Dieses Protokoll beschreibt die ex-vivo normotherme maschinelle Perfusion einer Rattenniere zur anschließenden Transplantation in eine Empfängerratte.
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Methodenartikel
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Dieses Protokoll beschreibt die ex-vivo normotherme maschinelle Perfusion einer Rattenniere zur anschließenden Transplantation in eine Empfängerratte.
Die normotherme Machine Perfusion (NMP)-Technik ist eine vielversprechende Organerhaltungstechnologie, die eine Ex-vivo-Organbewertungs - und Interventionsplattform bietet. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit klinisch weggeworfener Organe und der hohen Kosten für Großtiermodelle gilt das Kleintier-NMP-Modell als vielversprechende Alternative für die Forschung. Hier haben wir ein standardisiertes NMP- und Transplantationsprotokoll für Rattennieren etabliert und einen Schritt-für-Schritt-Leitfaden für die Nierenbeschaffung, NMP-Konservierung und -Transplantation bereitgestellt. Die NMP-Details und -parameter wurden aufgezeichnet. Alle Rattenempfänger überlebten mit diesem chirurgischen Eingriff und der NMP-Technik erfolgreich, und die Funktion des Nierentransplantats blieb nach der Transplantation normal. Die Überlebensrate und Graft-Histologie von NMP zeigten keinen signifikanten Unterschied zu der statischen Kaltspeicherung (SCS) am postoperativen Tag 7. Diese neuartige NMP-Strategie in Kleintiermodellen könnte in Zukunft grundlegenden Studien zur Organerhaltung, -bewertung und -intervention zugutekommen. Darüber hinaus bietet dieses Modell eine kosteneffiziente, skalierbare Plattform für präklinische Tests von Therapeutika, bildgebenden Techniken und perfusionsbezogenen Interventionen.
Endstadium der Nierenerkrankung (ESKD) ist eine schnell wachsende Belastung für Gesundheits- und Gesundheitssysteme weltweit 1,2,3. Obwohl Dialyse in den meisten Ländern die vorherrschende Therapie für ESKD ist, bleibt die Nierentransplantation der Goldstandard, die eine bessere Lebensqualität bietet und Überlebens- sowie Prognose verbessert im Vergleich zur Dialyse 1,3,4,5. Der Mangel an Spendernieren schränkt jedoch die weitere Verbreitung der Nierentransplantation ein und führt zu einer zunehmenden Verwendung von Transplantaten, die nach dem Kreislauftod (DCD) gespendet oder von Spendern mit erweiterten Kriterien (ECD) entnommen werden.
Statische Kaltlagerung (SCS) ist derzeit die Standardmethode zur Organerhaltung, aber eine langanhaltende Kälteischämie erhöht das Risiko für verzögerte Transplantatfunktion (DGF) und führt zu akuten und chronischen Abstoßungen, insbesondere bei DCD- oder ECD-Graften 9,10,11,12. Daher ist es entscheidend, nach einer Methode zur Organerhaltung zu suchen, um Kälteischämieschäden zu minimieren und die Prognose des Transplantats zu verbessern. Die Normothermic Machine Perfusion (NMP) ist eine aufkommende Technik zur Organerhaltung, die physiologische Bedingungen nachahmen kann, indem das erwärmte und sauerstoffreiche Perfusat durch das Organ zirkuliert wird. Dies kann auch einen nahezu physiologischen Stoffwechselzustand aufrechterhalten, was es ermöglicht, die Lebensfähigkeit der Organe zu beurteilen, kalte ischämische Verletzungen zu mildern und sogar Organschädenzu reparieren. Im Vergleich zu SCS führt NMP zu einem geringeren Anteil an DGF und einer besseren Prognose für das Transplantat sowohl bei DCD- als auch bei ECD-Grafts 17,21,22.
Die Schweinenieren und klinische menschliche Niere werden derzeit in der grundlegenden NMP-Forschung 20,23,24 verwendet. Dennoch sollte beachtet werden, dass Schweinemodelle erhebliche Einschränkungen haben, darunter hohe Haltungskosten, hohe Anforderungen an die Medikamentendosierung und Knappheit artspezifischer Reagenzien25. Darüber hinaus erfordert die Verwendung weggeworfener menschlicher Organe eine begrenzte Verfügbarkeit und komplexe ethische Überprüfungsprozesse. Diese Einschränkungen schränken zusammen ihre breite Anwendung in der Basisforschung ein. Im Gegensatz dazu bieten Nagetiermodelle (insbesondere Rattenmodelle), obwohl sie derzeit in der Literatur unterrepräsentiert sind, deutlich niedrigere Betriebskosten und reichlich kommerziell verfügbare Reagenzien. Diese Vorteile positionieren sie als vielversprechende Plattformen zur Förderung der Grundlagenstudien 26,27,28. Auf dieser Grundlage entwickelten und validierten wir in diesem Manuskript ein rattenbasiertes NMP- und Transplantationsmodell.
Dieses Papier zeigt ein detailliertes Protokoll zur Etablierung von NMP und Transplantation in Rattennieren. Sie umfasst die Vorbereitung des Perfusats und des Perfusionssystems sowie eine umfassende Beschreibung des chirurgischen Eingriffs für sowohl Spender- als auch Empfängernieren. Dieses Modell zeigt das Potenzial als ideales Tiermodell zur Untersuchung der Nierentransplantation, insbesondere als Plattform zur Verarbeitung und Überwachung der Wirksamkeit relevanter Medikamente 19,29,30,31.
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Tierprotokolle wurden vom Ausschuss für Tierpflege und -nutzung des Labortierzentrums der Sun Yat-sen Universität genehmigt (Nr. SYSU-IACUC-2023-000717). Alle Tiere in dieser Studie waren männliche Sprague–Dawley-Ratten im Alter von 7–8 Wochen (250–300 g), Specific Pathogen-Free (SPF) und erfüllten die Standardanforderungen zur Sicherheit von Labortieren (siehe die Liste der Krankheitserreger-Ausschlüsse in Ergänzungstabelle S1). Sie erhielten eine Standardnahrung und wurden in einem krankheitserregerfreien Raum im Labortierzentrum der Sun Yat-sen-Universität untergebracht.
Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente vor den Experimenten per Autoklavierung (121 °C, 30 min). Verwenden Sie während der Verfahren ausschließlich einmalige sterile Verbrauchsmaterialien und halten Sie sich bei allen Operationen strikt an aseptische Protokolle.
1. Herstellung des Grundperfusats
2. Nierenentstehung
HINWEIS: Verwenden Sie 8-0 Chirurgische Nähte für alle Ligaturen.
3. Vorbereitung des NMP-Systems und Perfusion


4. Ratten-Nierentransplantation
HINWEIS: Verwenden Sie 8-0 Nähte für alle Ligaturen und die 11-0-Nähte für die Durchführung einer Anastomose des Nierengefäßes und des Harnleiters. Verwenden Sie die 3-0-Nähte für eine Anastomose der Bauchhaut und -muskulaturen.
5. Perioperative Verabreichung und postoperative Erkennung
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Mit der beschriebenen Methode können isolierte Rattennieren mindestens 3 Stunden für ex vivo normotherme Maschinenperfusion geeignet bleiben. Während NMP wird die Perfusionsresistenz der Nieren (Abbildung 3A, der vollständige zugrundeliegende Datensatz von Abbildung 3 und Abbildung 4 , ist in Ergänzungstabelle S6 verfügbar) stabil bei 5,958 ± 1,106 mmHg/(mL/min) gehalten, w...
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NMP kann die Dauer der Graftischämie verkürzen und die Beurteilung und Behandlung der Graftqualität ex vivo ermöglichen. Es gibt jedoch keinen einheitlichen Standard für das NMP des Rattenmodells. In diesem Artikel haben wir ein Tiermodell für NMP u...
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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte, die offengelegt werden müssen.
Diese Arbeit wurde durch Mittel der National Natural Science Foundation of China (General Program, Fördernummer 82470778) unterstützt; der Nationalen Naturwissenschaftlichen Stiftung Chinas (Projekt der Jugendwissenschaftsstiftung, Zuschuss Nr. 82201961); der Naturwissenschaftlichen Stiftung der Provinz Guangdong (Allgemeines Programm, Zuschussnummer 2024A1515011447); und das Guangdong Provincial Key Laboratory für Organspende und Transplantationsimmunologie (Fördernummer 2023B1212060020); die Sun Yat-sen University – ARM Nierenregeneration und Wiederaufbau gemeinsames Labor (Fördernr. SYSU-50000-20240428-0001).
Die Autoren möchten dem Laboratory Animal Center der Sun Yat-sen Universität für die Bereitstellung von Labortieren, Räumlichkeiten und Instrumenten danken. Abbildung 1 und Abbildung 2 wurden mit FigDraw erstellt; Graphpad Prism bot Datengraphen-Dienstleistungen an, und Biossci (Hubei) Biotechnologies Company Limited führte Paraffinschnitte und pathologische Färbungen durch.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Alkohol (75 %) | MUSIYAN | JJ-75-1 | |
| Bluttransfusionsapparat | Foshan Youzhan Tech Co., Ltd | YZDW-15-5 | |
| Rinderserum-Albumin (BSA) | Aladdin Scientific Corp. | B265991-100g | |
| Zellsieb (70 & mu; m) | Corning Life Science (Wujiang) Co., Ltd | 352350 | |
| Zentrifugenröhre (1,5 mL) | Corning Life Science (Wujiang) Co., Ltd | MCT-150-C-1 | |
| Zentrifugenröhre (15 mL) | ExCell Bio | CS015-0001 | |
| Wattebausch | Henan PiaoAn Group Co., Ltd | Kleine Größe | |
| Wattestäbchen | Foshan Shunde Kangzheng Sanitary Material Co., Ltd | KZ3-12 | |
| Kreatinin | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S20198-100g | |
| Doppelte Rundnadel-Nylonnaht (11-0) | Ningbo Medical Needle Co., Ltd | SYZ-11-0 | |
| Elektronische Waage | SENSSUN | EHA17 | |
| Flüssigkeitsspender | Zhiyu Medical | YZ-00-0231 | |
| Gaze | ZITTAR | C11001-001 | |
| Heizpolster | Guangzhou Dewei Biological Technology Co., Ltd | DK0032 | |
| Heparin-Natriuminjektion (12500 U, 2 mL) | Chengdu Hepatunn Pharmaceutical Co., Ltd | H51021209 | |
| Infrarotthermometer | Deli | DL333380 | |
| Injektionsspritze (1 ml) | Gewinner Medical (Human) Co, Ltd. | ZT-ZS 1ml | |
| Injektionsspritze (10 ml) | Gewinner Medical (Human) Co, Ltd. | ZT-ZS 10ml | |
| Injektionsspritze (20 ml) | Gewinner Medical (Human) Co, Ltd. | ZT-ZS 20ml | |
| Isoflurane | RWD Life Science Co., LTD | R510-22-10 | |
| i-STAT 1 Blutanalysator | Abbott | 04P75-03 (USA) | |
| i-STAT CG4+ Patrone | Abbott | 03P85-25 | |
| i-STAT CHEM8+ Patrone | Abbott | 09P31-25 | |
| Flüssigkeitsverlängerungsrohr | Jiangxi Hongda Medical Equipment Group LTD | ZJ983 | |
| Micro-1 Ratten-Oxygenator | Dongguan Kewei Medical Instrument Co-, Ltd | Micro-MO | |
| Mikropumpe | EDCAPTAIN | SYS-3011 | |
| Nadelfilter (0,22 & mu; m) | Merck millipore | SLGPR33RB | |
| Lösung zur Organerhaltung | Jangtse-Fluss-Pharmakonzern | HCA II | |
| Oxygenator | Owgels | OZ-3-02HWO | |
| Penicillin-Streptomycin (10.000 U/mL) | Thermo Fisher Scientific Inc. | 15140122 | |
| Peristaltische Pumpe | Kamoer Fluid Tech (Shanghai) Co., Ltd. | LLS Plus V2 | |
| Peristaltische Pumpenschlauch | Foshan Youzhan Tech Co., Ltd | LG-1-14 | |
| Petrischale | BKMAM | BKM001 | |
| Drucksensor | Edwards Lifesciences Corporation | JIBPT-A-01-EDW | |
| Drucksensor-Empfänger | Singularitätsmedizin | CB-202309001 | |
| RPMI 1640 (1x, 500 mL) | Corning Life Science (Wujiang) Co., Ltd | R10-040-CV | |
| Kochsalzlösung | YXH APOTHEKE | A1001346 | |
| SD-Ratten | Labortierzentrum der Sun Yat-Sen Universität | NA | |
| Rasierer | Beyotime | FS600 | |
| Einwinkel-Nadel-Nylonnaht (3-0) | Ningbo Medical Needle Co., Ltd | DJZ-3-0 | |
| Einzelne Rundnadel-Nylonnaht (8-0) | Ningbo Medical Needle Co., Ltd | DYZ-8-0 | |
| Kleintier-Anästhesiemaschine | RWD Life Science Co., LTD | R500 | |
| Mehrfach-Organ-Perfusionsmaschine für kleine Tiere | Life Perfusor Medizinische Medizin | PU-100 | Dazu gehören Metallschüssel, Wasserbad, Heizpumpe und Temperatursensor |
| Kleintier-Chirurgie-Set | Beyotime | FS500 | |
| Natriumbicarbonatlösung (NaHCO3, 5 %) | Dongguan Puji Medical Technology Co., Ltd | H20064480 | |
| Steriles Operationsblatt | HengAo-Technologie | SKR-BY-DD0001 | |
| Steriles Wasser | Haiwang-Biografie | H35021140 | |
| Katheter mit geradem Griff (24 G) | Foshan Youzhan Tech Co., Ltd | 20230816-1 | |
| Chirurgisches Operationsmikroskop | Murzider | MSD203 | |
| Band | Minnesota Mining and Manufacturing Co. Ltd | 1527C-0 | |
| Tee-Stecker | Foshan Youzhan Tech Co., Ltd | WGST-10 | |
| Y-Typ inzellierende I.V.-Katheternadel (24 G) | JIANGXI FENGLIN | YZDW-7-5 | |
| Y-Typ-I.V.-Katheternadel (26 G) | JIANGXI FENGLIN | YZDW-7-6 |
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