本プロトコルは、移植片の十分性を客観的に定義し、移植後最初の7日間以内に透析に依存せず、移植片が自立して恒常性を維持できるかどうかを客観的に評価します。
本プロトコルは、移植片の十分性を客観的に定義し、移植後最初の7日間以内に透析に依存せず、移植片が自立して恒常性を維持できるかどうかを客観的に評価します。
遅延移植片機能(DGF)は、腎移植後7日以内に透析が必要と一般的に定義されます。しかし、現在の定義は主観的な臨床判断に依拠し、グラフトの十分性を正確に記述する標準化された基準が不足しています。この不一致は診断や研究の比較を妨げています。このプロトコルは、定量的な尿排出量と血清腎機能値を用いて、移植片の十分性および恒常性を維持する独立能力を客観的に記述するために、DGFの客観的な閾値を設定します。豚モデルの研究は、DGFに対する合意された診断評価点が存在せず、長時間にわたる透析の実施が困難であるため、困難です。これに対応するため、豚の腎臓自家移植において、30分間の孤立腎温性虚血後にDGFを定義し誘導するための明確なプロトコルを導入し、循環死(DCD)様のドナー獲得を模擬します。非侵襲的なフォーリーカテーテル挿入、中心静脈アクセス、動脈ラインモニタリング法を雌豚に用い、正確な尿量測定、日々の検査、術中のモニタリングを可能にします。これらの技術は透明性と再現性を確保するために詳細に作成されており、豚におけるDGF研究の標準化されたエンドポイントを作成し、臨床表現型を再現します。
米国の腎臓移植待機リストは9万人を超えています。移植片不足のため、年間3万件未満の腎移植が行われており、同じくらいの新規患者群が待機リストに追加されています。この悪化する不足に対処するため、最適でない虚血損傷を受けたDCD腎臓がますます選ばれています。実際、2023年以降、米国で移植された腎臓の50%がDCDドナーによるものとなっています。DCD腎臓は遅延移植片機能(DGF)の発生率が高いことと関連しています。DGFは、多くの人によって腎移植後7日以内に透析が必要と定義されています。DGFは一時的な移植不全症ですが、早期および後期の拒絶反応の増加と関連し、中央値の移植片生存期間は8〜12年と短くなります2。主に主観的な臨床定義であるため、DGFは客観的かつ標準化された定義の欠如と豚の長期透析の課題から、豚モデルでの研究が困難です。本研究では、豚の腎臓自己移植における移植片の十分性とDGF誘導のための客観的かつ標準化されたプロトコルを開発しました。異種移植によって豚と人間の腎臓の機能が証明されているため、このプロトコルは人間の腎移植にも応用可能です。豚腎臓自己移植がこのモデルに選ばれた主な理由は、早期移植片不全を制御する変数として虚血再灌流損傷の影響を単離し、交絡因子としてのアロ免疫または免疫抑制毒性を中和することである。
遅延移植片関数の定義: 1) 移植片の十分性を客観的に定義すること、2) 透析支援がない表現型の一時的性質を機能的移植片回復への橋渡しとして定義するという二つの主要な課題を克服するために、客観的な尿排出量と腎機能パネルの値を用いて疾患を定義しました。体積蘇生、自己移植の基準、そして吻合的障害(動脈、静脈、または尿管)の不在を標準化することで、移植片不全の永続的かつ解剖学的な原因を除外します。豚自家移植における移植片機能の遅延を次のように定義しました:無尿が3日を超えて持続する無 尿(<100 mL/日)による早期一時的移植不全、そしてBUN、クレアチニン、カリウムの蓄積が変動し、ヒト的エンドポイントであるK ≥ 8 mEq/L(心不整脈の高リスクで緊急・緊急透析の客観的適応)に達し、吻合的妥協がない場合。 この定義によれば、機能的移植片は電解質バランスとBUNおよびクレアチニンの減少傾向を維持するのに十分な尿量を生み出します。逆に、不十分なグラフトはBUNやクレアチニンを排出するのに十分な尿を産生できず、命を脅かす高カリウム血症を引き起こし、透析(または透析なしの場合は人道的な安楽死)が必要となります。これは可逆的な実質性虚血再灌流損傷であり、不可逆的な吻合的障害や拒絶反応ではないためです。
この研究はデューク大学施設動物ケア・利用委員会(IACUC)によって承認されました。このモデルには、メスのみ(非侵襲的なフォーリーカテーテル挿入用)ヨークシャー豚(体重40〜50kg(カノレーションのための腎血管および尿道口径の便利性)が使用されます。このプロトコルは、外科医、助手、臓器灌流士、そして試験マネージャー(サンプル、備品、データの担当)の4人のチームによって実施可能でした。
1. 術後日(POD)-1(腎臓移植)
2. 生命維持型豚のDCD腎臓自己移植
即時移植片機能と遅延移植片機能の比較。 低体温無酸素機械保存(MAP = 40 mmHg)を用いて24時間経った後、n=5頭の豚30分DCD腎臓自己移植を行い、移植後1週間の移植片回復と機能の表現型を日々の血液サンプルと総尿量を用いてモニタリングしました。移植後の回復表現型を2つ観察しました。最初の表現型は即時/早期移植片回復・十分性でした。模擬DCDグラフトを移植した豚5頭中3頭(60%)は、POD 2-3までに尿産生(1日あたり500 mL>)回復し、介入なしの連続電解質恒常性(透析、カリウムキレーション、インスリン介有細胞内シフトメント)を可能にしました(図3)。2つ目の表現型は遅延移植片機能(DGF)で、POD 3以降も持続的な無尿が特徴で、血清BUN、クレアチニンの蓄積、低ナトリウム血症および高カリウム血症の発症が伴い、透析の客観的臨床適応とされました。無尿と高カリウム血症が進行し、K≥8 mEq/Lあたりで心電図の変化(ピークT波)を引き起こしました。これは透析の緊急適応を示し、人道的評価項目として扱われました。このエンドポイントに達した後、吻合的障害やその他の外科的合併症による移植片不全・失敗の他の原因を除外するため全身麻酔下での安楽死が行われました。このDGFの定義を用いると、豚のDCD腎臓は30分間の原位温湿性虚血、その後24時間の低体温状態の無酸素機械保存、55分間の温かい虚血性縫製時間でDGFを40%の確率で発症させました(豚の5匹中2匹)。このDGF率は、ヒトDCD腎移植における報告された死亡率を再現しています。

図1:トンネル状の中心静脈ラインとフォーリーカテーテルの設置。この図の拡大版はこちらをクリックしてください。

図2:生命維持型豚DCD腎臓自己移植。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図3:豚モデルにおける遅延移植機能。 即時機能移植片と遅延機能移植片間の尿排出量の差( A); (B) 即時および遅延機能移植のカリウムレベル; (C) 即時および遅延機能グラフト間の1日の血清クレアチニンレベル。すべての数値は平均+SEMで表され、値はLOCFで報告され、混合モデル解析で解析されます。略称:LOCF=最後の観測が前進した。N=1腕あたり5頭の豚。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
移植片の機能遅延は、腎移植後の臨床経過に悪影響を及ぼします。移植後の初期段階では、長期入院、侵襲的処置の発生率増加、拒絶反応のリスク増加と関連しています。長期的には、DGFは移植片生存率の短縮にも関連しています。DGFは重度の虚血再灌流損傷(I/RI)の症状であり、DCD移植でDBDや生体ドナー腎移植よりも高い有病率であることが示されています。急性腎損傷(AKI)はI/RIによる急性腎小管壊死に伴い二次的であり、同種移植片がすぐに機能しなくなる最も一般的な原因と考えられています。臨床的には、移植後1週間以内に透析が必要であることで定義されます。大型動物モデルにおいて、DGFは移植片の十分性の標準化された定義が存在せず、透析を一時的な性質を判断できず、移植片機能回復への橋渡しとして判断できないため、定義や研究が困難です。
このプロトコルでは、最近の異種移植の成功例で証明されているように、人間の腎生理学と密接に類似していることが広く受け入れられているため、豚モデルが選ばれました10,11。自己移植は、カルシニューリン阻害薬のアロ免疫応答、拒絶反応、必要性および交絡作用を排除するために選ばれました。DGFの定義は、POD3を超えて持続する無尿(1日あたり<00mLの尿)が重度の高カリウム血症関連心電図変化を引き起こすことに基づいています。フォーリーカテーテルは正確な尿採取を可能にし、遅延移植片機能と充足性の定義を尿の質と量という機能的結果に結びつけます。毎日の採血により、従来の腎機能パネルのパラメータを毎日監視し、電解質の恒常性を包括的に把握できます。
遅延移植片機能の信頼性が高く再現可能な動物モデルを確立することで、遅延移植機能に対する効果的な治療法の研究が加速し、最終的には腎移植の成果が改善されると私たちは考えています。まとめると、本プロトコルは、制御された温性虚血損傷後に定量的な尿量と血清生化学的パラメータを用いて遅延移植片機能の客観的特徴付けを可能にする、豚の腎臓自己移植モデルを再現可能にします。標準化された手術条件、非侵襲的な尿採取、連続的な検査室モニタリングを組み込むことで、透析なしのDGF研究の実践的な枠組みを提供し、移植後移植片機能障害の臨床的に関連した表現型との比較を促進します(12,13,14,15)。
著者には利益相反を主張するものはありません。
トロント臓器灌流ラボ(Top lab)が豚の腎臓移植に関する研修中に専門知識を共有してくださったことに感謝します。また、非侵襲的な豚フォーリー挿入に関する専門知識を共有してくれたミシェル・メンディオラ・プラにも感謝します。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| <ストロング>仰向けフォーリー挿入 | |||
| 12 フォーリー神父 | 尿採取 | ||
| 外科用潤滑剤 | フォーリー挿入 | ||
| 1リットルの尿袋 | 尿採取 | ||
| 2-0ナイロン縫合 | フォーリーおよびセントラルラインの確保 | ||
| スペキュラム&ロング・デベイキー&光 | フォーリー挿入 | ||
| 尿検査チューブ(50ml円錐形) | 尿検査 | ||
| CG8 + ケム8 + ピッコロカートリッジ | 日々の検査 | ||
| <強力>伏せから仰向けへの中心静脈静脈ライン挿入 | |||
| 9.6 Fr シングルルーメン ヒックマンカテーテルトレイ | 日々の検査 | ||
| 10番刃 | CVC挿入のための刺し切開 | ||
| 中心線ネッドレス・ルーアロックキャップ | |||
| ヘップサリン水バッグ(生理食塩水1L + ヘパリンバイアル10本) | ヘプロックCVC | ||
| <ストロング>エクスプラント | |||
| 開腹術パック | |||
| ボビー | |||
| 滅菌ライトハンドル | |||
| スポンジパック | |||
| OR タオル - 白 17X23インチ(1パック4枚) | |||
| 2-0 シルクタイ | 血管制御 | ||
| 1 L プラズマライト | バランスの取れた電解質溶液 | ||
| 無菌全身開腹手術用器具トレイ | |||
| 濡れた腸タオルには温かい生理食塩水を使います | 腸の取り扱い | ||
| ニードルマネジメントボックス | |||
| ブックウォルター・リトラクター | |||
| Backtable | |||
| 滅菌臓器袋 - 腎臓につき2個ずつ | |||
| スラッシー用に1Lの結晶ロイドバッグ | |||
| UW溶液 - 腎臓につき250mlずつ | |||
| フラッシュチュービング | |||
| 14ゲージのアンギオカテーテル | |||
| <ストロング>マシンドレープ<ストロング> | |||
| オルガンの重量(スケール+ボウル+滅菌オルガンバッグ) | |||
| 機械灌流 | |||
| 灌流装置 | ライフポート腎臓輸送車 | ||
| 使い捨てオルガンチャンバー | ライフポート腎臓輸送車 | ||
| 灌流溶液 | KPS-1の解 | ||
| <ストロング>インプラント<ストロング> | |||
| 吸引チューブ | |||
| ヤンカウアー吸引チップ | |||
| 吸引キャニスター | |||
| ゴムシュード | |||
| 4mm大動脈パンチ | 動脈吻合 | ||
| 顕微外科器具+クランプ | |||
| 尿管ガイドワイヤー | |||
| 尿管ステント - 4.8 fr × 12 mm | 尿管吻合 | ||
| <強力>腹部閉鎖<強力> | |||
| ループプロリーン1本 | |||
| ブピバカイン | |||
| スキンホチキス | |||
| <ストロング>サンプルズ | |||
| サンプルトレイ | |||
| 14G生検ガン | |||
| NBF生検ジャー | |||
| エッペンドルフ管 | |||
| 緑色のトップ血液チューブ | |||
| 15 mL円錐形 | |||
| <ストロング・メドス>・ストロング<・ストロング> | |||
| ノルエピネフリンバイアル | |||
| ドーパミンバイアル | |||
| 1 L プラズマライト | バランスの取れた電解質溶液 | ||
| アスピリン81mg 1錠錠 | |||
| セファゾリンバイアル | |||
| エクシード | |||
| ヘパリン10Kユニット |
