【关键词】 大鼠，近交系；肝移植；疾病模型，动物；移植物排斥
Establishment of acute rejection model of orthotopic liver transplantation in inbred rats
LIU JiangWen， TANG Yong， LI YouPing， ZHAO Na， LI Qing， CHENG NanSheng， YAN LüNan
Department of General Surgery， Shihezi Peoples Hospital， Shihezi 832000， China， Transplantation Immunity Laboratory， Department of General Surgery， West China Hospital， Sichuan University， Chengdu 610041， China
【Abstract】 AIM： To establish the orthotopic liver transplantation models in inbred rats and judge the grades of acute rejection. METHODS： Surgical skills were trained by using closed colony SD and Wistar rats， followed by DA to LEW orthotopic liver transplantation with Kamadas twocuff technique. The grades of acute rejection were judged by their clinical manifestations and Banff schema. RESULTS： Fifteen models of DA to LEW liver transplantation were established， the success rate being 86.7%. The causes of death were hemorrhage and thrombosis of suprahepatic and infrahepatic vena cava and obstruction of biliary tract. Ⅰgrade rejection occurred at 3rd day and reached the peak at 7th day after transplantation. Remaining models died of Ⅲ grade rejection besides of postoperative complication within 12 d after transplantation. CONCLUSION： The acute rejection of DA to LEW orthotopic liver transplantation model is stable and intensive. It can be effectively used to study allograft rejection and tolerance. But it is difficult to establish the kind of orthotopic liver transplantation models in inbred rats because of their own tissue characteristics.
【Keywords】 rats， inbred strains； liver transplantation； disease models， animal； graft rejection
【摘要】目的： 探讨近交系大鼠原位肝移植模型的建立并判断排斥反应发生的强度。 方法： 采用Kamada二袖套法，利用封闭群大鼠SD和Wistar进行建模技能训练，在此基础上建立近交系大鼠DA→LEW肝移植模型，根据临床表现和Banff标准判断排斥反应发生的强度。 结果： 共施行DA→LEW大鼠肝移植模型15例，手术成功率86.7%，死亡原因为肝上下腔静脉漏血、肝下下腔静脉血栓、胆道梗阻。 术后第3天开始出现Ⅰ级排斥反应，7 d以后逐渐达到高峰，除术后并发症致死外，剩余均在12 d内死于Ⅲ级排斥反应。 结论： DA→LEW为稳定、强烈的大鼠肝移植急排模型，是研究肝移植排斥及免疫耐受的理想动物模型。 但近交系大鼠在组织结构上有其自身特点，给建模带来一定难度。
【关键词】 大鼠，近交系；肝移植；疾病模型，动物；移植物排斥
0引言
肝移植动物模型是探讨移植后各种免疫反应发生机制的前提。 缺乏可靠的供受体遗传背景资料的移植免疫研究其价值为零［1］。 近交系大鼠具有遗传背景明确、单一以及生物学特性资料详细等优点，实验时重复性好，研究结果具有可比性，因此对移植免疫学的研究具有重要价值。 本实验利用我校动物实验中心提供的Wistar和SpragueDawley（SD）大鼠，采用Kamada两袖套法进行建模的基本技能训练，在此基础上选择近交系大鼠Dark Agouti（DA）为供体、Lewis（LEW）为受体，建立急排模型，现报道如下。
1材料和方法
1.1材料预实验期使用健康、清洁级Wistar大鼠共52对，SD大鼠20对，由四川大学华西医学中心实验动物房提供。 此为训练建模基本技能、积累围手术期管理经验。 正式实验时选择DA大鼠15只为供体，雄性，体质量220~260 g，由哈尔滨医科大学医学二系动物实验中心提供。 LEW大鼠15只为受体，雄性，体重300~350 g，由北京维通利华实验动物技术有限公司提供。 以上大鼠饲养条件符合SPF标准。 供体食水不限，受体术前禁食12 h，自配糖水随意饮用。
上海手术器械厂产SSW3型显微外科手术器械一套，门静脉和肝下下腔静脉袖套用聚乙烯塑料管根据需要拉制而成，胆道内支撑管用一次性麻醉硬膜外导管制成。 供肝灌洗液为9 g/L生理盐水500 mL+肝素钠1支，供肝保存液为乳酸林格氏液500 mL+肝素钠1支+氨苄青霉素6.0 g . 自制双层供肝保存容器，内、外层间置冰块。 清洁级手术，在二级动物实验室由双人裸眼完成。
1.2方法
1.2.1供体手术乙醚持续吸入麻醉，麻醉前30 min肌注阿托品0.05 mg. 取剑突至耻骨上方腹部正中切口入腹，右侧腰静脉注入含有50 U肝素的生理盐水2 mL，使供体血液肝素化，逆时针方向游离肝脏。 结扎并切断右肾动脉、右肾静脉，结扎右肾上腺静脉。 游离胆总管下段，剪开其前壁， 插入胆道内支撑管2 mm，横断胆总管。游离肝固有动脉，预置线暂不结扎。 结扎切断胃十二指肠动脉、胃幽门静脉， 向下游离门静脉至脾静脉水平。显露腹主动脉，4号小儿头皮针穿刺其近端并固定。 于左肾静脉平面处剪断肝下下腔静脉作为流出道。 快速剪开膈肌，阻断胸主动脉，以低于3 mL/min的速度缓慢注入4℃ 供肝灌洗液20 mL. 灌注的同时用4℃生理盐水反复浇淋肝脏表面，当肝脏变为均匀土黄色时结束灌注（图1）。 取下肝脏，置于4℃供肝保存液中待用。
图1经腹主动脉供肝双重灌注（略）
1.2.2修肝供肝修整在4℃保存液中进行。 先安装门静脉袖套，完成后，立即经门静脉低压注入2~3 mL供肝灌洗液，观察套管是否通畅并排出肝脏内的残留积血（图2）。 同法安装肝下下腔静脉袖套并检查通畅情况。 最后修整肝上下腔静脉。 更换供肝保存液，液面过肝，将供肝置于4℃冰箱中待用。 供肝保存时间在1~1.5 h.
1.2.3切除受体肝脏麻醉前30 min肌注阿托品0.05 mg，麻醉方式、开腹及暴露同供体手术。 用一温热生理盐水纱布覆盖肠管并将其推向左下腹腔，游离肝脏基本同供肝操作。 游离肝上下腔静脉后壁，套入一根橡皮筋备用。 在右肾静脉平面以上游离肝下下腔静脉。 结扎右肾上腺静脉。 结扎切断肝固有动脉，保留胃十二指肠动脉。 游离胆总管近端，于左右肝管汇合部向远端预插一支撑管以扩张备用，贴近肝脏剪断胆管各分支。 分离门静脉左右支，分别套过一根50丝线，暂不结扎。 于右肾静脉水平上方阻断肝下下腔静脉，在幽门静脉上方阻断门静脉，开始无肝期。 停止乙醚吸入。 以4号小儿头皮针穿刺门静脉分叉部，向肝内缓慢注入2 mL常温生理盐水至肝脏变白（图3）。 立即牵引肝上下腔静脉后方的橡皮筋以防止血液倒流，以Satinsky钳连同部分膈肌一起阻断肝上下腔静脉。 结扎门静脉左右分支，紧贴肝脏切断肝上下腔静脉、门静脉左右支、肝下下腔静脉，移除受者自身肝脏。
图2供肝门静脉袖套安装后再灌注（略）
图3受体门静脉阻断后自身输血（略）
1.2.4原位肝脏移植将供肝原位置入受体右上腹，注意各肝叶勿发生扭曲。 吻合过程中，肝脏表面敷以4℃的生理盐水纱布以保持供肝的低温状态。 ① 吻合肝上下腔静脉：采用一根缝线连续缝合法，从左至右连续缝合后壁，至右侧角时最后一针扣锁缝合将缝线拉紧（图4），然后继续从右至左连续缝合前壁，至左侧角时与尾线打结。 在打结前冲出肝上下腔静脉管腔内的气泡，以免形成气栓。 ② 排除门静脉管腔内的积血，将供肝门静脉袖套套入受体门静脉内。 开放门静脉，结束无肝期。 可见肝脏迅速变红，肠管淤血迅速消失。 ③ 将供肝肝下下腔静脉袖套置入受体肝下下腔静脉内，恢复体循环血流。 可见肾脏颜色迅速恢复正常。 以37℃温盐水冲洗腹腔，重点是肝脏周围，及时复温。 ④ 胆总管连接：拔除受体胆总管内的支撑管，将供体胆总管内预置管的另一端插入受体胆总管内并固定。 大网膜覆盖胆总管吻合口处。 检查腹腔内无出血，向腹腔内注入含氨苄青霉素50 mg的生理盐水1 mL，单层关腹。 经阴茎背静脉补充乳酸林格氏液1 mL，术毕。
图4良好的暴露有利于SVC后壁的缝合（略）
1.2.5术后处理大鼠单笼饲养，灯照保暖直至大鼠完全清醒。 术后2 h恢复饮水，给予100 g/L葡萄糖水。 术后24 h恢复进食。 不给任何免疫抑制剂。 死亡大鼠及时尸检。
1.3观察指标观察受体术后精神状态、饮食、活动情况、黄疸、生存时间，未活过48 h者视为手术所致。 分别于术后3 d， 7 d 随机活杀大鼠2只，取肝脏组织40 g/L甲醛固定，常规石蜡包埋，切片，HE 染色。 观察移植肝病理变化，对汇管区炎症、胆管炎症、静脉内皮炎症进行RAI（rejection activity index）计分，最后总评。 剩余观察生存时间，死前取肝组织标本。 急性排斥反应的诊断参照1997年制定的Banff 国际标准。
2结果
2.1近交系大鼠建模情况采用改进的二袖套法进行15例近交系大鼠原位肝移植，供体手术时间（46±4） min，修肝时间（24±2） min，受体无肝期（23±5） min，肝上下腔静脉缝合时间（13±2） min，门静脉套管时间（3±2） min，肝下下腔静脉套管时间（3±2） min，胆道重建时间（2±1） min，受体总手术时间（65±5）min.
2.2术后临床表现及生存情况本组48 h内死亡2例，1例死于肝上下腔静脉吻合口漏血，1例死于肝下下腔静脉血栓，手术成功率为 86.7%. 1 wk内死亡2例，死亡原因均为肝下下腔静脉血栓，1 wk生存率为73.3%. 分别于术后3 d， 7 d随机活杀大鼠2只，取肝脏组织做病检。 剩余7只观察存活时间。 受体大鼠术后1 d精神尚可，进食水量下降，反应稍迟钝。 术后5~7 d大鼠开始出现黄疸，精神状况变差，警觉性下降，食量明显减少。 术后10 d黄疸加重，较前明显消瘦，小便深黄，大鼠皮毛蓬松而杂乱，神萎而不愿活动，对外界刺激反应迟钝。 术后9 d死亡1例，10 d死亡2例，11 d死亡1例，12 d死亡3例。 10 d 1只死因为胆道梗阻，尸体解剖见腹腔内有腹水，胆管梗阻、扩张，内有胆泥形成（图5），病理切片证实有较明显的肝内胆管扩张，其余6只均死于排斥反应。
图5术后10 d死于胆道梗阻，尸检见胆道扩张、胆泥形成（略）
2.3移植肝排斥反应判定术后3 d出现轻度汇管区混合淋巴细胞浸润，少量胆管炎性细胞浸润，为0~Ⅰ级排斥反应（RAI评分2~3分）。 7 d排斥反应迅速发展，汇管区淋巴细胞浸润明显，其旁的肝组织有反应性病灶，呈椭圆形或三角形，伴大量细胞浸润，以单核细胞和淋巴细胞为主。 小叶间动脉、静脉未见明显坏死，小叶间胆管大部分正常，偶见扩张，判为Ⅱ~Ⅲ级排斥反应（RAI评分7分）。 死于术后9~12 d的6只均为Ⅲ级排斥反应（RAI评分平均9分）。 病理学主要表现为：大多数汇管区有大量炎性细胞浸润，以淋巴细胞为主，并浸及汇管区周围的肝实质中，汇管区明显增宽。 多数小胆管上皮有炎性细胞浸润，可见胆管退行性改变或胆管结构不完整。 小叶间静脉和（或）中央静脉内皮下有淋巴细胞浸润，伴明显的静脉周围炎，肝实质细胞局灶性坏死或桥接坏死。 （图6~8）。
图6术后3 d，汇管区少量淋巴细胞浸润，部分胆管炎性损伤，Ⅰ级排斥HE ×400（略）
图7术后7 d，汇管区增宽，较多淋巴细胞浸润，明显的胆管炎性损伤和静脉内皮炎，Ⅱ～Ⅲ级排斥HE ×400（略）
图8术后12 d，汇管区显著增宽，大量淋巴细胞浸润，明显的胆管炎性损伤和静脉内皮炎，Ⅲ级排斥HE ×400（略）
3讨论
目前国际上涉及大鼠肝移植免疫反应的研究均采用近交系，有较多的排斥模型可供选择，如DA→AUG， LEW→AUG， DA→LEW， LEW→BrownNorway等［2］，国内仅有个别学者建立了F344和LOU/CN 近交系大鼠的肝移植模型［3］。 而封闭群大鼠如SD和Wistar仅用于研究缺血再灌注损伤等。 但国内由于严重缺乏近交系大鼠，所以大多数报道仍用Wistar→SD或SD→Wistar建立急排模型［4-5］。 但有研究认为，SD与Wistar大鼠为封闭群大鼠，有一定的遗传稳定性，同时也具有一定的基因多态性，Wistar与SD大鼠的肝移植模型可能不是研究大鼠肝移植急性排斥反应的理想模型［6］。
本实验采用近交系DA， LEW两个不同品系的大鼠建立大鼠原位肝移植的动物模型，结果显示急性排斥反应于移植术后3 d开始发生，7 d 以后发展迅速，并导致大鼠12 d 内全部死亡。 急性排斥反应的诊断应以临床特征、形态学异常为依据，更以组织学特征为“金标准”。 本实验有多于50%的胆管炎性损伤和门静脉、中央静脉周围炎，符合急性排斥反应的诊断标准。
3.1近交系大鼠与封闭群大鼠在建模时的不同之处与封闭群大鼠SD和Wistar相比，我们感受近交系大鼠DA和LEW在建模时有以下不同： ① DA大鼠肝脏颗粒较粗大，颜色偏深偏暗，经腹主动脉灌注后，不似SD和Wistar大鼠那样，肝脏呈细嫩土黄色，而是土黄色偏暗红；② 15例DA大鼠肝下下腔静脉旁结缔组织内均有黄褐色脂肪沉积，致使下腔静脉管腔狭小、管壁弹性差，给袖套安装带来困难，甚至要用和门静脉袖套规格相似的套管安装。将窄小的袖套置入受体肝下下腔静脉时，若受鼠肝下下腔静脉管径较大，这将会造成下腔静脉通而不畅，影响其血液回流，为术后发生血栓留下隐患。 所以供受体体重的要求比较重要，受鼠体重最好与供鼠相仿或不超过供鼠10%为好，以求其肝下下腔静脉管径较为接近。 本组因术后并发症死亡4例，3例是因为肝下下腔静脉血栓所致。 这和我们没有严格要求供受体质量有直接关系（受体≥供体100 g），此当引以为训。 而DA大鼠此种血管周围变化是否为近亲繁殖所致，有待于进一步考证。 ③ 近交系大鼠属SPF（specific pathogen free）动物，饲养环境及饮食管理较为严格，我们将其放置在有屏障系统的实验室内饲养，以确保大鼠健康，实验数据可靠。
3.2手术操作技巧及改进
3.2.1乙醚剂量应量化乙醚易挥发，具有起效快、失效快、效果确切、无肝期可以完全撤除、肝脏毒性小的特点。 但由于没有固定的麻醉剂量可供参考，所以，适当的麻醉剂量只有通过反复的实践才能摸索出来。 我们感觉体质量在250~300 g的大鼠给予8~10 mL的乙醚吸入，便可保证整个手术的顺利进行。 还需注意的就是因大鼠个体差异而调整麻醉筒的距离。 麻醉应“深诱导、浅维持”，我们的体会是在开始时给予较大剂量的乙醚吸入，而手术中以较低浓度维持，根据麻醉情况调整麻醉筒距离，取得良好效果。 忌时吸时停，这必然导致麻醉不平稳。
3.2.2经腹主动脉双重灌注供肝供肝灌注的好坏直接影响手术成败。 在模型训练前期，我们均采用门静脉灌注，但发现绝大多数不理想，供肝有大小不等的“盲区”存在。 查阅文献后［7］，后期我们改用经腹主动脉灌注，灌注液部分经肝动脉直接灌注肝脏，大部分经内脏器官循环后进入门静脉灌注肝脏，使肝脏得到双重灌注，而且易保持门静脉压力适当。 此时获取的供肝质地柔软、呈均匀土黄色，基本无“盲区”存在。 我们体会：经腹主动脉肝脏灌注较传统经门静脉灌注，灌洗更均匀、更彻底，在灌注同时用0~4℃生理盐水喷洒肝脏表面，使供肝迅速进入冷缺血状态。 以上措施的应用，可确保我们获取一个热缺血时间接近于零、质量良好的供肝（图1）。
3.3.3供肝再灌洗我们先完成门静脉袖套的安装，然后立即经门静脉袖套注入2~3 mL 4℃供肝灌洗液，一为检测袖套是否通畅，二为尽快冲出供肝内残留积血。 经供肝再灌洗后，往往可排出含有大量红细胞的肝内积血。此举有助于提高供肝质量 （图2）。
3.3.4肝上下腔静脉吻合技巧肝上下腔静脉吻合是整个手术的最难点。 良好的暴露是进行肝上下腔静脉吻合的先决条件。 必须做到在直视下缝合每一针，才能保证缝合均匀，不重针、不漏针。 除用两侧的小拉钩拉开腹壁及肋弓、用橡皮筋将剑突向头侧牵引外，可在大鼠背部垫一直径约1cm的圆柱形腰枕协助暴露。 将供肝腔静脉前壁用80血管线缝合一针，吻合时将其牵开，可清晰暴露腔静脉后壁（图4），使吻合难度大大降低。 采用一根缝线连续缝合法，从左至右连续缝合后壁，至右侧角时最后一针扣锁缝合将缝线拉紧，然后继续从右至左连续缝合前壁，至左侧角时与尾线打结。 本方法具有缝合速度快，效果肯定的优点，可有效地缩短缝合时间和无肝期。
3.3.5受体自身输血受体术中出血总量超过2 mL，一般术后极难存活。 我们在受体肝脏切除前阻断门静脉，在其分叉处下方穿刺，推注生理盐水2 mL致肝脏变为土黄色，可驱使1～2 mL肝内血进入血循环（图3）。 然后立即阻断肝上下腔静脉，以防倒流，这相当于自身输血。 此举可补充血容量，增加受体对手术的耐受性。
DA→LEW是一组稳定、强烈的肝移植急排模型，将会在肝脏移植免疫的基础研究中发挥作用。 近交系大鼠对手术耐受性较差，建模难度较大，要求也更高。 并且由于其本身近交特性，可能会在组织结构上发生异常，也给实验带来了一些意想不到的情况，今后在建立近交系大鼠肝移植模型时应引起注意。
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