大鼠原位肾移植模型的相关研究进展

张华明 综述 高振利 审校

(青岛大学医学院附属烟台毓璜顶医院泌尿外科,山东烟台 264000)

大鼠肾移植模型是器官移植研究中最常用的动物模型,Fisher和Lee等[1]在20世纪60年代就有关于大鼠肾移植模型的报道,国内陈金芝等[2]1981年首次建立了大鼠肾脏移植模型。近年来,随着肾移植基础研究向着免疫学、分子生物学等前沿学科的深入,大鼠肾移植模型越来越显示其重要性。众多学者相继在大鼠肾移植手术方式上进行了探索,成功建立了多种模型,其方法各异,本文就大鼠异体肾移植模型的相关研究进展予以综述。

1 供肾的选择

国内外大鼠肾移植模型多以左肾为供肾,移植到受体左侧,进行原位移植。最早的大鼠肾移植模型,供肾选用的是右肾,然而右肾周围脏器结构复杂,易引起不必要的损伤,并且右侧肾静脉较短,给血管吻合带来很大困难。左肾血管变异少,切开腹壁后,将空、回肠往右推,可以很清楚的暴露左肾及所属血管,故后来的学者多采用切取左肾为供肾。

国外Yin等[3]首次采取双侧肾脏为供肾建立大鼠肾脏移植模型,但这种方法操作复杂,尤其是对受体,手术时间长,损伤范围大,故逐渐较少采用。

随着研究的深入和技术的不断进步,近年来,以双侧肾脏为供肾分别进行大鼠肾脏移植成为研究热点。Grau等[4]在2003年报道了不阻断主动脉和后腔静脉血流的端端血管吻合双侧供肾大鼠原位肾移植模型。但建立移植肾血循环的公认难点仍没有解决,即离断的游离肾静脉呈现管壁粘贴、挛缩团皱,吻合时难分清其前后壁,易缝至对侧壁,易致吻合血管扭曲、瓶颈样狭窄,耗时长。罗斐埜等报道在0.9%氯化钠液中行肾静脉的端端吻合成功解决了肾静脉吻合这一技术难关。此外,李沙丹和邱江等通过优化术式及过程,也获得了稳定的双侧供肾大鼠肾移植模型。与常规切取一侧肾脏相比较,双侧供肾能够减少供体动物的数量,且符合动物伦理学、经济学原则,应用前景广泛。

2 血管重建技术

Fisher等最早提出使用供肾动静脉与受体腹主动脉、后腔静脉行端侧吻合的方法,此方法需阻断腹主动脉和后腔静脉,尤其是后腔静脉的阻断,容易导致大鼠后半身血管形成血栓,死亡率很高;另外吻合过程中受者下半部分机体处于缺血状态,吻合结束开放血流后可以造成机体的缺血再灌注损伤,对受体有一定的生理干扰,容易影响实验结果。Fabre等[5]对Fisher的模型进一步改进,采用供体腹主动脉、后腔静脉分别与受体的腹主动脉、后腔静脉行端侧吻合。改进后的方法虽然血管吻合有所简化,但仍未解决阻断后腔静脉所致的血栓问题,失败率仍高。

近年来,我国学者对血管吻合方式进行了诸多改良。赵彦宗等[6]选用肠系膜上动脉和肾动脉经改良sleeve技术吻合,下腔静脉-肾静脉通过临时内支架端-端吻合,全程肉眼操作。刘小友等[7]采用腹主动脉搭桥、硬膜外导管内支架的方法重建动脉,其创新之处在于:手术设计巧妙地利用了肠系膜前动脉,使腹主动脉上下两断口的吻合均有内支架,既可靠、又快捷。此外,还有一些其他血管吻合方法,如套叠缝合等。血管套叠吻合技术缝合针数少,速度快,操作简便,可以明显缩短动脉吻合时间。尚攀峰等[8]报道采用改良的套叠缝合技术使动脉吻合时间缩短到6～8 min。这些方法大多是对原有术式作一定改良,并未为国际上大多数研究者采用,原因在于虽然这些吻合方法可以显著提高吻合速度,减少热缺血时间,但血栓形成-吻合口狭窄等并发症增加,故不推荐为建模的血管吻合方法。

而静脉吻合多数采用供受体腔静脉端—侧缝合的Fabre[5]法以及供受体肾静脉用袖套技术套扎吻合[9]两种方法,均存在明显不足,前者的主要问题是缝合时管壁塌陷、菲薄的静脉壁相互粘贴,其断端边缘不易分开、辨认,准确缝合难度很大,需时长,易造成吻合口狭窄及血栓形成;后者采用袖套技术行肾静脉套扎吻合虽然简化了操作,明显缩短了吻合时间,但在套扎部位供体静脉如乳头状突入受体静脉,血流在其周围易形成涡流,易造成吻合口血栓形成。此外,人工制作的Cuff管内外径相差大,口径较大的供肾静脉穿过其内腔时很容易形成人为狭窄,同时套扎时也不易操作,难度大,无法1人进行操作。使用支架进行血管吻合时,静脉吻合时间大大缩短,而且简便、可靠。Pahlavan等[10]也认为采用套管吻合的方法明显增高吻合口狭窄及栓塞等并发症的发生率,不推荐应用于实验模型。而置入硬膜外导管作为支架后,静脉壁被完全撑起,不必担心缝合到对侧静脉壁。

目前国际上推荐在外科显微镜下行供体肾动静脉与受体同名血管端端吻合,在不阻断大鼠体循环的情况下完成手术。国内臧崇森[11]等在国际推荐术式的基础上,采用肾动脉端端吻合、肾静脉Cuff套管吻合建立大鼠移植模型,成功率高、符合肾移植实验研究的需要。李家兵等[12]通过方法改进,采用供肾腹主动脉与受体腹主动脉端侧吻合,用静脉临时支架管行供肾下腔静脉与受体左肾静脉作端端吻合,无需显微镜,在肉眼直视下建立了稳定、可靠、易于掌握的大鼠肾移植模型,值得进一步推广。

3 尿路重建技术

最早的尿路重建方案是采取输尿管皮肤造瘘的方式,但由于容易并发感染及输尿管狭窄,很快便被淘汰[13]。Daniller等[14]采用的输尿管内套管法,实践证明其操作费时,吻合部位亦会因为缺血导致坏死、漏尿,因而没有得以推广应用。Pietsch等[15]和Gu等[16]在输尿管吻合时应用支架管进行输尿管-输尿管吻合,虽可靠,但技术难度较大。

Silber等[17]开始采用供体输尿管带膀胱瓣与受体膀胱吻合的方法,获得了较为稳定的手术效果。但是,双侧输尿管在背外侧注入膀胱,几乎接近膀胱颈部,又加上前列腺的腹叶贴附在膀胱的腹外侧(雄性),如采用膀胱瓣法,在游离和切取膀胱时费时较多,而且难以保证输尿管血供,过长输尿管易扭曲、梗阻,在缝合膀胱时很难观察输尿管膀胱开口,易误缝输尿管开口。

为避免发生过长输尿管扭曲,王雪圃等[18]将输尿管自盲肠系膜处穿出,绕至肠襻上方,再下降至盆腔,将其膀胱瓣与受体膀胱壁切口缝合。该方案在一定程度上避免了输尿管梗阻之虞,但是却明显加大了手术操作难度和延长了手术操作时间。应用输尿管端-端吻合技术完成尿路重建过程,吻合的断端位置多选在平受体左肾下极,此处的输尿管直径较粗,便于吻合。最大的优势在于输尿管切取及吻合过程中节约了时间,同时避免了输尿管过长迂曲情况的发生,但是,由于大鼠输尿管外径仅 0.3 mm,吻合过程中要求术者有精湛的显微外科操作基本功,同时,术中无法对吻合效果进行有效的检测。因而,术后并发症的发生率会明显增高。

王玉杰等[19]采用供体输尿管直接植入膀胱的方法进行尿路重建,效果更好。其优势在于:(1)供体输尿管切取及尿路重建过程操作简单,不需要进行复杂的修整和精细的吻合过程,有效地节约了手术时间;(2)在重建过程中可以根据输尿管的长度进行合适裁减,有效防止了由于输尿管过长迂曲造成的梗阻情况的发生;(3)只需要间断缝合膀胱切口1～2针,便可以完成确切的尿路重建;(4)术后合并出现尿路并发症情况少。

总之,目前输尿管重建的主要方法有:输尿管-输尿管吻合、输尿管-膀胱吻合、膀胱-膀胱吻合、输尿管带膀胱瓣-膀胱吻合及输尿管内置支架法吻合等,其各具优缺点。

4 自体肾脏切除时机

大鼠肾移植模型中,为观察移植肾功能情况,需将受体原肾切除。一种为肾移植完成后立即切除原肾;另一种在肾移植完成后暂时保留原肾,待受体一般情况恢复后,于术后3～7 d再次开腹行原肾切除。前者与肾移植同期进行,不仅手术本身对受体造成的创伤较大,而且移植肾如不能即时充分发挥功能将导致受体很快死亡。后者虽有利于受体本身及移植肾的恢复,但需在短期内再次手术,使受体再次遭受手术创伤并存在麻醉意外及腹腔感染的危险。国内的学者认为择期手术切除自体肾脏对大鼠的影响较小,具体的时间取决于实验的观察目的,为观察生存率可在第3天或第5天切除肾脏;为观察肾脏的病理变化则可以不切除自体肾脏。

5 结 语

大鼠移植模型是目前器官移植和肾脏相关疾病研究中最常用的动物模型,尽管目前已有多种建模方式,但仍存在技术较复杂、并发症多等各种问题。如何建立一种稳定、可靠、简便、成功率高的大鼠肾移植模型,尚需进一步探索与研究。

1 Fisher B,Lee S.Microvascular surgical techniques in research,with special references to renal transplantation in the rat[J].Surgery,1965,58:904-914.

2 陈金芝,夏穗生.大白鼠异体肾移植术[J].中华器官移植杂志,1981,2(2):73-76.

3 Yin M,Booster MH,van der Bogaard AE,et al.A simple technique to harvest two kidney s from one donor rat fortransplantation[J].Lab Anim,1994,28:387-391.

4 Grau V,Steiniger B.Transplantation of both kidney s from one donor rat[J].Lab Anim,2003,37:162-165.

5 Fabre J,Lin SH,M orris P.Renal transplantation intherat.Details of the techniques[J].Aut NZ JSurg,1971,41(1):69.

6 赵彦宗,杜维成,郭喜桃,等.一种新的大鼠原位肾移植模型的建立[J],实验动物与比较医学,2007,27(1):37-40.

7 刘小友,于立新,孙煦勇,等.腹主动脉搭桥、硬膜外导管内撑法建立大鼠肾移植模型[J].中华实验外科杂志,2004,21(6):744-746.

8 尚攀峰,赵彦宗,岳中瑾,等.大鼠肾移植动脉套叠吻合技术的改良[J].中国修复重建外科杂志,2005,19(5):386-388.

9 Kamada N.A description of cuff techniques for renal transplantation in the rat.Use instudies of tolerance induction during combined liver grafting[J].Transplantation,1985,39(1):93.

10 Pahlavan PS,MehrabiA,KashfiA,et al.Guidelines for p revention and management of comp lications following kidney transp lantation in rats[J].Transplant Proc,2005,37(5):2333-2337.

11 臧崇森,傅耀文,张文岚,等.大鼠原位肾移植模型的建立[J].中国实验诊断学,2009,13(1):41-42.

12 李家兵,吴小候,何云锋,等.一种大鼠异体肾移植模型的建立[J].重庆医科大学学报,2009,34(3):310-312.

13 Gonzal EE,Miller BF,Nathan P.A method for transplantation of the kid ney[J].Ann N Y Acad Sci,1964,99:795.

14 Daniller A,Buchholz R,Chase RA.Renal transplantation in rats with theuse of microsurgical techniques:A new method[J].Surgery,1968,63:956-961.

15 Pietsch AP,Nett PC,Klar E,et al.A new modified technique of ureteroureterostomy in rat kidney transplantation[J].Transplant Proc,2005,37(1):189-191.

16 Gu YL,Dahmen U,Dirsch O,et al.Improved renal transplantationin the rat with a nonsplinted ureteroureterostomy[J].Microsurgery,2002,22:204-210.

17 Silber SJ,Crudop J.Kidney t ransplantation in inbredrats[J].Am JSurg,1973,125(5):551.

18 王雪圃,朱洪荫.器官移植实验研究基础[M].北京:北京医学院出版社,1980:90.

19 王玉杰,刘明,安恒庆.一种改进的大鼠肾移植模型[J].中华实验外科杂志,2007,24(5):631-632.