ラット肝移植モデルにおける血球力学的変化をシミュレートすることによる臓器虚血再灌流損傷
March 6th, 2021
本論文では、肝移植後の虚血再灌流傷害に関する基礎研究を容易にするために、ラットにおける肝相(肝虚血)の動物モデルを構築する方法を詳しく説明する。
ラット肝移植モデルにおける血行力変化をシミュレートすることにより、臓器虚血再灌流傷害虚血再灌流傷害は、肝移植後の一般的な適用である。肝外臓器関与の患者は、入院時間が長く、より多くを費やし、予後が悪くなる傾向がある。
合併症の発症は、肝臓移植の肝相の長さと密接に関連している。しかし、肝移植後の虚血再灌流傷害に関する基礎研究は、肝移植後の生存率が、外核臓器への傷害の程度に反比例することを示している。解剖期の定義に基づき、肝移植における血行力学的変化をシミュレートし、ハプティック外器官の虚血再灌流傷害を引き起こした。
本論文の中で、ラットにおけるアンハプティック相の動物モデルを構築する方法について、肝移植後の虚血再灌流傷害に関する基礎研究について詳細に説明する。元元博士は、すべてのビデオ動物の操作を担当しています。2つの眼圧力、ストレートおよびベンディング、および眼間レンズ、IOL鉗子、眼科用はさみ、1~2つのレトラクター、綿棒、3〜0個の外科縫合糸、ヨドフォームガーゼ、縫合針、必要に応じてバイオシステム、および眼間レンズ、IOL鉗子は、円形のために血管を分離するために使用される。
動物麻酔機械、脱水装置、 埋め込み機械、病理学的スライサー、冷凍機、組織スライサー、空気乾燥オーブン、神経光学顕微鏡、スキャナー、一般麻酔用のエンフルラン、4%パラホルムアルデヒド溶液、任意のエタノール、キシレン、高効率パラフィンワックス、ヘマトキシリンエオシン色素溶液、ハイドロリン酸、アンモニアスライド、ガラスカバー、中性、およびガムスライタ、および死ぬ材料、ピペット、遠心分離機、自動生化学分析装置、アラニンアミノトランスファーゼ、ALTキット、アスパラギン酸、アミノトランスレシーゼ、ASTキット、クレアチニンキット。体重を量った後、ラットは動物麻酔装置によってイオフルランで麻酔される。
腹部消毒後、鉗子とはさみを使用して、xiphoidプロセスの下に3センチメートルの中央値切開を行います。腹腔を開き、レトラクターを使用して肝臓を露出させ、肝胃靭帯を動員する。綿棒を使用して肝臓の中央葉を優しく反転させ、上向きに回してポルタの習慣を露出させます。
胆管、門脈、肝動脈を特定します。綿のスワップを使用して左下腹腔に向かって小腸を押し、下の静脈を右腎静脈に移動させ、門脈、肝動脈、眼内レンズで右腎静脈の上の下静脈を分離し、IOL、それぞれ3-0シルク糸でマークされた鉗子をスリップノットで覆う。左右下肢の皮膚を切り開き、眼用鉗子を使用して大腿静脈を露出させる。
低分子量ヘパリン625 IU/kgを大腿静脈からゆっくりと注入し、全身をヘパリン化する。3-0の縫合糸を持つ右腎静脈の上に門脈、肝動脈、および下の静脈をリゲートし、45分間持続する。腹腔内の小腸を交換し、ガーゼで覆います。
吸入麻酔はこれらの期間の間に減少する。45分後、門脈、肝動脈、右腎静脈の上の下静脈を解放する。筋肉と皮膚層を層状に縫合し、吸入麻酔を終了する。
4時間ごとに5mg/kgの皮下モルヒネを使用して術後鎮痛を提供する 目を覚まし、25プラスマイナス2度の温度で供給し続け、湿度50プラスマイナス10%の動物暖房ランプが必要です。この動物モデルでは、ラットを15分間の虚血に従って5群に無作為に分け、I15群、30分、I30群、45分、I45群、60分、I60、及び各群に10匹のラットを有するシャム群を用いた。各群の生存率は、手術後14日目に観察された。
すべてのラットはI 15、I 30およびシャム群で生き残った。8人はI 45グループで14日間生き残り、I 60グループで生き残ったのはわずか2人でした。結果は、ラットがせいぜい45分間、肝相を許容できることを示唆した。
実験の間、バイオシステムは、無肝期前後の心拍数および血圧、右内頸動脈挿管の変化を記録するために使用された。この結果、心拍数と平均動脈圧であるラットのMAPは、血管結紮後に劇的に変化することがわかりました。結紮後、腸内の肝虚血、鬱血、および浮腫、胃静脈瘤および脾腫が明らかであった。
80匹のラットを45分間虚血を含む8群に無作為に分け、T0、6時間の再灌流、T6、12時間、T12、24時間、T24、48時間、T48、72時間、T72、7日間、T7、T7、それぞれ14日間、T14。腎臓、膵臓、小腸、心臓および肺組織は、ラットが屠殺された後にHEで採取され、染色された。心臓を除いて、病理学的スコアはそれぞれ参照に従って与えられた。
結果は、肝外器官の最大傷害の時間が変化することを示した。膵臓の手術後6~24時間、肺では24~48時間であった。腸管と腎臓は、虚血の45分後に最も重傷を負った。
手術後24時間で腸粘膜の明らかな異常はなく、腎臓は48時間後に回復した。心臓に関しては、再灌流後の時間の経過とともに、局所心筋細胞ナルコシス、細胞の断片化および溶解、炎症細胞浸潤、および局所血管拡張および鬱血が手術後24〜48時間までに組織中に発見された。血清を採取し、ALT、AST、クレアチニン、およびアミラーゼのレベルを自動生化学分析装置によって検出した。
すべての指標は、病理学的変化とは異なり、24〜48時間でピークに達した。レベルは手術後48時間は基本的に正常であったが、病理学的損傷はまだ続いていた。要約すると、ラットのモデルは単純で、マイクロサージャリーなしで使いやすい、肝虚血後の肝外器官の虚血再灌流傷害の基礎的な研究に基礎を提供する。
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概要
この論文は、肝移植後の虚血再灌流障害に関する基礎研究を促進するために、ラットの肝無血期（肝虚血）の動物モデルを構築する方法について詳細に説明しています。研究は肝移植中の血行動態変化を理解することの重要性を強調しています。
主要な研究構成
科学分野
- 神経科学
- 移植生物学
- 虚血再灌流障害
背景
- 虚血再灌流障害は肝移植後の一般的な合併症です。
- 肝外臓器の関与がある患者は入院期間が長く、予後が悪いです。
- 肝無血期の持続時間は合併症の発症と密接に関連しています。
- 研究によると、移植後の生存率は肝外臓器障害と逆相関があることが示されています。
研究目的
- ラットの肝移植モデルで血行動態変化をシミュレートすること。
- 肝無血期と虚血再灌流障害の関係を調査すること。
- 肝移植の結果を改善するための洞察を提供すること。
使用された方法
- 肝虚血を研究するためのラットモデルの開発。
- 肝無血期中の血行動態変化のシミュレーション。
- 肝外臓器への虚血再灌流障害の影響の評価。
- 損傷の重症度と生存率の関係の分析。
主要な結果
- 肝無血期が臓器障害に与える影響を示しました。
- 虚血時間と患者の結果の相関を確立しました。
- 肝移植合併症に関する将来の研究の枠組みを提供しました。
- 手術中の血行動態の安定性の重要性を強調しました。
結論
- この研究は虚血再灌流障害を理解するための価値あるモデルを提供します。
- 結果は肝移植の管理戦略の改善につながる可能性があります。
- 治療的介入を探るためのさらなる研究が必要です。
よくある質問
Executive Industry Relevance
This rat liver transplant model enables mechanistic de-risking of extrahepatic organ ischemia-reperfusion injury by simulating hemodynamic changes during the anhepatic phase. It provides a reproducible system for evaluating organ-specific injury timelines and supports target validation in preclinical safety assessment. The model aids in predicting compound-induced organ stress and informs go/no-go decisions in early discovery.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to hemodynamic stress and organ-specific ischemia-reperfusion pathways.
- Operational Value: Supports biological de-risking by identifying temporal windows of maximal organ injury for target engagement studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a disease-relevant system for preparing validated biological systems to assess compound effects on extrahepatic organs.
- Operational Value: Facilitates assay standardization through quantifiable outputs such as serum ALT, AST, creatinine, and histopathological scoring.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Offers continuity from discovery through preclinical validation by modeling ischemia duration-dependent injury in kidney, pancreas, intestine, lung, and heart.
- Operational Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by defining tolerance limits (e.g., 45-minute anhepatic phase tolerance) and recovery timelines.
Pipeline & Workflow Integration
The model integrates into the discovery continuum from target validation to preclinical safety profiling, particularly for compounds with hemodynamic or organ stress liability.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of ischemic mechanisms and pathway clarification in extrahepatic organs.
- Screening: Delivers assay readiness via reproducible hemodynamic manipulation and measurable biochemical and histological endpoints.
- Analytics: Generates quantitative readouts (ALT, AST, creatinine, amylase) and histopathological scores to compare injury severity across conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling human-relevant ischemia-reperfusion timelines in extrahepatic organs post-liver ischemia.
- Enterprise Reuse: Serves as a reusable platform for evaluating multiple compounds or genetic modifications affecting organ resilience.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by linking ischemia duration to organ-specific injury patterns and recovery.
- Operational Value: Enhances reproducibility through standardized surgical and monitoring procedures (e.g., vascular ligation, Biosystems recording).
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying early biomarkers of organ stress and reducing late-stage attrition due to unidentified organ toxicity.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of candidates based on organ injury profiles and tolerance thresholds.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent vascular surgery and anesthesia management.
- Dependent on instrumentation for hemodynamic monitoring (e.g., Biosystems) and biochemical analysis (ALT, AST, creatinine kits).
- Necessitates standardization across teams for ischemia timing, reperfusion sampling, and histopathological scoring.
- Adaptation considerations include species-specific vascular anatomy and organ sensitivity to ischemic insult.
- Practical limitations include variability in surgical precision and the need for postoperative care to ensure survival beyond acute phases.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:35
Protocol
2:50
Operation
5:41
Representative Results: Rats' Tolerance to Liver Ischemia
6:43
Effects of Vascular Ligation on Circulation in Rats
7:09
Effects of Hemodynamic Changes on Extrahepatic Organs
9:06
Effects of Hemodynamic Changes on Liver, Kidney, Pancreas, Heart Serological Indexes
9:35
Conclusion
