本文所述的猪肝脏常温机械灌注(NMP)模型可成功用于研究NMP作为一种器官保存策略、活力评估工具以及器官修复平台。该模型具有较高的转化价值,但在技术上具有挑战性且劳动强度大。
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本文所述的猪肝脏常温机械灌注(NMP)模型可成功用于研究NMP作为一种器官保存策略、活力评估工具以及器官修复平台。该模型具有较高的转化价值,但在技术上具有挑战性且劳动强度大。
猪的肝脏模型 离体 常温机械灌注(NMP)在移植研究中正日益得到广泛应用。与啮齿类动物相比,猪肝脏在解剖结构和生理特性上更接近人类,其器官大小和胆汁成分均与人类相似。NMP通过在肝脏血管系统中循环一种温暖、含氧且富含营养物质的基于红细胞的灌注液,使肝移植物维持在接近生理状态的条件下。NMP可用于研究缺血-再灌注损伤以及保存肝脏 离体 移植前评估肝脏在植入前的功能,并为器官修复与再生提供平台。或者,可采用基于全血灌注液的常温机械灌注(NMP)来模拟移植过程。然而,该模型费时费力,技术难度高,且经济成本昂贵。
在此猪的常温机械灌注(NMP)模型中,我们使用经历热缺血损伤的肝脏(对应于循环死亡后捐献)。首先,实施全身麻醉并进行机械通气,随后通过夹闭胸主动脉60分钟以诱导热缺血。经腹主动脉和门静脉插入导管,用低温保存液对肝脏进行冲洗。冲洗出的血液使用细胞回收装置洗涤,以获得浓缩的红细胞。肝切除术后,将导管插入门静脉、肝动脉和肝下腔静脉,并连接至预先充填血浆扩容剂和红细胞的闭合灌注回路。灌注回路中包含一个中空纤维氧合器,并连接热交换器,以维持38 °C时氧分压(pO₂)在70–100 mmHg。通过动脉持续灌注实现常温机械灌注 通过 通过门静脉连接静脉储液器。持续监测血流、压力和血气值。为评估肝损伤,在预设时间点采集灌注液和组织样本,并收集胆汁 通过 胆总管中的导管
肝移植是治疗终末期肝衰竭的唯一确定性手段;然而,其成功受到等待移植患者数量与潜在供体器官可获得性之间长期失衡的限制1为了扩大供体来源,过去十年中供体标准逐步放宽,包括高龄供体、肝脏脂肪变性以及循环死亡后捐献(DCD)2,3在DCD手术过程中,肝脏在撤除生命支持治疗、宣布死亡至器官获取之间不可避免地会经历一段热缺血时间。 原位 冷却与保存,加重缺血-再灌注损伤(IRI)4因此,DCD肝脏与早期移植物功能障碍及胆道并发症的发生率增加相关。5,6.
对于这些高风险供体肝脏,采用静态冷保存进行常规保存无法为缺血-再灌注损伤(IRI)提供足够的保护。因此,诸如常温机械灌注(NMP)等替代性保存策略已受到广泛关注。在常温机械灌注过程中,肝脏被连接 离体 连接至独立回路,并在体温条件下用含氧且富含营养的灌注液进行灌注。临床试验表明,常温机械灌注可减少肝细胞损伤,表现为转氨酶释放峰值降低以及早期移植物功能障碍减少7然而,关于常温机械灌注期间肝细胞生物学特性的研究仍十分有限8.
动物模型在肝移植的发展过程中发挥了关键作用。与啮齿类动物模型相比,猪被认为具有更高的转化价值,因为猪的肝脏在解剖结构和生理特性上与人类接近,器官大小和胆汁成分均相似。然而,猪肝移植模型劳动强度大,难以标准化,且经济成本显著更高。
猪肝常温机械灌注可用于实现不同目的,可应用于模拟移植 离体 使用全血为基础的灌注液时,在以去除白细胞的红细胞为基础的灌注液中保存供体肝脏,以评估可预测肝功能的潜在生物标志物 离体 移植前,或作为研究再生治疗的平台9,10,11.
采用猪肝脏常温机械灌注(NMP)模型存在挑战,而有关手术及灌注相关技术细节的描述尤为匮乏。在我们的研究实验室中,我们采用了Butler等人最初描述的NMP装置。12 开发并验证一种24小时猪模型 离体 一种可用于肝脏移植物移植前保存及模拟移植的离体肝脏灌注模型。本文中,我们描述了一步骤详尽的实验方案;相关的方法学框架及潜在注意事项已在其他文献中发表9.
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鲁汶大学遵循涉及动物研究的欧盟动物福利指令(Directive 2010/63/EU)。该指令已纳入比利时法律,强调"3R原则"(替代、减少、优化),并确保动物使用的合理性基于潜在的科学收益,且不存在可行的替代方法。本方案中的所有实验均依照欧盟动物福利指令进行,并已获得鲁汶大学动物护理委员会批准(P054/2020)。
1. 动物信息
注意:本研究方案使用3月龄雄性TOPIGS TN70猪,体重约30 kg,肝重为600-700 g。
2. 灌注装置的准备
3. 麻醉诱导
4. 手术
5. 常温机械灌注
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本灌注方案利用肝脏血流的自我调节能力,实现长达24小时的稳定血流动力学条件,并模拟门静脉和肝动脉中生理性的血流分布。图1展示了灌注回路的示意图。图2A显示了稳定的血流分布,门静脉和肝动脉分别贡献了约75%和25%的总肝血流量(在下腔静脉水平测量)。图2B显示肝内血管阻力保持稳定。门静脉的阻力低于肝动脉,与正常的生理状态相似。
稳定且持续的灌注配合充分的氧合可确保肝脏功能在24小时内得到保存。图3A显示,灌注液中天冬氨酸转氨酶(肝损伤标志物)的释放水平在灌注开始后6–12小时内达到稳定状态。此外,灌注液的pH值由肝脏自身调节,并维持在正常范围内,无需添加碳酸氢盐进行补充(图3B)。灌注液中的乳酸在灌注开始后1小时内即可清除至正常水平(图3C
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本文中,我们详细介绍了猪肝脏离体常温机械灌注(NMP)的操作经验。该技术的优势包括高度的可转化性和多功能性。猪肝脏NMP既可用于研究并加深对这种增强型保存技术的理解,也可用于模拟移植过程。该系统可对手动控制灌注的各个方面,从而以多种方式调节门静脉和动脉的压力与流量。
为了尽可能接近临床实践,猪的肝切除术以与人类供体相同的方式进行,这意味着需要进行一些离体台上的准备工作。由于这是一个封闭回路系统,在肝脏离体冲洗过程中必须特别注意彻底止血。尽管循环管路允许少量渗漏,但门管区出血过多可能导致溶血增加。准备过程中的另一个关键步骤是下腔静脉流出道插管的位置,因为放置不当可能导致下腔静脉塌陷,从而产生负压,引起流出道阻塞和肝脏充血。因此,采用多孔尖端插管以防止阻塞,并使用伺服调节器控制下腔静脉压力。此外,在再灌注开始时,应在门静脉血流启动数秒后才打开下腔静脉夹,同时应缓慢增加泵速,直至达到理想的流出压。我们还建议将流出道插管固定在肝脏容器上,以确保即使在取活检操作过程中移动肝脏时,流出道插管仍能保持在正确位置。
在离体常温机械灌注(NMP...
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作者无任何利益冲突需要披露。
作者谨向参与这些实验的鲁汶大学医学院的所有研究生表示感谢。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Alaris GH Plus 注射泵 | BD Care Fusion | 80023 UN 01-G | |
| 麻醉机 | Dräger | Titus | |
| 动脉导管 Cavafix Certo | Braun, Melsungen, Germany | BRAU4152557 | |
| 血气分析仪 | Radiometer | ABL815 | |
| 10% 葡萄糖酸钙 | Braun, Melsungen, Germany | 570/13596667/1214 | |
| 二氧化碳图监测仪 | Dräger | Scio | |
| 自体血回收装置 | Medtronic | AutoLog | |
| 离心泵 Biomedicus | Medtronic | 85315 REV 3.0 | |
| 离心机 Rotina 420R Hettich | VWR | 521-1156 | |
| 定制灌注管路 | Medtronic | M323901C | |
| 一次性自体血回收装置套件 | Medtronic | ATLS24 | |
| DLP 单级直型静脉插管 20F | Medtronic | 66120 | |
| 依前列醇 | GlaxoSmithKline Belgium, Wavre, Belgium | Flolan | |
| 芬太尼-Janssen 0.05 mg/mL | Janssen | HK-08700 | |
| 血流传感器 BioPro TT | Em-Tec | 12271 | |
| 4% 甲醛 | VWR | VWRK4078.9005 | |
| -80 °C 超低温冰箱 | New Brunswick Scientific | U570-86 | |
| 冰箱 | Liebherr | CUP 3513 | |
| Geloplasma | Fresenius-Kabi, Bad Homburg, Germany | freeflex | |
| 热交换器 | Stöckert-Shiley, Sorin group | 16-02-1950 | |
| 肝素 5000 IE/mL | Leo Pharma, Ballerup, Denmark | HeparinLeo | |
| 肝动脉插管 | Medtronic | BIO-MEDICUS 12F | |
| IGL-1 器官保存液 | Institut Georges Lopez | IGL-1/1000/D | |
| 在线血气分析仪 | TERUMO | Calibrator 3MCDI 540/CDI 500 | |
| 胰岛素 200 IU Actrapid | Novo Nordisk, Dagsvaerd, Denmark | MEDI-00018 | |
| 异氟烷 1000 mg/g 吸入用蒸气 | Chanelle Pharma | Iso-Vet | |
| 静脉导管 BD Insyte-W 20 G | BD | 381334 | |
| 液氮罐 | KGW Isotherm | S22 | |
| Mersilene 250CM M3 USP2/0 无针结扎包 | JNJ medical | F4503 | |
| Mersilene 250CM M3.5 USP0 无针结扎包 | JNJ medical | F4504 | |
| Mersilene 5X70CM M3.5 USP0 无针 | JNJ medical | EH6935H | |
| Mersilene 6X45CM M3 USP2/0 无针 | JNJ medical | EH6734H | |
| 微量移液器 1000 µL | Socorex | 82,51,000 | |
| 监护仪 | Siemens | SC 8000 | |
| Plasmalyte Viaflo | Baxter | Plasmalyte Viaflo | |
| 门静脉插管 | CALMED LABS | 18F RV-40018 | |
| 压力传感器 | Stöckert-Shiley, Sorin group | 22-06-2000 | |
| 压力伺服调节器 | Medtronic | BM 9505-2 | |
| Prolene 4-0 | JNJ medical | EH7151H | |
| 滚压泵 | Cobe Century USA | 468048-000 REV C | |
| 碳酸氢钠 8.4% | Braun, Melsungen, Germany | 362 2339 | |
| 牛磺胆酸钠 | Sigma Aldrich, Burlington, USA | 86339 | |
| 手术刀片 24 号 | Swann Morton | 0211 | |
| 静脉导管,三腔;12FR | ARROW | AK-12123-F | |
| Vicryl Vio 250CM M2 USP3/0 无针大包装 | JNJ medical | V1205G | |
| 赛拉嗪 2% | VMD Livestock pharma | XYL-M 2% | |
| Zinacef 头孢呋辛 750 mg | GlaxoSmithKline Belgium, Wavre, Belgium | NDC 0173-0353-32 | |
| Zoletil 100 | Virbac | Zoletil 100 |
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