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方法論記事

ラットの子宮移植のための外科的アプローチ、課題、および解決策

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DOI：

10.3791/64757

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2023年4月14日

 ,  ,  ,  , 
1Swiss HPB Laboratory, Department of Visceral & Transplant Surgery, University Hospital Zürich

この記事について

サマリー

本プロトコルは、ラットにおける子宮移植(UTx)を成功させるためのすべての必須ステップを記載している。ラットモデルは、UTxの臨床実施を促進するのに適していることが証明されています。ただし、ラットUTxは非常に複雑な手順であり、慎重な指示が必要です。

要約

子宮移植(UTx)は、絶対子宮因子不妊症(AUFI)の女性を治療するための新しいアプローチです。女性の推定3%〜5%がAUFIに苦しんでいます。これらの女性は、UTxの出現まで子供を持つ選択肢を奪われていました。UTxの臨床応用は動物での実験的研究によって推進され、最初の成功したUTxはラットで達成されました。生理学的、免疫学的、遺伝的、生殖的特性を考えると、ラットはそのような移植に適したモデルシステムです。特に、実験的UTxの通常のエンドポイントは出生による妊娠の成功であるため、妊娠期間が短いことは明らかな利点です。ラットモデルの最大の課題は、高度な顕微手術のスキルと経験を必要とする小さな解剖学的構造です。UTxは診療所での妊娠につながっていますが、手順は確立されておらず、継続的な実験の最適化が必要です。ここでは、ラットUTxの基本的なトラブルシューティングを含む詳細なプロトコルが提示されており、このタイプの顕微手術の経験がない人にとっても手順全体を把握しやすくなることが期待されます。

概要

子宮移植(UTx)は、絶対子宮因子不妊症(AUFI)の新しい治療法です。AUFIは、子宮の不在(先天性または後天性)または奇形に起因し、世界中の女性の3%〜5%に影響を及ぼします1。倫理的、法的、または宗教的な理由により、母性を望んでいるがAUFI2に苦しんでいる多くの女性の養子縁組または代理出産は除外されます。これらの女性にとって、UTxは自分の家族を始める唯一の選択肢であり続けています。UTxはクリニックに適用されていますが、成功はまちまちです。この手順は技術的に困難であり、その臨床的確立のために着実な改善が必要です。

2014年、生ドナー(LD)からの子宮の最初の移植(妊娠の成功)が、スウェーデンの先駆的なBrännström3グループによって行われました。死亡したドナー(DD)からのUTx後の最初の出産は、2016年にブラジルで報告されました4。2021年までに、世界中で80を超えるUTxが実行されましたが、成功率は約50%で、移植片は大部分がLDから来ています1。

命を救うものではありませんが、UTxは自分の子孫への欲求を満たすためにますます人気のある手順です。そのため、移植片の需要が高まっており、DDの寄付が将来の焦点となっています。しかし、DD提供は、かなり長い寒さ(および心臓死の場合は暖かい)虚血性曝露のために複雑であり、移植片機能障害および拒絶反応のリスクを高める5,6。外科的技術、要求の厳しい適合性マッチング、および関連する免疫抑制は、UTxアウトカムに関して依然として重要な問題です7。

臨床で上記のリスクを管理するには、虚血と免疫抑制の探索のための適切な動物モデルが必要です。動物モデルに最も臨床的に関連するエンドポイントは、成功した出産のままです。現在までに、実験的UTx後の妊娠は、マウス、ラット、ヒツジ、ウサギ、およびカニクイザルで達成されています8。大型動物は外科的技術の習得と最適化が運命づけられていますが、げっ歯類には妊娠期間が短いという明確な利点があります。したがって、げっ歯類モデルは、実用的、経済的、倫理的考慮事項に関して優れています9。しかし、マウスにおけるUTxの主な課題は小さな解剖学的構造であり、非常に要求の厳しい手術はマウスUTx10の再現性の低さに関連しています。対照的に、ラットは外科的によりアクセスしやすく、妊娠期間が短いという利点を保持しています。そのため、ラットはUTx9に最適なモデルになっています。Wranningらは2008年に同所性UTxのラットモデルを導入し、このモデルを用いて、UTxと自然交配に続く最初の生児出産が報告されている11,12,13。その後の研究は、ヒトにおけるUTxの実装に重要な貢献をしました9。

それにもかかわらず、UTxはラットでは依然として挑戦的であり、この外科的技術を習得したのはまだ少数のグループだけです。研究者の間でラットUTxが普及することに関連する障害の1つは、個々の顕微手術のステップ、落とし穴、およびトラブルシューティングのための対応する対策の正確な説明の欠如です14。このプロトコルは、この非常に複雑な顕微手術手順の詳細なガイドを提供して、この動物モデルの実装を容易にすることを目的としています 将来の研究。

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プロトコル

すべての動物実験は、スイス連邦動物規則に従って実施され、チューリッヒ獣医局(n° 225/2019)によって承認され、人間のケアが保証されました。雌の処女ルイスラット(体重170〜200 g)および雌の処女ブラウンノルウェーラット(170〜200 g)を子宮ドナー/レシピエントとして使用し、雄のルイスラット(300〜320 g)を交配に使用しました。ラットは12〜15ヶ月齢であった。動物は商業的な供給源( 材料表を参照)から入手され、管理された条件と水と標準的な食物への自由なアクセスを備えた豊かな環境で飼育されました。

1.子宮摘出

注:手順の詳細については、以前に公開されたレポート12、13、15を参照してください。

  1. 密閉されたプレキシグラス容器(14cm x 25cm x 13cm)内でイソフルランと酸素で1〜2分間麻酔を誘発する(O2中の5体積%イソフルラン)。
    1. ブプレノルフィンを皮下投与します (0.05 mg / kg)およびブピバカイン(0.5%、8 mg / kg)手術の30分前に計画された腹部切開の領域に皮下投与。.
    2. 電気シェーバーでラットの腹部の皮膚をすべて剃ります。
    3. 手術中はテープを使用して動物を加熱プレートに固定したままにします。両目に眼軟膏を塗ります。
    4. 小さな鼻コーンを介した連続投与により、酸素中の2〜4vol%イソフルランを用いて処置中に麻酔を維持する。
    5. 特殊なツールを使用せずに臨床パラメータによって麻酔深度を監視します(呼吸数~70-120/分-麻酔中は50%の遅い速度低下が許容されます;つま先ピンチで麻酔薬の深さを確認する;粘膜の色は青や灰色ではなくピンクである必要があります)16、それに応じてイソフルラン濃度を調整します。
      注:オプション:手術中の頻繁な呼吸モニタリングは、アシスタントの助けを借りて実行可能です。
    6. つま先ピンチを行って麻酔の深さを確認します。
    7. 消毒液と70%アルコールの3つの交互の綿棒で円を描くように腹部の皮膚をきれいにします。乾かします。
    8. 動物の上に腹窓を付けて滅菌ドレープ( 材料表を参照)を置きます。
  2. 正中開腹術を行います。
    1. 剣状胸骨の下0.5 cmから下腹部に向かって、6〜8 cmの正中線の長い切開 を介して 腹部を開きます。皮膚切開には10番メスを使用し、リネアアルバ切開には小さな鋭利なハサミを使用します。肝臓や膀胱を傷つけないでください。
    2. 綿棒を使用して腸を腹腔の外に移動し、滅菌生理食塩水で湿らせたガーゼで優しく覆い、断熱性を高めるために滅菌ビニール袋で保護します。
    3. 左右の腹壁フォルダーにリトラクターまたはクリップ( 材料の表を参照)を挿入して、腹膜筋を脇に置き、腹部を開いたままにして、子宮および関連する血管の最適なアクセスと可視性を取得します。クリップ/リトラクターをテープで固定します。
    4. 予熱した生理食塩水を塗布して、手術領域と腸を湿らせ、内臓の乾燥を防ぎます。
  3. 総子宮腔と子宮頸部に加えて、右子宮、内腸、および総腸骨血管を含む血管茎で右子宮角を収穫します。
    1. 結睭(4/0ポリグラクチン; 材料の表を参照)、焼灼し、一般的な子宮腔からの分岐に隣接する左子宮角を切断します。
    2. 子宮と膣を取り巻く余分な脂肪を取り除きます。
      注:子宮血管系の周りに脂肪を保ちます。
    3. 子宮頸部への付着部で膀胱を解剖し、すべての排液および栄養膀胱血管を焼灼します。焼灼中は、子宮頸部と膣の間に十分な距離を保ち、これら2つの構造の不必要な焼灼を避けてください。さもなければ、移植片壊死の危険性が高まります。
      注:ほとんどの外科的操作は膀胱に影響を与えるはずです。血管クランプ( 材料の表を参照)で膀胱を尾側に引っ込めるか引っ張って、掘削性疱疹のより良い視界を得ます。
    4. 下行子宮血管を子宮頸部のできるだけ遠位の尿管のレベルで焼灼して切断する。
      注:分割中は、膣と子宮頸部の周りの微小循環を可能な限り維持してください。
    5. 将来の移植片の頸部/膣部分を直腸付着物および傍膣および傍頸部靭帯から分離します。
      注:移植片膣の焼灼は避けてください。
    6. 子宮頸部の尾部2〜3 mm付近のジアテルミー を介して 膣を慎重に解剖します。
      注:膣内腔内に絨毛(子宮頸部)は見えません。
    7. 子宮動脈と静脈の両方をその起源に配置します。結睭(8/0ポリアミド; 材料の表を参照)、臀部血管および子宮血管の尾側のすべての血管を焼灼し、切断します。
      注:通常、子宮静脈への総腸骨大静脈尾部の直接結紮が可能です。
    8. 鈍い解剖によって、大動脈と大静脈の分岐部から子宮血管の分裂まで、共通の腸骨血管を互いに解放します。
      注:1つまたは2つの隣接するリンパ節を取り除くことにより、その領域へのより良い外科的アクセスを得ることができます。
    9. 子宮卵巣茎を同じレベルで焼灼した後、卵管から3 mmの右子宮角を切除します。これにより、移植片子宮角をレシピエント子宮角の上部に吻合することができます。
    10. 結紮糸(8/0ポリアミド)を右総腸骨動脈と静脈の周り、大動脈と雌丘の分岐部に近位に配置します。分岐部に隣接する右総腸骨動脈に小さな切開(0.5〜1 mm)を行い、曲がって鈍い30 G針またはまっすぐで鈍い25 G針を内腔に挿入します(洗い流すため)。結紮糸(6/0ポリアミド)で固定します。
      注:さらなるオプションは、針および/または血管の変位を避けるためにブルドッグクランプで追加の固定です。
    11. 右総腸骨静脈の結紮糸の尾側に総腸骨静脈を解剖し、フラッシング中の流出を可能にします。
  4. 以下の手順に従ってグラフトを洗い流します。
    1. 約9 mLのコールドリンガー溶液(RHX:50 IU / mLのヘパリンと0.4 mg / mLキシラジンを添加したリンガー)を6 mL / minの流速で3 mLシリンジを使用して手動で子宮を洗い流します。.ヘパリン(50 IU / mL)とキシラジン(0.4 mg / mL)を添加した6 mLの臓器保存液で再度洗い流し ます(材料の表を参照)。
      注意: 高いフラッシング圧力を避け、適切な針の配置を確保してください。
    2. 子宮組織が青白くなったら移植片を取り除きます。腹部大動脈の分岐部で結紮糸の尾側に総腸骨動脈を切断する。
  5. 移植前にバックテーブルの準備と保管のために、移植片をチルド臓器保存液(4°C)に入れます。
  6. 移植片を取り除いた後、最初にイソフルラン設定を最大にし、次に両側気胸を誘発し、続いて放血することにより、動物を安楽死させます17。

2.同系子宮移植

注:手順の詳細については、以前に公開されたレポート12、13、15を参照してください。

  1. 麻酔を誘発し、ステップ1.1で述べたように動物を準備します。
    1. 効果的な鎮痛(ステップ1.1.1に記載)と200IU / kgの高分子量ヘパリンを手術の30分前に投与します。.
  2. 正中開腹術を行います。
    1. 剣胸骨の下0.5 cmから下腹部に向かって6〜8 cmの長さの正中線切開 を介して 腹部を開きます。皮膚切開には10番メスを使用し、リネアアルバ切開には小さな鋭利なハサミを使用します。肝臓や膀胱を傷つけないでください。
    2. 綿棒を使用して小腸を腹腔の外に移動し、滅菌湿らせたガーゼで包み、断熱性を高めるために滅菌ビニール袋で覆います。
    3. 左右の腹壁フォルダーに開創器またはクリップを挿入して、腹膜筋を脇に置き、腹部を開いたままにして、子宮および関連する血管の最適なアクセスと視認性を取得します。クリップ/リトラクターをテープで固定します。
    4. 予熱した生理食塩水を塗布して、手術領域と腸を湿らせ、内臓の乾燥を防ぎます。
  3. 直腸と膀胱から膣の上3分の1を解剖して動員して子宮摘出術を行います。
    1. 子宮、子宮頸部、膣の周りの微小血管系を焼灼します。子宮の不吉な微小循環を保護するために、臓器に近い周囲の構造から子宮を切断して分離します。
    2. 周囲から脂肪組織を取り除きます。
    3. 焼灼によって左角を切断します。右側では、子宮移植片への後の吻合のために子宮上部の7〜8 mmのセグメントを保存します。
  4. 子宮移植を行います。
    1. 子宮血管の起始から大動脈/雌頭分岐部まで、右の総腸骨血管を動員して分離します。
    2. 移植片を腹腔内に配置します。冷たい臓器保存液に浸したガーゼで移植片を包みます。
      注:吻合中は移植片を冷たく保つ必要があります。
    3. 非外傷性血管クランプを両側の右総腸骨静脈に配置し、将来の吻合部位をフレーミングします。
      注:麻酔を1〜1.5vol%イソフルランに下げて、心臓の前負荷の突然の減少とその結果としての低血圧に適応します。
    4. 移植静脈の開口部よりわずかに大きいスリットを総腸骨静脈に切ります。
    5. 移植静脈を配置します。
    6. 1本のステー縫合糸(10/0ポリアミド; 材料の表を参照)を右総腸骨静脈のスリットの各コーナーに配置します。
      注意: 尾角の縫合結びを緩めたままにして、調整を改善し、財布のひもの影響を防ぎます。
    7. 血栓症を防ぐために、処置中は冷却されたRHXで吻合領域を定期的に洗い流してください。
    8. グラフト静脈の片側をレシピエントの静脈に6〜8ループの連続縫合糸で吻合します(図1)。
      注:頭蓋ステー縫合糸(10/0ポリアミド)から始めて、最初に血管のインバウンド部分を吻合します。
    9. 同様に容器の反対側を吻合し、今度は外側から開始する。
    10. 両側の吻合を終えた後、頭蓋ステー縫合糸で結び目を結び、次に尾ステー縫合糸(10/0ポリアミド)で結び目を結びます。
      注意: 巾着糸の影響を防ぐために、必要なだけ連続縫合糸を締めてください。
    11. 非外傷性血管クランプを両側の右総腸骨動脈に配置し、将来の吻合部位をフレーミングします。
    12. 中断された縫合糸(10/0ポリアミド)を使用して8-10ループ を介して 動脈吻合(右総腸骨動脈[RCIA])を実行します。
      注:中断された縫合糸は、連続縫合糸よりも制御が簡単です(「フィッシュマウス」技術ではオプション)18。処置中に冷却されたRHXで吻合領域を絶えず洗い流すことは、血栓症の予防に役立ちます。連続縫合糸を使用する場合は、静脈吻合と同様にこの手順を実行します。
  5. グラフト再灌流を行います。
    1. 両方の吻合部位が特許で認められ、出血が止まったら、移植血管の血管クランプを解除します(図2)。
    2. 移植片に、発赤、静脈の充満、移植動脈の脈動などの再灌流の兆候がないか調べます。
    3. 6〜7本の管腔内(6/0ポリグラクチン)の中断縫合糸を使用して、移植片の膣カフをレシピエントの膣保管庫に接続します。
      注意: 最初に12時の位置で単一の縫合糸から始めて、次の縫合糸を10時位置と1時位置に配置します。9時と3時の位置にある2つの縫合糸は、最前列19,20の縫合糸の後に結ぶ必要があります。
    4. 5〜7本の中断された縫合糸(7/0ポリアミド)を使用して、移植片子宮角をレシピエント子宮の残りの頭蓋子宮セグメントに端から端まで吻合します。
      注意: ルーメンを縫い合わないでください。
  6. 連続縫合糸で腹部を閉じます。筋肉層の縫合には4/0ポリグラクチンを使用し、皮膚には6/0ポリアミドまたは外科用創傷クリップを使用します。
  7. 移植が完了したら、温めたケージで動物を回復させます。動物が胸骨横臥能力を取り戻すまで動物と一緒にいて、完全に回復するまで単一の住居を維持します。ブプレノルフィン(0.05 mg / kg)と適切なNSAIDを皮下投与することにより、術直腸鎮痛治療を提供しますが、麻酔の初回投与後4〜8時間前ではありません。.手術後3日間、飲料水(1 mg / kg、経口、160 mL飲料水(0.3 mg / mL)に5 mLのブプレノルフィン)を介してブプレノルフィンを継続的に投与します。.
  8. 皮膚縫合糸は、保証後10〜14日で除去されます。

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結果

2群のラットの結果が提示される。UTxは、我々の変更の効果を実証するために、プロトコル調整の前(グループ1、n = 8)および後(グループ2、n = 8)に実施された(我々の変更の説明についてはディスカッションを参照)12,15,21。

ラットUTxの結果は、3つの重要な段階に関連しています。最初のフェーズは、UTx からの正常なリカバリです。通常、レシピエントは術後最初の2日以内に回復する必要があります。第2段階は、手術後2週間の移植片の健康状態に関連しており、交配プロセスへの包含を決定します(表2)。第3段階は、出生力の証拠として自発的な交配とそれに続く成功した出産を含みます。

両群のすべての動物は、手術から問題なく回復しました。第2段階...

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ディスカッション

ここに提示されたプロトコルは、ラットにおける子宮移植の背後にある外科的アプローチのための詳細な指示を提供する。このプロトコルは、UTxおよびその後の交配後の出生の確率を高めるように最適化されています。元のプロトコルは、Akouriら10のマウス研究に触発されて、Brännströmグループ12,13から引き継がれ、過去数年間の著者の経験に基づいて修正されました。そのため、変更は、移植の失敗から再現可能な結果への発展を反映した真の学習曲線によって推進されました。

決定的である可能性が高い主な変更は、(1)臓器回収および吻合中にフラッシング溶液にキシラジンを添加し、血管拡張を刺激して血栓リスクを低減させた。(2)動脈の端から側への吻合のための中断された縫合糸の使用。中断された縫合糸は、開存性に対する外科的制御を高め、財布のひもの影響を回避するだけでなく、その後の吻合領域の拡大を可能にし、動脈子宮を通る血流を増加させる。(3...

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開示事項

著者は、競合する利益がないことを宣言します。

謝辞

この研究は、スイス国立科学財団(プロジェクト助成金番号310030_192736)の支援を受けました。チューリッヒ大学獣医病理学研究所のFrauke Seehusen博士の組織病理学的支援に感謝します。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
側面に角度付き シザー 5 mmF.S.T15008-08
ビッグペーパークリップ特定リトラクターとして使用
鈍いベンドニードル G30Unimed S.A.
ブピバカイン0.5%シンテチカ
ブプレノルフィン0.3 mg / mLムゲシック
ドジエルナデルG25H.SIGRIST&PARTNER AG
Dumont #5SF ForcepsF.S.T11252-00
Ethilon 10/0Ethicon2810G
Ethilon 6/0Ethicon667H
Ethilon 7/0EthiconEH7446H
Ethilon 8/0Ethicon2808G
Femal Brown Norway Rats (150-170 g)Janvier
Femal Lewis Rats (150-170 g)Charles River Deutschland
Fine Scissors - SharpF.S.T14060-09Any other small hasor works too
Halsey Micro Needle HolderF.S.T12500-12other small needholder works too
Heparin Natrium 25000 I.E./ 5 mLB. Braun
Institute Georges Lopez Perfusion Solution (IGL)Institute Georges LopezOrgan preservation solution  
オスのルイスラット(300-320 g)チャールズリバードイチュイランド
マイクロセリファイン13 mmF.S.T18055-04  
Micro Serrefines 16 mm gebogenF.S.T18055-06
ロック付きMicro-Serrefineクランプアプリケーター  F.S.T18056-14  
Mölnlyncke OpMölnlyncke800300ドレープ
NaCl 0.9%B.Braun
OcteniseptSchülke
紙テープテサ
フィリップスアベントシュネラーFlaschenwäを固定するため。rmer SCF358/02フィリップス12824216
RingerfundinB.Braun
Rompun 2%BayerXylazine
丸型ニードルホルダーF.S.T12075-12
丸型ハンドル針ホルダーF.S.T12075-12
S&T血管拡張鉗子 - 角度付き45°F.S.T00276-13
Sacryl NahtKRUUSE152575
Scapel No 10Swann Morton201
Small Histo-Container小さな Histo-Container は、グラフトの Coldstorage に
Small Plastik Bags Small Plastik BagsAny transparant ビニール袋は問題ありません
滅菌綿棒Lohmann-Rauscher任意の滅菌綿棒は細かい
です 滅菌ガーゼLohmann-Rauscher任意の滅菌ガーゼは細かい
ストレートはさみ 8mmF.S.T15024-10
手術用顕微鏡 –SZX9オリンパスOLY-SZX9-B
サッター ノンスティック GLISS 0.4 mmサッター78 01 69 SLS
縫合タイイング鉗子 F.S.T00272-13
ThermoLux 温暖化マットThermoLux
用組織鉗子任意の組織鉗子は細かい
Vesseldilatator 鉗子F.S.T00125-11
Vicryl  プラス 4/0EthiconVCP292H
なし テ Any タオル滅菌動物;です 皮膚

参考文献

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