肝内腫瘍成長に対する肝切除の影響
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
転移性肝病変の切除後の腫瘍再発の高い発生率は、未解決の問題のまま。日常的な臨床イメージングによって検出できない小さな腫瘍細胞沈着物は、肝切除後の肝再生因子によって刺激することができます。これは、要因は、腫瘍の再発のために重要である、しかし、完全には明らかではありません。
提示されたマウスモデルは、肝切除後の再発性悪性病変の発症において役割を果たす機構を探索するために有用であり得ます。モデルは、マウスの肝臓組織の除去および（注射による）腫瘍誘発の規定量の-実行するために、簡単かつ再現可能な技術を兼ね備えています。動物は、単一の開腹術、30％肝切除、または70％の肝切除のいずれかで処理しました。全ての動物は、その後、残りの肝臓組織への腫瘍細胞の注射を受けました。観察の2週間後に、肝臓および腫瘍の大きさと重量とを評価しました免疫組織化学によって調べました。
70％肝切除後、腫瘍体積と重量が大幅に単独で開腹した（p <0.05）と比較して増加しました。また、免疫組織化学（のKi67）は切除群において増加した腫瘍増殖率（P <0.05）を示しました。
これらの所見は、肝臓内腫瘍増殖の肝再生メカニズムの影響を実証します。組織学的な後処理またはRNA分析のような方法と組み合わせることで、説明したマウスモデルは、肝臓内の腫瘍増殖と転移性疾患の再発に関与するさまざまな要因の精密検査のための基盤となる可能性があります。後肝切除転移の文脈で具体的な質問を探索する際、術後観察の長さのような変数の相当数は、注射または注入し、肝切除のタイミングのために使用される細胞株は、複数の角度を提供しています。この手順の制限はauのです、動物に適切な動物実験施設、特定の機器の取得へのアクセスを手順を実行するthorization。
Introduction
結腸直腸癌（CRC）は、全ての悪性腫瘍の約9％を占めます。これは、米国および世界中の両方の、第三の最も一般的な癌です。 30万から1年あたり50万人以上にCRC範囲からグローバル死亡率。患者の20％は彼らの大腸腫瘍の発見に肝臓転移に苦しみます。切除可能な転移は、通常、部分的な肝切除2,3によって処理されます。改善された外科技術、新しいマルチモーダル戦略と切除可能な転移の新しい定義は、患者4の増加のための可能な部分的な肝切除術の治療をレンダリングします。
二次肝悪性腫瘍の再発は、しかし、現代の消化管手術で挑戦的な臨床続発症です。肝転移の切除を受けたCRCを有する患者は、残肝5に新たな腫瘍を発症する30〜50％のチャンスがあります。したがって、上のさらなる研究が必要とされています肝転移の再発に関与するメカニズム。
約70％の肝臓切除は通常、残りの肝組織によっては数週間以内に補償されます。この再生には、インターロイキン6（IL-6）、腫瘍壊死因子α（TNF-α）、肝細胞増殖因子（HGF）、増殖因子β（TGF-β）を形質転換し、血管内皮増殖因子（VEGFのようなサイトカインを含む複数の機構を含みます）、マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP-2及びMMP-9）およびCXCケモカイン6-11。これらの物質は、肝再生をサポートし、また、日常的な臨床イメージングによって検出されていない残りの肝臓に小さな腫瘍細胞の預金の成長を誘導することにより、一次および二次性肝悪性腫瘍の高い再発率を担当することがあります。この因果関係は、これまで証明されていません。
以下の仮説が設立されました。部分肝切除後、ライブを担当している増殖因子R肥大はまた、肝臓において以前に未知の腫瘍細胞の増殖を誘導し得ます。マウスモデルは、肝切除および腫瘍誘導の技術を組み合わせている設計されました。三十無胸腺ヌード-foxn1nu / nuマウスを10匹ずつの3群に分けました。それらの各々は、単独で、開腹術（グループA）、30％の肝切除術（グループB）または70％肝切除術（グループC）のいずれかで処理しました。全ての群の動物は、その後、休眠腫瘍細胞をシミュレートするために、肝臓の定義された残りの部分への腫瘍細胞の注射を受けました。その後、2週間観察し、動物は腫瘍成長および肝肥大を評価しました。
目的は、後の肝切除の腫瘍形成において役割を果たし得る分子と病原因子を探索するために使用することができるモデルを作成することでした。この方法は、評価するのに役立つかもしれない：肝臓再生に関与する内分泌因子の起源を、肝内TUMの責任のメカニズムまたは肝切除後の成長。そして、肝内腫瘍増殖の誘導に必要な肝切除量。彼らは基本的な生物学的原理の理解にと改良された治療の選択肢によって、人間に利益をもたらすことが期待できる知識の発展に貢献することを約束するため、次の方法が唯一の動物で行われています。 in vitroの方法は、ヒト病理の現実的な表現を提供することはできませんように起因するこれらの事項に関与する機構に、それは、 生体内で検討されなければなりませんでした。
これらの調査は、腫瘍の再発を減少させるための予防的な治療の選択肢に関連する標的の発見につながる可能性があります。
Protocol
Representative Results
Discussion
げっ歯類で手術を行う前の実験では、バイアスのソースとして役立つことができる特定の変数を識別することができました。信頼性が高く、有効な結果を得るためには、以下の注意事項を考慮してください。
ルーチン術前の空腹時には肝再生13,14を阻害することができる肝脂肪症12、につながることができます。したがって、お勧めしま?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
特別承認が技術的な質問で彼の援助のためのDr.ベンジャミンモッチュに行きます。また、作者は彼らのマルチメディアサポートのために博士マーカスForschnerとバークミュラーを感謝したい、彼女の社説の専門知識のためのエリカMagelkyとリサホルヌング、博士ローランドJurgonsとすべてのフランツ・ペンツォルト-センター、大学の教授ステファン・フォン・Hörsten（動物の取り扱いとケアのプロ意識のためのエアランゲン）。私たちは、MC38腫瘍細胞を提供するための臨床化学研究所、ハイデルベルク、ドイツの大学の医学部マンハイム教授マイケルNeumaierに感謝します。
本研究は、学位取得のための要件の履行で行われた「博士MEDを。」フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン・ニュルンベルク（FAU）で。
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).
