Method Article
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم بروتوكولا يوضح بالتفصيل نموذجا جراحيا لشراء الكلى في نموذج الخنازير قبل السريرية للتروية أو الزرع الآلي اللاحق.
تطورت التروية الآلية كاستراتيجية قابلة للتطبيق لتقييم الأعضاء خارج الجسم الحي ومراقبتها وعلاجها وتحسينها ، بالإضافة إلى إطالة أوقات الحفظ. كانت النماذج الحيوانية الكبيرة ذات أهمية قصوى لتطوير هذه التقنيات وتحسينها. ومع ذلك ، من أجل ضمان جودة الكسب غير المشروع وقابلية استنساخ البيانات ، يجب اتباع التقنيات الجراحية الموحدة والقابلة للترجمة سريريا لشراء الأعضاء والأنسجة. وبالتالي ، هنا ، نصف بروتوكولا محسنا لشراء الكلى في نموذج الخنازير قبل السريرية. يتم إجراء استعادة الكلى باستخدام خنازير السلالات المختلطة (يوركشاير كروس / ميكس). باختصار ، بعد التطهير المعقم ولفة المجال الجراحي ، يتم إجراء شق كامل في خط الوسط للحصول على الوصول الأمثل إلى كلتا الكليتين. يتم تشريح الحالب والوريد الكلوي والشريان حتى أصلهم من الوريد الأجوف السفلي والشريان الأورطي ، على التوالي. بعد التشريح الكلوي الكامل ، يتم ربط الحالب وقطعه بعيدا. ثم يتم إضفاء الطابع الهباريني على المتبرع بالكامل ب 100 وحدة دولية لكل كيلوغرام / وزن الجسم. بعد ذلك ، يتم تثبيت الشريان الكلوي بالقرب من الشريان الأورطي ، ويتم تثبيت الوريد الكلوي بالقرب من الوريد الأجوف باستخدام مشبك الأوعية الدموية ساتينسكي. ثم يتم استئصال الطعم الكلوي ، ويتم تقشير الشريان الكلوي على الفور على الطاولة الخلفية. سيتم بعد ذلك شطف الكلية بمحلول حفظ مثلج وتخزينها على الثلج حتى يتم التروية أو الزرع. أخيرا ، يتم ربط جذع الشريان الكلوي برباط حريري 2-0 ، ويتم إغلاق الوريد الأجوف بخياطة 6-0 من مادة البولي بروبلين. تستعيد هذه التقنية الكلى وتحاكي إما بيئة متبرع حي (كلية واحدة) أو متبرع متوفى (كلية مزدوجة). يوفر التعافي من الكلى الفردية ميزة إجراء عملية زرع ذاتي لاحقة. في نموذج المتبرع المتوفى ، يمكن جمع الدم قبل القتل الرحيم عن طريق إدخال إبر كيس الدم مباشرة في الشريان الأورطي ، وبالتالي إخراج وتوفير الدم لتروية آلة خارج الجسم الحي .
زراعة الكلى هي العلاج الأمثل لمرض الكلى في المرحلة النهائية (ESRD) ، مما يوفر نوعية حياة محسنة ونتائج طويلة المدى مقارنة بغسيلالكلى 1. على الرغم من التقدم في الحفاظ على الأعضاء ، يموت عشرات الأشخاص كل يوم من ESRD أثناء وجودهم في قائمة الانتظار لزراعة الكلى2. التروية الآلية هي مجال متنام يزيد من أوقات الحفظ ، مما يتيح شبكات المتبرعين الموسعة وتخصيص الأعضاء بشكل أكثر كفاءة. تسمح هذه التقنية أيضا بمراقبة الأعضاء خارج الجسم الحي وتحسينها ، وبالتالي تقليل آثار إصابة نقص التروية وإعادة التروية (IRI). عند مقارنتها بالتخزين البارد الثابت (SCS) ، فقد ثبت أن نضح الماكينة يقلل بشكل كبير من حدوث وظيفة الكسب غير المشروع المتأخرة3،4. أظهر التروية الآلية أيضا تنشيط الطعوم الهامشية ، والتي لم تكن لتفي بمعايير الزرع5. على الرغم من التقدم التكنولوجي ، تظل تقنية الحفظ الأكثر شيوعا SCS على الجليد. يمكن أن تساعد المزيد من التجارب والبيانات قبل السريرية في جعل التروية الآلية الدعامة الأساسية للحفاظ على الكلى.
نموذج الخنازير لزراعة الكلى راسخ وكان جزءا لا يتجزأ من تطوير تقنية الحفاظ على الكلى ، وخاصة نضح الآلة. على عكس الكلى القوارض غير الضاربة ، فإن الخنازير والكلى البشرية كلاهما متعدد الفصوص ، ومتشابهة في الحجم ، ويشتركان في تشريح الشرياني والوريدي والبولالمماثل 6،7. لذلك ، تسهل كلية الخنازير الترجمة المباشرة إلى البيئة السريرية ، خاصة فيما يتعلق بالأجهزة الطبية والعلاجات الدوائية. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر كلى الخنازير فيزيولوجيا مرضية مماثلة للكلى البشرية8 ، مما يجعلها مثالية لدراسات الحفاظ على الكلى.
من أجل ضمان جودة الكسب غير المشروع وقابلية تكرار البيانات ، يجب اتباع التقنيات الجراحية الموحدة والقابلة للترجمة سريريا لشراء الأعضاء والأنسجة. وبالتالي ، هنا ، نصف بروتوكولا محسنا لشراء الكلى في نموذج الخنازير قبل السريرية. يسمح هذا البروتوكول باستعادة الكلى ويحاكي إما بيئة متبرع حي (كلية واحدة) أو متبرع متوفى (كلية مزدوجة). يوفر التعافي الكلوي الفردي ميزة إجراء عملية زرع ذاتي لاحقة. في نموذج استعادة الكلى المزدوجة ، يمكن جمع الدم قبل القتل الرحيم عن طريق إدخال إبر كيس الدم مباشرة في الشريان الأورطي ، وبالتالي إخراج وتوفير الدم لتروية آلة خارج الجسم الحي .
تمت الموافقة على جميع الإجراءات الموضحة من قبل لجنة الرعاية المؤسسية والاستخدام بجامعة جونز هوبكنز ، وهي مؤسسة مرخصة من وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) ، ومكتب رعاية المختبر (OLAW) المضمونة ، وجمعية تقييم واعتماد رعاية المختبر (AAALAC) مؤسسة معتمدة. تم الحفاظ على وفقا لقانون رعاية الصادر عن وزارة الزراعة الأمريكية ، ودليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام المختبر ، وسياسة خدمة الصحة العامة الأمريكية بشأن الرعاية الإنسانية واستخدام المختبر.
1. والسكن
2. إجراء ما قبل الجراحة والتخدير
3. إجراء حصاد الكلى
4. إجراء حصاد الدم
تتمتع مجموعتنا البحثية بخبرة واسعة تمتد لما يقرب من 15 عاما مع نماذج الخنازير لكل من زراعة الأعضاء الصلبة وزرع الأوعية الدموية المركبة9،10،11،12،13،14،15،16،17. هنا ، نصف نتائج تجارب استعادة الكلى الخنازير (ن = 139). لقد استخدمنا الكلى المشتراة للزرع أو التروية الآلية أو زراعة الخلايا الأولية ولم نواجه حتى الآن أي مضاعفات مع نموذج الإجراء الجراحي هذا (الشكل 1). نعرف استرجاع الكلى الناجح على أنه عملية جراحية بدون فشل تقني ، فضلا عن عدم وجود نتائج سلبية تتعلق بالتشريح أو التقنية الجراحية. تظهر أمثلة على المظهر الإجمالي لطعم الكلى في الشكل 2 ، والتي تمثل إعادة تروية الكلى الناجحة عن طريق التروية الآلية أو الزرع.
اعتمادا على خلفية التدريب ومعرفة المختبر بنماذج الخنازير ، نوصي بإجراء تجربة أولية واحدة إلى ثلاث تجارب أولية على الأقل مع جميع الموظفين المشاركين في الإجراءات. في المجموعة الحالية من الدراسات ، كان متوسط الوقت الإجرائي الإجمالي - من شق خط الوسط إلى القتل الرحيم - 88 دقيقة (الجدول 1). كان متوسط الوقت من شق خط الوسط إلى استرجاع كل من ترقيع الكلى 73 دقيقة. بالإضافة إلى الدعم المقدم من الموظفين البيطريين ، بما في ذلك طبيب بيطري وواحد أو اثنين من الفنيين البيطريين ، هناك حاجة إلى ما لا يقل عن ثلاثة موظفين جراحيين ومختبريين إضافيين. اعتمادا على مستوى الخبرة ، قد يوصى بمساعد جراحي آخر وواحد أو اثنين من موظفي الدعم الإضافيين ، بما في ذلك طلاب الدكتوراه أو فنيي المختبرات ، لضمان الكفاءة في استرجاع الكسب غير المشروع ، وتنظيف الأعضاء ، وجمع الدم من أجل تقليل وقت نقص التروية الدافئ وخطر التخثر أثناء جمع الدم.
كما هو الحال في البشر ، من الممكن حدوث اختلافات تشريحية في كلى الخنازير (الشكل 3 ، الجدول 2). شوهد التشريح القياسي - شريان كلوي واحد ووريد كلوي واحد - في 64٪ من الكلى. كانت الاختلافات الأكثر شيوعا هي شريان واحد ووريد (26٪) ، وشرايين ووريد واحد (5٪) ، وشرايين واحد وثلاثة أوردة (4٪) ، وشرايين ووريدين (1٪). ما يقرب من نصف (46٪) الخنازير كان لديهم تشريح نموذجي ثنائي. شوهد التشريح غير النمطي من جانب واحد (22٪ يسار غير نمطي ، 14٪ غير نمطي يمين) وثنائي (19٪). عند اختيار كلية للزرع ، نوصي بتجنب أي تشريح غير نمطي. إذا كانت كلتا الكليتين لهما وريدان ، فاختر الكلى ذات الأوردة الأطول وأعد بناءها على الطاولة الخلفية إلى تجويف واحد قبل الزرع. عند اختيار كلية للنضح الآلي ، يكون التشريح الوريدي أقل أهمية إذا كان الجهاز يستخدم تصريفا وريديا مجمعا. نوصي بتجنب تشريح الشريان لتروية آلة المضخة الواحدة ، لأن الاختلافات في المقاومة بين الشرايين ستؤدي إلى عدم تكافؤ الدورة الدموية.
الشكل 1: ملخص لمعدلات استرجاع الكلى الناجحة لزراعة الأعضاء ، والتروية الآلية ، وتجارب زراعة الخلايا الأولية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: أمثلة على المظهر الإجمالي للطعم الكلى. (أ) الكلية اليمنى الأصلية في الموقع. (ب) ترقيع الكلى بعد التنظيف بمحلول الحفظ المثلج. (ج) ترقيع الكلى بعد إعادة تروية الآلة. (د) ترقيع الكلى بعد الزرع وإعادة التروية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: الاختلافات في تشريح كلى الخنازير. (أ ، ب) تشريح نموذجي بشريان كلوي واحد ووريد كلوي واحد لكل كلية. (ج) تشريح غير نمطي بشريان كلوي واحد ووردين كلويين. (د) تشريح غير نمطي بشريان كلوي واحد وثلاثة أوردة كلوية. (ه) تشريح غير نمطي مع شريانين كلويين ووريد كلوي واحد. (و) تشريح غير نمطي مع شريانين كلويين ووردين كلويين. الاختصارات المستخدمة: RK- الكلية اليمنى. IVC- الوريد الأجوف السفلي; AO- الشريان الأورطي. LK- الكلية اليسرى. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
مهمة أو خطوة تجريبية | متوسط الوقت (دقيقة) | جراح | المساعدة الجراحية | بيطار | فني بيطري | باحث | إجمالي عدد الموظفين |
ما قبل الجراحة | 60 | 1 | 2 | 1 | 4 | ||
جراحة استرجاع الكسب غير المشروع (كلية واحدة) | 41 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
جراحة استرجاع الكسب غير المشروع (كلتا الكليتين) | 73 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
تنظيف الأعضاء (لكل كلى) | 6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | |
جمع الدم | 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
القتل الرحيم | غير متاح | 1 | 1 | 2 |
الجدول 1: الموارد البشرية ومتطلبات الوقت لإجراء جراحة شراء كلى الخنازير.
تشريح الكلى الثنائي | عدد الخنازير | نسبة الخنازير |
كلاهما نموذجي | 17 | 46% |
اليمين النموذجي ، اليسار غير نمطي | 8 | 22% |
يسار نموذجي ، يمين غير نمطي | 5 | 14% |
كلاهما غير نمطي | 7 | 19% |
37 | 100% | |
تشريح الكلى من جانب واحد | عدد الكلى | نسبة الكلى |
1 شريان ، 1 وريد | 47 | 64% |
1 شريان ، 2 أوريد | 19 | 26% |
1 شريان ، 3 أوردة | 3 | 4% |
2 الشرايين, 1 الوريد | 4 | 5% |
2 الشرايين ، 2 الأوردة | 1 | 1% |
74 | 100% |
الجدول 2: ملخص الاختلافات التشريحية الموجودة في كلى الخنازير.
كان نموذج الخنازير لزراعة الكلى أمرا حيويا لتطوير وتحسين تقنية التروية الآلية. بالنظر إلى أوجه التشابه التشريحية والمناعية والفيزيولوجية المرضية مع الكلى البشرية6،7،8 ، تقدم كلى الخنازير ترجمة ميسرة للاختبارات السريرية والممارسة.
يمكن استخدام نموذج شراء كلى الخنازير لمجموعة متنوعة من التجارب قبل السريرية. في نموذج المتبرع الحي ، يمكن استعادة كلية واحدة والحفاظ عليها ، مع الزرع الذاتي اللاحق وإزالة الكلية المقابلة18،19. في نموذج المتبرع المتوفى ، يمكن شراء كلتا الكليتين ، واستخدامهما لدراسات الحفظ أو دراسات التروية الآلية أو زرع الزرع. يعد إجراء جمع الدم الموضح في القسم 4 مفتاحا لدراسات التروية الآلية باستخدام مادة كريهة تحتوي على دم كامل أو منتجات دم ، وخاصة تروية الماكينة الممتدة التي تتطلب تبادل النشوات20،21،22. عن طريق قنية الشريان الأورطي مباشرة ، يتم الحصول على تدفق ثابت وسريع للدم ، مما يؤدي إلى استخلاص بالكامل في أقل فترة زمنية. يمكن ملء أكياس دم متعددة عن طريق إدخال كل إبرة بالقرب من الإبرة السابقة ، وبالتالي تقليل تسرب الدم من موقع البزل السابق.
يعد كل من نضح الآلة الخافضة للحرارة (HMP) والتروية الآلية القياسية (NMP) طرقا ناشئة للحفاظ على الكلى وتحسينها. عند مقارنتها ب SCS ، فقد ثبت أن كلا من HMP و NMP يحسنان النتائج ويقللان من حدوث وظيفة الكسب غير المشروعالمتأخرة 3،4،5. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد الطريقة المثلى ، لكن بعض الدراسات قبل السريرية أشارت إلى أن NMP يوفر نتائج أفضل23. يوفر التروية الآلية فرصة لاختبار الجدوى والتنبؤ بالطعوم الهامشية21 ، بالإضافة إلى إمكانية إصلاح الطعوم غير القابلة للاستخدام سابقا24. أظهرت دراسات إضافية التروية الآلية كمكان لتوصيل الأدوية والهندسة الحيوية ، بما في ذلك توصيل الخلايا الجذعية25 وإعادة خلية كلية الخنازير بالخلايا البطانية البشرية26. يعد زرع الكلى من خنزير إلى إنسان اختراقا حديثا27،28 ، وقد يكمن المزيد من التقدم في نضح الآلة.
تعد الاختلافات في تشريح الكلى عقبة لا مفر منها عند إجراء عمليات استرداد متعددة للكلى. الكلى التي تحتوي على شريانين كلويين هي نوع غير شائع. في تجربتنا ، فإن الكلية المقابلة لها تشريح شرياني طبيعي ويمكن استخدامها بدلا من الكلية غير النمطية. التشوهات الوريدية أكثر شيوعا من التشوهات الشريانية ولكنها أيضا أكثر قابلية لإعادة البناء. تم وصف الاختلافات المحتملة وإمكانيات إعادة بناء التشريح الوريدي سابقا19،29وهي خارج نطاق هذه الورقة.
على الرغم من فعاليته ، إلا أن البروتوكول أعلاه محدود بالوقت والموارد المطلوبة لإكمال جراحة كبيرة معقدة بنجاح ، بما في ذلك الموظفين والمعدات الجراحية وإسكان والرعاية قبل الجراحة وبعدها. بالإضافة إلى ذلك ، تعد كلية الخنازير الشابة والصحية نموذجا محدودا لتقييم المتبرعين الأكبر سنا ، والمتبرعين الذين يعانون من أمراض كلوية كامنة ، والمتبرعين الذين يعانون من أمراض مصاحبة بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم والسكري.
يسمح هذا البروتوكول المحسن والقابل للتكرار لشراء كلى الخنازير بإجراء أبحاث ما قبل السريرية القابلة للترجمة في زراعة الكلى والحفاظ عليها والتروية الآلية.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
يود المؤلفون أن يعرب عن تقديرهم للعديد من الفنيين البيطريين في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز لمساعدتهم الفنية. نود أيضا أن نعرب عن امتناننا للدكتورة جيسيكا إيزي وأماندا ماكسويل ، والعديد من المقيمين البيطريين ، بما في ذلك الدكتورة مالوري براون وجيسيكا بلونكارد وأليكسيس روتش لتزويد حيواناتنا برعاية سريرية ممتازة وإشراف بيطري. أخيرا ، نود أن نتوجه بخالص الشكر إلى جميع أعضاء مختبر زراعة الأوعية الدموية المركبة (VCA) في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز الذين ساعدوا بأي صفة في شراء الكلى أو إجراءات شراء الأعضاء الأخرى التي يتم إجراؤها في مختبرنا. تم دعم هذا العمل من قبل منحة المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى (NIDDK) R44DK136396.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
70% Ethanol Solution | Fisher Scientific | 04-355-122 | |
Adson Tissue ForceA2:D30ps, 4.75", 1 x 2 Teeth | Wexler Surgical | FL0081.1 | |
Bair Hugger Animal Health Overbody Blanket | 3M | 53777 | |
Bair Hugger Warming Unit | 3M | 77500 | |
Balfour Abdominal Retractor w/ Fixed Side Blades, 4" Deep, 10" Maximum Spread | MPM Medical Supply | 124-7017 | |
Betadine Solution (5% Providone-iodine) | MWI Animal Health | NDC-67618-155-01 | |
Cefazolin for Injection, USP | MWI Animal Health | NDC-63323-237-10 | |
Chlorhexidine Solution | MWI Animal Health | NDC-30798-624-31 | |
Custodial HTK Organ Preservation Solution | Essential Pharmaceuticals | 25767073545 | |
DeBakey Tissue Forceps, 7.75", 2 mm Tips | Wexler Surgical | FL0789.1 | |
EUTHASOL (pentobarbital sodium and phenytoin sodium) | Virbac | NDC-051311-050-01 | |
Heparin Sodium Injection, USP | MWI Animal Health | NDC-71288-402-10 | |
Hot Dog Temperature Management Controller | Augustine Surgical Inc. | WC71V | |
Hot Dog Veterinary Underbody Warming Mattress | Augustine Surgical Inc. | V106 | |
Invisishield Isolation Bag, 20" x 20" | Medline | DYNJSD1003 | |
Jacobson Micro Needle Holder, Straight Jaws, Round Handle, 7.25" | Wexler Surgical | NL0729.11 | |
Ketamine Hydrochloride Injectable Solution | NexGen Pharmaceuticals | NC-0256 | |
Lap Sponges 18" x 18" | Medline | MDS231318LF | |
Metzenbaum Dissection Scissors, 7" Curved | Wexler Surgical | SL5011.1S | |
Non-Conductive Suction Tubing with Scalloped Connectors, 1/4" x 10' | Medline | DYND50251 | |
Pantoprazole Sodium for Injection | MWI Animal Health | NDC-55150-202-00 | |
Perfusion Cannula, Free-Flow, 3 mm Blunt Tip | MED Alliance Solutions | PER-3003S | |
Rigid Bulb Tip Yankauer | Medline | DYND50130 | |
Satinsky Clamp, 30 mm Angled DeBakey Atraumatic Jaws, Curved Shanks, 10" | Wexler Surgical | AL2150.1 | |
Scalpel Handle #3 | World Precision Instruments | 500236 | |
Servator B UW (University of Wisconsin) | Global Transplant Solutions | JFISERB10A r2 | |
Single Collection Unit Prefilled CPDA-1, 450 mL | Jorgensen Laboratories | JO520 | |
Sofsilk Suture Tie, 2-0, Black, 18" | Covidien | S-195 | |
Surgical Scalpel Blade No. 10 | World Precision Instruments | 500239 | |
Surgipro II Suture, 6-0, Blue, 30", Double Armed, CV-22 Needle | Covidien | VP-733-X | |
Three-Quarter Surgical Drape | Medline | DYNJP2414 | |
Valleylab Electrosurgical Pencil with Stainless Steel Electrodes | Covidien | CVNE2516H | |
Valleylab Force FXc Electrosurgical Generator | Covidien | MFI-MDT-FORCE-FXC | |
Valleylab Polyhesive Adult Patient Return Electrode | Covidien | E7507-SD | |
Xylazine Hydrochloride Injectable Solution | NexGen Pharmaceuticals | NC-0334 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved