Hepatectomía extendida al 78% en un modelo quirúrgico de ratón
Summary
El modelo murino de hepatectomía parcial 2/3 (66%) está bien descrito en la literatura, pero rara vez se han utilizado hepatectomías más extendidas que imitan el síndrome de tamaño pequeño después del trasplante hepático. Describimos un procedimiento de hepatectomía extendida del 78% en un modelo de ratón que resulta en aproximadamente un 50% de letalidad postoperatoria en ratones sanos.
Abstract
La hepatectomía parcial 2/3 en ratones se utiliza en la investigación para estudiar la capacidad regenerativa del hígado y explorar los resultados de la resección hepática en varios modelos de enfermedad. En la hepatectomía parcial clásica 2/3 en ratones, dos de los cinco lóbulos hepáticos, a saber, el lóbulo izquierdo y el mediano, que representan aproximadamente el 66% de la masa hepática, se resecan en bloque con una supervivencia postoperatoria esperada del 100%. Las hepatectomías parciales más agresivas son técnicamente más desafiantes y, por lo tanto, rara vez se han utilizado en ratones. Nuestro grupo ha desarrollado un modelo de ratón de una técnica de hepatectomía extendida en la que tres de los cinco lóbulos hepáticos, incluidos los lóbulos izquierdo, mediano y superior derecho, se resecan por separado para eliminar aproximadamente el 78% de la masa hepática total. Esta resección prolongada, en ratones sanos, deja un hígado remanente que no siempre puede mantener una regeneración adecuada y oportuna. La falta de regeneración finalmente resulta en una letalidad postoperatoria del 50% dentro de 1 semana debido a la insuficiencia hepática fulminante. Este procedimiento de hepatectomía extendida al 78% en ratones representa un modelo quirúrgico único para el estudio del síndrome de tamaño pequeño y la evaluación de estrategias terapéuticas para mejorar la regeneración hepática y los resultados en el contexto del trasplante de hígado o la resección hepática extendida para el cáncer.
Introduction
Los modelos de resección hepática quirúrgica en ratones y ratas, descritos por primera vez en 1931, son los modelos experimentales más comunes utilizados para estudiar las bases moleculares de la regeneración hepática. También podrían ser útiles en la investigación científica traslacional para probar y desarrollar estrategias para mejorar los resultados después de la resección hepática prolongada o el trasplante de injertos hepáticos subóptimos 1,2,3,4. Las hepatectomías parciales (HP) en ratones implican la extirpación de aproximadamente 2/3 (66%) de la masa hepática total (TLM), que cuando se realizan en animales sanos tienen resultados excepcionales5. El procedimiento es de corta duración, fácilmente reproducible debido a la poca variación en la anatomía del hígado de ratón, y la supervivencia postoperatoria suele acercarse al 100%1.
La hepatectomía parcial 2/3 que abarca la resección del lóbulo izquierdo (LL) y del lóbulo mediano (ML) permite que los lóbulos residuales se regeneren relativamente sin obstáculos por la inflamación lobar o la restricción del flujo de entrada y salida hepático. Más bien, el aumento del flujo venoso portal y, posteriormente, el estrés de cizallamiento en las células endoteliales sinusoidales del hígado después de la PH dan como resultado una regulación positiva sostenida de la expresión de óxido nítrico sintasa endotelial (eNOS) y la posterior liberación de óxido nítrico (NO), lo que contribuye a la preparación de los hepatocitos para la proliferación y la regeneración hepática3. Los resultados comúnmente estudiados después de 2/3 de PH en modelos de enfermedad como la enfermedad del hígado graso no alcohólico o en antecedentes genéticos específicos incluyen el riesgo de insuficiencia hepática aguda, medidas cualitativas y cuantitativas de la capacidad regenerativa del hígado y otras respuestas biológicas al estrés o lesiones traumáticas 1,3.
Sin embargo, aún no se ha establecido un modelo de ratón que imite el síndrome funcional o anatómico de tamaño pequeño, tal como se produce después de una resección hepática prolongada por cáncer o un trasplante de injertos hepáticos marginales (esteatosis o tiempo isquémico prolongado) o parciales (divididos o de hígado de donante vivo). Para abordar esta necesidad, se requieren modelos de resecciones hepáticas más extensas que se extiendan más allá del mantenimiento de una masa hepática mínima (y funcional) para modelar el síndrome hepático de tamaño pequeño y el aumento de la mortalidad que se asocia con este síndrome 6,7.
La anatomía del hígado de ratón exhibe una variación mínima. El hígado de ratón está compuesto por cinco lóbulos, cada uno de los cuales representa el siguiente porcentaje de la masa hepática total: lóbulo izquierdo (LL; 34,4 ± 1,9%), lóbulo mediano (ML; 26,2 ± 1,9%), lóbulo superior derecho (también llamado superior derecho) (RUL; 16,6 ± 1,4%), lóbulo inferior derecho (también llamado inferior derecho) (RLL; 14,7 ± 1,4%) y lóbulo caudado (CL, 8,1 ± 1,0%)1, 5. Cada lóbulo está irrigado por una tríada portal, que incluye una rama de la arteria hepática, una rama de la vena porta y un conducto biliar5. Históricamente, se han descrito varias técnicas para realizar un PH de 2/3 mediante la resección de la LL y la ML. Entre ellas se encuentran: 1) la técnica clásica que consiste en una única ligadura en bloque en la base de cada uno de los lóbulos resecados; 2) la técnica de clip hemostático, utilizando clips de titanio aplicados en la base de los lóbulos resecados; 3) una técnica de preservación del parénquima orientado al vaso, que utiliza suturas perforantes proximales a la pinza; y 4) una técnica microquirúrgica orientada a los vasos, mediante la cual se ligan las ramas de la vena porta y la arteria hepática antes de la resección del lóbulo1. Si bien cada técnica tiene fortalezas y debilidades relativas, ninguna produce una mayor letalidad 1,8,9.
En este estudio, presentamos un método novedoso para el PH extendido del 78% en ratones. En este modelo, tres de los cinco lóbulos hepáticos, incluidos el LL, ML y RUL, se extirpan por separado mediante una técnica de ligadura (Figura 1). Este procedimiento da como resultado la resección de aproximadamente el 78% (77,2 ± 5,2%) de la masa hepática total. Nuestra elección de extirpar la LL y la ML por separado, y no “en bloque” como en la técnica clásica de la HP, minimiza las complicaciones asociadas a la resección en bloque de estos dos lóbulos, como la estenosis de la vena cava suprahepática y el aumento del riesgo de necrosis de los lóbulos restantes cuando la ligadura única se aplica demasiado cerca de la vena cava1. 10,11,12,13,14. Esto es crucial antes de pasar al paso final de este procedimiento para eliminar el RUL. Esta hepatectomía extensa en ratones C57BL/6 de tipo salvaje de 8-12 semanas de edad causa una letalidad del 50% dentro de 1 semana de la cirugía debido a una regeneración hepática fallida que causa insuficiencia hepática fulminante15,16. Este modelo de ratón de letalidad aumentada después de una hepatectomía prolongada del 78% recapitula adecuadamente la fisiopatología del síndrome de tamaño pequeño y permite el desarrollo y la prueba de estrategias novedosas para mejorar los resultados.
Protocol
Representative Results
Discussion
Para realizar con éxito una hepatectomía prolongada del 78% que causa una letalidad del 50% en ratones, es fundamental que cada lóbulo del hígado se reseque con precisión. Este nivel de competencia y precisión solo se puede lograr si el procedimiento se realiza repetidamente. La curva de entrenamiento varía entre los operadores, pero generalmente requiere de 3 a 6 meses de práctica. Una resección hepática en la que se extirpa menos del 78 % de la TLM daría lugar a tasas de supervivencia más altas, mientras qu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por las subvenciones R01 de los NIH DK063275 y HL086741 a la FQ. PB y TA son beneficiarios de una beca de la NRSA del HL007734 de subvenciones de capacitación T32 del NHLBI.
Materials
| 2 x 2 Gauze | Covidien | 2146 | Surgery: dissection |
| 5-O Nylon Monofilament Suture | Oasis | 50-118-0631 | Surgery: Skin closure |
| 5-O Silk Suture | Fine Science Tools | 18020-50 | Surgery: liver lobe ligation |
| 5-O Vicryl Suture | Ethicon | NC9335902 | Surgery: Abdominal wall closure |
| Addson Forceps | Braintree Scientific | FC028 | Surgery: dissection |
| Alcohol Swabs (2) | BD | 326895 | Disinfectant |
| Buprenorphine Extended Release Formulation | Zoopharm | N/A | Analgesia |
| Cordless Trimmer | Braintree Scientific | CLP-9868-14 | Shaving |
| Curved Forceps | Braintree Scientific | FC0038 | Surgery: dissection |
| Hemostat | Braintree Scientific | FC79-1 | Surgery: dissection |
| Isoflurane Inhalant Anesthetic | Patterson Veterinary | RXISO-250 | General Anesthesia |
| Magnet Fixator (2-slot) (2) | Braintree Scientific | ACD-001 | Surgery: to hold small retractors |
| Magnet Fixator (4-slot) | Braintree Scientific | ACD-002 | Surgery: to hold small retractors |
| Microscissors | Braintree Scientific | SC-MI 151 | Surgery: dissection |
| Operating tray | Braintree Scientific | ACD-0014 | Surgery: for establishment of surgical field |
| Povidone Iodine 10% Swabstick (2) | Medline | MDS093901ZZ | Disinfectant |
| Scalpel (15-blade) | Aspen Surgical Products | 371615 | Surgery: dissection |
| Sharp Scissors (Curved) | Braintree Scientific | SC-T-406 | Surgery: dissection |
| Sharp Scissors (Straight) | Braintree Scientific | SC-T-405 | Surgery: dissection |
| Small Cotton-Tipped Applicators | Fisher Scientific | 23-400-118 | Surgery: dissection |
| Tissue Forceps (Straight x2) | Braintree Scientific | FC1001 | Surgery: dissection |
| Warming Pad (18" x 26") | Stryker | TP 700 | Warming |
| Warming Pad Pump | Stryker | TP 700 | Warming |
| Wire Handle Retractor (2) | Braintree Scientific | ACD-005 | Surgery: to facilitate exposure of peritoneal cavity |
| Xenotec Isoflurane Small Animal Anesthesia System | Braintree Scientific | EZ-108SA | General Anesthesia: Contains Isoflurane vaborizer & console, Induction chamber, Regulator/Hose, Facemask (M) |
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