L'influence de la résection hépatique sur la croissance de la tumeur intrahépatique
Summary
A high incidence of tumor recurrence after resection of liver metastases remains an unsolved problem. The illustrated mouse model may be useful to investigate the reasons for such recurrences. It combines a liver resection model with intrahepatic tumor cell injection for the first time.
Abstract
L'incidence élevée de récidive tumorale après résection des lésions hépatiques métastatiques reste un problème non résolu. les dépôts de cellules tumorales petites, qui ne sont pas détectables par imagerie clinique de routine, peuvent être stimulées par des facteurs de régénération hépatique après résection hépatique. Il est pas tout à fait clair, cependant, les facteurs qui sont cruciaux pour la récidive tumorale.
Le modèle de souris présenté peut être utile d'explorer les mécanismes qui jouent un rôle dans le développement des lésions malignes récurrentes après résection du foie. Le modèle combine les techniques simples à réaliser et reproductible de quantités définies d'enlèvement de tissus du foie et l'induction de la tumeur (par injection) chez la souris. Les animaux ont été traités soit avec une seule laparotomie, une résection du foie à 30%, ou une résection du foie à 70%. Tous les animaux ont ensuite reçu une injection de cellules tumorales dans le tissu du foie restant. Après deux semaines d'observation, les foies et les tumeurs ont été évaluées pour la taille et le poids etexaminée par immunohistochimie.
Après une résection du foie à 70%, le volume de la tumeur et le poids ont été significativement augmentés par rapport à une laparotomie seul (p <0,05). En outre, l'immunohistochimie (Ki67) a montré un taux de prolifération tumorale accrue dans le groupe de résection (p <0,05).
Ces résultats démontrent l'influence des mécanismes de régénération hépatique sur la croissance tumorale intrahépatique. Combiné avec des méthodes comme workup analyse histologique ou d'ARN, le modèle de souris décrit pourrait servir de base à un examen attentif des différents facteurs impliqués dans la croissance tumorale et la récurrence de la maladie métastatique dans le foie. Un nombre considérable de variables telles que la durée d'observation post-opératoire, la lignée cellulaire utilisée pour l'injection ou le moment de l'injection et la résection du foie offre de multiples angles lors de l'exploration d'une question spécifique dans le contexte des métastases post-hépatectomie. Les limites de cette procédure sont aurisation pour effectuer la procédure sur les animaux, l'accès à une installation et à l'acquisition de certains équipements tests sur les animaux appropriés.
Introduction
Le cancer colorectal (CRC) représente près de 9% de toutes les tumeurs malignes. Il est le troisième cancer le plus commun, à la fois aux États-Unis et dans le monde. Les taux de mortalité globaux de la gamme CRC de 300.000 à plus de 500.000 par an 1. Vingt pour cent des patients souffrent de métastases hépatiques lors de la découverte de leur tumeur colorectale. Métastases résécables sont normalement traités par une partielle 2,3 résection hépatique. L' amélioration des techniques chirurgicales, de nouvelles stratégies multimodales et de nouvelles définitions de métastases résécables rendent la thérapie d'une résection hépatique partielle possible pour un nombre croissant de patients 4.
Récurrence des tumeurs malignes du foie secondaires, cependant, est une clinique séquelles difficile dans la chirurgie gastro-intestinale moderne. Les patients atteints de CRC qui ont subi une résection des métastases hépatiques ont une chance de développer une nouvelle tumeur dans le foie reste 5 de 30 à 50%. Par conséquent, il est nécessaire de poursuivre les recherches sur lales mécanismes impliqués dans la récurrence des métastases hépatiques.
Une résection hépatique d'environ 70% est normalement compensée en quelques semaines par le tissu hépatique restant. Cette régénération implique plusieurs mécanismes, y compris des cytokines telles que l'interleukine 6 (IL-6), facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), le facteur de croissance des hépatocytes (HGF), facteur de croissance transformant bêta (TGF-β), facteur de croissance vasculaire endothélial (VEGF ), les métalloprotéases de matrice (MMP-2 et MMP-9) et les chimiokines CXC 11/06. Ces substances soutiennent la régénération hépatique et peuvent également être responsables des taux élevés de récidive de tumeurs malignes du foie primaires et secondaires en induisant la croissance des petits dépôts de cellules tumorales dans le foie restant qui ne sont pas détectés par imagerie clinique de routine. Cette causalité n'a pas été prouvé jusqu'à présent.
L'hypothèse suivante a été établie. Après résection partielle du foie, les facteurs de prolifération qui sont responsables en directr hypertrophie peut également induire la croissance des cellules tumorales précédemment inconnues dans le foie. Un modèle de souris a été conçu, qui combine les techniques de résection du foie et l'induction de tumeurs. Trente souris athymiques nude-Foxn1nu / nu ont été divisés en trois groupes de dix animaux chacun. Chacun d'entre eux ont été traités avec soit une laparotomie seule (groupe A), une résection de 30% du foie (groupe B) ou à une résection du foie à 70% (groupe C). Les animaux dans tous les groupes a ensuite reçu une injection de cellules tumorales dans une partie restante définie du foie, pour simuler les cellules tumorales dormantes. Où les animaux observée pendant deux semaines et ont ensuite évalué la croissance des tumeurs et de l'hypertrophie du foie.
L'objectif était de créer un modèle qui pourrait être utilisé pour rechercher les facteurs moléculaires et pathogéniques qui peuvent jouer un rôle dans la formation de tumeurs post-hépatectomie. Cette méthode peut être utile pour évaluer: l'origine des facteurs endocriniens impliqués dans la régénération du foie; les mécanismes responsables de tum intrahépatiqueou la croissance après résection du foie; et le volume de la résection hépatique nécessaire pour intrahépatique induction de la croissance tumorale. La méthode suivante n'a été effectuée sur les animaux, car ils promettent de contribuer à la compréhension des principes biologiques fondamentaux et le développement des connaissances que l'on peut attendre de profiter aux humains par l'amélioration des options de traitement. En raison des mécanismes impliqués dans ces questions, il devait être examiné in vivo, que les méthodes in vitro peuvent ne pas fournir une représentation réaliste de la pathologie humaine.
Ces enquêtes peuvent conduire à la découverte des cibles pertinentes pour les options de traitement prophylactique pour diminuer la récidive tumorale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Des expériences antérieures effectuant la chirurgie chez les rongeurs ont été en mesure d'identifier certaines variables qui pourraient servir de sources de biais. Afin d'obtenir des résultats fiables et valides, prenez les précautions suivantes.
Routine pré-op jeûne peut conduire à une stéatose hépatique 12, qui peut inhiber la régénération du foie 13,14. Il est donc pas recommandé. La plus forte activité mitotique des hépatocytes varie tout au…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
remerciements spéciaux vont à Dr. Benjamin Motsch pour son aide dans les questions techniques. Les auteurs aimeraient également remercier le Dr Marcus Forschner et Birk Müller pour leur prise en charge multimédia, Erica Magelky pour son expertise éditoriale et Lisa Hornung, le Dr Roland Jurgons et le Professeur Stephan von Hörsten (tous du Franz-Penzoldt-Center, Université de Erlangen) pour leur professionnalisme dans le traitement et les soins des animaux. Nous remercions le Professeur Michael Neumaier à l'Institut de chimie clinique, Faculté de médecine de Mannheim de l'Université de Heidelberg, en Allemagne pour fournir des cellules tumorales MC38.
Le présent travail a été réalisé dans le respect des exigences pour l'obtention du diplôme "Dr. med." au Friedrich-Alexander-Université Erlangen-Nuremberg (FAU).
Materials
| Equipment | |||
| Operation Microscope | Zeiss | OPMI-1 FC S21 | |
| Induction Cage (Plexiglas Box) | UNO BV, Netherlands | 180000132 | |
| Flowmeter + Connection Kit | UNO BV, Netherlands | 180000008 | |
| UNO Vaporizer Sigma Delta | UNO BV, Netherlands | 180000002 | |
| Key Filler for Anesthetic | UNO BV, Netherlands | 180000010 | |
| Activated Charcoal Filter Adsorber | UNO BV, Netherlands | 180000140 | |
| Gas Exhaust Unit | UNO BV, Netherlands | 180000118 | |
| Face Mask for mouse | UNO BV, Netherlands | 180000065 | |
| Vaporizer Stand | UNO BV, Netherlands | 180000006 | |
| Heat lamp | Physitemp Instruments | HL-1 | |
| Styrofoam Pad | RAYHER | 30074000 | |
| Third Hand Tool | TOOLCRAFT | ZD-10F | |
| Precision Scales | Kern | EW 220-3NM | |
| Scales | Kern | EMB 500-1 | |
| Sliding Caliper | MIB | MIB 82026100 | |
| Microdissection forceps | Braun/Aesculap | BD195R | |
| Microdissection scissors | Braun/Aesculap | FD100R | |
| Microdissection needle holder | Braun/Aesculap | BM563R | |
| Retractor | Fine Science Tools (F.S.T.) | No. 17001-0 | Type: Bowmann |
| Clamp | Braun/Aesculap | BJ002R | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Expendable Items | |||
| (NOTE: Quantities are per animal and procedure) | |||
| Foliodrape sterile cover (45x75cm) | Hartmann | 2775001 | |
| Sterile Cotton Swabs (2x) | Hartmann | 4700151 | Peha |
| Sterile fluid (0,9%NaCl) | Braun | 3570310 | PZN=04454809 |
| Disinfectant (Softasept – 250ml) | Braun | 3887138 | PZN=0762008808505018 |
| 2 x 1ml syringe (Injekt-F ) | Braun | 9166017V | |
| 26G canula (Sterican) – for Carprofen injection | Braun | 4665457 | |
| 30G canula (Sterican) – for Tumor injection | Braun | 4656300 | |
| Caprofen (=Rimadyl) | Pfizer | QM01AE91 | |
| Metamizole (=Novaminsulfon) | Ratiopharm | 16543.00.00 | |
| 4-0 Vicryl suture | Ethicon | J835G | |
| 5-0 Prolene suture | Ethicon | 8618G | |
| SafeLock Flex-Tube 1.5mL | Eppendorf | 22363778 | |
| 4×4 Gauze Sponge | Kendall/Covidien | UPC: 728795135355 | ASIN: B005BFQTWM |
| Large paperclip | ACCO | A7072510G | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Animals | |||
| Female athymic nude-foxn1nu/nu | Harlan Laboratories B.V. | Code 069 | |
Riferimenti
- Haggar, F. A., Boushey, R. P. Colorectal cancer epidemiology: incidence, mortality, survival, and risk factors. Clin. Colon Rectal Surg. 22, 191-197 (2009).
- Fong, Y., et al. Liver resection for colorectal metastases. J. Clin. Oncol. 15, 938-946 (1997).
- Kato, T., et al. Therapeutic results for hepatic metastasis of colorectal cancer with special reference to effectiveness of hepatectomy: analysis of prognostic factors for 763 cases recorded at 18 institutions. Dis. Colon Rectum. 46, S22-S31 (2003).
- Poston, G. J., et al. OncoSurge: a strategy for improving resectability with curative intent in metastatic colorectal cancer. J. Clin. Oncol. 23, 7125-7134 (2005).
- Neumann, U. P., Seehofer, D., Neuhaus, P. The surgical treatment of hepatic metastases in colorectal carcinoma. Dtsch Arztebl Int. 107, 335-342 (2010).
- Alwayn, I. P., et al. A critical role for matrix metalloproteinases in liver regeneration. J. Surg. Res. 145, 192-198 (2008).
- Fausto, N., Campbell, J. S., Riehle, K. J. Liver regeneration. Hepatology. 43, S45-S53 (2006).
- Fujiyoshi, M., Ozaki, M. Molecular mechanisms of liver regeneration and protection for treatment of liver dysfunction and diseases. J. Hepatobiliary. Pancreat. Surg. 18, 13-22 (2011).
- Jin, X., et al. Paradoxical effects of short- and long-term interleukin-6 exposure on liver injury and repair. Hepatology. 43, 474-484 (2006).
- Nakamura, T., Sakai, K., Nakamura, T., Matsumoto, K. Hepatocyte growth factor twenty years on: Much more than a growth factor. J. Gastroenterol. Hepatol. 26, 188-202 (2011).
- Van Sweringen, H. L., et al. CXC chemokine signaling in the liver: impact on repair and regeneration. Hepatology. 54, 1445-1453 (2011).
- Heijboer, A. C., et al. Sixteen hours of fasting differentially affects hepatic and muscle insulin sensitivity in mice. J. Lipid Res. 46, 582-588 (2005).
- Yang, S. Q., Lin, H. Z., Mandal, A. K., Huang, J., Diehl, A. M. Disrupted signaling and inhibited regeneration in obese mice with fatty livers: implications for nonalcoholic fatty liver disease pathophysiology. Hepatology. 34, 694-706 (2001).
- Selzner, M., Clavien, P. A. Failure of regeneration of the steatotic rat liver: disruption at two different levels in the regeneration pathway. Hepatology. 31, 35-42 (2000).
- Matsuo, T., et al. Control mechanism of the circadian clock for timing of cell division in vivo. Science. 302, 255-259 (2003).
- Iakova, P., Awad, S. S., Timchenko, N. A. Aging reduces proliferative capacities of liver by switching pathways of C/EBPalpha growth arrest. Cell. 113, 495-506 (2003).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. , (2011).
- Skoulis, N. P., James, R. C., Harbison, R. D., Roberts, S. M. Depression of hepatic glutathione by opioid analgesic drugs in mice. Toxicol. Appl. Pharmacol. 99, 139-147 (1989).
- Berson, A., et al. Mechanisms for experimental buprenorphine hepatotoxicity: major role of mitochondrial dysfunction versus metabolic activation. J. Hepatol. 34, 261-269 (2001).
- Baker, D. G. Natural pathogens of laboratory mice, rats, and rabbits and their effects on research. Clin. Microbiol. Rev. 11, 231-266 (1998).
- FELASA working group on revision of guidelines for health monitoring of rodents and rabbits. FELASA recommendations for the health monitoring of mouse, rat, hamster, guinea pig and rabbit colonies in breeding and experimental units. Lab. Anim. 48, 178-192 (2014).
- Nikfarjam, M., Malcontenti-Wilson, C., Fanartzis, M., Daruwalla, J., Christophi, C. A model of partial hepatectomy in mice. J. Invest. Surg. 17, 291-294 (2004).
- Hori, T., et al. Simple and reproducible hepatectomy in the mouse using the clip technique. World J. Gastroenterol. 18, 2767-2774 (2012).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat. Protoc. 3, 1167-1170 (2008).
- Sowa, J. P., et al. Extent of liver resection modulates the activation of transcription factors and the production of cytokines involved in liver regeneration. World J. Gastroenterol. 14, 7093-7100 (2008).
- Bonninghoff, R., et al. Effect of different liver resection methods on liver damage and regeneration factors VEGF and FGF-2 in mice. Can. J. Surg. 55, 389-393 (2012).
