Описана детальная и воспроизводимая модель трансплантации целого глаза свиней (WET) — от хирургического забора до начала машинной перфузии, позволяющая изучать динамическое сохранение WET при трансплантации.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Описана детальная и воспроизводимая модель трансплантации целого глаза свиней (WET) — от хирургического забора до начала машинной перфузии, позволяющая изучать динамическое сохранение WET при трансплантации.
Первая трансплантация целого глаза человека (WET) дала новую надежду пациентам, потерявшим зрение из-за серьёзной офтальмологической травмы, но до того, как восстановление зрения с помощью WET станет возможным, предстоит решить значительные проблемы. Среди них одной из самых важных задач является сохранение ex vivo (ex vivo сохранение). Глазное яблоко, особенно его нейронные компоненты, такие как сетчатка и зрительный нерв, подвергается быстрой и необратимой дегенерации в течение нескольких минут, если не обеспечить надлежащее сохранение. Статическое холодное хранение (СКС) остаётся золотым стандартом в васкуляризированной композитной аллотрансплантации (VCA), но не подходит для сохранения экс виво ВЭТ из-за неспособности адекватно подавлять или поддерживать метаболизм, что приводит к потере жизнеспособности и функции трансплантата. Субнормотермическая машинная перфузия (SNMP) стала перспективной альтернативой SCS, предоставляя потенциал не только для сохранения трансплантатов, но и для их восстановления. Наша группа успешно перенесла SNMP из трансплантации твердых органов на несколько моделей VCA, продемонстрировав его осуществимость и преимущества. В этом документе мы сообщаем о применении SNMP для сохранения WET у свиней, подробно описывая анатомическую модель и протокол сохранения. Этот подход представляет собой значительный шаг вперёд в оптимизации методов сохранения и трансплантации WET.
Васкуляризированные композитные аллотрансплантации (VCA) представляют собой значительный прогресс в реконструктивной хирургии, предлагая беспрецедентные эстетические и функциональные результаты для пациентов со сложнымипоражениями 1,2. Однако потеря зрения, связанная с глазными яблоками, остаётся основным источником ухудшения при травмах лица. Недавняя первая целая трансплантация глаза (WET) вселяла новую надежду упациентов 3,4. Хотя зрение не было восстановлено, функциональная визуализация показала активацию коры в ответ на световую стимуляцию, а электроретинография (ЭРГ) показала притуплённый, но узнаваемый ответ фоторецепторов насвет 5. Несмотря на выдающиеся технические достижения, остаются значительные задачи, которые предстоит решить, чтобы сделать функциональную WET клинической реальностью. Глазное яблоко очень чувствительно к ишемии, а сетчатка и зрительный нерв подвергаются необратимой дегенерации в течение нескольких минут после тёплой ишемии (WIT), если не поддерживать надлежащее содержание кислорода иpH 6. Таким образом, WET создает специфические вызовы в области VCA, и необходимо учитывать множество факторов, включая как задний, так и передний сегменты, а также внешние компоненты. В частности, мышечная система имеет решающее значение для успешных функциональных результатов, так как она очень подвержена теплым ишемическим травмам, которые усугубляются ишемией-реперфузией 7,8. Дефицит кислорода приводит к повреждению клеток и высвобождению молекулярных паттернов, связанных с повреждением (DAMP). После реперфузии эти DAMPs активируют иммунную систему реципиента, вызывая воспаление и инфильтрацию иммунных клеток. Эта воспалительная среда ускоряет отторжение, способствуя презентации антигена и активацииТ-клеток 9. Помимо преодоления таких трудностей, как реинтеграция зрительного нерва, WET потребует оптимизированных методов экс виво перфузии для предотвращения повреждений, вызванных WIT или статическим холодным хранением (SCS), и в конечном итоге для восстановлениязрения 5,7,9,10,11.
Машинная перфузия (МП) хорошо зарекомендована в трансплантации твердых органов как метод предотвращения ишемии-реперфузионногоповреждения 12,13,14, при этом субнормотермическая машинная перфузия (СНМП) демонстрирует лучшие результаты по сравнению с СКС в различных моделях 15,16,17. Мы успешно интерпретировали SNMP на животных моделях отгрызунов 18, 19 досвиней 20, 21, 22 и, недавно, нечеловеческихприматов 23. SNMP не только доказала свою эффективность в сохранении трансплантатов на длительное время, но и продемонстрировала потенциал в восстановлении трансплантата и смягчении теплых ишемических повреждений, обеспечивая безопасную реплантизацию до 24 часов после забора 24,25. Благодаря способности частично поддерживать метаболизм клеток, SNMP также открывает новые возможности, превращая фазу сохранения в диагностический, терапевтический и предварительная платформу, которую можно интегрировать в протоколы реплантации и трансплантации в VCA. Мы разработали оптимизированный протокол SNMP, специально адаптированный для VCA, и применили его к этой сложной ситуации трансплантации глаз.
В данном исследовании SNMP используется для сохранения насыщенных кислородом динамических органов при температуре окружающей среды (примерно 20 °C). Эта техника использует перистальтический насос и оксигенатор для циркуляции и насыщения перфусата кислородом. Используется модель свиньи, которая крайне актуальна для исследований трансплантации и сохранения ВЭТ благодаря физиологическому сходству с человеком, сопоставимому размеру сосудов и уникальному отсутствию латеральной стенкиорбиты 26,27,28. Эта особенность делает его особенно подходящим для экс-виво экспериментов и аллотрансплантационных исследований, поскольку наружная сонная артерия и офтальмологическая артерия напрямую связаны, что позволяет получать ВЭТ исключительно через внешнюю сонную артерию и яремные вены без необходимости внутричерепной диссекции для экс виво экспериментов и in vivo Ортотопическая или гетеротопическая реплантация. Забор проводится после смерти кровообращения, что соответствует донорству после протоколов при смерти сердца и позволяет отсрочить получение до извлечения других твердых органов. Эта модель, таким образом, дополнительно исследует потенциал SNMP в восстановлении высокочувствительных трансплантатов после тёплой ишемии и поддерживает развитие методов сохранения ВЭТ в уже устоявшихся лабораториях трансплантации, которые уже сосредоточены на других органах, придерживаясь принципов «3-R» доработки, восстановления изамены 29,30. Кроме того, он остаётся актуальным для захватывающих закупок, следующих аналогичным этапам. Цель — создать надёжную модель сохранения на основе наружных цветков сонной и яремной вены и оценить её возможность динамического сохранения. Представлены подробные процедурные шаги, охватывающие закупку, сохранение и ключевые аспекты реализации SNMP.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Институциональное одобрение для этого исследования было получено местным Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (протокол #2024N000205). Все работы на животных следовали руководящим принципам Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments 31 и соответствовали рекомендациям Управления по уходу и использованию животных армии США (ACURO)32. Все WET закупались у свиней, проходящих процедуры закупки терминальных органов, согласно принципам «3-R» 33. Животные весом от 30 до 50 кг были эвтаназии путём экскрови после получения 100 МЕ/кг гепарина, а для экспериментов использовались левые ВЭТ-трансплантаты. Правые WET служили в роли управления. Забор органов произошёл после смерти менее 180 минут тёплой ишемии. См. таблицу материалов для получения информации обо всех реагентах и оборудовании, используемых в протоколе.
ПРИМЕЧАНИЕ: Данные фиксировались в таблице (например, Excel), а статистический анализ проводился с использованием соответствующего статистического программного обеспечения (например, GraphPad Prism). Альфа-риск был установлен на уровне 5% и был двухвостым. Для каждой контролируемой переменной определялись средние и стандартные ошибки среднего. Тест Спирмана использовался для изучения корреляций между параметрами перфузии.
1. Машинная перфузионная подготовка (за 1 день до эксперимента)
2. Посмертная закупка WET
ПРИМЕЧАНИЕ: Для имитации донорства после сердечной смерти и/или посмертного отбора животное следует усыпить в соответствии с местными рекомендациями IACUC. Предпочитаю эксагвинацию внутривенной инъекции пентобарбитала, чтобы избежать токсичности лекарств, которая может помешать исследованию.
3. Подготовка к перфузии
4. Субнормотермическая перфузия машины
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Предварительный тест на осуществимость был проведён в течение 6-часового периода SNMP, затем 2 часа нормотермической машинной перфузии (NMP) с цельной кровью для оценки правильной реперфузии всего трансплантата и имитации реплантации. Во время фазы SNMP наблюдался постоянный отток, а последующий реперфузионный анализ цельной крови показал успешное переокрашивание всего трансплантата. Параметры перфузии дополнительно подтвердили целесообразность метода (дополнительный рисунок 3
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Более чем через два десятилетия после первых клинических случаев VCA продолжает сталкиваться с серьёзными проблемами иммунологического и ex vivo сохранения, что ограничивает её широкоераспространение 37. Эти трудности особенно выражены в случае WET, который предлагает перспективы восстановления зрения, но представляет уникальные препятствия, такие как успешное восстановление зрительного нерва, сохранение функциональности переднего и заднего сегментов, а т...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Некоторые авторы заявляют о конкурирующих интересах. Доктора Уйгун, Леллуш и Цетруло имеют патентные заявки, относящиеся к этому исследованию. Доктора Коркут Уйгун и Басак Уйгун имеют финансовый интерес и входят в Научный консультативный совет компании Sylvatica Biotech Inc., специализирующейся на разработке технологий сохранения органов с высоким минусовым уровнем. Конкурирующие интересы следователей MGH управляются MGB в соответствии с их политикой по конфликту интересов. Все остальные авторы не заявляют о конфликте интересов.
Эта работа была частично профинансирована Национальными институтами здоровья по грантам No R01AR082825 (BEU), R01EB028782 (KU), DoD RTRP RT240044 (KU, AGL, CLC), Shriners Children's 84308 (YB) и суб-гранту ARPA-H FY25.1065.001 (CLC), а также Национальным научным фондом по гранту No EEC 1941543 (KU). HO и YB получили финансирование от Fondation des Gueules Cassées. Высоко ценится поддержка Société Française de Chirurgie Plastique, Reconstructrice et Esthétique (SOFCPRE, Франция) для HO и YB.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Щипцы Адсона | Тонкие научные инструменты | 11019-12 | Хирургический инструмент |
| Система оксигенации Аффинити Пикси | Medtronic | BBP241 | Оксигенатор |
| Ангиокат (24 G) | Бектон Дикинсон | 381112 | Канетер кануляции |
| Сывороточный альбумин Бовина | Сигма-Олдрич | A9647 | Компонент перфузии |
| Хлорид кальция дигидрат | Сигма-Олдрич | 223506 | Компонент перфузии |
| Углекислый кислород | Airgas | UN3156 | Смесь углекислого газа и кислорода gas |
| Катетер 24 G | Датшер | 921048 | Кануляция артерий |
| D-(+)-Моногидрат глюкозы | Сигма-Олдрич | 49159 | Компонент перфузии |
| Дексаметазон | Сигма-Олдрич | D2915 | Компонент перфузии |
| Декстран | Thermo scientific | 406271000 | Компонент перфузии |
| Дилататорные щипцы | AROSurgical | 11.946.1102 | Хирургический инструмент |
| Excel | Microsoft | Таблица | |
| Инъекция гепарина натрия | Eugia Pharma | 63739-953-25 | Компонент перфузии |
| Гумулин Обычный инсулин для человека | Лилли | 0002-8215-01 | Компонент перфузии |
| Сукцинат гидрокортизона натрия | Pfizer | 0009-0011-03 | Компонент перфузии |
| Лигаклип | Ethicon | MCS20 | Хирургические сосудистые клипсы |
| Костяный резач Листона | Тонкие научные инструменты | 16104-19 | Хирургический инструмент |
| Гексагидрат хлорида магния | Сигма-Олдрич | M9272 | Компонент перфузии |
| MasterFlex L/S | Коул-Пармер | 77200-32 | Роликовый насос |
| Микрохирургические щипцы | Тонкие научные инструменты | 11253-20 | Хирургический инструмент |
| Периостальный лифт | AROSurgical | 46.415.18 | Хирургический инструмент |
| Полиэтиленгликоль 35000 | Сигма-Олдрич | 25322-68-3 | Компонент перфузии |
| Хлорид калия | Сигма-Олдрич | 7447-40-7 | Компонент перфузии |
| Портативный датчик давления, PM-P-1 | Инструментация живых систем | PM-P-1 | Датчик давления |
| Prism | GraphPad | v. 10.1.1 | Программное обеспечение для статистического анализа |
| Radnoti Камера соблюдения пузырьковых ловушек | Радноти | 130149 | Ловушка с пузырьками |
| RAPIDPoint 500 | Siemens | 500 | Система газообразования крови |
| Повторная пила | Stryker | 5100-37 | Хирургический инструмент |
| Ронжёр | Тонкие научные инструменты | 16002-18 | Хирургический инструмент |
| Лезвие скальпеля (n15) | Тонкие научные инструменты | 10015-00 | Хирургический инструмент |
| Лезвие скальпеля (n23) | Тонкие научные инструменты | 10023-00 | Хирургический инструмент |
| Шёлковый шов 3-0 | Ethicon | P683H | Швы |
| Бикарбонат натрия | Сигма-Олдрич | S5761 | Компонент перфузии |
| Хлорид натрия | Сигма-Олдрич | S9888 | Компонент перфузии |
| Гидроксид натрия | Сигма-Олдрич | 72068 | Компонент перфузии |
| Натрийфосфат монобазик дигидрата | Сигма-Олдрич | 71505 | Компонент перфузии |
| Ножницы Стивенса | AROSurgical | 07.367.13 | Хирургический инструмент |
| Шприц 1 мл | BD | 309659 | Закупка образцов |
| Шприц 10 мл | Датшер | 300912 | Промывка трансплантата |
| Тепловизорная камера | Flir One | https://www.flir.fr/products/flir-one-gen-3/?vertical=condition+monitoring&segment=solutions | Мониторинг температуры перфузии |
| Трубки (n° 16) | Masterflex | 13-310-282 | Установка аппаратной перфузии |
| Гидрохлорид ванкомицина | Slate P Pharmaceuticals | 70436-021-82 | Компонент перфузии |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.