Actas Urológicas Españolas

Research in preservation and renal transplant

Research and surgery

A partir de la Segunda Guerra Mundial se ha producido un desarrollo sin precedentes en la ciencia y en la práctica médico-quirúrgicas: antibióticos, bancos de sangre, cirugía cardiaca, órganos artificiales, trasplante de órganos y de tejidos, reemplazamiento articular completo, alimentación parenteral total o cirugía mínimamente invasiva. Paradójicamente, durante las últimas dos décadas del siglo pasado, la apreciación pública de los médicos ha disminuido, a la vez que ha tenido lugar una serie de distorsiones: escalada de costes en la atención de la salud, cuestionamiento de los centros médicos académicos, pleitos por errores médicos o alza de las medicinas alternativas. La creciente complejidad de la investigación biomédica en la era continuamente cambiante de la biología molecular, ha promovido una actitud de escepticismo respecto a si los clínicos y en especial los cirujanos, pueden seguir contribuyendo a los avances médicos. El estudio de la historia de la medicina contemporánea pone de manifiesto que varios de los logros más significativos se deben a cirujanos. No cabe duda de que la ciencia y la clínica sabrán acomodarse a estos tiempos de cambio y continuarán generando importantes hallazgos. La práctica médico-quirúrgica de hoy está determinada por la investigación científica de ayer; mañana no será diferente.

From the Second World War onwards an amazing development in science and clinical & surgery practice has taken place: antibiotics, blood storage, cardiac surgery, organ and tissue transplant, complete joint replacement, total intravenous nutrition or minimally invasive surgery. Paradoxically, during the last two decades of the XXth century, social popularity of doctors has decreased at the same time of some important changes: increases in costs of medical attention, trials against medical mistakes, some doubts on the real role of Academic Public Hospitals and rising in the importance of alternative medicine. Increasing complexity of biomedical research in the continuous changing age of molecular biology has promoted an increasing scepticism regarding clinics and surgeons are able to keep on contributing to medical advances. The study of the contemporaneous History of Medicine demonstrates that some of the more significant achievements have been accomplished by surgeons. Undoubtedly Science and Clinics must get adapted to these times of change and persist in generating important findings. Current Clinical and surgical practice is completely determined by yesterdayscientific research; tomorrow won´t be different.

Experimental renal preservation units: Is this activity necessary in Spain?

La investigación en preservación del injerto renal es una actividad complementaria aunque a la vez fundamental en los Programas de Trasplante Renal de calidad. Permite conocer las limitaciones de los riñones que se implantan y descartar aquellos órganos con mayor probabilidad de fracasar. La unificación de criterios en la selección de órganos es esencial. Creemos que este tipo de actividad debe ser estimulada por las instituciones sanitarias, aunque precisa de inversión para técnica y personal.

Renal graft preservation research is considered complementary but at the same time important activity in high-quality Kidney Transplant Programs. It provides information on limitations of kidneys to be transplanted and to discard those organs with high probability of failure. Unification of criteria in the selection of organs is essential. We think that this activity should be encouraged by Health Institutions although requires investment in staff and technology.

Design of experimental models in surgical investigation

Introducción: La investigación en Medicina se basa fundamentalmente en tres fuentes de conocimiento: En primer lugar, el hombre enfermo que es la fuente natural del conocimiento en la Clínica, en segundo lugar el cadáver, que es la fuente de conocimiento de la Anatomía Patológica y, por último, el animal de experimentación que es la fuente del conocimiento de la Fisiopatología. Los avances experimentados en el último siglo han determinado que el concepto "animal de experimentación" deba sustituirse por un concepto mucho más amplio, el de "modelo experimental". Objetivos: En este artículo trataremos de aclarar éste último concepto, para lo cual deberemos hacer una serie de consideraciones previas sobre el método experimental y las dos herramientas de que dispone, la estadística y el diseño de experimentos.

Introduction: Research in Medicine is essentially based on three knowledge resources: diseased people (natural and primary), cadaveric bodies (Pathology primary resource) and experimental animals, whom constitutes physiopathologic knowledge resource. Experimental advances reached in the last century have determined the change of the concept "experimental animal" to a wider term: "experimental model". Objetives: This paper tryes to clarify this concept. To attain this goal, we must define previous considerations in the meaning of the concept "experimental models" and its two key-elements: statistics and design of experiments.

Cell energetic loading in experimental renal transplant uit different periods of warm ischemia

Introducción: La posibilidad de obtener órganos para Trasplante Renal, tras un período de parada cardio-circulatoria, exige un conocimiento previo del mecanismo de lesión por isquemia-reperfusión. Para poder estudiar el mecanismo de lesión celular por isquemia caliente en Trasplante Renal se ha diseñado un estudio experimental en cerdos, con tiempos variables (0-30-45 y 90 de isquemia caliente) con la finalidad de conocer el mecanismo celular de dicha lesión isquémica. La determinación de parámetros bioquímicos (creatinina y diuresis), carga energética (ATP, ADP, AMP y carga energética global) y estudio histológico, así como análisis de supervivencia del animal e injerto al 5º día. Resultados: - La supervivencia de los animales a los 5 días ha sido del 100% (en los grupos control y 30 de isquemia caliente), 90% (en los 45) y 60% (en los 90). - La viabilidad del injerto ha sido 100% (grupo control), 80% (isquemia 30), 80% (isquemia 45) y 60% (90). - Los niveles de creatinina aumentan al 1er, 3er y 5º día sobre todo en los riñones no viables con diferencias estadísticamente significativas con respecto al grupo control. - Los niveles de ATP decrecen tras el período de isquemia caliente, aumentan los niveles de ADP y AMP y se recuperan en los riñones viables después de la reperfusión del injerto. Conclusiones: El tiempo de isquemia caliente influye en la supervivencia del animal y del injerto, pero órganos con elevados períodos de isquemia caliente (90) pueden ser viables. La carga energética celular se deteriorará con los períodos de isquemia caliente y fría, recuperando los niveles de nucleótidos y carga energética global los riñones viables. Los riñones con períodos de isquemia caliente breve recuperan antes los niveles de carga energética. El estudio de niveles de carga energética celular ha demostrado ser un buen método para conocer el mecanismo de lesión celular isquémica (dentro del mecanismo de lesión de isquemia-reperfusión) en Trasplante Renal Experimental.

Introduction and goals: Renal procurement after a period of heart stop demands a previous knowledge of ischemia-reperfusion injuries means. To study cell injury mechanisms an experimental study has been designed in pigs, with different rangres of warm ischemia (0-30-45 and 90 min). The main goal was to research on the basis of ischemic injury. Material and methods: Biochemical parameters (creatinine, urine output), energetic loading (ATP, ADP, AMP and global energetic loading) and pathological studies as long as survival analysis by 5th day were completed. Results: Animal survival and graft viability range from 100% at 5th day in control and 30 min warm ischemia groups to 60% in 90 min warm ischemia group. Creatinine levels rises at 1st, 3rd and 5th day, especially in those non-viable organs. ATP levels decrease after warm ischemia period, increases ADP and AMP levels after reperfusion in those viable organs. Conclusions. Prolonged periods of warm ischemia do not result necessarily in non-viable kidneys. Viable organs recover nucleotide levels early. Study of energetic cell loading levels is a good way to get on better in the knowledge of injury mechanisms after ischemiareperfusion.

Technical aspects of isolated organ perfusion devices

Un aspecto de gran importancia en el campo de los trasplantes es el mantenimiento y preservación del órgano durante la fase isquémica. La sensibilidad del órgano a ésta y la posible lesión inducida durante la extracción, preservación y transporte, siguen siendo una de las principales causas de fracaso del injerto. La perfusión artificial de órganos ha sido objetivo de investigación durante más de 100 años. En la segunda mitad del siglo XX estas técnicas han sido aplicadas a la preservación experimental y clínica, con el fin de alargar el tiempo de almacenamiento efectivo (aquél que permite una función correcta y precoz tras el trasplante del órgano preservado). La meta primaria de la preservación de cualquier órgano es el mantenimiento de la integridad de todos los sistemas celulares, de tal manera que la posibilidad de lesión que lleve a la disfunción del injerto sea mínima.

An aspect of capital importance in the transplant field is the maintainance and preservation of organs during the ischemic phase. Organ susceptibility and injuries secondary to ischemia, organ procurement and transportation are still nowadays one of the main causes for organ failure. Effective artificial organ perfusion has remained a main goal for researchers in this field for more than 100 years. In the second half of the XXth century these techniques have been applied to experimental and clinical organ preservation, with the aim of extending the period of an effective storage (which guarantees an early and good function after the transplant). Primary goal of any organ preservation is to maintain integrity in every cell system in order to minimize those injuries which produces graft dysfunction.

Pharmacological preconditioning with sildenafil of the warm ischemic kidney

Objetivos: Evaluar el posible efecto pre-condicionador de sildenafilo en riñones sometidos a isquemia normotérmica, perfusión hipotérmica y posterior autotrasplante. Material y Métodos: Estudiamos 6 grupos de órganos autotrasplantados: control sin isquemia y autotrasplante inmediato (grupo A); control con 45 min de isquemia y autotrasplante inmediato (grupo B); isquemia + perfusión del órgano en bomba y autotrasplante (grupo C); isquemia + conservación mediante hipotermia simple en solución UW y autotrasplante (grupo D); 100 mg vo sildenafilo preoperatorio+isquemia+perfusión en bomba y autotrasplante (grupo D); 100 mg vo sildenafilo preoperatorio+ isquemia+ autotrasplante inmediato (grupo E). Evaluamos durante los 60 minutos de reperfusión postrasplante los valores medios de flujo vascular renal (FVR), resistencia vascular renal (RVR), presión arterial sistémica (PAS) y concentración de óxido nítrico en vena del injerto renal (ON). Realizamos estudio histológico mediante microscopia electrónica y convencional en todos los casos. Resultados: Obtuvimos unos valores medios de flujo vascular renal (FVR) mayores, resistencia vascular renal menor (RVR) y concentraciones de óxido nítrico en vena del injerto (ON) mayores en los primeros 60 min de reperfusión renal postrasplante en los grupos E y F frente a A,B,C y D (Tabla 1, Fig. 1). Desde el punto de vista histológico, los órganos sometidos a trasplante sin isquemia, perfundidos tras la isquemia o tratados preoperatoriamente con sildenafilo mostraron integridad túbulo-endotelial en los estudios microscópicos. Conclusiones: Mostramos, por primera vez en la literatura específica, un efecto beneficioso de sildenafilo en los parámetros obtenidos en la reperfusión postrasplante en los riñones sometidos a isquemia normotérmica durante un periodo crítico.

Objectives. To evaluate the preconditioning effect of sildenafil administered preoperatively in kidneys subjected to a period of warm ischemia (WI), hypothermic perfusion (HP) or cold storage (CS) and finally, autotransplant (AT). Material and method. We studied 6 groups of autotransplanted kidneys: no-WI-inmediate AT (Group A); 45 min of WI + immediate AT (Group B); 45 min of WI + 60 min of HP + autotransplant (Group C); 45 min of WI + 60 min of CS + autotransplant (Group D); 100 mg of oral sildenafil preoperatively + 45 min of WI + autotransplant (Group E); 100 mg of oral sildenafil preoperatively + 45 min of WI+60 min of HP + autotransplant (Group F). Belzer solution was used for HP; UW-Viaspan for CS. Inmediately after the autotransplant (reperfusion period), we recorded in real time for 60 min the values of Renal vascular Flow (RVF) and Renal Vascular Resistance (RVR). Nitric Oxide levels in the cava and renal graft vein were recorded every 15 min during the 60 min of the reperfusion-study period. Conventional & Electronic microscopy were completed after the process. Results. We obtained significant higher values of RVF and lower values of RVR in sildenafil groups (E and F) in comparison to the other groups (A-D) (Table 1). NO levels were also significantly higher in groups E and F (Fig. 1). Groups A, B, E and F showed integrity of tubule and endothelium in comparison to groups C and D in the microscopic study. Conclusions. We showed a beneficious effect of sildenafil in inmediate post-transplant reperfusion hemodynamic and biochemical parameters of kidneys subjected to a critical period of warm-ischemia.

Hystologic and hemodynamic aspects of warm ischemic graft in relation to the preservation method

Introducción y Objetivos: Disponer de órganos de donantes a corazón parado abre una vía para solucionar la escasez de órganos para trasplante. Por la naturaleza de estos donantes los riñones sufren un periodo variable de isquemia normotérmica (IN) antes de su extracción, que puede dañar el injerto y condicionar su supervivencia. Minimizar el daño producido al riñón durante la extracción, los diferentes tipos de conservación hipotérmica y su posterior trasplante resulta clave para mejorar los resultados obtenidos con este tipo de injertos. Pretendemos evaluar mediante un modelo experimental, que somete al injerto renal a un periodo de IN, las consecuencias estructurales y hemodinámicas de la perfusión hipotérmica (PH) frente a la hipotermia simple (HS). Material y Métodos: Utilizamos 20 mini-pigs. La IN se realizó siempre mediante oclusión del pedículo vascular durante 45 min. Dividimos los órganos extraídos mediante nefrectomía transperitoneal en 4 grupos: A (n=5), riñones obtenidos tras 45 min. de IN y trasplantados; grupo B (n=5), riñones obtenidos tras IN y trasplantados tras una fase de PH en solución Belzer-gluconato a 4ºC en nuestro modelo de bomba de vacío no oclusiva. Dos grupos adicionales de órganos fueron trasplantados: sin isquemia normotérmica previa (C-control) o tras IN y 60 min de conservación en HS con Viaspan-UW (D). Todo el procedimiento fue monitorizado y registrado mediante un sistema informatizado. La resistencia vascular renal (RVR) y el flujo vascular renal (FVR) fueron registrados en tiempo real tras el desclampaje. Llevamos a cabo estudio histológico mediante microscopía convencional y electrónica. Resultados: Observamos 2 patrones evolutivos post-trasplante: 1. Incremento inicial de RVR con descenso posterior e incremento del flujo vascular: órganos con IN y PH previa al trasplante (grupo B) // órganos sin isquemia previa y trasplante (grupo C-control). Microscopía convencional-electrónica: integridad túbulo-endotelial. 2. Descenso inicial de RVR con incremento posterior: órganos con IN y trasplante directo (A)//órganos con isquemia previa e HS de 60 min. (D). Alteraciones túbulo-endoteliales en micro convencional-electrónica. Conclusiones: La PH en bomba preserva mejor, a nivel experimental, la ultraestructura túbulo-endotelial de los riñones sometidos a IN prolongada. La hemodinámica post-trasplante de los órganos sometidos isquemia y PH sigue un patrón similar a la de los órganos sin IN previa y trasplantados directamente.

Objective: The non-heart-beating donor has been proposed as a solution to donor shortage for renal transplantation. Because the nature of such donors, the kidneys so derived have been damaged by primary warm ischemia (WI), and so potentially they may never function. Minimizing graft injury is especially important in case of transplantation form marginal donors because of a high rate of delayed graft function or primary nonfunction. The aim of this experimental study is to assess the structural and hemodynamic consequences of hypothermic perfusion (HP) versus cold storage (CS), in renal allograft after a period of WI. Material and Methods: We used 20 mini-pigs. WI was achieved by vascular pedicle occlusion during 45 min. We divided organs in 4 groups: A (n=5), kidneys with WI and then transplanted; group B (n=5), grafts with WI and implanted after HP with Belzer solution in our computerized perfusion system. Group C-control, (n=5) transplanted without WI and D(n=5) with WI and 60 min of CS in UW-Viaspan solution. All the procedure was recorded by a computerized data system. Renal vascular resistance (RVR) and renal vascular flow (RVF) were automatically calculated by means of mathematical formulas after renal transplantation. Subsequently histological study was completed in all cases. Results: We observed two patterns after transplantation: 1. Initial increase of RVR with posterior decrease and increase of vascular flow: in organs with WI and HP prior to transplantation (group B) // organs transplanted without WI (group C-control). Electronic and conventional microscopy showed integrity of endothelial and tubule structure. 2. Initial decrease with posterior increase of RVR. Organs with WI (group A) // organs with WI and CS (group D). Structural study showed endothelial and tubule disruption. Conclusión: In our experimental model machine perfusion preserves endothelial and tubule structure of kidneys with WI. After transplantation the hemodynamic pattern of grafts with WI and HP is similar to the control group (without WI and direct transplantation).

Experimental models for research and training in renal transplant

Introducción y objetivos: Se presenta una revisión sobre las diferentes características y el uso de los distintos modelos experimentales utilizados para el trasplante renal (TR). Esta revisión incluye las cualidades, así como sus semejanzas a los humanos, de las especies más frecuentemente utilizadas. Se revisan las aportaciones de los diferentes modelos al entrenamiento de las diferentes técnicas quirúrgicas como la laparoscopia o la microcirugía. Se repasan sus contribuciones al estudio y la investigación en campos como los efectos hemodinámicos o inmunológicos del neumoperitoneo, las técnicas de donante a corazón parado o las diferentes formas de preservación de los injertos. Por último, se realiza una revisión de los diferentes modelos utilizados para la investigación de los distintos protocolos de inmunosupresión así como el xenotrasplante.

Introduction and objetives: An update on aspects and use of different experimental models applied in kidney transplant research is presented . This paper includes qualities, as long as similarities between most frequently used animal models and human clinical standards. Contributions of those models based on microsurgical or laparoscopic techniques are revised. The physiological consequences (hemodynamic, immunologic) of surgical technique (laparoscopy), applied in experimental models as long as non-heart beating organ donor models and organ preservation methods are also reviewed. Finally, an update of those models applied in research in prothocols of either immunosupression or xenotransplant is done.

Pig model in experimental renal transplant surgery

Introducción y objetivos: La extracción renal laparoscópica de donante vivo se está convirtiendo en una técnica cada vez más habitual a pesar de su lenta curva de aprendizaje. En enero de 2006 se puso en marcha en nuestro centro un protocolo de autotrasplante en modelo porcino que pretendía evaluar diferencias entre la extracción por vía abierta y por vía laparoscópica, y que permitía así mismo entrenar a los residentes en la realización de estas técnicas. Material y métodos: Hasta día de hoy hemos llevado a cabo un total de 25 experimentos, de los cuales 7 han sido sometidos a extracción por vía laparoscópica (28%) y 18 por vía abierta (72%), si bien sólo el 44% de los animales ha sobrevivido hasta el final del protocolo. Resultados: En este trabajo se detalla la forma de iniciar una experiencia de estas características, se analizan las complicaciones que se han encontrado y se hace una revisión de la literatura en cuanto al manejo de estos animales. Conclusiones: La cirugía experimental en modelo porcino se ha convertido en nuestro centro en una herramienta fundamental para la formación del residente, y podría fácilmente ser adaptada por otros hospitales.

Introduction and objectives. Living donor laparoscopic renal procurement is becoming a first-line technique unless a show-learning curve. January 2006 we implement an experimental pig-kidney transplant model with the objective of evaluating differences between open and laparosopic surgical techniques as well as giving a training-oportunity to the Residents in these alternatives. Material and methods. We have completed 25 experiments 7 out of which were performed laparoscopically (28%), 18 with conventional surgery (72%). Only 44% of the animals have survived until the end of the process. Results: This work evaluates different aspects on the implementation of this activity. Complications of the prothocol are analyzed. We review the literature on this topic. Conclusions: Experimental Surgery in a porcine model has become in our Hospital a key-issue for Residents Training Program, and easily could be adapted to other Centers.

Experimental pancreatic islet transplant into the genito-urinary tract simultaneous to kidney transplant

Conceptualmente el trasplante de páncreas (TP) asociado al trasplante renal (TR) puede resolver la insuficiencia renal crónica (IRC) y la diabetes (DM). Aunque el lugar de implantación más frecuentemente utilizado es la vena porta, el tracto genitourinario puede ser adecuado desde un punto de vista técnico durante el TR. 20 animales con una edad media de 5,5 (SD 1,1) meses y una mediana de peso de 53 (30,102) kg se sometieron al siguiente protocolo experimental. El primer día, se lleva a cabo la nefrectomía izquierda y el injerto es perfundido con solución de Wisconsin, lo que se sigue de una pancreatectomía distal y el aislamiento de islotes por medio de la digestión enzimática con Colagenasa. Los islotes son teñidos con el colorante vital Ditizona (DTZ) y cultivados durante 24 horas a 37º y 5% de Co2. El día 2 se realiza la nefrectomía derecha y un TR ortotópico del injerto renal izquierdo preservado. Los islotes son trasplantados en 4 localizaciones diferentes en el tracto genitourinario: el espacio subcapsular del injerto renal, en la submucosa de vejiga, en el parénquima testicular y por vía deferencial. El día 7, los animales son sacrificados para estudio histopatológico. Se demostraron islotes viables en la submucosa vesical y en el testículo tras infusión por vía deferencial.

Introduction and objectives: Simultaneous kidney and pancreas transplant is a good treatment for both renal and pancreas insufficiency. Experimental apply of genitourinary tract for pancreas implantation is reported in this work. Material and method. Twenty animals aged as average 5.5 monts (SD 1.1) and an average weight of 53 kgr were submitted to this protocol. In the day 1 a left nephrectomy is completed and the graft is perfused with University of Wisconsin solution. A partial pancreatectomy is completed at following, isolation of pancreatic islets by colagenase enzymatic digestion. Islets are dryed with Ditizone and culptured for 24 hours at 37ºC and 5% CO2. Day-2 a right nephrectomy is performed and orthotopic renal autotransplant using the left kidney is completed. Pancreatic islets are transplanted in 4 different locations of the genitourinary tract: renal subcapsular space, bladder submucosae, testis parenchyma and vas deferens. Day-7, all the animals were sacrifized to complete pathological study. Results and conclusions: Viable islets were isolated in bladder submucosae and testis after transdeferential injection.

Ischemia-reperfusion syndrome and role of preservation graft technique after laparoscopic versus open nephrectomy in a experimental model of living donor kidney transplant

Introducción: La disfunción inicial del injerto renal extraído por laparoscopia en un donante vivo es un aspecto que, aún hoy, crea ciertas controversias. El síndrome de isquemia-reperfusión explicaría parcialmente esta disfunción inicial del injerto trasplantado que, según su intensidad, puede llegar a condicionar una menor supervivencia del riñón. Analizamos en un modelo experimental de donante vivo la repercusión hemodinámica, bioquímica e histológica de la extracción laparoscópica del injerto. Como objetivo secundario evaluamos el papel de la aplicación de una técnica de preservación (perfusión en bomba) durante los minutos de isquemia fría. Material y métodos: Utilizamos 20 cerdos tipo large-white (peso 40-45 kgrs), que fueron divididos en 4 grupos: Grupo A: Extracción laparoscópica + perfusión inmediata del injerto tras la extracción mediante bomba pulsátil + Autotrasplante. Grupo B: Extracción laparoscópica + perfusión por gravedad del injerto + Autotrasplante. Grupo C: Extracción por cirugía abierta + perfusión inmediata del injerto tras la extracción mediante bomba pulsátil + Autotrasplante. Grupo D: Extracción por cirugía abierta + perfusión por gravedad del injerto + Autotrasplante. Las extracciones laparoscópica y por cirugía abierta se realizaron por vía transperitoneal con técnica estandarizada y sistemática. La perfusión hipotérmica en bomba se llevó a cabo mediante un sistema pulsátil diseñado por nuestro grupo. Resultados. Comprobamos que el flujo arterial del riñón trasplantado que previamente fue extraído por laparoscopia, es menor que los extraídos por cirugía abierta, y existe una tendencia a recuperarse tras la primera hora post-reperfusión. La aplicación de un periodo corto de preservación del injerto durante la isquemia fría no mejora el patrón hemodinámico del injerto trasplantado, incluso resulta perjudicial. Por otro lado, la concentración de óxido nítrico en sangre venosa del injerto extraído por laparoscopia fue menor que la de los obtenidos mediante cirugía abierta. Finalmente, el estudio histológico mostró peor conservación de los elementos túbulo-glomerular y endotelial en los órganos extraídos por laparoscopia. Conclusiones: En nuestra experiencia: - La extracción laparoscópica renal en un modelo de donante vivo frente a la extracción abierta, determina un menor flujo renal y mayor resistencia vascular. - Esta alteración hemodinámica de los riñones extraídos por laparoscopia tiene tendencia a corregirse a los 60 minutos tras la reperfusión. - Existe una menor concentración sanguínea de NO en los injertos trasplantados que fueron extraídos por laparoscopia en comparación con el grupo extraídos por cirugía abierta.

Introduction: Delayed graft function alter living donor transplantation is a subject of debate. Delayed graft function can be partially explained by renal ischemia-reperfusion injury, when severe is associated with decreased graft survival. In this experimental living donor model study, we analyze the hemodynamic, histological and biochemical effects of laparoscopic nephrectomy. We also, analyze the effect of a pulsatile machine perfusion for kidney preservation during cold ischemia time. Material and methods: Twenty large-white pigs (average weight 40-45 kgrs) were divided in 4 experimental groups: Group A: Laparoscopic nephrectomy+ immediate graft perfusion in pulsatile vacuum pump+autotransplant Group B: Laparoscopic nephrectomy+ immediate graft perfusion by gravity+autotransplant Group C: Open nephrectomy+immediate graft perfusion in pulsatile vacuum pump+autotransplant Group D: Open nephrectomy+ immediate graft perfusion by gravity+autotransplant Both laparoscopic and open nephrectomy were completed transperitoneally according to standardized technique. Hypothermic perfusion was done in a system designed in our lab. Results. We observed a decreased renal artery flow in kidneys procured laparoscopically compared to open nephrectomy. We found an artery flow recorvery during the first 60 minutes after revascularization. Renal machine perfusion during cold ischemia time seems to have no beneficial effect, but shows a deleterious effect on hemodynamic event for renal transplantation. Lower plasma nitric oxide level is observed in kidneys obtained by laparoscopy compared with open surgical technique. And finally, we also found higher histological damage in proximal tubular and endothelial cell, in kidneys obtained by laparoscopy compared with open surgery. Conclusions: In our experience: - Laparoscopic nephrectomy versus open nephrectomy produces, in a model of living donor transplant, a lower value or renal blood flow and a higher value of renal vascular resístanse. - These hemodynamic findings tend to normalize by 60 min after the reperfusion. - A lower blood concentration of nitric oxide after the transplant was detected in laparoscopic group Vs open surgery group.

Study on the role of the tubule in renal vasoconstriction induced by cyclosporine

Introducción: Ciclosporina es el primero de una familia de potentes inmunosupresores con capacidad anticalcineurínica que, sin embargo, presentan como limitación terapéutica una nefrotoxicidad que puede aparecer desde periodos tempranos. Los primeros datos funcionales sugerían la existencia de vasoconstricción renal, si bien estudios posteriores han mostrado un efecto tóxico directo de ciclosporina sobre el túbulo proximal. Materiales y Métodos: En este artículo se presenta un modelo porcino de nefrotoxicidad por ciclosporina a medio plazo, analizándose los cambios hemodinámicos intrarrenales y las funciones tubulares, así como la relación entre ambos. Resultados: Ciclosporina produce específicamente una internalización e inactivación de la Na+, K+-ATPasa basolateral del túbulo proximal, determinando el desplazamiento axial de la carga filtrada hacia regiones distales (asa de Henle), con transportes activos más intensos y no modificados por ciclosporina. El resultado es un aumento en la reabsorción fraccional distal de cloro que condiciona un estímulo del "feed-back" túbulo glomerular, vasoconstricción aferente pero no eferente, aumento de las resistencias renales y caída de la presión intraglomerular. Furosemida restaura parcialmente la situación basal. La consecuencia inmediata es un aumento en el consumo de O2 por unidad de sodio trasportado. A nivel del túbulo colector no se observan cambios en la secreción de agua libre, pero la secreción de K+ parece limitada, y no se corrige al aumentar la oferta distal de sodio con furosemida, ni con aldosterona, cuyos valores fueron más altos en los animales tratados con ciclosporina. Conclusión: En resumen, el efecto vasoconstrictor de ciclosporina sobre el riñón se debe en parte a una retroalimentación túbulo glomerular activada por el desplazamiento de solutos filtrados de sus sitios de reabsorción proximal a otros sitos más distales. Las dietas con alto contenido en sodio pueden aumentar el efecto deletéreo de ciclosporina sobre el filtrado glomerular.

Introduction: Cyclosporine (CyA) has proved to induce cell apoptosis on cultured proximal tubule cells. However, there is no much data about the in vivo functional consequences of this injury or the long time observed CyA-induced renal vasoconstriction. Material and Methods: In a swine model of subacute CyA nephrotoxicity (10 mg/ Kg. d x 15 days), we performed a right nephrectomy, followed by left renal artery, vein and ureter catheterisation. After inducing water diuresis, three clearance periods of 15 minutes were performed before and after a furosemide 1 mg/kg infusion. Plasma and urine electrolytes, blood gas, acid excretion, plasma renin activity and aldosterone concentration, GFR, RPF, RBF, intra-renal vascular resistances, glomerular filtration pressure, distal Cl- delivery, water clearance and TTKG were measured or estimated on 7 control and 7 treated animals. Right kidney was processed for NaKATPase activity and immunostaining. Results: Treated animals presented detaching proximal cells, luminal blebbing and loss of tight junctions. Cortical but not medullar sodium pump was internalised and partially inactive. Treated animals showed much lower fractional excretions of Na+, with significantly higher distal fractional reabsorption of Cl-. Distal shift in fluid load resulted in a significant rise in renal O2 consumption, and odifications in the global renal estequiometry of Na+ transport/O2 uptake. Several consequences followed this situation: preglomerular resistances increased 3 times with only minor changes in postglomerular resistances and renal blood and plasma flow were significantly reduced. Furosemide partially reversed these effects. A slight increase in fractional filtration prevented GFR differences to become statistically significant. Conclusión: subacute CyA treatment even al doses not modifying GFR, may cause proximal tubule Na+ transport impairment, resulting in increased rates of distal delivery and absorption of fluid load. Renal uptake of O2 may be increased and tubule glomerular feedback should be expected to be activated. Absence of changes of GFR with furosemide is an early sign of CyA renal damage.

Comparative analysis of renal graft function after open vs laparoscopic nephrectomy: experimental model

Introducción: El trasplante renal (TR) de donante vivo presenta una supervivencia del injerto y del paciente superior al TR procedente de cadáver y representa una alternativa eficaz frente al problema de la escasez de órganos. Objetivo: Analizar comparativamente en un modelo experimental en cerdo, la influencia del síndrome de isquemia repercusión y la evolución funcional del injerto renal extraído mediante nefrectomía abierta y laparoscópica. Material y métodos: 30 cerdos fueron sometidos a nefrectomía izquierda: 15 por laparoscopia y 15 por vía abierta, como donantes vivos en un modelo de autotrasplante renal. Se midió el flujo sanguíneo renal (FSR) postdesclampaje mediante sonda electromagnética y los niveles de creatinina (Cr) durante la primera semana postrasplante. Resultados: El análisis comparativo del FSR en la 1ª hora postTR objetivó: una disminución significativa del FSR medio en el grupo de laparoscopia frente al abierto (p<0,001), con una reducción del FSR en los primeros 5 minutos más acusado en el grupo laparoscópico (p <0,001), y una recuperación progresiva del FSR durante la 1ª hora, que es más lenta para el grupo laparoscópico. Los niveles de Cr en la primera semana postrasplante descendieron progresivamente desde 1,3 a 0,8 mg/dl en el grupo abierto, y de 2 a 1,1 mg/dl en el grupo laparoscópico (p<0,001). Conclusiones: Los injertos renales extraídos vía laparoscópica presentan una acentuación del síndrome de isquemia-reperfusión manifestado por un FSR postdesclampaje inferior al FSR prenefrectomía y un deterioro significativo de la función renal durante la primera semana postrasplante.

Introduction: Living donor renal transplant reports a higher patient and graft survival in comparison to cadaver donor and represents a good alternative facing the current lack of organs for transplant. Goals: To analyze comparatively in an experimental model (pig) the influence of ischemia-reperfusion and functional outcome of renal graft retrieved by open Vs laparoscopic nephrectomy. Material and methods: 30 lab pigs were nephrectomized (left kidney): 15 by laparoscopy and 15 by open surgery, as living donors, in a model of renal autotransplant. Renal blood flow (RBF) was measured by means of an electromagnetic probe and creatinine levels during the first week after the implant. Results: Comparative analysis of RBF during the immediate 60 min after unclamping showed a significant reduction of average RBF in laparoscopic group in comparison to open group (p<0.001), with a more evident reduction of RBF in the laparoscopic group during the 5-min period after unclamping (p<0.001) and a progressive recuperation of RBF during the 1st hour, slowest in laparoscopic group. Creatinine levels in the first week after the transplant decreased progressively from 1.3 to 0.8 mgrs/dl in the open group and from 2 to 1.1 mg/dl in laparoscopic group (p<0.001). Conclusions: Renal grafts retrieved by laparoscopy presents a more evident ischemia-reperfusion syndrome shown by a lower average RBF after unclamping and a significant deterioration of renal function during the first week after transplant.

Renal Xenotransplant: Acute vascular rejection

Introducción y objetivos: El trasplante de órganos es hoy una práctica habitual y de éxito, pero de aplicación limitada, debido a la insuficiencia de órganos. Anualmente miles de pacientes en lista de espera fallecen, esperando un órgano. En EEUU en el 2005 la lista de espera para trasplantes de órganos, riñón, corazón, hígado, pulmón, páncreas era de 94.419. El número de trasplantes realizados fue de 27.966 y el de fallecidos esperando un órgano 41.392. (1) El xenotrasplante de órganos de cerdo es una de las esperanzas para aliviar la falta de órganos para el trasplante. La disponibilidad de cerdos con distintas modificaciones genéticas, creó grandes expectativas sobre una pronta utilización clínica de los mismos, sin embargo, aunque los estudios experimentales preclínicos con el riñón han alcanzado supervivencias prolongadas, estas son insuficientes para dar el paso a la fase clínica. El rechazo hiperagudo (RH) con destrucción del órgano de forma inmediata, habitual en el trasplante de órganos entre especies distintas filogenéticamente (trasplante discordante) puede en la actualidad ser evitado sin embargo, la aparición de un posterior rechazo humoral agudo (RHA) también llamado rechazo vascular agudo (RVA) o xenorechazo agudo retardado, da lugar al fracaso del xenotrasplante. La utilización de distintas pautas de inmunosupresión han conseguido retrasar de forma significativa este rechazo, pero no lo previenen de forma sistemática. El xenotrasplante como opción terapéutica plantea importantes problemas científicos, éticos y sociales. En este artículo exponemos un resumen de nuestra experiencia en xenotrasplante renal y comentamos los problemas del RVA. Material y método: Se han practicado 20 xenotrasplantes renales de cerdo transgénico hDAF (donante) a babuino (receptor). El peso de los cerdos osciló entre 11,400 y 75 kg. y el de los babuinos entre 10 y 26,500 kg. El peso del xenoinjerto, riñón del cerdo, osciló entre 39 y 160 g. Resultados: La supervivencia media de los animales estuvo entre 7-9 días. El estudio histológico final de los injertos mostró cambios secundarios a necrosis tubular aguda mezclados con alteraciones propias de rechazo agudo. Tres injertos se perdieron por problemas técnicos mayores. Conclusiones: Aunque hemos observado resultados prometedores, el xenotrasplante es una cuestión de gran dificultad, especialmente a largo plazo. Se precisa aún en la actualidad de mucha actividad investigadora en este campo.

Introduction and objectives: Organ transplant is nowadays a usual and succesful practice, although with limited application due to the lack of organs. Yearly thousands of patients get access to the waiting list and finally will death while they are waiting for an organ. In USA, 2005 waiting list for kidneys, heart, liver lung and pancreas was around 94.419. Number of transplants performed was 27.966 and died patients while waiting for an organ, 41.392 (1). Pig xenotransplant is one of the possibilities to ameliorate the lack of organs for transplant. Arrangement of pigs with different genetic modifications generated great expectatives on the use of these organs in clinics. Although preclinical experimental studies with kidneys reached prolonged survivals, these are really insufficient to go on with the clinical appliance. Hyperacute rejection produces destruction of the organ immediately. This problem could be pharmacologically precluded in xenotransplant. However, acute rejection or vascular rejection usually produces the lost of the implant. New inmunosuppresive schedules delay significantly rejection, but not definitively. Xenotransplant as a therapeutic option introduces important scientific problems, as well as ethical and social. This paper reports a summary of our experience in renal xenotransplant and the management of acute rejection. Material and methods: Twenty xenotransplants from transgenic pig (hDAF) as donor to babuine as receptor. Average weight of the animals ranged 11.4-75 kgrs and babuines 10-26 kg. Xenograft average weight ranged 39-160 grs. Implant was performed to aorta and cava. Four inmunosupressive schedules were used. Results: Average survival was 7-9 days. Final Histological findings are described. Changes observed were secondary to acute tubular necrosis mixed with changes due to acute rejection. Three grafts were lost due to technical major problems. Conclusions: Although we have observed some promising results, xenotransplant is a very difficult problem to solve in the long-term. A lot of research is still needed.

Experimental laparoscopic renal autograft as learning laparoscopic model

Introducción: La cirugía laparoscópica requiere un largo proceso de aprendizaje en el que se va aumentando progresivamente el grado de complejidad. Objetivo: La técnica aquí presentada se ha realizado buscando un modelo experimental que nos permita realizar sutura vascular laparoscópica, de manera que el objetivo inmediato no es conseguir un autotrasplante funcionante, sino realizar con éxito anastomosis vasculares. Presentamos nuestra experiencia en los dos primeros casos realizados. Material y método: Se realizó el autotrasplante renal laparoscópico en hembras de cerdo de entre 15 y 20 kg. El Servicio de Cirugía Experimental del Hospital Universitario La Paz revisó y aprobó los protocolos del experimento, tal como exigen los Dictámenes Europeos para la protección de los animales utilizados con fines científicos y experimentales (86/609/EEC). Resultados: Al sacrificar a los animales, sólo observamos un caso con trombosis vascular arterial. El resto de animales presentaban buen flujo arterial y venoso. Conclusiones: El autotrasplante renal laparoscópico experimental proporciona un buen modelo para aprendizaje de cirugía laparoscópica. Creemos que aporta recursos laparoscópicos adecuados para cirugía retroperitoneal y pélvica. No proponemos, en el momento actual, su aplicación a la cirugía laparoscópica en humanos.

Introduction: Laparoscopic surgery requires a long training period of time in which the complexity of the training is increased. Goals: The technique presented in this paper has been developed in order to find an experimental model that allows us to improve the learning of the vascular suture. Our main goal was to evaluate this technique as an experimental model for the vacular anastomosis, not to obtain a functional autotransplant. In this regard, here we summarize our experience during the first two cases performed. Material and methods: Laparoscopic renal autotransplant was perfomed in female lab pigs weighing 15-20 kg. International Experimental Animal Care rules were accomplished. Results: After sacrifizing the animals, only one case of vascular thrombosis was observed. The other cases showed normal arterial and venous flow. Conclusions: Experimental Renal Laparoscopic autotransplant constitutes a good surgical model. We are trying to implement the technique in the clinics in the next future.