Author Produced

Heterotopisk Hjälp Rat Levertransplantation med Flow-reglerade Portal Vein Arterialization i akut leversvikt

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Hjälp levertransplantation ger ett tillfälligt stöd vid akut leversvikt, dess förnyelse av den felaktiga levern. Den heterotop extra levertransplantation (HALT) med portådern arterialization (PVA) gör tillräcklig leverfunktion. Vi utvecklade en analog teknik i råtta, för att undersöka påverkan av portvenen arterialization på morfologi och funktion av transplantatet.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Schleimer, K., Kalder, J., Grommes, J., Jalaie, H., Tawadros, S., Greiner, A., Jacobs, M., Kokozidou, M. Heterotopic Auxiliary Rat Liver Transplantation With Flow-regulated Portal Vein Arterialization in Acute Hepatic Failure. J. Vis. Exp. (91), e51115, doi:10.3791/51115 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Vid akut leversvikt extra levertransplantation är ett intressant alternativ metod. Syftet är att erbjuda ett tillfälligt stöd tills misslyckas infödda levern har regenereras. 1-3 Den APOLT-metoden, avstyr den orthotopic implantation av hjälp segments- de flesta av de tekniska problemen. Men denna metod nödvändiggör omfattande resektioner av både den nativa levern och transplantatet. 4 I 1998, Erhard utvecklat heterotopisk extra levertransplantation (HALT) utnyttjar portvenen arterialization (PVA) (Figur 1). Denna teknik visade lovande initiala kliniska resultat. 5-6 Vi utvecklade en HALT-teknik med flödesreglerade PVA i råtta för att undersöka inverkan av flödesreglerade PVA på transplantat morfologi och funktion (figur 2).

En levertransplantat sänkas till 30% av sin ursprungliga storlek, var heterotopiskt implanteras i höger njurregionen hos mottagaren efter explantation av den högra njuren.60; Den infra hepatisk caval ven av transplantatet var anastomoseras med infrahepatic caval ven hos mottagaren. Den arterialization av donatorns portvenen fördes via mottagarens högra njurartären med stenttekniken. Den blod-flödesreglering av den arterialized portvenen uppnåddes med användning av en stent med en inre diameter av 0,3 mm. Den celiaki stammen av transplantatet var end-to-side anastomoseras med mottagarens aorta och gallgången implanterades i tolvfingertarmen. En delsumma resektion av den nativa levern genomfördes för att inducera akut leversvikt. 7

På detta sätt 112 transplantationer utfördes. Den perioperativa överlevnaden var 90% och den 6-veckors överlevnadsgraden var 80%. Sex veckor efter operationen, de infödda leverregenere, visar en ökning i vikt från 2,3 ± 0,8 g till 9,8 ± 1 g. Vid denna tidpunkt minskas transplantatet vikt från 3,3 ± 0,8 g till 2,3 ± 0,8 g. Vi kunde få lovande långsiktiga resultat i form av transplantat morfologi och funktion. HALT med flödesreglerade PVA överbryggar tillförlitligt akut leversvikt tills infödda levern regenererar.

Introduction

Akut leversvikt utgör ett allvarligt problem inom klinisk medicin som leder till en dödlighet av 60 till 80%. 8 Vid akut leversvikt, är extra levertransplantation ett lovande alternativ terapi för att överbrygga den akuta fasen. Personen lever kvar att regenerera och efter att regenereringen av immunosuppression droger kan avbrytas. Som en följd transplantatet blir atrofisk. Men den operationsteknik för hjälp levertransplantation fortfarande diskuteras. 1-3 i detta sammanhang Terpstra rapporterade bristen på utrymme för transplantatet, portalen blodet stjäla fenomenet och problemet med venös trängsel och dränering. 9-10 Donatorns portven var anastomoseras end-to-sida till mottagarens vena porta. Detta resulterade i portalen konkurrens flödet mellan transplantatet och personen lever och i portal ventrombos. De flesta av dessa tekniska problem kan undvikas med användning av den APOLT-metoden (orthotopic implantation av hjälpsegment). 4 här metoden kräver omfattande resektioner av både infödda lever och transplantatet. 4 1998 Men Erhard och hans team utvecklat heterotop hjälp levertransplantation (HALT) utnyttjar portavenen arterialization (PVA) (Figur 1 ). Den hilum och portvenen av den nativa levern respekteras med användning av denna metod. Det besparar mottagaren från oönskade biverkningar såsom portal ventrombos och portal blod stjäla fenomen, vilket kan störa infödda lever återhämtning. Dessutom är inga omfattande lever resections av de infödda lever och transplantat krävs för denna metod, med följaktligen mindre blödning och mer återstående totala lever parenkymal massa för att överbrygga (graft) och regenerering (native lever). Denna teknik visade lovande initiala kliniska resultat. 5-6 Målet med experimentellt arbete var att utveckla en HALT teknik med portådern arterialization iråttan för forskningsändamål (figur 2). I preliminära experiment vi inte ta hänsyn till blodflödet reglering av arterialized portavenen, vilket resulterade i överbelastning av transplanterade transplantat efter reperfusion och massiv blödning från levern kapseln. 11 Sedan dess blodflödet i arterialized portven reglerades av en stent med en innerdiameter av 0,3 mm och en längd av 8 mm. Pilot experiment hade visat att en stentdiameter på 0,3 mm ger en genomsnittlig blodflödet i arterialized portvenen som är inom det övre fysiologiska området (1,7 +/- 0,4 ml / min / g lever vikt). 12 Våra resultat utan reglering blodflöde korrelerar med resultaten från Hong, som framförde HALT med PVA via höftartären hos mottagaren. 13 I sina experiment utan reglering blodflöde massiv portal och sinusvåg belastningar inträffade.

Målet med vår video är att demonstrate stegvis denna ne.w experimentell kirurgisk teknik i råtta. På sikt den föreslagna tekniken kan användas i studier av leverregenerering och interlever konkurrens och portal vein arterialization, portven hyperperfusion och portal blodflöde reglering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Experimental Animals

  1. Skaffa en lokal etikkommitté godkännande för alla experiment som kommer att utföras i enlighet med riktlinjerna för djurskydds FELASA (K 40, 17/99).
  2. Använd Lewis-hanråttor finns att köpa från någon kommersiell uppfödare (t.ex. Charles River Wiga GmbH, Sulzfeld, Tyskland). Här var 224 djur (112 givare, 112 mottagare) som används för att utföra 112 transplantationer. Mottagarna avlivades efter 6 veckor efter operationen. Vid tiden för operationen, bör djuren väger 250-350 g.
  3. Håll djuren i klimatkontrollerade rum med fri tillgång till mat och vatten.

2 Anestesi och Operative Förberedelse

  1. Placera råttan i en plexiglaslåda ansluten till anestesiapparaten med en syreflödeshastighet av 1 l / min, och en isofluoran förångare med 5% anestesigas för att inducera anestesi. Upprätthålla anestesi vid 1,5% isofluoran.
  2. Placera råttorna iryggläge på en värmeplatta.
  3. Ta bort pälsen av buken med en hårborttagning grädde.
  4. Förbered en steril kirurgiska området enligt följande: Använd ett desinfektionsmedel för att rengöra bänk. För desinfektion av snittet webbplatsen använder Klorhexidin först, alkohol andra och slutligen en scrub-lösning (t.ex. klorhexidin och 70% isopropylalkohol). Använd en engångsoperationsrock och operationshandskar.
  5. Använd sterila mikrokirurgiska instrument.
  6. Använd en operation mikroskop i 12-20 gångers förstoring.

3. Kirurgisk procedur

  1. Donator drift

    Framställning
    1. Utför en median laparotomi och resekera den vänstra laterala loben och median loben av transplantatet som beskrivs av Higgins. 14
    2. Bered därefter hepatoduodenal ligament. Först ligate gallgången för att framkalla trängsel och utvidgning av den lilla gallgången. Därefter ligera och transekt gastroduodenal ven och artär. Efteråt isolera celiaki stammen och den gemensamma leverartären och transekt vänstra gastric artären och mjälten artären. Incise belastade gallgången, och införa en 20-G stent i den. Placeringen av stenten måste säkerställa dräneringen av hela hilar gallgången systemet. Transekt gallgången distalt till stenten.
    3. Isolera infrahepatic segmentet av caval venen precis ovanför höger njurvenen.

      Perfusion
    4. Efter ligering av aorta ovanför celiac bålen, klämma portalen ven och incisionsfilm den. Presentera perfusionskatetem (14 G) i portådern, och utför perfusion med 30 ml histidin-tryptofan-ketoglutarat (HTK)-lösning (12 cm H2O, 4 ° C).
    5. Skär membranet och suprahepatic caval ven så att perfusatet rinna ut.
    6. Punktskatter celiaki stammen tillsammans med en aorta plåster och skölj den med histidin-tryptofan-ketoglutarat lösning.

      Explantation
    7. Transekt infrahepatic caval venen precis ovanför den högra njurvenen.
    8. Sedan placera en stent med en diameter på 0,3 mm i portalen ven och fixa det med en ligatur. Under den följande operationen är portalen ven arterialized via den högra njurartären. Transekt portvenen distalt till stenten.
    9. Efter ligering av suprahepatic caval venen, transekt den tillsammans med en manschett av diafragma.
    10. Explantera transplantatet och förvara den i histidin-tryptofan-ketoglutarat (HTK)-lösning på 4 ° C i en plastpåse på is. Placera hörn suturer (8-0 Ethilon) i infrahepatic caval venen.
  2. Mottagarens operation
    1. Utför en median laparotomi och förbereda infrahepatic caval venen. Då isolera den högra njurartären och urinledaren, ligera urinledaren och transekt den. Kläm den högra njurartären vid dess ursprung, sedan ligera den högra njurvenen. Sedan efter transektion av både renella fartyg, utföra nefrektomi. Därefter förkorta den högra njurartären, skölj den med heparin saltlösning (40 UI heparin / ml saltlösning).
    2. Transekt rätt njurvenen proximalt till ligatur efter proximal och distal fastspänning av infrahepatic caval ven för att skapa ett ovala lumen i infrahepatic caval venen. Skölj caval ven med heparin saltlösning. Implantera transplantatet i den högra njurregionen av mottagarens buk.
    3. Anastomos givarens infrahepatic caval ven end-to-sidan till den recipient`s caval ven med en 8-0 Ethilon kör sutur.
    4. Efter sköljning med heparin / saltlösning, introducera stenten i portvenen in i den högra njurartären (fig 3). Anslut portådern och njurartären med 2 maskor (8-0 Ethilon). Fäst länka stenten i njurartären med en ligatur (flätad silke svart 7-0).
    5. För att tillåta reperfusion, ta först bort den arteriella klämman, då bådevenösa klämmorna (Figur 4).
    6. Förbered infrarenala aorta, sedan placera en proximal och distal microclamp och incisionsfilm aorta rätt mellan de båda klämmorna. Utför en end-to-side anastomos mellan aorta och donatorns celiaki stammen, med hjälp av en aorta lapp, med en 10-0 Ethilon kör sutur.
    7. Sätt i gallgången till tolvfingertarmen: Applicera en pursestring sutur i tolvfingertarmen väggen, gör ett litet snitt i tolvfingertarmen väggen rätt i mitten av pursestring. Introducera stentade gallgången till tolvfingertarmen, och dra åt pursestring sutur. Slutligen, håll i tolvfingertarmen och gallgången tätt tillsammans med två stygn (Ethilon 8-0) (Figur 5).
    8. Utför sedan en delsumma resektion av den infödda levern, först beskriven av Emond et al. att efterlikna akut leversvikt. 7
    9. Fäst suprahepatic caval ven av transplantatet, tillsammans med en manschett av diafragma, till den laterala abdominala väggen hos den reAdressaten med 4-0 Vicryl sutur. Skölj buken med koksaltlösning (figur 6).
    10. För muskelskiktet använda en 4-0 Vicryl kör sutur och för kutan en 3-0 Vicryl kör sutur.

4. Återvinning och postoperativ hantering

  1. Låt djuren återhämta sig från anestesi under en infraröd uppvärmning lampa.
  2. Spruta Buprenorfin i dosen 0,03 till 0,05 mg / kg kroppsvikt sc varje 8-12 tim i 2 dagar.
  3. Undersök djuren rör allmänna tillstånd och tecken på sjukdom eller infektion.

5. Beräkning av initial Native Lever Vikt

Beräkna den ursprungliga nativa levervikt på följande sätt: subtrahera vikten av de resekterade leverlober från komplett levervikt (2,66% av kroppsvikten (detta värde med en standardavvikelse på +/- 0,49% bestämdes i tidigare experiment med n = 80 djur av samma stam och ettge)). 15

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den genomsnittliga tiden för transplantation var ca 150 min. Den kalla ischemi tiden var 64 +/- 7 min, den varma ischemi tiden var mindre än 25 min.

Den perioperativa överlevnaden var 90% och den 6-veckors överlevnadsgraden var 80%. Förlusten 20% berodde på peritonit på grund av stent luxation och galla läckage (fyra djur) under den första postoperativa veckan och på grund av lunginflammation, intraabdominell abscess och ileus (sju djur) under de följande fem veckorna. De överlevande djuren var i utmärkt allmäntillstånd.

Parametrarna för lever-syntes (Quick s värde: 110 +/- 7,8%, AT III: 104 +/- 6%) låg inom det normala intervallet sex veckor efter operationen.

Vid denna tidpunkt hade de infödda leverregenere, visar en ökning i vikt från 2,3 ± 0,8 g till 9,8 ± 1 g (P: 0,0065). Transplantatet vikt minskade från 3,3 ± 0,8 g till 2,3 ± 0,8 g (P: 0,06). The totala vikt båda levrar var inom den fysiologiska förhållandet mellan levervikt / kroppsvikt (Figur 7).

I den histologiska fläcken av transplantaten med hematoxylin-eosin vid 6 veckor efter HALT ades regelbundna hepatocyter observerades med varken ödem eller fettdegeneration (Figur 8). Alla transplantat uppvisade svag spridning av galla ductuli och kolangit grund av slambildning (Figur 8). Low-grade inom parenkymatös hepatocellulära nekroser kunde observeras i endast två grafts. Efter sex veckor i histologi av den infödda levern visade inga förändringar.

Figur 1
Figur 1 Schematisk presentation av heterotop hjälp levertransplantation (HALT) med portådern arterialization (PVA) i människa. PORtal ven (3) är arterialized via en iliaca bifurkationen interposition graft (5) som också är kärlet mataren av leverartären (6).

Figur 2
Figur 2 Schematisk presentation av heterotopisk extra levertransplantation (HALT) med portvenen arterialization (PVA) i råtta. Portvenen (a) arterialized via den högra njurartären (e) med en stent.

Figur 3
Figur 3 Portal vein arterialization under HALT med PVA i råtta. (A) Den stent i portalen ven införs i den högra njurartären. (B) por tal ven och den högra njurartären är anslutna med två suturer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4
Figur 4 Situs efter transplantat reperfusion via arterialized portvenen hos råtta. Klicka här för att se en större version av denna siffra. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

pg "width =" 500 "/>
Figur 5 Choledocho-duodenostomy under HALT i råtta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6
Figur 6 Situs efter HALT med PVA i råtta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 7
Figur 7 Grafisk presentation av levervikt (g) av infödda lever, transplantat ochtotala levern, vid tidpunkt för drift och efter sex veckor.

Figur 8
Figur 8 Histologisk delen av transplantatet efter sex veckor, färgades med hematoxylin-eosin (HE) (förstoring x100 (A) och x400 (B)). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den första heterotop extra rått levertransplantation beskrevs av Lee et al., 16 1966, följt av Hess. 17 Portalen ven av transplantatet var anastomoseras med portalen ven hos mottagaren. Under detta förfarande är portalen venösa blodtillförseln till infödda levern äventyras.

1991 Hong utfört HALT med PVA via höftartären hos mottagaren. 13 Utan reglering blodflöde massiv portal och sinusvåg belastningar inträffade.

Dessutom Aguirrezabalaga et al., Utfört HALT med PVA, ändå utan att betala nödvändig uppmärksamhet till blodflödesreglering i arterialized portådern. 18

Användningen av en stent som har en innerdiameter av 0,3 mm och en längd av 8 mm ger en genomsnittlig portal blodflödet efter reperfusion av arterialized portvenen som är inom det övre fysiologiska ringdee. 12

Den galla dränering är akilleshälen i levertransplantation. De mottagande djur är i fara att dö på grund av galla läckage och bukhinneinflammation. För detta ändamål använde vi en stent för att utföra choledocho-duodenostomy. Dessutom vi tillämpat ett pursestring sutur med ett par extra suturer för att undvika läckage och urkoppling. Följaktligen var gallan komplikationer minskas till 4%.

I den här aktuella studien var en delsumma resektion av den infödda levern utförs för att framkalla akut leversvikt. Denna teknik beskrevs först av Emond, det är standardiserad och visar inga biverkningar på andra organsystem eller på transplantatet. 7

I 2002, Palmes publicerade APOLT teknik i råtta med en överlevnadsfrekvens på 70 till 80%, avlivades djuren efter två veckor. 19 I denna modell den vänstra loben av transplantat transplanterades efter resektion av den vänstra loben av native levern. Transplantatet portal ven var anastomoseras end-to-end till vänster segment portvenen hos mottagaren, vilket leder till kirurgiska svårigheter att utföra operationen, eftersom lumen av fartygen blir mycket liten.

Till skillnad orthotopic levertransplantation, under heterotop levertransplantation finns det ingen anhepatic fas. De anastomoser kan utföras utan någon som helst tryck. Dessutom i heterotopisk läget, inte störs av det rörliga membranet. Vidare är mottagarens portvenen inte klämmas, och därigenom undvika venös överbelastning av tunntarm, mjälte, pankreas och magen.

Vi fick goda resultat på lång sikt om transplantat mikrocirkulationen, morfologi och funktion. 20 HALT med flöde regleras PVA kan tillförlitligt brygga en akut leversvikt fasen medan den infödda levern regenererar. 15

HALT med flödesreglerade PVA är enn innovativ teknik, relativt lätt att fastställa. Denna modell möjliggör framtida studier på leverregenerering och interlever konkurrens och portal vein arterialization, portådern hyperperfusion och portal blodflöde reglering. 20, 21

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Alla författare deklarerade inga konkurrerande intressen.

Acknowledgments

Denna studie har finansierats av "Deutsche Forschungsgemeinschaft" (DFG). K. Schleimer stöddes av Lise Meitner Fellowship vid ministeriet för vetenskap och forskning i NRW. Vi vill tacka Fru Mary-Joan Blümich för hennes utmärkta redigering hjälp. Dr Maria Kokozidou finansierades från Fresenius 2011_A61.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Braided Silk black 7-0  Ethicon Products 892100
Vicryl 3-0 Ethicon Products J285G
Vicryl 4-0 Ethicon Products J284G
Ethilon 8-0 Ethicon Products 1714G
Ethilon 10-0 Ethicon Products 7770G
Vasofix safety 14G B Braun 2758853
Vasofix safety 20G B Braun 2758818
2 French (0.012”/0.3 mm ID x 0.025”/0.6 mm OD) x 24”/60 cm polyurethane catheter Access technologies a division of Norfolk Medical, Inc., Illinois, USA CNC-2P
HTK solution, Custodiol Dr. Franz Köhler Chemie GmbH, Alsbach-Hähnlein, Germany
Isofluorane 5 % Any genericon
Heparin Any genericon
0.9% saline Any genericon
Buprenorphine Any genericon

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Boudjema, K., et al. Auxiliary liver transplantation for fulminant and subfulminant hepatic failure. Transplantation. 59, 218-223 (1995).
  2. Boudjema, K., Jaeck, D., Siméoni, U., Bientz, J., Chenard, M. P., Brunot, P. Temporary auxiliary liver transplantation for subacute liver failure in a child. The Lancet. 342, 778-779 (1993).
  3. Chenard-Neu, M. P., et al. Auxiliary liver transplantation: Regeneration of the native liver and outcome in 30 patients with fulminant hepatic failure - a multicenter European study. Hepatology. 23, 1119-1127 (1996).
  4. Gubernatis, G., Pichlmayr, R., Kemnitz, J., Gratz, K. Auxiliary partial orthotopic liver–transplantation (APOLT) for fulminant hepatic failure: first successful case report. World J Surg. 15, 660-666 (1991).
  5. Erhard, J., Lange, R., Giebler, R., Rauen, U., de Groot, H., Eigler, F. W. Arterialization of the portal vein in orthotopic and auxiliary liver transplantation. Transplantation. 60, 877-879 (1995).
  6. Erhard, J., et al. Auxiliary liver transplantation with arterialization of the portal vein for acute hepatic failure. Transpl Int. 11, 266-271 (1998).
  7. Emond, J., Capron-Laudereau, M., Meriggi, F., Bernuau, J., Reynes, M., Houssin, D. Extent of Hepatectomy in the rat. Eur Surg Res. 21, 251-259 (1989).
  8. Mas, A., Rode`s, J. Fulminant hepatic failure. Lancet. 349, 1081-1085 (1997).
  9. Terpstra, O. T. Auxiliary liver grafting: a new concept in liver transplantation. The Lancet. 342, 758 (1993).
  10. Terpstra, O. T., Reuvers, C. B., Schalm, S. W. Auxiliary heterotopic liver transplantation. Transplantation. 45, 1003-1007 (1988).
  11. Schleimer, K., Lange, R., Rauen, U., Erhard, J. Auxiliary liver transplantation in acute liver failure in the rat - an illustrated description of a new surgical approach. Langenbecks Arch Surg. 384, (2), 204-208 (1999).
  12. Schleimer, K., et al. Physiologic microcirculation of the heterotopically transplanted rat liver with portal vein arterialization depending on optimal stent diameter. Med Sci Monit. 28, (BR140-145), (2006).
  13. Hong, H. Q., et al. Study of portal arterialization with auxiliary liver in rats. Hiroshima J. Med. Sci. 40, 29-33 (1991).
  14. Higgins, G. M., Anderson, R. M. Experimental pathology of the liver. I--Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Arch. Path. 12, 186-202 (1931).
  15. Schleimer, K., et al. Auxiliary liver transplantation with flow-regulated portal vein arterialization offers a successful therapeutic option in acute hepatic failure--investigations in heterotopic auxiliary rat liver transplantation. Transpl Int. 19, (7), 581-588 (2006).
  16. Lee, S., Edgington, T. S. Liver transplantation in the rat. Surg. Forum. 17, 220-222 (1966).
  17. Hess, F., Willemen, A., Jerusalem, C. Auxiliary liver transplantation in the rat, influence of the condition of the recipient's liver on the fate of the graft. Eur. Surg. Res. 9, 270-279 (1977).
  18. Aguirrezabalaga, J., Arnal, F., Marini, M., Centeno, A., Fernandez-Selles, C., Rey, I., Gomez, M. Auxiliary liver transplantation with portal arterialization in the rat: description of a new model. Microsurgery. 22, 21-26 (2002).
  19. Palmes, D., Dietl, K. H., Drews, G., Holzen, J. P., Spiegel, H. U. Auxiliary partial orthotopic liver transplantation: treatment of acute liver failure in a new rat model. Langenbecks Arch Surg. (386), 534-541 (2002).
  20. Schleimer, K., et al. Improved microcirculation of a liver graft by controlled portal vein arterialization. J Surg Res. 116, (2), 202-210 (2004).
  21. Schleimer, K., et al. Portal hyperperfusion causes disturbance of microcirculation and increased rate of hepatocellular apoptosis: investigations in heterotopic rat liver transplantation with portal vein arterialization. Transplant Proc. 38, (3), 725-729 (2006).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics