Hier stellen wir ein Protokoll zur Etablierung eines langfristigen Leberkühlungs- und Transplantationsmodells bei Daurischem Ziesel (DGS) vor, das in Standard-Nagetiermodellen eine technische Herausforderung darstellte.
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Hier stellen wir ein Protokoll zur Etablierung eines langfristigen Leberkühlungs- und Transplantationsmodells bei Daurischem Ziesel (DGS) vor, das in Standard-Nagetiermodellen eine technische Herausforderung darstellte.
Bei der Lebertransplantation stellt die funktionelle Wiederherstellung von Spendertransplantaten nach längerer Kühllagerung eine große Herausforderung dar. Das gleiche Hindernis gilt für Standard-Nagetiermodelle (z. B. Mäuse und Ratten) für die Lebertransplantation, obwohl sie über gut etablierte chirurgische Protokolle verfügen, wodurch die Forschung zu Schlüsselthemen wie der funktionellen Wiederherstellung nach der Transplantation und der Immunkompatibilität zwischen Wirt und Transplantat eingeschränkt wird. Hier haben wir erfolgreich ein neuartiges Lebertransplantationsmodell mit einem obligaten Winterschlaf, dem Daurischen Ziesel (DGS; Spermophilus dauricus), der eine intrinsische Anpassung an ultratiefgreifende Hypothermie-Wiedererwärmungs- und Ischämie-Reperfusionsübergänge zeigt. In unseren Händen führte die Transplantation von Lebertransplantaten nach 24-stündiger Kühllagerung zu einem 100%igen Überleben der DGS-Empfänger innerhalb des 7-tägigen Beobachtungszeitraums, während das gleiche Verfahren bei Sprague-Dawley-Ratten (SD) ein Überleben von 0% 24 Stunden nach der Operation aufwies. Somit bieten das DGS und andere kälteadaptive Säugetiermodelle eine einzigartige und robuste Plattform zur Untersuchung von Mechanismen, die der Kälteanpassung und der Transplantationstoleranz von Organen zugrunde liegen, was die Entwicklung neuartiger Behandlungs- oder Operationsstrategien im Bereich der Transplantationsmedizin unterstützen kann.
Kälte-Wiedererwärmung und Ischämie-Reperfusion tragen wesentlich zur Schädigung von Lebertransplantaten bei und erhöhen das Risiko einer frühen Allotransplantat-Dysfunktion. Obwohl die Lebertransplantation in Standard-Nagetierorganismen wie Mäusen und Ratten erfolgreich etabliert wurde 1,2, da Studien an diesen kälteintoleranten Spezies nur begrenzte Einblicke in die Mechanismen der Kälteanpassung bieten, wurden Fortschritte in der Organkonservierung und Transplantationsmedizin behindert.
Die Entwicklung von Transplantationsforschungsmodellen in geeigneten kälteadaptiven Spezies könnte eine solche Lücke schließen. Zum Beispiel haben sich Säugetier-Winterschläfer so entwickelt, dass sie lange Perioden niedriger Umgebungstemperatur und/oder Nahrungsknappheit überleben 3,4. Während des Winterschlafs geht ihre Physiologie in Zyklen von erstarrten und zwischengeschalteten Erregungszuständen über, so dass sie gut an die Aufrechterhaltung einer niedrigen Körperkerntemperatur und die schnelle Wiedererwärmung und Blutreperfusion angepasst sind. Bemerkenswert ist, dass Ziesel, die Winterschlaf halten können, selbst in ihrem aktiven, euthermen Zustand eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Ischämie-Reperfusionsverletzungen aufweisen als Ratten 5,6. In den letzten Jahren haben von Winterlächern inspirierte Studien einige kälteadaptive Mechanismen und medikamentöse Ziele aufgedeckt, die moduliert werden können, um durch Kältelagerung verursachte Verletzungen signifikant zu lindern und die funktionelle Erholung von isolierten Geweben und Organen von nicht überwinternden Spezies zu verbessern 7,8,9,10,11.
In Anlehnung an die für die Lebertransplantation bei Ratten entwickelten Protokolle 12,13,14 stellen wir hier ein Protokoll für die Leberbeschaffung, die statische Kühllagerung und die Transplantation bei Daurischem Ziesel (DGS; Spermophilus dauricus), eine im Winterschlaf befindliche Nagetierart, die in Nordchina beheimatet ist. In unseren Händen hatten die Empfänger von DGS-Transplantaten ein 100%iges Überleben nach der Transplantation, wobei die Transplantate von euthermischen (aktiven) oder hypothermen (torpid) Spendern 24 Stunden lang bei 4 °C in der Lösung der University of Wisconsin (UW) gelagert wurden. Im Gegensatz dazu lag die Überlebensrate bei Sprague-Dawley (SD)-Ratten, die dem gleichen Arbeitsablauf unterzogen wurden, bei 0 %, was den Vorteil des DGS-Lebertransplantationsmodells deutlich zeigt. Wir gehen davon aus, dass die langfristige Kühllagerung und Transplantation anderer Organe bei DGS oder anderen im Labor gezüchteten kälteadaptiven Spezies, wie dem 13-zeiligen Ziesel (Ictidomys tridecemlineatus) und dem Syrischen Hamster (Mesocricetus auratus), ebenfalls erreicht werden kann, was den Forschern einzigartige Möglichkeiten bietet, die langfristige funktionelle Wiederherstellung des Transplantats und die Wirt-Transplantat-Kompatibilität zu untersuchen und neue Medikamente zu testen.
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Alle Tierversuche wurden vom Peking University Institutional Committee for Animal Care and Use (LSC-WangSQ-2) genehmigt. Die für die Studie verwendeten Instrumente sind in der Materialtabelle aufgeführt und in Abbildung 1 dargestellt.
HINWEIS: Der Umgang mit und die Zucht von wild gefangenen, überwinternden Nagetierarten, wie z. B. den 13-Linien-Ziesel, in einer Laborumgebung wurde beschrieben15,16. Die in dieser Studie verwendeten DGS wurden im Labor von weiblichen schwangeren DGS hergestellt, die auf dem Grasland der Stadt Zhangjiakou gefangen wurden. Sie waren zum Zeitpunkt des Experiments etwa 1-2 Jahre alt. Bei den ursprünglich trächtigen weiblichen DGS waren die Parasiten ausgeschieden worden, bevor die Tiere im Labor eintrafen. Bei der Ankunft der Tiere wurden Quarantäne und Inspektion auf gängige Viren durchgeführt, und diejenigen mit negativen Testergebnissen wurden in der Einrichtung gezüchtet.
1. Präoperative Vorbereitung
2. Operation des Spenders
3. Ex-vivo-Transplantatvorbereitung
HINWEIS: Bereiten Sie einen offenen Eisbehälter vor. Die gesamte Vorbereitung des hinteren Tisches wurde auf Eis durchgeführt.
4. Bedienung des Empfängers
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Die mittlere Dauer der chirurgischen Eingriffe war wie folgt: Die Spenderoperation betrug durchschnittlich 24,8 ± 2,3 min, die Rückentischoperation 15,4 ± 1,3 min, die Empfängeroperation 52,7 ± 5,1 min und die anhepatische Phase 14,2 ± 1,5 min.
Empfänger von Lebertransplantaten, die 24 h lang in kalter UW-Lösung konserviert wurden, zeigten 7 Tage nach der Transplantation eine Überlebensrate von ...
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Aufbauend auf Kamadas Doppelmanschettentechnik2 haben wir erfolgreich das erste orthotope Lebertransplantationsmodell bei DGS etabliert. Aufgrund der anatomischen Unterschiede zwischen dem DGS und herkömmlichen Rattenmodellen sind spezifische Überlegungen bei der Materialvorbereitung, den chirurgischen Eingriffen und dem postoperativen Management unerlässlich.
Faktoren wie Winterschlaf und Fettreserven tragen zu signifikanten individuel...
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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte anzugeben.
Diese Arbeit wurde durch das Noncommunicable Chronic Diseases-National Science and Technology Major Project (2023ZD0507600) und die National Natural Science Foundation of China (82371794 und 82170671) unterstützt. Die Arbeit wurde auch von der Zhejiang University Education Foundation, Akademiemitglied Shusen Lanjuan Talent Foundation, gesponsert. Wir danken auch Professor Dana K. Merriman von der University of Wisconsin, Oshkosh, für ihre Arbeit zur Zucht der 13-Linien-Erdhörnchen und für das großzügige Teilen hilfreicher Erkenntnisse und Erfahrungen bei der Zucht von Nagetiermodellen im Labor.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 3-0-Nähte mit Nadeln | Jinhuan Medical Products Co., Ltd | R315 | Für den Hautverschluss |
| 7-0 Seidennaht | Braintree, Sci, Inc | SUT-S103 | |
| 7F Einführungsscheide | Beijing Demax Medical Technology Co., Ltd. | DQ07083818S | Manschette für IHIVC |
| 8-0 Nähte mit Nadeln | Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | H821 | Für SHIVC-Anastomsis |
| 8F Einführungsscheide | Beijing Demax Medical Technology Co., Ltd. | DQ08083818S | Manschette für IHIVC |
| Anästhesiemaschine | RWD life Science Co. | R500 | |
| Blutstoppkauterie | Ningbo Shunye Medical Co., Ltd. | BDD-YE-DT-1 | |
| Bulldog-Klemme (leicht gebogen) | Jinzhong Medical Products Co., Ltd. | XEC120 | SHIVC |
| Buprenorphin | Tianjin Institut für Pharmazeutische Forschung Pharmaceutical Co., Ltd | H12020275 | Schmerzmittel |
| Cefuroxim-Natrium | Esseti FarmaceuticiS.r.l | H20160013 | Antibiotikum |
| Wattestäbchen | Fuqing Gesundheit & Integrale Medizin | 20230R | |
| Gebogene Mikropinzetten | RWD life Science Co. | F11031-11 | Chirurgisches Werkzeug |
| Gebogene Mikroschere | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54108B | Chirurgisches Werkzeug |
| Mullabströcher | Yubei Medical Materials Co., LTD | 21080274 | |
| Heparin-Natrium-Injektion | North China Pharmaceutical Co., LTD | 2101131-2 | |
| Infusionspumpe | Howkmed Co., Ltd. | HK-400 | |
| Isoflurane | RWD life Science Co. | 21070201 | |
| Mikronadelhalter | World Precision Instruments Co., Ltd. | 555408NT | Chirurgisches Werkzeug |
| Mikro-Gefäß-Clip | RWD life Science Co. | R31005-06 | PV und IHIVC |
| Micro Vessel Clip-Applikator | RWD life Science Co. | R34001-14 | Chirurgisches Werkzeug |
| Nadelhalter | RWD life Science Co. | F31025-13 | Bauchverschluss |
| Kochsalzlösung | Zhejiang Tianrui Pharmaceutical Co., Ltd | 716092103 | |
| Gerade Mikropinzetten | RWD life Science Co. | F11029-11 | Chirurgisches Werkzeug |
| Chirurgisches Mikroskop | Leica | M650 | |
| Chirurgische Plattform | N/A | N/A | Individuell, magnetisch |
| Gewebezange | RWD life Science Co. | F12002-12 | Chirurgisches Werkzeug |
| Gewebeschere | RWD life Science Co. | S12003-09 | Chirurgisches Werkzeug |
| UW-Lösung | Organrückgewinnungssysteme | SPS-1 | Orgelperfusion und -speicherung |
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