动脉和腹腔干动脉。
- 在冰上进行背桌准备。将器官存放在冰盒中（冷缺血时间为5 h）。
2. 受体胰腺切除术
- 术前准备
- 实验前至少禁食动物6小时。转运至手术室（OR）前15分钟，皮下注射（SC）给予咪达唑仑（0.15 mg/kg）、阿托品（0.04 mg/kg）和氯胺酮（25 mg/kg）混合溶液。转运至手术室前15分钟，皮下注射0.3 mg缓释型丁丙诺啡。
- 体位：将动物仰卧于手术台上，固定前肢以确保术中体位稳定。
- 气道与麻醉诱导：使用呼吸球囊和面罩以每分钟2-3升氧气和3%-5%异氟烷对动物进行通气，同时连接脉搏血氧仪探头，监测心率和血氧饱和度2 饱和度
- 在确认动物已充分放松（以下颌松弛以及血氧饱和度和心率稳定为标志）后，嘱助手通过适度牵拉动物已松弛的上下颌以充分张开其口腔，并使用喉镜观察声带。喷洒2%利多卡因以松弛声带，防止气管插管引起的痉挛（猪的声带血管丰富且脆弱！）。
- 使用7 mm气管插管进行插管，并用3–5 mL空气充盈套囊。使用呼气末CO₂确保插管位置正确2 (ETCO₂)2) 探入导管并连接至呼吸机，以每分钟14-16次呼吸的频率达到10-15 mL/kg的潮气量。将异氟烷浓度降至2.5%，作为吸入麻醉的维持剂量。
- 静脉通路：用碘伏无菌处理手术部位，并覆盖无菌巾。随后确定中心静脉导管的置管定位点，即乳突、肩峰和锁骨头部所构成三角形的中心点。使用16 G穿刺针穿刺静脉；确认静脉血自由流出，表现为血液颜色及无搏动性后，采用Seldinger技术引入导丝。
- 使用提供的扩张器扩张导管通路。将导丝和扩张器更换为8.5 × 10 Fr导管，并用0-0丝线缝合固定。连接静脉输液管路，先输注含头孢唑林（1 g）和甲硝唑（500 mg）的静脉抗生素，随后以每小时10 mL的速度输注丙泊酚进行静脉麻醉。
- 有创血压监测：用碘伏无菌处理手术部位后，铺无菌巾，于距中线2 cm处平行于气管做一切口。使用拉黑式直角钳和止血钳钝性分离胸锁乳突肌纤维及气管旁筋膜。
- 在带状肌纤维外侧辨认颈外静脉，沿肌性间隔采用上述钝性分离法将其与内侧的颈动脉分离开。通过搏动、质地（索状）及血管周围神经丛辨认动脉。游离该血管，并用两根2-0丝线环绕牵引。
- 用16 G斜面向上的带针芯套管针穿刺血管，进入血管后撤出内针芯。采用赛尔丁格技术推进外导管鞘，并将导管出口连接至动脉血压（BP）监测系统。在连接有创血压监测仪前，需将读数校准至零点，以确保记录准确，并使用丝线交叉固定导管。
- 体温监测与保温：将温度记录探头置于动物口腔内。使用Bair-hugger加热毯覆盖动物，并维持体温在37–38 °C. 使用中性眼用润滑凝胶润滑眼睛。对手术区域进行消毒并铺巾
- 手术操作步骤
注意：所有外科手术均需使用聚维酮碘擦洗对皮肤进行无菌准备，随后铺放无菌手术巾。- 切口与暴露：使用电刀的纯切割模式，从剑突至耻骨联合做正中切口。在阴茎远端切口的下部，注意切口位置应偏向尿道外侧，以避免损伤。放置自持式腹壁牵开器时，注意避免损伤脾脏和肝脏，以充分暴露手术视野。
- 胰腺头部的游离：在助手对胰十二指肠皱襞施加反向牵引的同时，沿胰腺实质（十二指肠叶）与肝下下腔静脉之间的无血管筋膜平面进行分离。
- 胰腺环游离：猪胰腺围绕肠系膜门静脉轴形成一个环状结构（连接叶）。沿门静脉（PV）两侧的筋膜进行解剖，以确保将覆盖于门静脉上方的连接叶完全游离。最安全的方法是从门静脉任一侧开始解剖，围绕其周缘顺时针或逆时针方向环形分离组织。
- 胰尾游离：接下来，辨认胰腺组织与肾周组织之间的交界（呈白色线条状），从紧贴胰实质处开始解剖游离胰尾，使其与下方的脾静脉分离。使用3/0丝线结扎并切断通向胰实质的小静脉分支，操作时注意避免损伤脾静脉。
- 胰腺体部游离：沿实质与大肠及胃之间的一层薄组织进行解剖，注意保护幽门下区域的细小血管弓。
- 胰十二指肠游离：接下来，通过牵拉-反牵拉法，在胰十二指肠沟内锐性分离胰腺实质与十二指肠C形曲部的组织，注意保护沿十二指肠C形曲部走行的细薄血管弓。
- 胰管的离断：辨认胰管，使用2-0丝线结扎，并在距离十二指肠血管弓（与胰管关系密切）一定距离处离断胰管，保留十二指肠C形袢侧3–5 mm的胰管残端。
- 标本的取出：通过解剖门静脉两侧连接叶、十二指肠和结肠交界处的实质组织，完成最后阶段的游离。随后取出标本。 大规模 (图1通过在门静脉（PV）前部连接叶的分离来完成，由于标本环绕门静脉分布，需离断实质组织以取出标本。
- 确保分离区域止血，并检查十二指肠有无损伤及血管充血情况（图2).
- 胰十二指肠移植术的植入
- 移植物的制备：修剪移植物肺静脉（PV）及近端主动脉末端的边缘，以备吻合。将制备好的移植物置于盛有UW溶液的器官保存袋中，并放置于冰浴中。使用活检针从胰尾取组织核心活检样本——分别保存于福尔马林中、速冻，并于后续阶段提取RNA。使用Prolene 6-0缝线以8字缝合法缝合活检部位。
- 腹主动脉-下腔静脉分离：首先辨认右侧输尿管，沿输尿管与下腔静脉后腹膜覆盖层之间的筋膜进行分离。沿腹主动脉外侧缘分离，暴露其下方的腰大肌。随后，沿主动脉-下腔静脉沟进行分离，将腹主动脉与下腔静脉（IVC）分开。
- 阻断试验：通过试用Satinsky血管钳夹闭以确保下腔静脉（IVC）和主动脉得到充分游离。与第一助手交换位置，将左侧肠管向左牵开，显露大血管，为吻合做准备。在IVC和主动脉上试置阻断钳，再次评估两根血管是否已充分游离，满足吻合要求。
- 静脉吻合：将血管侧咬钳置于下腔静脉后，在血管前壁上做一个小切口，并使用Pott剪向头侧和尾侧将其扩大至适当大小（与移植血管相匹配）。使用静脉留置针的软质套管，以肝素化生理盐水冲洗管腔。
- 使用 Prolene 6-0 双针缝线，在下腔静脉（由内向外）和移植物门静脉（由内向外）上缝合角部缝线。固定尾侧角部缝线后，将其中一根针沿移植物与受体静脉的后壁连续缝合。以类似方式（由外向内连续缝合）缝合前壁，在用肝素化生理盐水冲洗吻合口管腔后，于前壁中央打结固定。
- 松开静脉阻断：将血管夹（Bulldog夹）置于移植肝的门静脉端，远离吻合口处，然后缓慢松开受体下腔静脉上的侧壁夹。观察静脉再充盈情况以及吻合口是否有明显出血。
- 动脉吻合：将侧钳夹置于主动脉上，注意避免损伤血管后内侧壁沿路的腰动脉分支。指示麻醉医师通过中心静脉导管注射肝素（100 U/kg 体重）和甲基泼尼松龙（500 mg）。
- 在血管前壁做一切口，并向头端和尾端方向延伸，注意避免沿血管壁进行剥离。用肝素化生理盐水冲洗管腔，采用Prolene 6-0双针缝线，以降落伞技术连续缝合将移植物主动脉近端与受体主动脉切口吻合。在结扎血管前壁最后一针前，再次用肝素化生理盐水冲洗管腔。
- 再灌注：执行此步骤时需注意以下两个方面。首先，血流动力学变化表现为平均血压急剧下降。需每分钟监测有创血压，并对血管加压药（去甲肾上腺素输注）进行剂量滴定，同时给予液体负荷，以维持目标平均血压在45-50 mmHg之间。
- 第二，维持止血。静脉夹移除后，检查实质组织、腹主动脉旁区域及门静脉周围是否有明显出血；随后松开主动脉夹，观察动脉吻合口处是否出血。使用结扎线和止血缝合固定出血点。要求麻醉医师通过中心静脉导管注入一剂氨甲环酸。
注意：在此再灌注阶段，应尽量减少对胰腺的剧烈操作（以避免移植物水肿和血肿）。 - 肠吻合：确认无肠系膜扭转后，游离距离十二指肠空肠交界处40–50 cm处的一段空肠，并将其拉近移植段。使用聚对二氧环己酮4-0缝线，将移植段十二指肠与受体空肠行侧-侧连续吻合，注意保持管腔直径充足，达1.5–2 cm。
- 止血与再灌注后活检：确保移植物周围及吻合口部位止血彻底。再灌注1小时后，从胰尾取三份穿刺活检组织，分别保存于福尔马林中、速冻，并于后续阶段提取RNA。使用Prolene 6-0缝线以8字缝合法缝合活检部位。
- 腹壁关闭：在确认无纱布残留并止血彻底后，使用0号聚对二氧环己酮缝线连续缝合腹直肌，缝合下腹正中部位时需注意远离尿道。使用0号丝线连续缝合皮肤。
注意：理想情况下推荐使用单丝缝合线（尼龙）；但由于这是为期3天的存活模型，实验模型中使用丝线亦可接受。 - 中心静脉导管固定：在颈部创建皮下隧道，将中心静脉导管埋入隧道内，并使用0-0号丝线缝合覆盖的皮肤以固定导管。
- 动脉导管的移除：在确认平均血压稳定（40–50 mmHg）且血气分析中pH值和乳酸水平呈改善趋势后，移除动脉导管，并结扎血管以确保颈部止血。用0号丝线连续缝合覆盖的皮肤。
- 动物体位与拔管：在采取所有必要预防措施的前提下，将动物转为胸卧位置于转运推车上。观察氧合情况2 麻醉饱和与逆转（肢体活动、自主呼吸努力、SpO2 >95% 折扣优惠2, 并提供呼吸机支持）后拔管。将动物转运至围栏内，使其保持胸卧位，并持续监测血流动力学状态直至稳定。
图1胰腺切除标本切除 大规模. 注意门静脉周围环状的胰腺组织 体内 请点击此处以查看此图的放大版本。
图 2：十二指肠图像。 显示十二指肠的C形弯曲，其血管弓结构保持完整（箭头所示），与周围空肠袢进行对比，并评估是否存在充血。 请点击此处查看该图的放大版本。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
以下总结了五种胰腺移植存活模型的围手术期及术后（最长至3天）的生化参数（按时间顺序编号为PTX 1至5）。在总共五例胰腺移植中，所有受体在为期3天的存活期内状况良好，其总体健康状况以及胰腺损伤和内分泌功能检测结果均支持这一结论。下述结果代表了一种典型的3天存活模型经验，即受体在胰腺切除术后，接受经静态冷保存的供体胰腺同种异体移植。
胰腺切除术的平均手术时间为52分钟（45-64分钟）。由于采用的是脑死亡但心脏跳动的模型，供体不存在无脉性温缺血阶段。受体从侧夹下腔静脉钳应用至移植物再灌注期间的平均受体温缺血时间为49.5分钟（40-55分钟）。根据研究方案，所有5个移植物的冷缺血时间均为5小时（300分钟）。所有动物均接受免疫抑制治疗，方案为每日两次、每次300 mg Syp环孢素。
围手术期临床与生化参数
再灌注后1小时的平均心率为135次/分钟（120-170次/分钟）。平均血压为37 mmHg（30-55 mmHg），通常需在大剂量去甲肾上腺素输注支持下维持。在全部5例实验中，动物...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
本方案旨在演示在猪模型中进行全胰腺切除术和胰腺同种异体移植术的技术及可行性。移植术后，动物观察期为3天，以验证胰腺切除术和同种异体移植技术的可靠性。所有动物在术后均按照标准化动物护理方案进行监测和护理，包括使用抗生素、液体补充、镇痛剂、营养支持以及免疫抑制剂（如环孢素），持续3天。术后第3天（即72小时后，或根据临床状况恶化情况提前）采用伦理批准的人道方法处死动物。从胰尾、胰体、胰头及十二指肠取活检组织，送病理组织学分析；其余组织样本保存于RNA提取缓冲液中，并迅速冷冻（-80 °C），以备后续使用。
2011年，Chaiba等人在一组体重为27-33 kg的10只白色雄性猪模型中，首次成功通过胰腺切除术诱导医源性糖尿病，相关研究得以发表7。该研究团队明确了猪模型中胰腺切除术所需的解剖平面和解剖标志，为手术操作提供了路线图。2020年，Prudhomme等人在三只雄性Susscrofa猪组成的队列中，证明了糖尿病诱导及胰腺异体移植的可行性8。该研究通过全胰腺切除术后3小时的C肽水平评估糖...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者声明无利益冲突。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Belzer UW 冷保存液 | Bridge to life Ltd（美国南卡罗来纳州哥伦比亚市） | 4055 | |
| 葡萄糖酸钙（10%） | Fresenius Kabi Canada Ltd (Toronto, ON) | C360019 | |
| Composelect（采血袋） | Fresenius Kabi Canada Ltd（多伦多，安大略省） | PQ31555 | |
| 肝素（10000 IU/10 ml） | Fresenius Kabi Canada Ltd（多伦多，安大略省） | C504710 | |
| 乳酸林格氏液 | Baxter（加拿大安大略省密西沙加） | JB2324 | |
| 带一体式止血阀/侧端口的经皮鞘管导入套装，用于7-7.5 Fr导管 | Arrow International LLC | SI-09880 | |
| 碳酸氢钠（8.4%） | Fresenius Kabi Canada Ltd (Toronto, ON) | C908950 | |
| Solu-Medrol | 辉瑞加拿大公司 | 52246-14-2 | |
| 外科取材与移植器械套装 |
参考文献
- Gruessner, R. W., Gruessner, A. C. The current state of pancreas transplantation. Nature Reviews. Endocrinology. 9 (9), 555-562 (2013).
- Redfield, R. R., Rickels, M. R., Naji, A., Odorico, J. S. Pancreas transplantation in the modern era. Gastroenterology Clinics of North America. 45 (1), 145-166 (2016).
- Canadian Institute for Health Information. Annual Statistics on Organ Replacement in Canada: Dialysis, Tranplantation and Donation, 2009 to 2018. Canadian Institute for Health Information. , Ottawa, ON: CIHI. (2019).
- Prudhomme, T., et al. Ex-situ perfusion of pancreas for whole-organ transplantation: Is it safe and feasible?A systematic review. Journal of Diabetes Science and Technology. 14 (1), 120-134 (2020).
- Ferrer, J., et al. Pig pancreas anatomy: Implications for pancreas procurement, preservation, and islet isolation. Transplantation. 86 (11), 1503-1510 (2008).
- Parmentier, C., et al. Normothermic ex vivo pancreas perfusion for the preservation of pancreas allografts before transplantation. Journal of Visualized Experiments. , (2022).
- Chaib, E., et al. Total pancreatectomy: Porcine model for inducing diabetes - Anatomical assessment and surgical aspects. European Surgical Research. 46 (1), 52-55 (2011).
- Prudhomme, T., et al. Total pancreatectomy and pancreatic allotransplant in a porcine experimental model. Experimental and Clinical Transplantation. 18 (3), 353-358 (2022).
- Grussner, R., et al. Streptozotocin-induced diabetes mellitus in pigs. Hormone and Metabolic Research. 25 (4), 199-203 (1993).
- Mazilescu, L. I., et al. Normothermic ex situ pancreas perfusion for the preservation of porcine pancreas grafts. American Journal of Transplantation. 22 (5), 1339-1349 (2022).
- Kumar, R., et al. Ex vivo normothermic porcine pancreas: A physiological model for preservation and transplant study. International Journal of Surgery. 54, 206-215 (2018).
- Kaths, J. M., et al. Normothermic ex vivo kidney perfusion for the preservation of kidney grafts prior to transplantation. Journal of Visualized Experiments. (101), e52909(2015).
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
