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ユニークなラット肝門部クランプモデルは虚血再灌流障害を改善するのに薬理学的分子の影響を研究するために開発されました。このモデルは、直接肝臓送達を可能にする、門脈の分岐を介して虚血性肝セグメントにポータル供給の直接挿管を含みます。
流入閉塞、および肝移植と主な肝臓の手術は、暖かい虚血の期間、及び虚血/再灌流(I / R)無数の負の影響を持つ怪我につながる再灌流の期間を必要とします。肝移植宛ての限界臓器における潜在的なI / R損傷は減少した臓器の利用率への二次電流ドナー不足に貢献しています。重要な必要性は、移植における移植片機能への影響を仲介するために、肝I / R損傷を探索するために存在します。ラット肝門部クランプモデルは、肝臓I / R損傷における異なる分子の影響を調査するために使用されます。モデルによっては、これらの分子は、周辺上腸間膜静脈に吸入、硬膜外注入、腹腔内注射、静脈内投与または注射を使用して配信されています。ラット肝門部クランプモデルは、I / R傷害の改善に薬理学的分子の影響を研究に使用するために開発されました。 describラット肝門部クランプ用EDモデルは直接セグメント肝送達を可能にする、門脈の側枝を介して虚血性肝セグメントへのポータル供給の直接挿管を含みます。我々のアプローチは、研究対象の物質が注入され、その間に60分間放置葉および中葉に虚血を誘導することです。この場合、ペグ化、スーパーオキシドジスムターゼ(PEG-SOD)、フリーラジカル捕捉剤は、虚血性セグメントに直接注入されます。この一連の実験は、PEG-SODの注入は肝臓I / R傷害に対する保護であることを示しています。このアプローチの利点は、全身性の副作用における分布と減少量の結果として減少に虚血セグメントへの分子の直接注射が含まれます。
流入閉塞、および肝臓移植の主要な肝臓手術は、暖かい虚血の期間、及び虚血/再灌流(I / R)傷害1に至る再灌流の期間を必要とします。肝臓でのI / R損傷の影響は広範囲に1、2、3詳述されています。文献に詳述I / R傷害の結果は、次のとおり、反応性酸素種の生成、好中球の活性化を含む炎症カスケードの開始、クッパー細胞、および内皮細胞、Toll様受容体のヘムオキシゲナーゼ系と活性化の活性化、ANをエンドセリンおよび一酸化窒素、核因子κBの活性化および炎症性サイトカインおよび接着分子の合成1、2、3の促進との間の不均衡。これらの前炎症性のイベントかもしれLアポトーシス、壊死、臓器不全および最終的に臓器不全3にEAD。
I /肝移植宛ての器官におけるR損傷は早期移植片喪失につながると限界臓器が傷害3の影響を受けやすいように、現在のドナー不足に寄与することができます。 2015年5で行った米国4における肝移植の待機中リストに15226人の潜在的な受信者のみ5950肝臓移植は現在ありません。臓器の可用性では、この極端な制限のために、肝I / R傷害を探索研究は、移植片機能や臓器の利用率を最適化するために必要とされています。
肝I / R傷害を研究するために使用される動物モデルはラット肺門クランプモデルおよびラット肝移植モデルが含まれます。現在使用中のラット肝門部クランプモデルの様々なものがあります。最も一般的なのは1つである門脈、肝動脈および胆汁デュCT左側葉および中葉は顕微クリップ6、7、8、9、10、11、60分間の再灌流の30次いで分6、7、10、13、14、および60の期間12を用いてクランプされる供給H 7、9、10、13 24、14が許可されています。ラット肝臓の左側葉および中葉は、肝実質9の約70%を含みます。虚血プレコンディショニングを研究するために設計された一部のプロトコルでは、肺門血管の断続的なクランピングが含ままたは肺門血管9、13をクランプすることにより誘導される虚血のより長い期間に後肢先行。文献に記載されているいくつかの変更もあります。最初の左葉および中葉を供給門脈及び肝動脈をクランプするが、胆管15を排除することです。第二の変形例は、前のそれらの分割16、17、18、19、20に門脈、肝動脈、および胆管をクランプすることによって、総肝臓虚血を誘導することです。第三の変形例は、30〜60分間で8右葉に肺門血管のクランプを含みます。さらなる修飾は、21肝臓13に損傷を誘導するために、1つの後肢における血管束をクランプすることを含みます。肺門クランプ手順に種々のアプローチが、図1A-Dに示されています。
ラット肝門部クランプモデルは、肝臓I / R上の異なる分子および化合物の影響を研究するために使用されてきました。周辺上腸間膜静脈8内に吸入11、硬膜外注入12、腹腔内注射17、18、21、22、静脈内投与の10、14、15、19、23、24、または注射を用いて送達されてきたこれらの分子は、モデルで使用によって。
このレポートはこちらよりで詳述したラットの肝門部クランプのためのモデル研究中の薬理学的物質の直接分節肝送達を可能にする門脈の側枝を介して虚血性セグメント( 図2)へのポータルの供給ES直接挿管。我々のアプローチは、研究中の物質の注入、その間、この場合には、PEG化スーパーオキシドジスムターゼ、フリーラジカル捕捉剤25は 、虚血性セグメントに直接注入され、60分間放置葉および中葉における虚血を誘導することです。血液サンプルを前、虚血の誘導および120分後の再灌流に取られます。この時点で、ラットを屠殺して、サンプルは左葉および中葉から取得されます。また、サンプルは、内部コントロールとして機能する右葉から採取されます。
このアプローチには多くの利点があります。まず第一に、研究中の薬理学的物質を直接虚血セグメントに注入することができるボリュームOF分布は、全身循環又は腹腔への注射の分布の容積と比較して非常に低いです。 、全身性副作用の可能性を排除しないが、さらに、このアプローチは、減少させます。
すべての手順は、施設内動物実験及び実験動物の愛護管理と使用に関する米国学術研究会議・ガイド(IACUC)のガイドラインに従って行ったとオハイオ州立大学IACUC委員会による承認を受けています。
1.初期設定
麻酔の誘導2。
3.手順
4.モニタリング
5.再灌流
6.継続的なサンプリング
7.安楽死
8.ポスト実験解析
この実験は、nの2つの群= 3匹のラットそれぞれを用いて行きました。三人のラットの肝臓を15分間かけて注入ポンプの通常の生理食塩水(NS)の2mLの注射しました。三人のラットの肝臓を15分間かけて注入ポンプを用いてPEG化スーパーオキシドジスムターゼ(PEG-SOD、0.00067グラム/ mL)で混合した生理食塩水の2ミリリットル(NS)を注射しました。上記のプロトコールに記載されているように、血液サンプルを予め肺門クランプおよび120分間の再灌流後に採取しました。さらに、再灌流の120分の4つの肝臓組織サンプルの完了後、左及び中央値葉から採取した四の肝臓試料は、ラット肝臓の右葉から採取しました。
血清アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)が予め肺門クランプ及び120分の制御におけるポスト再灌流(NS)および(PEG-SOD)実験動物で測定しました。コントロールのALTレベルとの間に有意な差があった(NS)動物プレ肺門クランプ及び120分後の再灌流時。 ALTコントロールのレベル(NS)および実験動物(PEG-SOD)120分で( 図13A)との間に有意な差がありました。組織マロンアルデヒド(MDA)は、対照(NS)と実験(PEG-SOD)肝臓の右と左の葉の両方の動物について測定しました。制御注入(NS)および実験注射(PEG-SOD)と右葉(非肺門クランプ)における組織MDAは有意差を示しませんでした。対照注射と左葉(ポスト肺門クランプおよび再灌流)組織MDA(NS)は、右葉(非肺門クランプ)p <0.001よりも有意に異なっています。左葉(ポスト肺門クランプおよび再灌流)は、実験噴射対対照注射(NS)(PEG-SOD)p <0.005( 図13B)で組織MDAの著しく異なるレベルを有します。組織グルタチオン(GSH)は、制御注入(NS)Aと右葉(非肺門クランプ)で測定し、組織グルタチオンましたND実験インジェクション(PEG-SOD)は有意な差を示しませんでした。対照注射と左葉(ポスト肺門クランプおよび再灌流)組織GSH(NS)は、制御注入(NS)は、p <0.05と右葉(非肺門クランプ)よりも有意に異なっています。左葉(ポスト肺門クランプおよび再灌流)が実験的注入(PEG-SOD)p <0.005( 図13C)に対する制御注入(NS)を有する組織グルタチオンの著しく異なるレベルを有します。ウェスタンブロットは、対照動物の右および左葉を比較行い、肺門クランプおよび再灌流( 図13D)の後左葉に切断されたカスパーゼ-3の増加を実証します。第二のウェスタンブロットを対照とし、PEG-SOD( 図13E)で処置した動物の左葉を比較して行きました。これは、PEG-SODで治療した動物の肝臓組織に切断されたカスパーゼ3を減少を示しています。デンシトメトリーもdemonstraを行いました。肝臓組織で切断カスパーゼ3のレベルは、対照動物の右葉( 図13F)に対する左に増加することをティン。 PEG-SODを注入した実験動物の左葉の肝組織、および生理食塩水を注入した対照動物の左葉の肝組織を、比較では、デンシトメトリーは、動物と比較してPEG-SODで処置した動物で切断カスパーゼ-3を有意に減少を示しコントロール( 図13G)で処理しました。
図1: 解剖イラスト。ラット肝臓のA.解剖図。 B.ラット肝臓の解剖図。肝臓の左葉および中葉へのポータル茎がクランプされています。左と中央ローブは虚血性です。 C.解剖ラットの肝臓のイラスト。左葉へのポータル茎がクランプされています。左葉が虚血性です。ラットの肝臓のD.解剖イラスト。右葉へのポータル茎がクランプされ、右葉が虚血性です。
図2: 解剖イラスト。側枝を経由してカニューレを挿入門脈とラットの肝臓の解剖図。肝臓の左葉および中葉へのポータル茎は、縫合糸に囲まれ、微小血管クランプは、維管束の周りに締め付けるために使用されてきました。左と中央ローブは虚血性です。
図3: 機器設定アップ。この図は、目を実証します電子機器のセットアップ。
図4: オペレーティングルームセットアップ。この図は、手術室のセットアップを示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図5: 腹部の毛のトリミング。この図は、腹部の毛のトリミングを示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
ロード/ 54729 / 54729fig6.jpg」/>
図6: 固定化し、皮膚切開。この図は、ラットおよび皮膚切開の固定化を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図7: リブリトラクタの配置と内臓摘出。この図は、リブリトラクタの配置や内臓摘出を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図8: 場所縫合糸のMENT。この図は、縫合糸の配置を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図9: 下大静脈から採血。この図は、下大静脈から採血を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図10: 静脈支店縛りと後退。この図は、縛りと後退静脈枝を示しています。 ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54729/54729fig10large.jpg」ターゲット= 『_空白』>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図11: カニューレ挿入のプロセス。この図は、カニューレ挿入のプロセスを示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図12: カニューレ挿入。この図は、カニュレーションを示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
この一連の実験は、実証されているコントロールと比較して、左にPEG-SODとALTのリリースでは有意な減少につながった中央ローブ、細胞膜の脂質過酸化(MDA)、およびグルタチオンのメンテナンス(GSH)の注入(生理食塩水)。アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)を含む肝組織トランスアミナーゼは、肝細胞傷害のマーカーを確立しています。左葉をPEG-SODを注入されたALTの減少はPEG-SODの保護効果を示唆しています。増加した組織MDAが増加し、脂質過酸化を示し、酸化ストレスと組織傷害のマーカーと考えられています。活性酸素種の過剰産生は、MDA 26の生産を増加させます。 PEG-SODを注入した動物の左葉および中葉における組織MDAの大幅な減少がPEG-SODの保護効果を示しています。これは、PEG-SODはダメージから細胞を保護することを現在の理解と一致しています部分的に還元活性酸素種27によって引き起こされます。また、活性酸素種の存在下で、グルタチオンジスルフィドはグルタチオン(GSH)28に還元されます。 PEG-SODを注射し、肝臓の左側葉および中葉におけるGSHでメンテナンスがさらにPEG-SODの保護効果を強化します。さらに、虚血 - 再灌流傷害に曝された組織では、切断されたカスパーゼ-3、アポトーシスの積が増加することが実証されています。 PEG-SODで処理した左葉に切断されたカスパーゼ3の減少はPEG-SODは、アポトーシスの減少につながることを示唆しています。
スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)は活性酸素種の解毒に重要な酵素です。酵素は、過酸化水素と水に2つのスーパーオキシドアニオンの変換を触媒します。酵素カタラーゼは、プロセス25を完了し 、水及び酸素に過酸化水素に変換します。の半減期ネイティブSODは、共役ポリエチレングリコール - スーパーオキシドジスムターゼ(PEG-SOD)の開発まで、実験モデルにおけるその使用を制限しました。ポリエチレングリコールのSODの結合は、14時間に6分の半減期を増加させます。グエンら。全身送達29を用いて、ラットモデルにおいて肝臓虚血における脂質過酸化を軽減する能力を実証しました。
技術ここで詳しく説明し、いくつかは、以前に文献に記載されているの潜在的な変更の様々なものがあります。モデルによって使用される分子は、吸入11、硬膜外注入12、腹腔内注射17、18、21、22、静脈内投与の10、14、15を用いて送達されています8に> P、19、23、24または注射。
このプロトコルにはいくつかの重要なステップがあります。最も重要なのは、門脈のカニューレ挿入です。ケアは、静脈にカット穴が大きすぎないように注意しなければなりません。組織は、非常に弾力性があると穴が独自に拡大します。我々は、顕微はさみで0.5mmである穴を切断することによって起動することをお勧めします。カニューレは、手動で手順のこの部分を実行しようとした場合よりも高い敏捷性を可能にする器具を使用して、穴を介して供給することができます。最初にカニューレを送りながらさらに、静脈の後壁に穴を突っつい避けるために、左と右の門脈の分岐部に向けて直接目的としなければなりません。カニューレ先端が分岐部に到達すると、それは、左静脈特異的に供給することができます味方。カニューレが左と中央ローブの両方を提供し、左門脈に供給されると、その位置は、静脈内、それを感じて、手動で確認することができます。その位置は、また、冷食塩水を少量注入し、肝臓の供給セグメントにブランチング効果を見て確認することができます。
ラットにおける肝門部クランプモデルは、肝臓虚血再灌流傷害を実証するための再現性と安定したプラットフォームを提供します。可変肺門クランプモデルは、抗酸化剤および他の小分子6、7、8、9、10、11、12、13、14の保護効果を研究するために研究者によって使用されてきました。変化のポイントは、クランプされた船舶が含ま胆管が含まれているか否か虚血性作られるセグメントED、および再灌流6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18の期間の長さ、 19、20、21。 このモデルは、分子の投与の経路の投与の影響を研究するために使用される場合、さらに、不均一である8、10、11、「> 12、14、15、17、18、19、21、22、23、24に記載の手法にはいくつかの利点がある。まず、虚血性セグメントへのポータル供給の直接挿管が直接分節肝送達を可能にします研究中の薬理学的物質。これは内部コントロールとして肝臓の他のローブの利用を可能にする。第二に、分節肝臓カニュレーションが検討されて分子に対する分布の容積減少を可能にする。このアプローチは、それによってなど、全身副作用のリスクを減少させます物質は、対象の肝臓セグメントに直接注入される。肝臓セグメントの直接挿管が虚血前、送達されるべき物質を可能にします内、虚血または虚血後。これは、虚血再灌流障害サイクルの任意の時点で、分子の効果の研究が可能になります。虚血時間の長さの増加と利用できるようになる肝臓の再生を研究する傷害追加の機会の増加レベルを持ちます。
このアプローチのいくつかの制限もあります。最初は、起動コストです。手術用顕微鏡の購入はすでに1を所有していないラボのための重要なスタートアップコストである可能性があります。この技術は、顕微鏡なしでは困難または不可能であり得ます。第二は、曲線の時間を学んでいます。この手順は比較的簡単ですが、それにはいくつかの練習が必要ですし、初心者が専門家になるための手続きのかなりの数が必要になる可能性が高いです。
要約すると、このモデルは、肝虚血再灌流障害を研究するために、再現性のあるシンプル、かつ費用対効果の高いプラットフォームが可能になります。プロトコルにポリエチレンGLここに記載されているがycol-スーパーオキシドジスムターゼ、フリーラジカル捕捉剤25、注入されたが、このモデルは、肝臓におけるI / R損傷に及ぼす影響を評価するために、異なる薬理学的物質の多様性を注入するために使用することができます。
すべての著者は、彼らが何の開示を持っていない報告しています。
私たちは、彼の説明の仕事のためにデニース・マタイアス確認したいと思います。この作品は、NIH T32AI 106704-01A1、オハイオ州立大学の臓器移植、灌流、工学と再生のためのT・フルズチ基金によってサポートされていました。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sprague-Dawley Rat | Harlan Sprague Dawley Inc. | 200- 250 grams | |
Surgical Microscope | Leica | M500-N w/ OHS | |
Charcoal Canisters | Kent Scientific | SOMNO-2001-8 | |
Isoflurane Molecular Weight 184.5 | Piramal Healthcare | ||
Pressure-Lok Precision Analytical Syringe | Valco Instruments Co, Inc. | SOMNO-10ML | |
Electrosurgical Unit | Macan | MV-7A | |
Warming Pad | Braintree Scientific | HHP2 | |
SomnoSuite Small Animal Anesthesia System | Kent Scientific | SS-MVG-Module | |
PhysioSuite | Kent Scientific | PS-MSTAT-RT | |
Isoflurane chamber | Kent Scientific | SOMNO-0530LG | |
SurgiVet | Isotec | CDS 9000 Tabletop | |
Oxygen | Praxair | 98015 | |
27-0 Micro-Cannula | Braintree Scientific | MC-28 | |
Rib retractors | Kent Scientific | INS600240 | |
Polyethylene Glycol - Superoxide Dismutase (PEG-SOD) | Sigma Aldrich | S9549 SIGMA | |
GenieTouch | Kent Scientific | ||
Normal Saline | Baxter | NDC 0338-0048-04 | |
4 x 4 Non-Woven Sponges | Criterion | 104-2411 | |
Sterile Q-Tips | Henry Schein Animal Health | 1009175 | |
U-100 27 Gauge Insulin Syringe | Terumo | 22-272328 | |
5 mL Syringe | BD | REF 309603 | |
4-0 Braided Silk Suture | Deknatel, Inc. | 198737LP | |
7-0 Braided Silk Suture | Teleflex Medical | REF 103-S | |
1.8 mL Arcticle Cryogenic Tube | USA Scientific | 1418-7410 | |
Microsurgical Instruments | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Small Scissors | Roboz | RS-5610 | |
Large Scissors | S&T | SAA-15 | |
Forceps - Large Angled | S&T | JFCL-7 | |
Forceps - Small Angled | S&T | FRAS-15 RM-8 | |
Clip Applier | ROBOZ | RS-5440 | |
Scissors - non micro | FST 14958-11 | 14958-11 | |
Forceps - Straight Tip | S&T | FRS-15 RM8TC | |
Large Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-01 | |
Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-01 | |
Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-02 | |
Small Microsurgical Clip | Fine Scientific Tools | 18055-03 | |
Other Instruments | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Small Mosquito Clamps | Generic | ||
Analysis | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alannine aminotransferase (ALT) assay | Biovision | K752-100 | |
Malondialdehye (MDA) assay | Abcam | ab118970 | |
Glutathione (GSH) assay | Cayman Chemical | 7030002 | |
Antibodies - Cleaved Caspase-3 and Actin | Cell Signaling Tecnology | Antibody 9661 | |
ImageJ Software | National Institutes of Health | ||
RIPA Lysis and Extraction Buffer | Millipore | 10-188 |
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