Er wordt een gedetailleerd en reproduceerbaar varkensbaarmoedermodel beschreven, van chirurgische verkrijging tot het initiëren van machineperfusie, waardoor de studie van baarmoederconservering bij transplantatie mogelijk is.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Er wordt een gedetailleerd en reproduceerbaar varkensbaarmoedermodel beschreven, van chirurgische verkrijging tot het initiëren van machineperfusie, waardoor de studie van baarmoederconservering bij transplantatie mogelijk is.
Tot op heden is baarmoedertransplantatie de enige optie voor vrouwen met absolute baarmoederonvruchtbaarheid, zoals vrouwen met het Rokitansky-syndroom, om zwanger te worden en te bevallen. Ondanks de groeiende belangstelling voor baarmoedertransplantatie in de afgelopen jaren, vereisen verschillende kwesties nog verder onderzoek, waaronder ischemie-reperfusieschade en de impact ervan op de kwaliteit en afstoting van het transplantaat. Recente literatuur heeft gewezen op een trombotisch complicatiepercentage tot 20% na baarmoedertransplantatie. Dit type complicatie kan het gevolg zijn van door hypoxie geïnduceerde endotheelcelbeschadiging, wat vaak leidt tot afstoting van het baarmoedertransplantaat. Hypoxie wordt geïnduceerd tijdens statische koude opslag, wat de gouden standaard blijft voor het behoud van transplantaten bij solide orgaantransplantatie. Onlangs is aangetoond dat dynamische conservering met behulp van machineperfusie de langdurige opslag van conventionele en marginale organen verbetert door ischemisch en hypoxisch letsel te verminderen. In dit protocol willen we elke chirurgische stap beschrijven die betrokken is bij het verkrijgen van baarmoeders bij varkens en dynamische conservering, op basis van beide baarmoedersteeltjes, om de verbinding en initiatie van het machineperfusieprotocol mogelijk te maken.
Baarmoedertransplantatie (UTx) heeft zich de afgelopen tien jaar aanzienlijk ontwikkeld, waarbij verschillende teams klinische onderzoeksprogramma's zijn gestart. Tot op heden is de belangrijkste indicatie van UTx absolute onvruchtbaarheid van de baarmoeder als gevolg van agenesie van de baarmoeder, waaronder het Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser (MRKH) -syndroom. Het MRKH-syndroom is een aangeboren aandoening met een prevalentie van één op de 5.000 levendgeborenen bijvrouwen1. UTx kan mogelijk aanvullende oorzaken van onvruchtbaarheid aanpakken, waaronder die als gevolg van hysterectomie als gevolg van kwaadaardige aandoeningen, postpartumbloeding, baarmoederfibromen, infectieuze gevolgen en verschillende aangeboren afwijkingen. Dit suggereert dat ongeveer 1 op de 500 vrouwen in aanmerking kan komen voor UTx.
De allereerste klinische UTx vond plaats in 2000 in Saoedi-Arabië2, maar vasculaire complicaties leidden drie maanden later tot een hysterectomie. Sindsdien zijn er verschillende gevallen van UTx uitgevoerd, gebaseerd op zowel levende als overleden donoren, wat resulteerde in meer dan 80 levendgeborenen 3,4. Net als op het gebied van solide orgaantransplantatie en gevasculariseerde samengestelde allotransplantaties (VCA), is immuunafstoting een belangrijke uitdaging in UTx. 5 Verschillende factoren kunnen leiden tot afstoting van het transplantaat, waaronder falen van de microbloedsomloop en veneuze stasis, die beide kunnen leiden tot trombotische complicaties. In een recent overzicht waarin baarmoedervascularisatie bij transplantatie werd bestudeerd, rapporteerden Kristek et al. tot 15% arteriële trombose en 5% veneuze trombose6. Bovendien zijn koude en warme ischemie kritieke factoren die moeten worden aangepakt voor een succesvolle transplantatie, aangezien ischemie-reperfusieschade (IRI) kan leiden tot transplantaatdisfunctie en acute afstoting 7,8. Myocyten reageren op ischemische stress door lactaat te produceren gedurende maximaal 6 uur9, waarna spiercelbeschadiging onomkeerbaar is. De impact van koude ischemie op het myometrium is gedocumenteerd in klinische studies, en het is aangetoond dat het gebruik van intracellulaire oplossing van de Universiteit van Wisconsin tijdens statische koude opslag (SCS) de conservering verbetert met een betere contractiele respons op prostaglandine en hogere ATP-concentraties in vergelijking met Ringer's acetaatoplossing10. De impact van warme en koude ischemie blijft echter slecht onderzocht in UTx.
SCS blijft de gouden standaard voor het behoud van VCA, inclusief de baarmoeder, en voor de meeste solide orgaantransplantaties. In de afgelopen jaren hebben aanzienlijke ontwikkelingen op het gebied van machineperfusiesystemen en conserveringsoplossingen echter geleid tot een paradigmaverschuiving. Er is nu sterk bewijs dat dynamische machineperfusie het behoud van gezonde en marginale vaste organen kan verbeteren en verlengen 11,12,13,14,15. Deze techniek wordt nu veel gebruikt in de klinische praktijk voor long-, hart-, lever- en niertransplantatie 14,16,17,18. Dynamisch orgaanbehoud toonde meerdere voordelen aan, waaronder het minimaliseren van koude ischemie en hypoxieletsels door een continue zuurstof- en nutriëntentoevoer te bieden, toxische metabolieten op te ruimen en de kwaliteit en levensvatbaarheidsparameters van het transplantaatte verbeteren 12,19. Er zijn meerdere modaliteiten ontwikkeld, variërend van onderkoelde tot normotherme machineperfusie (met of zonder zuurstofdragers), met verschillende perfusaten beschikbaar, maar slechts enkele zijn getest op de baarmoeder20. Om de substantiële bijdrage van dergelijke onderzoeksperspectieven te garanderen, zijn relevante preklinische chirurgische modellen van cruciaal belang.
In dit werk wordt subnormotherme machineperfusie (SNMP) gebruikt als een methode voor het behoud van zuurstofrijke dynamische organen bij kamertemperatuur (ongeveer 20 °C) door een perfusaat door een rolpomp en een oxygenator te laten circuleren. Er wordt een varkensmodel gebruikt dat relevant is voor studies naar UTx en conservering vanwege de overeenkomsten met het menselijke voortplantingssysteem in termen van anatomie, fysiologie en vaatgrootte21,22. De baarmoeder wordt verkregen na dood van de bloedsomloop, wat relevant is voor donatie na hartdood en de mogelijkheid suggereert van een vertraging van de verkrijging na alle andere relevante vaste organen 23,24. Bovendien vergemakkelijkt dit model de ontwikkeling van studies naar baarmoederbehoud binnen gevestigde transplantatielaboratoria die zich richten op andere organen, waarbij de "3V's"-principes worden toegepast25. Het doel is om een nieuw conserveringsmodel op te stellen op basis van baarmoedersteeltjes en de betrouwbaarheid ervan te beoordelen voor dynamische conservering. Alle procedurestappen zijn gedetailleerd, van de hysterectomie tot de conservering, en omvatten de belangrijkste punten voor het gebruik van SNMP.
Het hieronder beschreven protocol ging vooraf aan een voorbereidend experiment op basis van een enkele pomp en een "Y-tubing" instroomsysteem voor beide baarmoederslagaders (aanvullende figuur 1). Na 4 h-SNMP won het orgaan meer dan 50% van zijn oorspronkelijke gewicht. Stroming, druk, weerstand en gewichtsvariatie worden weergegeven in aanvullende figuur 2. Een enkel perfusiesysteem dat in twee instromen was gescheiden, liet niet toe om elk debiet aan de druk van elke kant te moduleren. In dit geval leidde SNMP tot aanzienlijk oedeem in de helft van het orgaan (aanvullende figuur 3). Dit systeem bleek ongeschikt voor het baarmoedermodel, deels omdat het niet als een perfect symmetrisch model moet worden beschouwd. Daarom werden in dit protocol twee systemen van machineperfusie gebruikt, één voor elke baarmoederslagader.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle dieren kregen humane zorg volgens de National Institute of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, en de protocollen werden goedgekeurd door het Massachusetts General Hospital Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). In totaal werden 6 vrouwelijke Yucatan-minivarkens met een gewicht van 30-40 kg gebruikt voor het verkrijgen van baarmoeders, waarbij vier baarmoeders SNMP ondergingen. Alle dieren werden vóór euthanasie gehepariniseerd met één volledige dosis (100 IE/kg). Orgaanverkrijging vond postmortaal plaats met minder dan 60 minuten warme ischemie. Andere organen kunnen voor verschillende onderzoeken van dezelfde donor zijn geoogst, volgens de "3V's"-principes25. Zie de Materiaaltabel voor details over alle reagentia en apparatuur die in het protocol worden gebruikt.
1. Preoperatieve voorbereiding (dag voor de operatie)
2. Postmortale verkrijging van de baarmoeder
OPMERKING: Om donatie na hartdood en/of postmortale verkrijging te simuleren, moet het dier worden geëuthanaseerd volgens de lokale IACUC-richtlijnen. Verbloeding verdient de voorkeur boven intraveneuze injectie met pentobarbital om toxiciteit te voorkomen die het onderzoek zou kunnen verstoren.
3. Voorbereiding op perfusie
4. Subnormotherme machineperfusie
OPMERKING: Voor de baarmoeder zijn twee onafhankelijke systemen van machineperfusie vereist. Elke baarmoederslagader is verbonden met een perfusiesysteem dat bestaat uit een rolpomp, een oxygenator, een bellenvanger en een druksensor. Het perfusaat in een reservoir circuleert door siliconenbuisjes die zijn verbonden met de hierboven genoemde elementen voordat het door het orgaan via de baarmoederslagader naar de baarmoederader aan elke kant stroomt, waar het perfusaat naar buiten komt en in hetzelfde reservoir wordt vrijgegeven.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Tijdens de perfusie werd het systeem aangesloten op een druksensor die de druk tijdens het experiment registreerde. De druk werd in eerste instantie geregistreerd voor een baarmoedervrij systeem, dat werd afgetrokken van drukregistraties tijdens baarmoederperfusie om de echte orgaandruk te verkrijgen. Het debiet werd aangepast om de druk binnen het gewenste bereik te houden en werd geregeld door de rolpomp. De weerstand werd berekend met behulp van de formule R = P / Q (R: weerstand (mmH...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Baarmoedertransplantatie, vaak beschouwd als onderdeel van VCA, heeft zich de laatste jaren snel ontwikkeld. Tegelijkertijd begon machineperfusie te worden onderzocht in VCA, omdat het robuust bewijs aantoonde voor het verbeteren van de conservering van vaste organen. Hypothermische en subnormotherme machineperfusie heeft het mogelijk gemaakt om tot 24 uur te bewaren in varkensmodellen van myocutane en botbevattende VCA 26,27,28....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle auteurs hebben geen financieel belang aan te geven.
Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door het National Institute of Health onder award No R01AR082825 (BEU) en Shriners Children's 84308 (YB). HO en YB ontvingen financiering van de Fondation des Gueules Cassées. De steun van Société Française de Chirurgie Plastique, Reconstructrice et Esthétique (SOFCPRE, Frankrijk) en CHU de Rennes (Frankrijk) aan YB wordt zeer erkend.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Affinity Pixie Oxygenation System | Medtronic | BBP241 | Oxygenator |
| Bovin serum albumine | Sigma-Aldrich | A9647 | Perfusiecomponent |
| Calciumchloride dihydraat | Sigma-Aldrich | 223506 | Perfusiecomponent |
| Koolstofdioxide zuurstof | Airgas | UN3156 | Koolstofdioxide zuurstof mix gas |
| D-(+)-Glucose monohydraat | Sigma-Aldrich | 49159 | Perfusiecomponent |
| Dexamethason | Sigma-Aldrich | D2915 | Perfusiecomponent |
| Dextraan | Thermo scientific | 406271000 | Perfusiecomponent |
| Heparine natriuminjectie | Eugia Pharma | 63739-953-25 | Perfusiecomponent |
| Humulin Regular Insulin mens | Lilly | 0002-8215-01 | Perfusiecomponent |
| Hydrocortison natriumsuccinaat | Pfizer | 0009-0011-03 | Perfusiecomponent |
| Magnesiumchloride hexahydraat | Sigma-Aldrich | M9272 | Perfusiecomponent |
| MasterFlex L/S | Cole-Parmer | 77200-32 | Rollerpomp |
| Polyethyleenglycol 35000 | Sigma-Aldrich | 25322-68-3 | Perfusiecomponent |
| Kaliumchloride | Sigma-Aldrich | 7447-40-7 | Perfusiecomponent |
| Drukmonitor, Draagbaar, PM-P-1 | Living Systems Instrumentation | PM-P-1 | Druksensor |
| Radnoti Bubble Trap Compliance Chamber | Radnoti | 130149 | Beltrap |
| RAPIDPoint500 | Siemens | 500 | Bloedgassysteem |
| Natriumbicarbonaat | Sigma-Aldrich | S5761 | Perfusiecomponent |
| Natriumchloride | Sigma-Aldrich | S9888 | Perfusiecomponent |
| Natriumhydroxide | Sigma-Aldrich | 72068 | Perfusiecomponent |
| Natriumfosfaat monobasisch dihydraat | Sigma-Aldrich | 71505 | Perfusiecomponent |
| Spuit 1 mL | BD | 309659 | Steekproefverwerving |
| Vancomycine hydrochloride | Slate run pharmaceuticals | 70436-021-82 | Perfusiecomponent |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit artikel is gepubliceerd
Video binnenkort beschikbaar