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進行離體肝臟灌流實驗時需要注意的重要事項

NOV 20 ,2023

多年來,離體嚙齒類肝臟灌流(isolated perfused rodent liver, IPRL)模型一直被用來研究肝臟的生理學和病理生理學。最初在1855年Claude Bernard將這項技術發表出來,此技術是至今仍是可靠且廣受好評的灌流模型,且運用在多個領域上:

  • 肝臟研究
  • 肝臟與胰島素和荷爾蒙調節的關係
  • 肝損傷評估
  • 肝臟保存與移植研究
  • 肝臟疾病研究:肝炎、肝硬化、肝癌、肝衰竭

因此,對於有興趣在實驗室中使用 IPRL 模型的人,或者如果您只是想更多了解該技術,我們做了一份簡短的重點整理,介紹我們的一種離體灌流囓齒動物肝臟基礎系統進行離體肝臟灌流實驗之前需要考慮的事項。

 

標準化IPRL設定 (大鼠模型)

 

1. 灌流液類型和體積

在選擇IPRL系統中使用的再灌流介質時,需要考慮一些事情。在理想狀況下,灌流系統會模擬血液在肝臟中流動的狀況,提供氧氣和養分,且會帶走不要的廢棄物。

大多數灌流液應具有緩衝能力、提供養分之能力、滲透壓能力和攜氧能力。

IPRL 製備的首選灌注溶液是不含albumin的 Krebs-Henseleit 緩衝液,含有 10mM 葡萄糖(glucose)作為能量來源和碳酸氫鹽-二氧化碳(bicarbonate-carbon dioxide)作為緩衝劑。作為沒有蛋白質的緩衝液,有些人可能會選擇添加牛血清白蛋白以增加灌注液的膠體滲透壓更接近生理水平,然而,它已被證明會在再灌流過程中引起泡沫問題,並可能損害肝細胞。

灌流液體的體積也會影響灌流液元素的濃度。大多數體積範圍為 150-500 cm3,取決於灌流迴路。雖然似乎沒有「庫存標準」可使用,但值得思考的是,因為較大的體積可能會影響您想要在灌流液中測量的元素的檢測極限。

 

2. 灌流壓力和流量

灌流壓力和流量通常取決於灌注類型。典型的標準技術涉及門靜脈(入口)的單次插管和灌流,腔靜脈或肝上腔靜脈(出口),壓力維持在約 15 mmHg,灌流流量為 3 mL/min/g 肝臟重量(對於體重 250–300 g 的大鼠肝臟)。膽管(Bile Duct)也插管以取出膽汁樣本。

小技巧:您的流量不應超過 5 ml/min/g 的肝臟重量,否則您將面臨損壞肝竇內皮細胞內壁(sinusoidal endothelial cell lining) 的風險。另一方面,如果壓力太低,大面積的肝臟可能無法正確灌注。另一方面,如果壓力太低,大面積的肝臟可能無法正確灌注。

 

3. 對於 IPRL 設置,將灌流液維持在生理溫度 (37°C) 非常重要,因為即使很小的偏差也會對肝臟產生重大影響,最終影響您的實驗結果。

小技巧:透過測量流入位置的溫度,可以避免溫度探頭對肝的傷害。

 

4. 灌流持續時間和 pH 值

隨著時間的推移,灌流液H+ 的緩衝能力和能量來源將會逐漸減少,如果不校正,灌流液將因無氧糖解反應(anaerobic glycolysis)和胞壁溶解酶(lytic enzymes) 洩漏而變成酸性,損害肝臟。

使用我們的獨立測量灌流溫度和 pH 套組,您可以在我們的分析軟體 LabChart 中監測灌流液的 pH 值,在整個實驗期間您都可以顧及灌流液的狀況。

 

5. 儲氧 (Oxygenation)

離體肝臟的儲氧不足會導致無氧糖解作用(anaerobic glycolysis) 和細胞內酸中毒(intracellular acidosis),進而損害肝組織。典型的 IPRL 設定將使用氧合器(95% 氧氣5% 二氧化碳)將灌流液的連續氧合維持在>500 mmHg

灌流液以 3 ml/min/g 的肝臟重量之速率在肝臟中循環(如上所述),確保軟組織的氧分子供應充足,防止組織損傷。

可以使用我們的離體灌流 O2 和 CO2 套組測量 KHB 灌流液中溶解的 O2 和 CO2 量,該套組可連接到我們的離體肝臟灌注系統。